為什么電容值的數(shù)值是有規(guī)律的

文章來源：硬件十萬個為什么

我們在選擇的電容的時候，經(jīng)常碰到的容值是2.2uF、470nF、680uF、100nF這幾個常見的值。數(shù)值并沒有電阻那么豐富。下圖是某個比較全面的元器件銷售網(wǎng)站的部分可選容值。其實最常見的還是：1、2.2、3.3、4.7、6.8開頭的這幾個選項。從括號中表示選擇的型號數(shù)量，也可以看出規(guī)律。

其實電感也是一樣情況，略微比電容的數(shù)值豐富一些。

那么為什么電容的容值會選擇這么幾個特殊的數(shù)值呢？

這里我們先介紹一個概念：“優(yōu)先數(shù)”

優(yōu)先數(shù)是在十九世紀末，法國人查爾斯·雷諾(Charles Renard) 為了對熱氣球上使用的繩索規(guī)格進行簡化。

法國人查爾斯·雷諾在觀察當時的載人升空的氣球所使用的繩索尺寸復雜多樣，想出來一個辦法，將10這個數(shù)開5次方，等到一個數(shù)1.6，再將1.6這個數(shù)作為公比，構成了一個從1到10區(qū)間的等比數(shù)列，1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 這就是現(xiàn)在公用的R5系

優(yōu)先數(shù)系有很多優(yōu)點，工程技術上的各種參數(shù)指標，特別是需要分檔分級的參數(shù)指標，采用優(yōu)先數(shù)系可以防止數(shù)值傳播的紊亂。

優(yōu)先數(shù)系不僅適用于標準的制訂，而且適用于標準制訂以前的規(guī)劃、設計階段，從而把產(chǎn)品品種的發(fā)展，從一開始就引導到合理的標準化的軌道上。

原理很簡單，就是：我們的紙幣和硬幣不可能造出所有的面值：

1分、2分、3分、4分、5分、6分、7分、8分、9分

1角、2角、3角、4角、5角、6角、7角、8角、9角

1元、2元、3元、4元、5元、6元、7元、8元、9元、10元

11元、12元、13元、14元、15元、16元、17元、18元、19元、20元……

……………………100元

如果貨幣這樣設計，不經(jīng)濟，也不合理。所以我們只選擇了1、2、5三個數(shù)作為開頭。這個原理其實就是用了優(yōu)先數(shù)的原理。

那么在造電阻、電容、電感的時候，一樣存在這樣的問題，我們不可能把實際設計過程中碰到的所有的阻值、容值、感值都沒有每個造一樣。所以在電子行業(yè)很早就運用了“優(yōu)先數(shù)”的方法。

優(yōu)先數(shù)： 優(yōu)先數(shù)由公比分別為10的5、10、20、40、80次方根，且項值中含有10的整數(shù)冪的理論等比數(shù)列導出的一組近似等比的數(shù)列。

各數(shù)列分別用符號 R5、R10、R20、R40和R80表示，稱為R5系數(shù)、R10系數(shù)、R20系數(shù)、R40系數(shù)和R80系數(shù)。

優(yōu)先數(shù)級的使用有很多優(yōu)點

1、合理分級

優(yōu)先數(shù)級數(shù)據(jù)是按照等比數(shù)列分級，可以在較寬的范圍內(nèi)使用較少的規(guī)格，但是合理的滿足設計和生產(chǎn)需要。比如在包裝時，當10kg不能滿足時，如果使用12kg則兩極之間絕對差為2kg，相對差為20%，100kg時增加2kg，變?yōu)?02kg顯然太少，對于1kg時增加2kg，則變化太大。因此使用等比數(shù)是一種相對差不變的數(shù)列，不會造成分級疏的過疏，密的過密的不合理現(xiàn)象，優(yōu)先數(shù)系正是按等比數(shù)列制訂的。因此，它提供了一種經(jīng)濟，合理的數(shù)值分級制度。

