Резисторы на 4,7 кОм найти легко, а на 4,8 кОм почти невозможно, и дело в рядах номиналов. Объясняем, как устроены ряды E12, E24 и E96, какие допуски им соответствуют и как выбрать номинал при расчёте схемы. Резисторы и конденсаторы нужных номиналов можно найти в каталоге ЭПЛ.
Зачем нужны ряды номиналов
Выпускать резисторы и конденсаторы всех возможных значений бессмысленно: при допуске ±5 % резистор 4,7 кОм на практике может иметь сопротивление от 4,465 до 4,935 кОм, и номинал 4,8 кОм ничего не добавил бы. Поэтому значения стандартизированы в виде рядов, описанных в стандарте IEC 60063. Число в названии ряда показывает, сколько значений приходится на одну декаду: в E12 их двенадцать, в E24 двадцать четыре, в E96 девяносто шесть.
Значения ряда образуют геометрическую прогрессию: каждое следующее примерно в одно и то же число раз больше предыдущего, а этот множитель равен корню степени N из десяти. Благодаря этому шаг в процентах одинаков по всей декаде, и соседние номиналы с учётом допуска примерно смыкаются. Значения повторяются в каждой декаде: в ряд E12 входят 1,5 Ом, 15 Ом, 150 Ом, 1,5 кОм и так далее.
Основные ряды и их допуски
Каждому ряду исторически соответствует свой допуск: чем точнее компонент, тем больше значений имеет смысл выпускать. Соответствие такое:
- E3: три значения на декаду, допуск хуже ±20 %, сейчас применяется редко;
- E6: ±20 %;
- E12: ±10 %;
- E24: ±5 %;
- E48: ±2 %;
- E96: ±1 %;
- E192: ±0,5 % и точнее.
Значения E12 и E24
Ряд E12 включает значения 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2. Ряд E24 содержит все значения E12 и добавляет между ними ещё по одному: 1,1; 1,3; 1,6; 2,0; 2,4; 3,0; 3,6; 4,3; 5,1; 6,2; 7,5; 9,1. Точно так же E12 содержит все значения E6, а E6 содержит E3. Поэтому номиналы вроде 10 кОм, 4,7 кОм или 2,2 кОм встречаются почти в любом исполнении.
У рядов E6–E24 есть особенность: значения округлены исторически и не совпадают в точности с геометрической прогрессией. Расчётное значение для E24 в районе 2,6 равно 2,61, а в ряду стоит 2,7; вместо расчётных 3,16 и 4,64 используются 3,3 и 4,7. Это не ошибка, а наследие ранних стандартов, которое сохранили ради совместимости. В рядах E48, E96 и E192 значения рассчитаны точнее и имеют три значащие цифры.
Ряды E48 и E96: три значащие цифры
Ряд E96 начинается так: 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130 и далее до 976, с последующим умножением на степень десяти. Ряд E48 состоит из каждого второго значения E96, а E192 содержит все значения E96 и промежуточные между ними. Важно, что E96 не является расширением E24: в нём нет привычного 4,7 кОм, ближайшие значения 4,64 и 4,75 кОм, а вместо 2,2 кОм есть 2,21 кОм.
На практике многие производители выпускают резисторы с допуском ±1 % и в значениях E24, поэтому позиция «4,7 кОм 1 %» в спецификации вполне реальна. При маркировке чип-резисторов значения E24 обычно кодируют тремя цифрами (472 означает 4,7 кОм), точные значения четырьмя цифрами (4701), а для малых корпусов применяют код EIA-96: две цифры номера значения в ряду и буква множителя.
Как выбрать номинал при расчёте
Расчёт почти никогда не даёт значение из ряда, поэтому номинал выбирают с учётом того, насколько критична точность. Пример: регулируемый стабилизатор с опорным напряжением 1,25 В должен выдавать 3,3 В. Выходное напряжение равно Vref × (1 + R1/R2). При R2 = 10 кОм получаем R1 = 16,4 кОм, такого номинала нет ни в E24, ни в E96. Из E24 подходит 16 кОм: выход будет 3,25 В, на 1,5 % ниже нужного. Из E96 подходит 16,5 кОм: выход около 3,31 В, ошибка около 0,4 %.
