Distribuzione dei valori dei componenti con una determinata tolleranza?


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Supponiamo che io abbia una collezione di parti con lo stesso valore nominale e una certa tolleranza, diciamo 50 Ohm resistori all'1% di tolleranza. Quale distribuzione dei valori dei componenti effettivi posso aspettarmi? Posso immaginare diverse definizioni:

  • Le parti seguono una distribuzione normale con deviazione standard di 0,5 ohm
  • Il 95% delle parti sarà entro 0,5 ohm dal valore nominale
  • Il 100% delle parti sarà entro 0,5 ohm dal valore nominale
  • ...

Qual è la definizione tecnica effettiva di tolleranza dei componenti?

Il motivo per cui mi chiedo è che desidero simulare molte istanze di un particolare circuito, ogni volta selezionando valori di componenti "realistici", per determinare quale variazione delle prestazioni del circuito finale posso aspettarmi, in base alle tolleranze dei componenti passivi sottostanti.

Risposte:


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Non è possibile formulare ipotesi sulla distribuzione all'interno dell'intervallo specificato. 50 Ω ± 1% significa esattamente questo. Poiché l'1% di 50 Ω è 500 mΩ, il produttore sta dicendo che qualsiasi resistenza ottenuta sarà compresa tra 49,5 Ω e 50,5 Ω. Non puoi leggere o assumere più di questo.

Inserito il:

Alcune persone hanno sottolineato di aver ottenuto valori strettamente raggruppati da un lotto. L'ho visto anche io. Tuttavia, ciò non cambia nulla.

A seconda del tipo di pezzo e dei processi di fabbricazione, test e binning, è possibile ottenere una distribuzione stretta all'interno di un batch. Ma la parola più importante è "potere" . Non esiste alcuna garanzia e solo perché un lotto era stretto non è possibile formulare ipotesi sul lotto successivo.

Prendi in considerazione alcuni scenari di produzione diversi:

  • Il processo di produzione ha una buona tolleranza, quindi le parti sono fatte su valori specifici. Ogni parte viene testata e il raro esterno viene scartato. In questo caso probabilmente otterrai qualcosa come una normale distribuzione. Il centro potrebbe non essere al centro dell'intervallo, tuttavia, a seconda della temperatura, della fase lunare e delle specie di pesci morti che si sono agitate sull'attrezzatura durante la corsa.

  • Il produttore vende diversi gradi di tolleranza, con l'alta tolleranza che ha un prezzo più elevato. Supponiamo che l'apparecchiatura sia in grado di produrre resistori dell'1% in modo sufficientemente affidabile, ma non così serrato come lo 0,1% in modo affidabile. In questo caso il produttore misura ogni unità e quelle entro lo 0,1% sono etichettate e vendute come tali e il resto è etichettato e venduto come 1%.

    In questo scenario, le parti dell'1% probabilmente hanno una distribuzione abbastanza uniforme nel loro intervallo. Le parti dell'1% hanno una distribuzione più normale, tranne per il fatto che esiste uno spazio all'interno dello 0,1% del valore ideale.

  • Il processo di produzione presenta ampie variazioni. Ogni parte viene testata e venduta come il valore in cui capita di rientrare. In questo caso otterresti una distribuzione abbastanza uniforme all'interno di ciascuna banda di tolleranza, ma potrebbero essere necessarie molte parti per vederla.

Quando non si conosce nulla del processo di produzione, non c'è nulla che si possa presumere se non che ogni parte si troverà da qualche parte all'interno dell'intervallo specificato. Devi considerare il valore di ogni parte come un evento casuale non correlato separato. A volte potrebbe in effetti esserci una certa correlazione tra le parti sequenziali, ma poiché non sai quando è così, sei ancora tornato a dover supporre che non lo sia. Anche se si misura un batch e si trova una correlazione, il batch successivo è un evento casuale separato per il quale i dati del batch precedente non sono correlati. Ancora una volta non puoi assumere nulla.

In sintesi, se è necessario conoscere più della precisione specificata dal produttore, è necessario misurare ciascuna parte singolarmente .

Ogni volta che lanci una moneta il risultato è casuale e non correlato ad altre volte, ma puoi comunque ottenere 3 teste di fila abbastanza spesso da sembrare uno schema se non ci pensi attentamente.

 


Aggiungo che è perché la tolleranza non è calcolata statisticamente, ma è probabilmente il risultato di un processo di test post-produzione che deve garantire (almeno per i controlli a
campione

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@olin, non sono abbastanza d'accordo, se ordini un numero elevato dallo stesso lotto, la loro accuratezza sarà quella indicata, ma la loro precisione è spesso molto migliore. Ho scoperto che acquistando un grande gruppo di resistori del 10%, i resistori si combaciano entro lo 0,5%. Sono d'accordo, non puoi fare ipotesi generali, ma questo è un effetto che vorrei cercare in un lotto di grandi dimensioni che viene acquistato. Concordo che non puoi dipendere da quell'accuratezza in un progetto.
Kortuk,

@olin al secondo Kortuk, lavoravo in un negozio di ricambi ordinando componenti. Tendevamo a comprare a buon mercato mentre vendevamo agli studenti, ma in ogni pacchetto che avevamo ordinato, ogni resistenza era quasi identica. Tuttavia, molte volte erano tutti all'estremo della percentuale pubblicizzata.
Kellenjb,

Quando compro normali resistori al 5%, in realtà sono entro l'1% dei loro valori. E tutti gli articoli della stessa serie sono quasi identici. Sospetto che ciò sia dovuto al particolare processo di fabbricazione che qui è possibile una deviazione di oltre l'1%, ma in realtà improbabile.
Al Kepp,

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  • Probabilmente devi caratterizzare le distribuzioni basate su prodotti del tipo reale con cui hai a che fare.

