Warum sind Widerstandstoleranzen relativ und nicht absolut?

Jeder Widerstand hat eine Toleranz, die dem Benutzer eine Vorstellung von der Genauigkeit des Produkts gibt. Diese Toleranz wird durch einen Prozentsatz dargestellt. Das bedeutet: Ein großer Widerstand ist ungenauer als ein kleiner Widerstand mit der gleichen Toleranz.

1  k Ω 10 % ∈ [ 900 Ω , 1100 Ω ] → 100 Ω
100 Ω 10 % ∈ [ 90 Ω , 110 Ω ] → 10 Ω

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

Warum das? Weil hochohmige Widerstände schwieriger herzustellen sind als kleine? Wenn nicht, warum ist die Toleranz ein Prozent und keine feste Menge an 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.

Das ist eine ausgezeichnete Frage, da viele Dinge in der Technik eher absolute als relative Toleranzen haben ...
Wenn die Toleranz durch einen Prozentsatz dargestellt wird, hat ein Widerstand mit großem Wert die gleiche Genauigkeit wie ein Widerstand mit kleinem Wert und derselben Toleranz - was denken Sie, wenn Sie etwas anderes sagen?
@Andyaka Ja, dieselbe Toleranz wie ein relativer Standpunkt, nicht relativ. Je größer der Widerstand ist, desto ungenauer wird er (absolut)
Nein, es ist proportional dieselbe Genauigkeit.
Wenn Sie zwei Widerstände in einem Spannungsteiler haben, dann, wenn die prozentualen Toleranzen gleich sind, R 1 R 1 + R 2 wird die gleiche Genauigkeit geben, wenn der Widerstand ist 1 Ω oder 1 M Ω
@Chu Ja, das verstehe ich, aber warum muss diese Toleranz relativ sein? Produktionsbedingt? Es ist vielleicht im Thema unklar, ich spreche nicht fließend Englisch
Es muss nicht sein; es hängt von der Komponente oder Anwendung ab. Häufig wird die Toleranz in absoluten Werten angegeben. Ein Thermometer zur Messung der Körpertemperatur kann bequemer Absolutwerte verwenden. Die Spannungsverstärkung eines Verstärkers kann besser in Prozent angegeben werden.
Betrachten Sie es aus fertigungstechnischer Sicht. Wenn ich 100 Millionen 1M0-Widerstände produziere und eine absolute Toleranz von +/- 10 Ohm benötige, wie viele (vollkommen brauchbare) Widerstände müsste ich verschrotten? Was dann der Preis eines Widerstands? Das Akzeptieren einer prozentualen Toleranz bei Widerständen ist einfach Teil des Designs, das vorhersagbare Ergebnisse liefert. Prozenttoleranzserien wie E12, E24 usw. maximieren die Produktion von Widerständen und reduzieren die Stückkosten.
@JImDearden Dieser Standpunkt macht doch Sinn. Aber warum ist es schwieriger, bei 1 MOhm eine Toleranz von +/- 10 Ohm zu erreichen als bei 200 Ohm?
Wahrscheinlich, weil ein 1M-Widerstand eine viel höhere "Widerstandsdichte" hat als ein 200R-Widerstand?
Ich verstehe es nicht. Was ist der Unterschied? 1kOhm +/- 1% ist relativ. Aber auch dieser Widerstand hat daher eine absolute Toleranz von 10 Ohm. Relative Toleranz impliziert absolute Toleranz und umgekehrt. Sie sind dasselbe. Wenn Sie versuchen, die Toleranz eines Widerstands auf einen anderen, völlig anderen Widerstand anzuwenden, warum sollten Sie das überhaupt tun? Jede Komponente ist anders.
Weil Sie einen 10-Ohm-Widerstand benötigen, der auf 1 Ohm genau ist, aber Sie brauchen keinen 1M-Ohm-Widerstand, der auf 1 Ohm genau ist.
Die meisten Leute würden Ihrer Definition von " näher " nicht zustimmen . Für mich ist ein 100-Ω-10-%-Widerstand genau so nah an 100 Ω wie ein 1-kΩ-10-%-Widerstand nahe an 1 kΩ.

Antworten (3)

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

Wenn Sie sich vorstellen, einen Widerstand herzustellen, indem Sie einfach Teile eines Materials schneiden, sagen wir einen speziellen Metallfilm;

Sie möchten, dass Ihr Widerstand in eine brauchbare Box passt, sonst ist es sinnlos, sodass Sie keine superlangen oder unglaublich kurzen Streifen herstellen können. Sie verwenden also einen Film mit unterschiedlicher Dicke aus demselben Metall.

Angenommen, Sie haben eine Reihe von Dicken, jede Dicke hat einen zehnmal geringeren Widerstand als die, die eine Stufe dünner ist. Und sie müssen alle 10 mm lang sein, damit sie in Ihre Schachtel passen, sodass Sie nur von einer Standardstreifenbreite wegschneiden können, sagen wir 5 mm.

Wenn Sie 10 MOhm machen wollen, nehmen Sie den dünnsten und müssen die Hälfte seiner Breite entfernen. Sie müssen also 2,5 mm entfernen. Wenn das Material linear arbeitet, was wir der Einfachheit halber annehmen, bedeutet dies, dass Sie 10 MOhm in 2,5 mm "wegschneiden". Um 10 Ohm mehr oder weniger zu entfernen, würde das bedeuten, mit einer Genauigkeit von (Klammern zur besseren Ordnung, nicht weil sie benötigt werden) zu schneiden:

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

2,5 nm ist kleiner als das, was wir in der Siliziumchip-Technologie erreichen können. Geschrieben in Metern, das sind 0,0000000025 m, wobei für Uneingeweihte ein Meter ungefähr einem Yard entspricht oder ungefähr so ​​​​groß wie ein langer Schritt eines erwachsenen Menschen.