К ошибке выбора номинала добавляются допуски самих резисторов и опорного источника, поэтому итоговую точность считают по наихудшему сочетанию. Если нужна точность выше, чем дают ряды, можно подобрать пару номиналов, отношение которых ближе к расчётному, или собрать нужное значение из двух резисторов последовательно или параллельно. Для делителей и измерительных цепей важен ещё и температурный коэффициент сопротивления: два резистора с одинаковым ТКС меняются согласованно, и отношение остаётся стабильным.
Вернёмся к примеру. Если не фиксировать R2 = 10 кОм, а искать пару с отношением около 1,64, точности можно добиться и в ряду E24: резисторы 33 кОм и 20 кОм дают отношение 1,65 и выходное напряжение около 3,31 В, как и вариант из E96. Такой перебор легко сделать в таблице или небольшом скрипте. Он полезен, когда в спецификации хочется оставить уже используемые номиналы и не добавлять новые позиции, которые придётся закупать отдельно.
Конденсаторы и индуктивности
Для конденсаторов используют более редкие ряды. Керамические и плёночные конденсаторы общего назначения выпускают в основном в значениях E6 и E12, электролитические часто в рядах E3 и E6. Индуктивности обычно следуют рядам E6 и E12. Допуск конденсатора обозначают буквой в маркировке или part number, и стоит помнить, что у керамики класса 2 (X7R, X5R) реальная ёмкость зависит ещё от приложенного постоянного напряжения и температуры и может оказаться заметно ниже номинала. Распространённые буквенные коды допусков приведены в списке ниже.
Для времязадающих цепей, фильтров и генераторов, где ёмкость должна быть точной и стабильной, выбирают керамику класса 1 (C0G, она же NP0) или плёночные конденсаторы. У C0G ёмкость почти не зависит от напряжения и температуры, их выпускают с допусками ±5 % и точнее, но максимальная ёмкость в заданном корпусе у них намного меньше, чем у X7R. Поэтому типичное решение такое: развязка питания на X7R или X5R с запасом по ёмкости, точные цепи на C0G.
- F: ±1 %; G: ±2 %;
- J: ±5 %; K: ±10 %;
- M: ±20 %;
- Z: от −20 % до +80 %.
Типичные ошибки в спецификации
Чаще всего в спецификацию попадает расчётный номинал, которого нет в рядах, например 16,4 кОм или 4,8 кОм. Поставщику приходится уточнять, какое значение допустимо, и заявка задерживается. Вторая ошибка: указать только номинал и допуск, забыв типоразмер, мощность и рабочее напряжение. Третья: не указать ТКС для точных цепей или тип диэлектрика для керамики. Резистор 10 кОм 1 % и конденсатор 1 мкФ без уточнений описывают сотни разных позиций.
Ещё один недосмотр касается предельных режимов. У чип-резисторов кроме мощности нормируется максимальное рабочее напряжение, и в высоковольтных делителях оно ограничивает выбор раньше, чем мощность: вместо одного резистора ставят цепочку из нескольких. У конденсаторов рабочее напряжение выбирают с запасом, а для керамики класса 2 учитывают падение ёмкости под напряжением. Эти параметры есть в документации производителя, и их стоит переносить в спецификацию вместе с номиналом.
Резисторы и конденсаторы в каталоге ЭПЛ
В каталоге ЭПЛ есть отдельные разделы резисторов и конденсаторов, а в карточках товаров приведены характеристики и datasheet, где можно проверить ряд, допуск, ТКС и тип диэлектрика. Для каждой позиции указана ориентировочная цена «от». Если в спецификации много пассивных компонентов, удобнее отправить её файлом: менеджер подтвердит стоимость и сроки, а импортные позиции мы поставим под заказ.
