凡是模擬設計師恐怕都有通過(guò)標準阻值電阻的串聯(lián)/并聯(lián)得到非標準阻值的經(jīng)驗吧?為了盡量避免生產(chǎn)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(gè)或更多個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái)是很好的一個(gè)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(xiàn)散熱電阻出現開(kāi)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(zhù)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(diǎn),計算公式是RTOTAL = (R1×R2) / (R1 + R2)。并聯(lián)非常適合像穩壓器等需要人工微調的電路,這時(shí)經(jīng)常需要拿一個(gè)大值電阻與小值電阻并聯(lián)焊接在一起。這對于大規模生產(chǎn)來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)好方法,但對于一種一個(gè)的裝置來(lái)說(shuō)是極好的,而可調電位器的取消意味著(zhù)今后的校準工作會(huì )更加方便。
Martin Rowe給我出了一個(gè)不大不小的問(wèn)題:“只用1kΩ電阻可以組合得到多少值?”
好吧,這聽(tīng)起來(lái)很有趣,也是我以前從未認真考慮過(guò)的事。我立馬來(lái)勁了,想要知道多達10個(gè)1kΩ電阻在各種串聯(lián)/并聯(lián)組合下的值。但做到5個(gè)電阻時(shí),可能的排列組合就變得讓人難以應付了。
那么n個(gè)1kΩ電阻究竟能得出多少個(gè)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(shí),可能的排列是兩個(gè)值(圖1)。

兩個(gè)電阻,兩種組合。這個(gè)很簡(jiǎn)單。
當n=3時(shí),有4種可能的排列?焖儆嬎慵记伞斔须娮瓒际窍嗤禃r(shí),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(gè)電阻,4種組合。
當n=4時(shí),排列數字很快增加到9種(圖3)。我想我已經(jīng)覆蓋了所有變化,但如果有人發(fā)現還有遺漏的,請通過(guò)評論讓我知道。

4個(gè)電阻產(chǎn)生9種組合。
最右邊的組合結果是1000Ω,與單個(gè)電阻相同。這種組合的優(yōu)勢是通過(guò)使用4個(gè)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(shí),這是一個(gè)很有用的技巧。
當電阻數量增加到n=5時(shí),排列數量增加到23,假設我沒(méi)有忽略任何可能性的話(huà)。同樣,如果你發(fā)現還有新的排列,請在評論中告訴我。

5個(gè)電阻我想出了23種組合。還有其它組合嗎?
這時(shí)我認識到,我是沒(méi)有希望達到我設定的10個(gè)電阻這個(gè)目標了,即使達到也沒(méi)有足夠的紙讓我把各種組合全部畫(huà)出來(lái)。也許一些數學(xué)奇才有辦法計算出n個(gè)電阻時(shí)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(shí)的排列數量公式嗎?
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