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

(10/100) * 2,5 mm = 0,25 mm.

Das könnte ein geübter Mensch mit einer Schere machen.

Sehen Sie dort den Unterschied im Schwierigkeitsgrad? Schere versus kann es nicht einmal in Mikrochips?

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

Jetzt werden Widerstände offensichtlich nicht mehr in einer Elfenwerkstatt voller Metallfilmrollen hergestellt ... mehr ... Wir sind viel besser darin geworden, mehr unterschiedliche Dicken aus verschiedenen Materialien herzustellen, also ist es besser geworden.

Aber es verdeutlicht den Punkt, selbst wenn Sie Lasertrimmen für alles verwenden würden, wird das Trimmen auf ein Teil pro Million, was 10 Ohm auf 10 MOhm entspricht, ein sehr schwieriger Prozess sein, um konsistent zu werden, und das wird es selbst dann Erstellen Sie immer noch viele Teile, die über- oder unterbeschnitten sind.

Indem wir akzeptieren, dass jeder Prozess in der Technik von Statistiken und Prozentsätzen sowie von Durchschnittsregeln bestimmt wird, können wir sehr leicht mit Widerständen umgehen, die 10 % oder 1 % oder 0,1 % genau sind, sodass es nicht nötig ist, es besser zu machen für die meisten Fälle.

Nur wenn Sie eine sehr genaue Referenz benötigen, was ungewöhnlich ist, wenn Sie nicht Fluke, Keysight, Keithley oder einer dieser anderen heißen, möchten Sie, dass Ihnen jemand einen Widerstand gibt, der besser als 0,001% ist, und das sind normalerweise große Keramikplatten mit sehr genau aufgetragenen Schichten aus Widerstandsmaterial, die dann nach einem sehr genauen Rezept geschnitten werden und selbst jetzt noch lächerliche Geldsummen kosten. Obwohl die 0,01 % endlich erschwinglich werden.

Du hast mir hier eine sehr schöne Antwort gebracht! Also, wenn ich es richtig verstehe, kommt das Problem von der Genauigkeit der Fertigungswerkzeuge. Diese Genauigkeit nimmt ab, wenn die "Metallplatte" dünner wird
@M.Ferru Nein, der Punkt ist, dass sie die Genauigkeit gleich halten. Sie haben in meinem Beispiel sowohl die 100 Ohm als auch die 10 MOhm mit der theoretischen Schere geschnitten, sodass die 10 MOhm den gleichen möglichen Fehler von 10% haben.
@M.Ferru, es ist genau so, wie die Antwort von UV'd Asmyldof sagt. Bei der Toleranz geht es um die Präzision, mit der sie das Widerstandsmaterial bearbeiten können. Ihre Maschinen können mit einem bestimmten Prozentsatz an Genauigkeit mehr oder weniger als perfekt werden. Sie verwenden unterschiedliche Widerstandsmaterialien für Widerstände mit unterschiedlichen Werten.
Selbst wenn alle Widerstände mit einer Drahtwicklung hergestellt würden, die den gleichen Nennwiderstand pro Millimeter hätte, hätte jede Unsicherheit des Widerstands pro Millimeter bei einem 1-M-Widerstand eine 1000-mal so große absolute Auswirkung wie bei einem 1-K-Widerstand.
" Nun, offensichtlich werden Widerstände nicht in einer Elfenwerkstatt voller Metallfolienrollen hergestellt. " Lügen sage ich, Lügen! Ansonsten nette Antwort.

Dies ist eher eine materialwissenschaftliche oder fertigungstechnische Frage. Es hängt wirklich von der Widerstandstechnologie und dem für die Herstellung verwendeten Verfahren ab. Geben Sie hier die Bildbeschreibung einQuelle: Informationen zu Chip-Widerständen

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

R = ρ ∗ ( L / EIN )

ρ fest ist, liegt am spezifischen Widerstand des Materials und ist wahrscheinlich kein großer Faktor in der Toleranz. Die Fläche ist wahrscheinlich ein leicht kontrollierbarer Faktor, aber die Materialmenge, insbesondere die Höhe, ist nicht leicht kontrollierbar. In beiden Fällen erhalten Sie einen Fehler von etwa 1%. Sie ätzen den Bereich mit einem Laser, während Sie den Widerstand messen, um die Präzision zu erreichen, die Zeit und Kosten für das Ätzen erfordert. Aber der Prozess ist für große und kleine Widerstände gleich und Sie haben sowohl für große als auch für kleine den gleichen Herstellungsfehler.

Ich hab es jetzt. Das war bisher nicht wirklich klar.

Die Toleranz ist unabhängig vom Wert aufgrund des Herstellungsprozesses unter den Widerständen festgelegt. Wie in der anderen Antwort gesagt, liegt dies an den verwendeten Werkzeugen oder Materialien. Diese Werkzeuge oder Materialien haben ihre eigene Toleranz, die die Toleranz des Widerstands widerspiegelt.

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

Warum sind Widerstandstoleranzen relativ und nicht absolut?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v