手動で抵抗器の許容誤差を減らす

利用可能なすべての抵抗には、有限の許容誤差があります。これは、特に感度の高いシステムでは望ましくありません。許容値が最小の抵抗を使用できますが、手動で許容値を必要な最小値に減らすことができる方法（許容値を下げるための特別なセットアップの設計など）があるかどうか知りたいですか？

許容誤差は、特定のタイプの抵抗器のサンプルからどの程度の変動が予想されるかを統計的に抽象化したものです。単一の抵抗器には許容差がありません。抵抗値には、記載された値からある程度逸脱しています（もちろん、温度によって異なります）。パーツにないプロパティを（手動またはその他の方法で）変更することはできません。

回路の一部に非常に正確に設定された抵抗が必要な場合（他の部分の変動を補償する必要があり、固定値にすることはできません）、ポテンショメーターを使用できます。ポテンショメータまたはレオスタットは、手動で値を変更できる抵抗器です。

便利なトリックは、ほとんどの抵抗に固定抵抗器を使用し、調整のためだけに小さな値のポテンショメータを使用することです。たとえば、+ /-5％の範囲内で100Kを調整したい場合、95.3Kの抵抗器（E48シリーズ番号）と、その抵抗器と直列にレオスタットとして配線された10Kのポテンショメーターを取得できます。

抵抗の許容誤差は変更できませんが、許容誤差内の値を選択できます。

たとえば1000個の抵抗を購入してそれらの抵抗値を正確に測定すると、必要な実際の値に近い抵抗をいくつか見つけることができる場合があります。これらの選択された抵抗は、多くの類似した値と一緒に束ねられて寿命を始めたとしても、実際には非常に近い許容誤差の抵抗になります。それらがどの程度「許容誤差」に近いかは、テスト機器によって異なります。

ただし、統計的に言えば、どのサンプルサイズでも、求めているものが正確に見つかるという保証はありません。

このコンテキストでの許容誤差は製造時の固定値を意味するため、この方法で抵抗の許容誤差を減らすことはできません。一定の温度範囲内で一定の電流が与えられた所定の10％抵抗は、-10％から1％から+ 10％にスイングせず、同じままです。（これは、時間の経過または熱による損傷でウィンドウの外に出ます。）抵抗器の許容誤差は、抵抗器が指定された値のその範囲内にあることを単に意味します。

抵抗器の許容誤差が決定される方法は、バッチが作成され、すべての部品がテストされることです。E-12（10％）およびE-24（5％）シリーズでは、1つの「標準」抵抗値と次の標準値が上下に密接にオーバーラップしています。本来の値から10％を超えてテストされた抵抗は、次の値の上下に分類されます。5％以下の場合は5％の抵抗としてラベルが付けられ、10％と5％の間の場合は10％の抵抗としてラベルが付けられます。購入する10％抵抗のバッチは、ほとんどの場合、5％以内の抵抗はありません。つまり、特定のパックの1k 10％抵抗は900〜950、または1050〜1100であり、次の値は1.2k 10％です。

実行できるのはパーツマッチングです。複数のパーツをテストおよび測定して、互いに密接に一致するパーツを見つけます。上と同じ1k 10％抵抗で、本質的に940Ω1％抵抗である十分な930〜950抵抗を見つけることができます。もちろん標準値ではありませんが、ラベル付けされた値とのわずかな違いを考えると、それは現在のわずかな変化です。これは、正確な値ではなく、一致するペアが必要な場合に十分です（LEDについても同じです。10個のLEDのセットが同じ色と相対的な明るさであることを確認する場合と比較して、個人の明るさの量は重要ではない場合があります）。

ただし、その他のオプションは少し複雑です。複雑ではありませんが、手動で変更する必要があります。これは何十年もの間行われており、特に精度の高い非標準値が必要な場合はそうです。炭素皮膜抵抗器を使用すると、やすりをかけて、外側の材料をゆっくりと突き破り、少量の抵抗性材料を除去します。これにより値が増加し、950Ωを測定する1k 10％抵抗が980Ωまたは990Ω、または正確に1000Ωになる可能性があります。その後、透明なマニキュアを使用して密封します。これはあなたが本当に求めていたものです。

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いいえ、精度の低い一連の抵抗からより正確な抵抗を「作成」する方法はありません。

たとえば、あなたがそれほど難しいことを考えていなかった場合、4つの10kΩ10％抵抗を直列/並列構成で使用して1つの10kΩ5％抵抗を作成するように誘惑されるかもしれませんが、それはうまくいきません。元の抵抗器の値がそれらの範囲にランダムに分布している場合、この方法により、結果の値がより可能性が高くなります公称値に近くなりますが、最大許容範囲はまったく同じです。すべての抵抗の高さが10％であるという制限的なケースを考えてみてください。結果はまた、どれだけの数を組み合わせて平均しても、10％高くなります。平均でさえ、望ましい結果を得る可能性は低いです。回路が組み立てられると、同じ製造バッチから一連の抵抗器を入手する可能性があります。このような分布はランダムではありません。ただし、ポイントは、最悪の場合のエラーが決して改善されないことです。これは、回路を設計するときに重要なことです。

