Tiếp nối phần 2, ELECFARM sẽ cùng bạn tìm hiểu về dung sai của điện trở và cách các giá trị điện trở tham chiếu theo chuẩn EIA được hình thành. Qua đó, bạn sẽ hiểu rõ ý nghĩa của các giá trị quen thuộc như 100Ω, 220Ω, 1kΩ, 4,7kΩ và cách lựa chọn điện trở phù hợp với yêu cầu độ chính xác của từng mạch điện.

Dung sai, các giá trị tham chiếu của điện trở

Dung sai hay sai số của điện trở

Dung sai hay sai số một điện trở là sự chênh lệch lớn nhất giữa giá trị thực và giá trị mong muốn của điện trở đó. Giá trị này thường được viết dưới dạng cộng/trừ phần trăm.

Ví dụ: Một loại điện trở có ghi thông số 1kΩ ±20% thì có 2 trường hợp:

• Giá trị thực tế lớn nhất có thể có là 1.000Ω + 20% = 1.200Ω
• Giá trị thực tế nhỏ nhất có thể có là 1.000Ω – 20% = 800Ω

Với dung sai 20%, điện trở 1kΩ cho giá trị từ 800Ω đến 1200Ω. Như vậy, các điện trở chênh lệch nhau 400Ω vẫn được coi là điện trở 1kΩ.

Với ứng dụng thông thường, điện trở có dung sai 20% có thể chấp nhận được. Tuy nhiên, các mạch có chức năng đặc biệt như mạch lọc, so sánh, dao động, cao tần,… thì cần điện trở cần độ chính xác cao hơn, dung sai 2%, 1% thậm chí 0,5%.

Khi thiết kế, lựa chọn điện trở, ta thấy những giá trị được các nhà sản xuất đưa ra như 4,7KΩ, 220Ω, 180Ω,… Các con số này ở đâu ra? Tại sao lại như vậy? Phần tiếp theo sẽ giải thích cách đưa ra các giá trị điện trở tham chiếu này.

Bảng giá trị điện trở theo chuẩn EIA

Những năm đầu của thế kỷ 20, giá trị điện trở chuẩn hay hệ thống giá trị điện trở tham chiếu được Hiệp hội điện tử công nghiệp (Electronic Industries Association – EIA) và các chuyên gia đề xuất. Thời kì đầu, hầu hết điện trở lúc đó là điện trở than chì, được chế tạo với dung sai lớn. Giá trị của điện trở được chọn dựa trên dung sai mà các nhà sản xuất có thể chế tạo sao cho chúng phủ hết tất cả các giá trị.

Cách xây dựng giá trị tham chiếu

Ví dụ 1: Xét điện trở có dung sai 10% trong dải từ 100Ω đến 1000Ω. Lấy giá trị đầu tiên là 100Ω. Như vậy, điện trở có giá trị từ 90Ω đến 110Ω đều được coi là điện trở 100Ω (dung sai 10%). Giá trị điện trở tiếp theo cần chế tạo là 120Ω. Vì khi tính thêm dung sai thì các điện trở có giá trị từ (120-12)Ω đến (120+12)Ω (làm tròn thành 110 Ω đến 130Ω) đều được coi là điện trở 120Ω. Từ đó, các giá trị điện trở (được làm tròn) trong dải từ 100Ω đến 1000Ω là 100Ω, 120Ω, 150Ω,…

Từ đó, ta sẽ xây dựng một công thức tổng quát để xác định các giá trị tham chiếu trong dải từ 100Ω đến 1000Ω với một dung sai x% cho trước như sau:

• Giá trị điện trở đang xét là a.
• Với dung sai x% thì giá trị cận dưới và cận trên lần lượt là:

• Giá trị a đại diện cho các điện trở trong khoảng:

hay giá trị đại diện gấp cận dưới số lần là:

• Để lấp kín hết các giá trị điện trở và đảm bảo các khoảng giá trị này không bị đè lên nhau thì cận dưới của khoảng tiếp theo phải là:

Từ đó, tính được giá trị đại diện trong khoảng tiếp theo là:

Ta có thể thấy, các giá trị điện trở đại diện cho các khoảng là một cấp số nhân với công bội là:

Xét điện trở trong dải 100 đến 1000Ω. Gọi n là số giá trị điện trở trong dải đang xét ứng với dung sai x%. Từ công thức tính phần tử thứ n trong cấp số nhân, việc tìm được n thông qua công thức sau:

Như vậy, với một dung sai x% nhất định sẽ có một số lượng n giá trị điện trở trong khoảng từ 100 đến 1000Ω. Về mặt định tính ta thấy, khi dung sai càng nhỏ thì số lượng giá trị điện trở càng tăng.

Với dung sai x% cho trước, ta có thể tính được giá trị điện trở tham chiếu tiếp theo. Ta có thể xét ví dụ sau để giải thích cho những con số ở ví dụ 1.

Ví dụ 2: Các giá trị điện trở tham chiếu đầu tiên trong khoảng 100 đến 1000Ω với dung sai 10% là:

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ tiếp tục khám phá các dãy giá trị điện trở chuẩn EIA và cách ứng dụng chúng trong thực tế. Hãy theo dõi các bài viết mới nhất của ELECFARM nhé!