¿Por qué las tolerancias de las resistencias son relativas en lugar de absolutas?

Cada resistencia tiene una tolerancia, esto le proporciona al usuario una idea de la precisión del producto. Esta tolerancia está representada por un porcentaje. Esto significa: una resistencia de gran valor será menos precisa que una resistencia pequeña con la misma tolerancia.

1 k Ω 10 % \in [900 Ω, 1100 Ω] \to 100 Ω

$1kΩ 10\% ∈ [900Ω , 1100Ω] → 100Ω$

100 Ω 10 % \in [90 Ω, 110 Ω] \to 10 Ω

$100Ω 10\% ∈ [90Ω , 110Ω] → 10Ω$

La resistencia de 100Ω 10% estará más cerca de 100Ω que un 1kΩ 10% estará cerca de 1kΩ.

¿Porqué es eso? ¿Porque las resistencias de alto valor son más difíciles de producir que las pequeñas? Si no, ¿por qué la tolerancia es un porcentaje y no una cantidad fija de ohmios? ¿Por qué la tolerancia es relativa y no absoluta?

Estas preguntas también son válidas para condensadores, pero estoy bastante seguro de que la respuesta será la misma.

capacitor resistors tolerance manufacturing-process M.Ferru
fuente

Esa es una excelente pregunta ya que muchas cosas en ingeniería tienen tolerancias absolutas en lugar de relativas ...

Paul Uszak

Si tiene dos resistencias en un divisor de voltaje, entonces, si las tolerancias porcentuales son iguales, dará la misma precisión si la resistencia es o

\frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

$\frac{R_1}{R_1+R_2}$

1 Ω

$\small1 \Omega$

1 M Ω

$\small 1M \Omega$

Chu

@JImDearden Ese punto de vista tiene sentido después de todo. Pero, ¿por qué es más difícil hacer una tolerancia de +/- 10 ohmios con 1MOhms que con 200Ohm?

M.Ferru

¿Probablemente porque una resistencia de 1M tiene una "densidad de resistencia" mucho más alta que una resistencia de 200R?

Dampmaskin

Debido a que necesita una resistencia de 10 ohmios que sea precisa a 1 ohmio, pero no necesita una resistencia de 1M-ohmios que sea precisa a 1 ohm.

user207421

Respuestas:

Trataré de simplificar esto para usted ... Con suerte, con éxito

Si imagina hacer una resistencia simplemente cortando piezas de un material, digamos una película metálica especial;

Desea que su resistencia encaje en una caja utilizable, de lo contrario no tiene sentido, por lo que no puede hacer tiras súper largas o increíblemente cortas. Entonces usas una película que tiene un grosor diferente del mismo metal.

Ahora, digamos que tiene muchos espesores, cada espesor es diez veces menos resistente que el que es un paso más delgado. Y todos deben tener 10 mm de largo para adaptarse a su caja, de modo que solo pueda cortar un ancho de banda estándar, digamos 5 mm.

Si quieres hacer 10 Mohm, tomas el más delgado y tienes que quitar la mitad de su ancho. Entonces debes eliminar 2.5mm. Si el material funciona linealmente, lo que asumiremos por su facilidad, eso significa que "corta" 10 Mohm en 2.5 mm. Para eliminar 10 ohmios más o menos, eso significaría cortar con una precisión de (paréntesis para mayor claridad del orden, no porque sean necesarios):

(10/10000000) * 2.5 mm = 2.5 nm.

2.5 nm es más pequeño que lo que podemos hacer en la tecnología de chips de silicio. Escrito en metros que es 0.0000000025m, donde para los no iniciados, un metro está cerca de una yarda, o aproximadamente del tamaño de una zancada larga de un humano adulto.

Si quisieras obtener el mismo error de 10 ohmios en una resistencia de 100 ohmios, tomarías la lámina que está cinco pasos hacia arriba, lo que si sigue siendo lineal te daría unos 50 ohmios (2 bits de 100 ohmios en paralelo), así que Tendría que cortar 2,5 mm de nuevo. Pero esta vez, puede cortar solo con precisión para:

(10/100) * 2.5 mm = 0.25 mm.

