Многие начинающие разработчики схем могут считать номиналы резисторов загадочными. Почему стандартные значения резисторов не являются круглыми числами? Например, почему часто встречаются 4,7 кОм или 5,1 кОм вместо 5 кОм?
Это связано с тем, что резисторы проектируются и изготавливаются по системе экспоненциального (геометрического) распределения, соответствующей стандартной системе предпочтительных номиналов резисторов, определённой Международной электротехнической комиссией (МЭК). Данная система включает различные ряды номиналов: E3, E6, E12, E24, E48, E96 и E192.
Например:
Ряд E6 имеет коэффициент примерно 101/6 ≈1,5
Ряд E12 имеет коэффициент примерно 101/12 ≈1,21
В реальном производстве резисторы невозможно изготовить с идеальной точностью — всегда существует допуск. Например, резистор номиналом 100 Ом с допуском 1 % считается приемлемым, если его фактическое значение находится в пределах от 99 Ом до 101 Ом. Именно поэтому Американская ассоциация электронной промышленности (EIA) в прошлом веке определила стандартную систему номинальных значений резисторов.
Чтобы понять принцип этой системы, рассмотрим резисторы с допуском 10 % в качестве примера. Если уже налажено производство резистора 100 Ом, нет необходимости выпускать резистор 105 Ом, поскольку диапазон допуска для 100 Ом покрывает интервал от 90 Ом до 110 Ом.
Следующий номинал, который требуется производить, — 120 Ом, так как его диапазон допуска составляет 110–130 Ом. Таким образом, в диапазоне от 100 Ом до 1000 Ом достаточно выпускать только значения 100 Ом, 120 Ом, 150 Ом, 180 Ом, 220 Ом, 270 Ом, 330 Ом и т. д., вместо того чтобы изготавливать резистор для каждого возможного числа. Сокращение номенклатуры на производственной линии существенно снижает себестоимость изготовления резисторов.
На практике многие ряды номиналов построены по экспоненциальной зависимости. Например, китайская валюта имеет номиналы 1, 2, 5 и 10 юаней, но не 3 или 4 юаня. Использование 1, 2 и 5 позволяет удобными комбинациями получать любое значение в диапазоне 1–10, сокращая количество необходимых номиналов при сохранении практичности. Аналогично размеры наконечников ручек обычно составляют 0,25; 0,35; 0,5 и 0,7 мм.
Кроме того, экспоненциальное распределение номиналов резисторов гарантирует, что в пределах заданного процентного допуска пользователь всегда сможет подобрать подходящее значение. Если номиналы следуют экспоненциальному ряду с фиксированным процентным допуском, то результаты любых математических операций (сложение, вычитание, умножение, деление) также будут иметь строго определённый допуск.