  • Il marchio conta.

  • Le norme del settore possono essere notevolmente migliorate dai produttori competenti.

  • Non fare mai affidamento su tutti gli elementi del cluster strettamente come la maggior parte.

Olin ha ragione (ovviamente) ma alcune esperienze sul campo e commenti generali possono essere di interesse e forse di valore.

Probabilmente ci si può aspettare un processo come l'impostazione dei valori dei resistori per raggrupparsi normalmente sul valore nominale, MA non si ha la certezza di ciò.

Avevo un gran numero di resistori a film metallico a foro passante da Philips nei giorni in cui il foro passante era quasi attuale e Philips non aveva venduto i macchinari che li rendevano a qualcuno in Sud America (penso che lo fosse).

Questi erano valutati al 5% ma essendo film in metallo ed essendo Philips la precisione reale era di solito molto migliore. Ai vecchi tempi eri in grado di selezionare un resistore di scelta mediante misurazione - si diffondevano abbastanza bene nell'intervallo nominale o oltre. Ma questi resistori erano quasi tutti circa +/- 1% o giù di lì. È stato difficile trovare un resistore in mezzo.

Uno diventa blase. Un giorno ho fatto scattare un circuito e ho usato valori di resistenza in cui l'1% era OK. Ho avuto problemi con la precisione e ci è voluto un po 'di tempo per scoprire che avevo scelto un resistore che era ben decentrato. Veru insolito ma ...

MA

I LED di solito hanno una s molto ampia [lettura di Vf (tensione diretta). Tanto che questi sono abbinati ma sono ancora molto ampi. Forse nel complesso un LED può essere valutato come 2,9 - 3,7 V Vf. Pochi agli estremi ma probabilmente una distribuzione più ampia e più piatta del normale. Negli ultimi anni ho avuto molti LED di Nichia e ho testato i LED di numerosi produttori: un marchio noto e mai sentito parlare. Di cui non hai mai sentito parlare, in gran parte non vuoi sentir parlare di !. Abbiamo optato per un LED Nichia "Raijin" a volume ragionevole = NSPWR70CSS-K1. Nichia è stata cooperativa nel fornire dati più del solito. Un foglio mostrava le distribuzioni Vf per diverse centinaia di migliaia di LED prelevati dalla produzione in corso. Come ricordo, si raggruppano a 2,95 +/- 0,05 V per circa il 99% della produzione. Ci sono alcuni valori anomali, ma sono molto pochi e lontani. Un cluster così stretto di Vf è davvero molto insolito. Succede anche che sia il miglior LED nella sua classe di efficienza per quanto ne abbia visto, ora ci sono migliori ma per diversi anni questo è stato il migliore Sono purtroppo solo 50 mA.

COSÌ:

  • Probabilmente devi caratterizzare le distribuzioni basate su prodotti del tipo reale con cui hai a che fare.

  • Il marchio conta.

  • Le norme del settore possono essere completamente ignorate dai produttori competenti.

  • Non fare mai affidamento su tutti gli elementi del cluster strettamente come la maggior parte.


A mio avviso, dovrebbe essere chiamato precisione dell'1% e spesso ha una precisione molto più elevata. La maggior parte delle persone che conosco le chiamano resistenze di precisione all'1%, che non è tecnicamente corretto per quello che ricevi. Sono d'accordo, non puoi fare affidamento su di esso, anche se penso che sia stato anche il punto olins.
Kortuk,

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Dipende da chi acquisti i tuoi componenti. Se un produttore indica che le loro parti hanno una tolleranza dell'1%, allora puoi aspettarti che praticamente tutte le loro parti rientrino in quella specifica. Potrebbe essere possibile che una parte non rientri nelle specifiche, ma sarebbe molto inferiore al 5%, probabilmente più simile a una su qualche milione ed è improbabile che esca di molto.

In genere è necessario consultare la scheda tecnica. Se il foglio dati della parte specifica specifica che la tolleranza delle parti segue una distribuzione gaussiana, si può presumere che. Altrimenti potrebbe essere ancora così, ma non è garantito.

Inoltre, pensa a come i produttori potrebbero produrre resistori. Ad esempio, un produttore può avere linee di produzione separate per parti con valori identici con tolleranze diverse, ad esempio una linea 1kOhm 1%, una linea 1kOhm 5% e 1kOhm 0,1%. In alternativa, possono produrre tutte le parti dello stesso valore in una sola corsa e utilizzare una procedura automatizzata per estrarre le parti migliori specificate da vendere come parti a tolleranza più elevata. Ad esempio, tutte le parti potrebbero essere create come resistori al 5% da 1kOhm. Quindi quelli che rientrano nelle specifiche dell'1% potrebbero essere etichettati e venduti come resistori dell'1% mentre gli altri sono venduti come resistori del 5%. Ciò porterebbe alla probabilità che i loro resistori al 5% coincidano con una resistenza vicina al valore target (1kOhm). Non sto dicendo che è così che lo fanno effettivamente i produttori, non ne sono sicuro, ma è possibile.

Dave Jones ha realizzato un video blog eccezionale su questo argomento, è un ottimo orologio .. ecco i link:

Parte 1 - eevblog-215-gaussian-resistors

Parte 2 - eevblog-216-gaussian-resististor-redux

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