【導讀】凡是模擬設計師恐怕都有通過標準阻值電阻的串聯(lián)/并聯(lián)得到非標準阻值的經驗吧?現在小編要問大家一個智力問題,“只用1kΩ電阻可以組合得到多少值?”這聽起來很有趣,也是以前從未認真考慮過的事。但是做到最后很頭疼,所以求大神接招告訴良方。
凡是模擬設計師恐怕都有通過標準阻值電阻的串聯(lián)/并聯(lián)得到非標準阻值的經驗吧?為了盡量避免生產中的調試工作,我們可以使用0.1%精度的電阻得到精密分壓器。為了獲得非標準阻值,將兩個或更多個電阻串聯(lián)起來是很好的一個方法——總的電阻值就是它們的和,因此計算非常容易。有效值是較大的電阻,串聯(lián)中的小值電阻用于精細調整。
即使是日常生活瑣事,比如修理繞線散熱電阻出現開路的老式真空管電子琴,從廢料箱中找出一串5W電阻然后將它們焊接在一起也能挽救大局。當然,隨著熱量的散發(fā),這些電阻還能比原始器件冷卻得更快。
并聯(lián)電阻的計算稍微難一點,計算公式是RTOTAL = (R1 × R2) / (R1 + R2)。并聯(lián)非常適合像穩(wěn)壓器等需要人工微調的電路,這時經常需要拿一個大值電阻與小值電阻并聯(lián)焊接在一起。這對于大規(guī)模生產來說并不是一個好方法,但對于一種一個的裝置來說是極好的,而可調電位器的取消意味著今后的校準工作會更加方便。
Martin Rowe給我出了一個不大不小的問題:“只用1kΩ電阻可以組合得到多少值?”
好吧,這聽起來很有趣,也是我以前從未認真考慮過的事。我立馬來勁了,想要知道多達10個1kΩ電阻在各種串聯(lián)/并聯(lián)組合下的值。但做到5個電阻時,可能的排列組合就變得讓人難以應付了。
那么n個1kΩ電阻究竟能得出多少個排列組合呢?
首先最明顯的排列是全部串聯(lián)和全部并聯(lián)。當n=2時,可能的排列是兩個值(圖1)。
兩個電阻,兩種組合。這個很簡單。
當n=3時,有4種可能的排列??焖儆嬎慵记?mdash;—當所有電阻都是相同值時,它們的等效電阻是它們的值除以并聯(lián)電阻的數量。將電路分解為小的串聯(lián)/并聯(lián)電阻對,然后一步步算出最終的等效電阻值。成對的使用能使并聯(lián)計算容易得多(圖2)。
3個電阻,4種組合。
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當n=4時,排列數字很快增加到9種(圖3)。我想我已經覆蓋了所有變化,但如果有人發(fā)現還有遺漏的,請通過評論讓我知道。
4個電阻產生9種組合。
最右邊的組合結果是1000Ω,與單個電阻相同。這種組合的優(yōu)勢是通過使用4個電阻,散熱能力增加了4倍,耐壓能力則翻倍。當你想要全部使用貼片電阻時,這是一個很有用的技巧。
當電阻數量增加到n=5時,排列數量增加到23,假設我沒有忽略任何可能性的話。同樣,如果你發(fā)現還有新的排列,請在評論中告訴我。
5個電阻我想出了23種組合。還有其它組合嗎?
這時我認識到,我是沒有希望達到我設定的10個電阻這個目標了,即使達到也沒有足夠的紙讓我把各種組合全部畫出來。也許一些數學奇才有辦法計算出n個電阻時可能的排列組合數量,那就請他不吝賜教了。
你能給出任意數量的串聯(lián)/并聯(lián)電阻時的排列數量公式嗎?