为什么电容值的数值是有规律的

1万 · 2022-12-5 10:56

我们在选择的电容的时候，经常碰到的容值是2.2uF、470nF、680uF、100nF这几个常见的值。数值并没有电阻那么丰富。下图是某个比较全面的元器件销售网站的部分可选容值。其实最常见的还是：1、2.2、3.3、4.7、6.8开头的这几个选项。从括号中表示选择的型号数量，也可以看出规律。

其实电感也是一样情况，略微比电容的数值丰富一些。

那么为什么电容的容值会选择这么几个特殊的数值呢？

这里我们先介绍一个概念：“优先数”

优先数是在十九世纪末，法国人查尔斯·雷诺(Charles Renard) 为了对热气球上使用的绳索规格进行简化。

法国人查尔斯·雷诺在观察当时的载人升空的气球所使用的绳索尺寸复杂多样，想出来一个办法，将10这个数开5次方，等到一个数1.6，再将1.6这个数作为公比，构成了一个从1到10区间的等比数列，1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 这就是现在公用的R5系列。在往后，人们又将这个拓展，令

为优先系数的公比。可以得出

,

分别构成R10、R20、R40系列。如下表

优先数系有很多优点，工程技术上的各种参数指标，特别是需要分档分级的参数指标，采用优先数系可以防止数值传播的紊乱。

优先数系不仅适用于标准的制订，而且适用于标准制订以前的规划、设计阶段，从而把产品品种的发展，从一开始就引导到合理的标准化的轨道上。

原理很简单，就是：我们的纸币和硬币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

如果货币这样设计，不经济，也不合理。所以我们只选择了1、2、5三个数作为开头。这个原理其实就是用了优先数的原理。

那么在造电阻、电容、电感的时候，一样存在这样的问题，我们不可能把实际设计过程中碰到的所有的阻值、容值、感值都没有每个造一样。所以在电子行业很早就运用了“优先数”的方法。

优先数：优先数由公比分别为10的5、10、20、40、80次方根，且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。

各数列分别用符号 R5、R10、R20、R40和R80表示，称为R5系数、R10系数、R20系数、R40系数和R80系数。

优先数级的使用有很多优点

1、合理分级

优先数级数据是按照等比数列分级，可以在较宽的范围内使用较少的规格，但是合理的满足设计和生产需要。比如在包装时，当10kg不能满足时，如果使用12kg则两极之间绝对差为2kg，相对差为20%，100kg时增加2kg，变为102kg显然太少，对于1kg时增加2kg，则变化太大。因此使用等比数是一种相对差不变的数列，不会造成分级疏的过疏，密的过密的不合理现象，优先数系正是按等比数列制订的。因此，它提供了一种经济，合理的数值分级制度。

2、统一性、互换性

一种产品或者零部件往往多人设计或者多处制造，而产品的参数可能会影响到其他地方，如没有统一选用的优先数准则，则会造成同一种产品型号过多，参数过于杂乱，

在制订标准或规定各种参数的协商中，优先数系应当成为用户和制造厂之间或各有关单位之间的共同遵循的准则，以便在无偏见的基础上达到一致。

3、具有广泛的适应性

优先数中包含有各种不同公比的系列，因而可以满足较密和较疏的分级要求。在参数范围很宽时，根据情况可分段选用最合适的基本系列，以复合系列的形式来组成最佳系列。

4、简单、易记、计算方便

优先数系是十进等比数列，其中包含10的所有整数幂。只要记住一个十进段内的数值，其他的十进段内的数值可由小数点的移位得到。

在电子行业准备定义自己的优先数的时候，其实已经有不少国家的厂家已经采用了

的这组优先数。

1948年IEC第12技术委员会(无线电通讯)在斯德哥尔摩会议讨论过程中，一致同意国际标准化最紧迫的课题之一就是电阻器和0.1uF以下电容器的优先数系列。当时他们想推行R5、R10、R20、R40和R80这套优先数。但是发现，对于采用了已经采用了数系

的这些国家中要改变商业惯例是不切合实际的事情。

虽然采用

数系更符合ISO的惯例，但考虑到现实情况，委员会不得不选择

数系。

优先数E6、E12和E24系列提案是1950年在巴黎会议上被接受的，随后发布了IEC 63号标准(第一版)。

E系列是一种由几何级数构成的数列。E系列首先在英国的电工工业中应用，故采用Electricity的第一个字母E标志这一系列，它是以

为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列、E24系列、E48系列、E96系列、E192系列。即：
--E6系列的公比为 6√10≈1.47
E6的数列：

（是不是很熟悉啊？）

--E12系列的公比12√10≈1.21
--E24系列的公比为24√10≈1.10
--E48系列的公比为48√10≈1.049
--E96系列的公比为96√10≈1.024
--E192系列的公比为192√10≈1.012

E系列由国际电工委员会（IEC）于1952年发布为国际标准，该系列适用于电子元件方面。如：
--E6系列适用于允差±20%(M)的电阻、电容和电感数值
--E12系列适用于允差±10%(K)的电阻、电容和电感数值
--E24系列适用于允差±5%(J)的电阻、电容和电感数值（注：现也用于1%的电阻）
--E48系列适用于允差±2%(G)的电阻数值
--E96系列适用于允差±1%(F)的电阻数值
--E192系列适用于允差±0.5%(D)的电阻和电容器数值

电阻可以做到比较高的精度，1%甚至0.1%所以电阻的阻值相对比较丰富。

但是电容、电感的精度比较低。多以E6往往就已经满足了使用的需求。因为搞那么多丰富的选值，其实也达不到预期效果。误差的跨度，已经超过了优先数之间的间隔。另外更应用场景的精度需求程度也有关系，电阻在电压反馈、有源滤波器的场景下，需要电阻相对精准，且阻值丰富。但是电容的这种需求非常少。电感在LC有源滤波器的场景也有类似需求，因为用量少往往采用定制的方式解决了。如下图，为某器件销售网站的电容容差选项。