Eso es algo que una persona practicada podría hacer con unas tijeras.

¿Ves la diferencia en dificultad allí? ¿Tijeras versus ni siquiera pueden hacerlo en microchips?

Y es entonces cuando se permite que la caja de su resistencia sea de 10 mm x 5 mm, que es aproximadamente 10 veces el tamaño de los tipos más utilizados en la actualidad.

Ahora, obviamente, las resistencias no se fabrican en un taller de elfos lleno de carretes de película de metal ... ya ... Hemos mejorado mucho al hacer más espesores diferentes de diferentes materiales, por lo que ha mejorado.

Pero sí ilustra el punto, incluso si usaras el recorte con láser en todo, recortar a una parte por millón, que es 10 Ohm en 10 Mohm, va a ser un proceso muy difícil de ser consistente e incluso entonces todavía crea muchas partes que están recortadas por encima o por debajo.

Al aceptar que cualquier proceso en ingeniería se rige por estadísticas y porcentajes, así como por reglas de promedio, podemos hacer frente fácilmente a resistencias que son precisas en un 10%, 1% o 0.1%, por lo que no hay necesidad de hacerlo mejor para la mayoría de los casos

Solo cuando necesite una referencia muy precisa, lo cual es poco común si su nombre no es Fluke, Keysight, Keithley o cualquiera de esos otros, querrá que alguien le brinde una resistencia que sea mejor que 0.001% y generalmente son placas de cerámica grandes con capas de material resistivo aplicadas con mucha precisión, que luego se cortan a una receta muy precisa y costarán cantidades ridículas de dinero, incluso ahora. Aunque el 0.01% finalmente se está acercando a un precio asequible.

Asmyldof
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¡Me trajiste una muy buena respuesta aquí! Entonces, si lo hago bien, el problema proviene de la precisión de las herramientas de fabricación. Esta precisión disminuye a medida que la "placa de metal" se adelgaza

M.Ferru

@ M. Ferru No, el punto es que mantienen la precisión igual. En mi ejemplo, cortaron tanto los 100 ohmios como los 10 MOhm con las tijeras teóricas, por lo que el 10 MOhm tiene el mismo error posible del 10%.

Asmyldof

@ M.Ferru, es justo como dice la respuesta de Asmyldof de los rayos UV. La tolerancia es sobre la precisión con la que pueden mecanizar el material resistivo. Sus máquinas pueden ser más o menos perfectas con un cierto porcentaje de precisión. Utilizan diferentes materiales resistivos para resistencias de diferentes valores.

TonyM

Incluso si todas las resistencias se hicieran con una envoltura de alambre que tuviera la misma resistencia nominal por milímetro, cualquier incertidumbre en la resistencia por milímetro tendría un efecto absoluto 1000 veces mayor en una resistencia de 1M que en una resistencia de 1K.

supercat

" Ahora, obviamente, las resistencias no se hacen en un taller de elfos lleno de carretes de película de metal " Mentiras, digo, mentiras! Buena respuesta de lo contrario.

TripeHound

Esto es más una cuestión de ciencia de los materiales o de fabricación. Realmente depende de la tecnología de resistencia y también del proceso utilizado para la fabricación. Fuente: Información de resistencias en chip

La resistencia de un elemento mide su oposición al flujo eléctrico, expresado en ohmios (Ω). Cada material tiene una resistividad específica, que mide la fuerza de esta oposición. Para una sección transversal uniforme de un elemento, la resistencia ® es proporcional a la resistividad del material (ρ) y la longitud (L), e inversamente proporcional al área (A).

R = ρ * (L / A)

$R = \rho* (L/A)$

$\rho$

Pico de voltaje
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Lo entiendo ahora. No estaba realmente claro hasta ahora.

M.Ferru

La tolerancia es fija entre la resistencia, independientemente del valor debido al proceso de fabricación. Como se dijo en la otra respuesta, esto se debe a las herramientas o materiales utilizados. Estas herramientas o materiales tienen su propia tolerancia que resuena en la tolerancia de la resistencia.

Puede aprender un poco más sobre el proceso de fabricación de resitadores en esta página web .

Mulet
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