Warum sind Widerstandstoleranzen relativ anstatt absolut?

Jeder Widerstand hat eine Toleranz, dies gibt dem Benutzer eine Vorstellung von der Genauigkeit des Produkts. Diese Toleranz wird durch einen Prozentsatz dargestellt. Dies bedeutet: Ein Widerstand mit großem Wert ist bei gleicher Toleranz ungenauer als ein kleiner Widerstand.

100 Ω 10 % ∈ [ 90 Ω , 110 Ω ] → 10

Der 100Ω 10% -Widerstand liegt näher an 100Ω als ein 1kΩ 10% nahe an 1kΩ.

Warum das? Weil hochwertige Widerstände schwerer herzustellen sind als kleine? Wenn nein, warum ist Toleranz ein Prozentwert und keine feste Anzahl von Ohm? Warum ist Toleranz relativ und nicht absolut?

Diese Fragen gelten auch für Kondensatoren, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass die Antwort dieselbe sein wird.

Ich werde versuchen, dies für Sie zu vereinfachen ... Hoffentlich erfolgreich.

Wenn Sie sich vorstellen, einen Widerstand nur durch Schneiden von Materialstücken herzustellen, nehmen wir einen speziellen Metallfilm an.

Sie möchten, dass Ihr Widerstand in eine verwendbare Box passt, andernfalls ist er sinnlos, sodass Sie keine superlangen oder unglaublich kurzen Streifen erstellen können. Sie verwenden also eine Folie mit unterschiedlicher Dicke desselben Metalls.

Angenommen, Sie haben eine Reihe von Dicken. Jede Dicke ist zehnmal weniger widerstandsfähig als diejenige, die einen Schritt dünner ist. Und sie müssen alle 10 mm lang sein, damit sie in Ihre Schachtel passen, damit Sie nur von einer Standardstreifenbreite abschneiden können, sagen wir 5 mm.

Wenn Sie 10 Mohm herstellen möchten, nehmen Sie die dünnste und müssen die Hälfte ihrer Breite entfernen. Sie müssen also 2,5 mm entfernen. Wenn das Material linear arbeitet, was wir zur Vereinfachung annehmen, bedeutet dies, dass Sie 10 Mohm in 2,5 mm "wegschneiden". 10 Ohm mehr oder weniger zu entfernen, würde bedeuten, mit einer Genauigkeit von (Klammern für Übersichtlichkeit der Reihenfolge, nicht weil sie benötigt werden) zu schneiden:

(10/10000000) * 2,5 mm = 2,5 nm.

2,5 nm sind kleiner als das, was wir in der Silizium-Chip-Technologie tun können. Geschrieben in Metern, die 0,0000000025 m betragen, wobei ein Meter für die Uneingeweihten in der Nähe eines Yards liegt oder ungefähr so ​​groß ist wie ein langer Schritt eines erwachsenen Menschen.

Wenn Sie den gleichen 10-Ohm-Fehler an einem 100-Ohm-Widerstand erhalten möchten, nehmen Sie die Folie, die fünf Schritte höher ist. Wenn sie noch linear ist, erhalten Sie ungefähr 50 Ohm (2 Bits von 100 Ohm parallel), also Sie müsste nochmal 2,5mm abschneiden. Aber dieses Mal können Sie nur genau schneiden:

(10/100) · 2,5 mm = 0,25 mm.

Das kann eine geübte Person mit einer Schere machen.

Sehen Sie den Unterschied in der Schwierigkeit dort? Schere versus nicht mal in Mikrochips?

Und dann darf die Box Ihres Widerstands 10 mm x 5 mm groß sein, was ungefähr dem Zehnfachen der Größe der heute am häufigsten verwendeten Typen entspricht.

Offensichtlich werden in einer Elfenwerkstatt keine Widerstände mehr hergestellt, die mit Metallfilmspulen gefüllt sind ... mehr ... Wir sind viel besser darin geworden, unterschiedliche Dicken verschiedener Materialien herzustellen, also ist es besser geworden.

Aber es veranschaulicht den Punkt, auch wenn Sie alles mit Laser trimmen würden. Das Trimmen auf einen Teil pro Million, dh 10 Ohm auf 10 Mohm, wird ein sehr schwieriger Prozess sein, der auch dann noch konsistent ist Erstellen Sie immer noch viele Teile, die über- oder unterschnitten sind.

Indem wir akzeptieren, dass jeder Prozess in der Technik von Statistiken und Prozentsätzen sowie von Durchschnittsregeln bestimmt wird, können wir Widerstände mit einer Genauigkeit von 10%, 1% oder 0,1% sehr leicht verarbeiten, sodass keine Notwendigkeit besteht, dies besser zu tun für die meisten Fälle.

Nur wenn Sie eine sehr genaue Referenz benötigen, was ungewöhnlich ist, wenn Ihr Name nicht Fluke, Keysight, Keithley oder einer dieser anderen Namen ist, möchten Sie, dass Ihnen jemand einen Widerstand gibt, der besser als 0,001% ist, und dies sind normalerweise große Keramikplatten mit sehr genau aufgebrachten Schichten aus Widerstandsmaterial, die dann zu einem sehr genauen Rezept geschnitten werden und schon jetzt lächerliche Geldbeträge kosten. Obwohl die 0,01% endlich bezahlbar werden.

Dies ist eher eine materialwissenschaftliche oder fertigungstechnische Frage. Es kommt wirklich auf die Widerstandstechnologie an und auch auf das Herstellungsverfahren. Quelle: Informationen zu Chip-Widerständen

Der Widerstand eines Elements misst seinen Widerstand gegen den elektrischen Fluss, ausgedrückt in Ohm (Ω). Jedes Material hat einen spezifischen spezifischen Widerstand, der die Stärke dieser Opposition misst. Bei einem gleichmäßigen Querschnitt eines Elements ist der Widerstand ® proportional zum spezifischen Widerstand (ρ) und zur Länge (L) des Materials und umgekehrt proportional zur Fläche (A).

$\rho$

Die Toleranz zwischen den Widerständen ist aufgrund des Herstellungsprozesses unabhängig vom Wert fest. Wie bereits in der anderen Antwort erwähnt, liegt dies an den verwendeten Werkzeugen oder Materialien. Diese Werkzeuge oder Materialien haben eine eigene Toleranz, die sich auf die Toleranz des Widerstands auswirkt.

Auf dieser Webseite erfahren Sie mehr über den Herstellungsprozess von Widerständen .