2、統(tǒng)一性、互換性

一種產(chǎn)品或者零部件往往多人設計或者多處制造，而產(chǎn)品的參數(shù)可能會影響到其他地方，如沒有統(tǒng)一選用的優(yōu)先數(shù)準則，則會造成同一種產(chǎn)品型號過多，參數(shù)過于雜亂，在制訂標準或規(guī)定各種參數(shù)的協(xié)商中，優(yōu)先數(shù)系應當成為用戶和制造廠之間或各有關單位之間的共同遵循的準則，以便在無偏見的基礎上達到一致。

3、具有廣泛的適應性

優(yōu)先數(shù)中包含有各種不同公比的系列，因而可以滿足較密和較疏的分級要求。在參數(shù)范圍很寬時，根據(jù)情況可分段選用最合適的基本系列，以復合系列的形式來組成最佳系列。

4、簡單、易記、計算方便

優(yōu)先數(shù)系是十進等比數(shù)列，其中包含10的所有整數(shù)冪。只要記住一個十進段內(nèi)的數(shù)值，其他的十進段內(nèi)的數(shù)值可由小數(shù)點的移位得到。

在電子行業(yè)準備定義自己的優(yōu)先數(shù)的時候，其實已經(jīng)有不少國家的廠家已經(jīng)采用了圖片的這組優(yōu)先數(shù)。

1948年IEC第12技術委員會(無線電通訊)在斯德哥爾摩會議討論過程中，一致同意國際標準化最緊迫的課題之一就是電阻器和0.1uF以下電容器的優(yōu)先數(shù)系列。當時他們想推行R5、R10、R20、R40和R80這套優(yōu)先數(shù)。但是發(fā)現(xiàn)，對于采用了已經(jīng)采用了數(shù)系圖片的這些國家中要改變商業(yè)慣例是不切合實際的事情。

雖然采用圖片數(shù)系更符合ISO的慣例，但考慮到現(xiàn)實情況，委員會不得不選擇圖片數(shù)系。

優(yōu)先數(shù)E6、E12和E24系列提案是1950年在巴黎會議上被接受的，隨后發(fā)布了IEC 63號標準(第一版)。

E系列是一種由幾何級數(shù)構成的數(shù)列。E系列首先在英國的電工工業(yè)中應用，故采用Electricity的第一個字母E標志這一系列，它是以

為公比的幾何級數(shù)，分別稱為E6系列、E12系列、E24系列、E48系列、E96系列、E192系列。即：

--E6系列的公比為 6√10≈1.47

E6的數(shù)列：

（是不是很熟悉?。浚?/p>

--E12系列的公比12√10≈1.21

--E24系列的公比為24√10≈1.10

--E48系列的公比為48√10≈1.049

--E96系列的公比為96√10≈1.024

--E192系列的公比為192√10≈1.012

E系列由國際電工委員會（IEC）于1952年發(fā)布為國際標準，該系列適用于電子元件方面。如：

--E6系列適用于允差±20%(M)的電阻、電容和電感數(shù)值

--E12系列適用于允差±10%(K)的電阻、電容和電感數(shù)值

--E24系列適用于允差±5%(J)的電阻、電容和電感數(shù)值（注：現(xiàn)也用于1%的電阻）

--E48系列適用于允差±2%(G)的電阻數(shù)值

--E96系列適用于允差±1%(F)的電阻數(shù)值

--E192系列適用于允差±0.5%(D)的電阻和電容器數(shù)值

電阻可以做到比較高的精度，1%甚至0.1%所以電阻的阻值相對比較豐富。

但是電容、電感的精度比較低。多以E6往往就已經(jīng)滿足了使用的需求。因為搞那么多豐富的選值，其實也達不到預期效果。誤差的跨度，已經(jīng)超過了優(yōu)先數(shù)之間的間隔。另外更應用場景的精度需求程度也有關系，電阻在電壓反饋、有源濾波器的場景下，需要電阻相對精準，且阻值豐富。但是電容的這種需求非常少。電感在LC有源濾波器的場景也有類似需求，因為用量少往往采用定制的方式解決了。如下圖，為某器件銷售網(wǎng)站的電容容差選項。

這就解釋了你的電容為什么數(shù)值選項就那么幾種了。

審核編輯 黃宇