为什么我们仍然使用具有 %5 容差的电阻器,而它们甚至可以制造 14.318182MHz 晶体?

电器工程 电阻器 制造业 宽容
2022-01-31 09:25:21

年份是 2012 年,我只能在当地市场找到 %5-tol 电阻器。他们可以制造分子尺度的晶体管,他们可以制造 14.318182MHz 的晶体,他们可以在内存芯片中放置数万亿个触发器。

那他们为什么不开始制造 %0.01-tol 电阻器呢?与我上面提到的相比,电阻制造是否更困难?仍在生产 %10-tol 和 %5-tol 电阻器的原因是什么?

(我问这个是因为我了解到以下电路可能无法工作,因为电阻值可能与额定值有很大差异。)

示意图

4个回答

0.1% 的电阻器广泛可用。Digikey 列出了 59,000 个零件编号。但价格更高,如卷轴数量为 0.04 美元,而不是 0.001 美元,公差为 5%。

如果您的设计需要高公差,并且您的市场对几美元的价格差异不敏感,那么绝对没有理由不设计公差小于 5%。

在我之前的工作中,我们使用 1% 的电阻容差作为标准,认为每个电阻多花 10 美分左右更便宜,而不是进行额外的工程以确保额外的容差是可接受的(或跳过它并最终运送不良产品)。

但在其他市场中,每个电阻只需几美分(假设您在设计中有 1000 个电阻,这些便士加起来)确实会产生影响。还要记住,当产品在百思买上架时,BOM 中的任何成本差异都会乘以几倍。

您的问题的基本答案是,对于 99.9999% 的电阻器应用,改进的容差没有任何价值。电路通常设计为使用 5% 和 10% 的电阻器即可正常工作。

在您展示的具体示例中,重要的不是电阻器的绝对容差,而是它们彼此匹配的程度。您确实可以为此类应用购买匹配的电阻器阵列(和精密电阻器)。不用说,它们比更常用的 10%、5% 甚至 1% 的软糖要贵得多。

这也是单片仪表放大器在此类应用中有价值的原因。它们将所有匹配的电阻器都集成到芯片中,并且它们的构造使得所有的热、工艺和几何变化(大部分)都可以抵消,因此它们确实非常匹配。

还有一点值得考虑:也许当地市场有问题?

在我当地的市场上,我可以毫无问题地获得 1% 的电阻器,有时与 5% 的电阻器相比,1% 的电阻器的选择范围更大。问题并不总是能否制造,但人们也会购买它。也许您的商家出于某种原因认为没有足够的人会购买 1% 的电阻器,因此他们不会费心将它们存入库存(基本上,当其他人卖得足够好时,有一部分存货对他们来说有什么价值?)或者他们可能只是懒惰*。可能只有极少数人真正表达了使用这种电阻器的愿望。也许人们已经习惯了 5% 的电阻,以至于他们觉得没有必要购买更昂贵的电阻,因为他们实际上并没有机会看到它们的实际效果。

也许这些电阻器有一种不明显的方式进入您当地的市场?在我所在的地方,我们有一些公司专门获取其他人没有的组件,库存量足够低,因此直接与外国经销商合作会太贵。

由于我们知道 1% 和更好的电阻器在世界某些地方通常可用,原因可能是您的市场特定的。

*最后一个关于人性的小故事可能与这个问题有关:我在另一个国家生活了几年,在那里发现了一个我非常喜欢的打印机品牌。当我回到我的家乡时,我注意到甚至没有人听说过这个品牌。碰巧我偶然发现了那个品牌的经销商办公室,和他们聊了一会儿。基本上有人告诉我,他们没有扩张,因为他们已经有足够的客户来维持他们的公司,而且他们不想费心拥有比他们继续存在所必需的更多的客户。

您将晶振标称频率规范中的位数误认为其容差。

便宜的 14.318182 MHz 晶体不能精确到个位数的赫兹。Digikey 目录中的额定值在百万分之 10 到 50 之间,也就是说,它们的误差在 +/- 143 到 716 Hz 之间,具体取决于您选择哪一个。

就像电阻一样,您想要的公差越小,您支付的费用就越多。并且在某个点上,只有在与校准温度匹配的温控环境中使用它才能达到指定的公差——这在精密晶体振荡器中相当普遍,因此您可以购买包含加热功能的“烤箱”晶体振荡器元件和控制电路。

您还需要匹配晶体设计的负载电容:相反,通过改变它,您可以将晶体的频率“拉”几 KHz - 非线性,但足以在历史上用于提供一些频率晶体控制窄带莫尔斯码业余无线电发射机的选择,而没有 LC 可变频率振荡器的更严重的校准和稳定性问题。