正確な抵抗が必要な場合は、正確な抵抗を使用するか、独自のトリミングを実行する必要があります。

あなたができることの一つは、抵抗器が経験する温度範囲を扱うことです。極端なケースでは、アクティブな加熱および/または冷却を使用して、抵抗器を一定の温度に保つことができます。これにより、温度による抵抗ドリフトが減少しますが、初期値の問題が残っています。

無料の昼食はありません。

まず、許容誤差にはいくつかの要因が含まれます。

1. 製造精度：同じ公称の抵抗器は工場出荷時にわずかに異なります。
2. 温度、湿度、圧力などの環境に対する安定性。実際の価値は、環境要因が変化すると少し変化します。
3. 年齢の安定性。価値は時間とともに変化します。
4. ノイズ

したがって、許容差を改善する前に調査する必要があります。個々の部品を測定して選択することにより、最初の要素を排除できます。

2つ目は、いくつかの工学的手法の目的です。抵抗をより安定した環境に配置し、機械的、音響的、熱的、電磁的影響などから隔離します。別の方法は、製造時により良い材料を使用することです。

3番目は、材料の性質です。それらを交換するか、しばらくしてからデバイスを調整できます。

4番目は、構造、温度、電流などにも依存します...

それは非常にトリッキーな質問であることが判明し、用語については非常に慎重にする必要があります。まず第一に、「寛容」という用語を脇に置いておきましょう-この用語の使用は答えを覆い隠し、用語の議論を引き起こします。

さて、私がWebで見つけた最良のリファレンスはこれです -抵抗器の値に関する優れた記事。

さて、あなたの懸念に戻ります。「10％ワーストケース」の抵抗を取得して、それらから「5％ワーストケース」の抵抗を実装する方法はありません。

本当に正確な抵抗が必要なアプリケーションでは、次のいずれかを実行します。

1. トリマーを追加して抵抗を調整します
2. 実際の抵抗を測定し、ニーズに応じてコンポーネントを選択します
3. 単純な抵抗器の代わりにある種のアクティブコンポーネントを追加する

しかし、大量生産では、上記のアプローチは（通常）コストと時間がかかりすぎます。次の決定が下されるポイントに到達する可能性があることがわかります。「最悪のケース」のシナリオが十分な品質であることを保証するために投資していませんが、十分な品質で90％の歩留まりが必要です。

この場合、上記でリンクした記事で紹介した手法を使用して、「平均して」抵抗器を公称値に近づけることができます。その後、もちろん、最終製品をテストして不良品を10％処分する必要があります（または、一部のメーカーが行うように、すべてを送信して、一部の人が違いを見ないことを期待します）。

要約すれば：

非常に特殊なシステムをいくつか構築する場合は、上記の番号が付けられた（1〜3）アプローチのいずれかを使用する必要があります。大量生産している場合-結果を平均化することを検討してください。

ワンショットの答え：抵抗器の許容誤差は抵抗器の作成に使用される材料の特性であるため、変更できます。したがって、より良いオプションは、許容値を手動で即興にすることを考える代わりに、許容値が優れている抵抗器に行くことです。

抵抗器の製造元が部品の抵抗を測定し、ラベルを付けてより高精度の部品として販売するために必要な値に近いものを選別していることを忘れないでください。だから、もしあなたが部品の袋の中の1kオームの部品、10％を探しているなら、私は袋の中に5％以内の多くのサンプルを見つけて驚いたでしょう。同上1％-メーカーはそれらを1％の部品として販売します...

運がよければ、方法があります

10kの抵抗が必要だとしましょう。さらに、10kの抵抗器が無制限に供給されているとします。それらはすべて10％ですが、5％必要です。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

注意：パーセンテージの数値は正確ではありません。ノートが近くにあれば、実際の値を計算できます。

簡単な説明は次のとおりです。使用するコンポーネントが多いほど、エラーが平均化される傾向があるため、不確実性が少なくなります。

最悪の場合について話す人々への注意

順序付けのポイント：5％の最悪のケースは5％ではなく、5％は3Sigmaの最悪のケースです。実際の最悪のケースは-100％/ +（不明）％です。システムの変動が絶対に5％を超えることができない場合、5％の抵抗はそれを保証するのにも十分ではありません。抵抗器を5％と呼ぶ場合、その意味が生産ライン外であるということは、5％を超えるには3つの標準偏差を超える必要があります。