Распределение значений компонентов с заданным допуском?

Предположим, у меня есть набор деталей с одинаковым номинальным значением и некоторым допуском, скажем, резисторы с сопротивлением 50 Ом и 1%. Какое распределение фактических значений компонентов можно ожидать? Я могу представить несколько определений:

• Части следуют нормальному распределению со стандартным отклонением 0,5 Ом
• 95% деталей будут в пределах 0,5 Ом от номинальной стоимости
• 100% деталей будут в пределах 0,5 Ом от номинальной стоимости
• ...

Каково фактическое техническое определение допусков компонентов?

Моя причина, по которой я спрашиваю, состоит в том, что я хочу смоделировать множество экземпляров конкретной схемы, каждый раз выбирая «реалистичные» значения компонентов, чтобы определить, какие изменения в окончательной производительности схемы я могу ожидать, основываясь на допусках базовых пассивных компонентов.

Вы не можете делать никаких предположений о распределении в пределах указанного диапазона. 50 Ом ± 1% означает именно это. Поскольку 1% от 50 Ом составляет 500 мОм, производитель говорит, что любой резистор, который вы получите, будет от 49,5 Ом до 50,5 Ом. Вы не можете прочитать это или предположить, что больше.

Добавлено:

Некоторые люди указали, что они получили тесно сгруппированные значения из партии. Я тоже это видел. Однако это ничего не меняет.

В зависимости от типа детали, а также процессов производства, тестирования и связывания, вы можете получить плотное распределение внутри партии. Но самое важное слово - «мощь» . Гарантии нет, и только из-за того, что одна партия была жесткой, вы не можете делать предположения относительно следующей партии.

Рассмотрим несколько разных сценариев производства:

• Производственный процесс имеет хорошие допуски, поэтому детали изготавливаются с определенными ценностями. Каждая часть проверяется, а редкий аутлидер отбрасывается. В этом случае вы, вероятно, получите что-то вроде нормального распределения. Центр может быть не в центре диапазона, хотя, в зависимости от температуры, фазы луны и видов мертвых рыб, махавших над оборудованием во время бега.

• Производитель продает различные марки допусков, при этом более высокий допуск имеет более высокую цену. Допустим, оборудование может сделать резисторы 1% достаточно надежными, но не такими надежными, как 0,1%. В этом случае производитель измеряет каждую единицу, и единицы в пределах .1% маркируются и продаются как таковые, а остальные маркируются и продаются как 1%.

  В этом сценарии части .1%, вероятно, имеют довольно равномерное распределение по всему диапазону. Части в 1% имеют более нормальное распределение, за исключением того, что между 0,1% идеального значения есть разрыв.

• Производственный процесс имеет широкий разброс. Каждая часть тестируется и продается как ценность, к которой она относится. В этом случае вы получите довольно равномерное распределение внутри каждой полосы допуска, но для его просмотра может потребоваться большое количество деталей.

Когда вы ничего не знаете о производственном процессе, вы не можете предположить ничего, кроме того, что каждая деталь будет где-то в пределах указанного диапазона. Вы должны рассматривать значение каждой части как отдельное некоррелированное случайное событие. Иногда на самом деле может быть некоторая корреляция между последовательными частями, но, поскольку вы не знаете, когда это произойдет, вы все равно вернетесь к предположению, что это не так. Даже если вы измеряете одну партию и находите корреляцию, следующая партия является отдельным случайным событием, для которого данные из предыдущей партии не связаны. Опять вы ничего не можете предположить.

Таким образом, если вам нужно знать больше, чем точность, указанную производителем, вы должны измерить каждую деталь в отдельности .

Каждый раз, когда вы подбрасываете монету, результат является случайным и некоррелированным с другими временами, но вы все равно можете получить 3 головы подряд достаточно часто, чтобы выглядеть как узор, если вы не будете тщательно об этом думать.

• Вы, вероятно, должны характеризовать дистрибутивы, основанные на реальных продуктах того типа, с которыми вы имеете дело.

• Бренд имеет значение.

• Отраслевые нормы могут быть значительно улучшены компетентными производителями.

• Никогда не полагайтесь на все элементы кластеризации так тесно, как большинство.

Олин прав (конечно), но некоторый полевой опыт и общие замечания могут представлять интерес и, возможно, ценность.

Вероятно, вы можете ожидать, что такие процессы, как установка значений резисторов, будут кластеризоваться нормально относительно номинального значения, НО вы не уверены в этом.

У меня было огромное количество сквозных металлических пленочных резисторов от Philips в те дни, когда сквозное отверстие было почти постоянным, а Philips не продавала оборудование, которое сделало их кому-то в Южной Америке (я так думаю).

Они были оценены на 5%, но, будучи металлической пленкой и Philips, реальная точность обычно была намного лучше. В старые добрые времена вы привыкли выбирать резистор по измерениям - они довольно хорошо распределены по номинальному диапазону или за его пределами. Но эти резисторы были почти все +/- 1% или около того. Найти резистор между ними было сложно.

Человек получает вину. Однажды я набросал цепь и использовал резисторы, где 1% был в порядке. У меня были проблемы с точностью, и потребовалось некоторое время, чтобы обнаружить, что я выбрал резистор, который был не по центру. Веру необычный, но ...

НО

Светодиоды обычно имеют очень широкое значение [считывание Vf (прямое напряжение). Настолько, что они сгруппированы, но все еще очень широки. Может быть, в целом светодиод может быть оценен как 2,9 - 3,7 В Vf. Немного в крайностях, но, вероятно, более широкое и более плоское распределение, чем обычно. В последние годы у меня было много светодиодов от Nichia, и я тестировал светодиоды от многочисленных производителей - это известный бренд, который никогда не слышал. Никогда не слышал о том, о чем вы не хотите слышать! Мы использовали светодиод Nichia "Raijin" в разумном объеме = NSPWR70CSS-K1. Ничи были готовы предоставить больше, чем обычно. На одном листе показаны распределения Vf для нескольких сотен тысяч светодиодов, взятых из текущего производства. Насколько я помню, они сгруппированы при 2,95 +/- 0,05 В примерно для 99% производства. Есть несколько выбросов, но они очень мало и далеко друг от друга. Такая плотная кластеризация Vf очень необычна. Бывает и так, чтобы быть лучшим светодиодом в своем классе с точки зрения эффективности, который я видел. Сейчас они лучше, но в течение нескольких лет они были лучшими. Увы, всего 50 мА.

ТАК:

• Вы, вероятно, должны характеризовать дистрибутивы, основанные на реальных продуктах типа, с которым вы имеете дело.

• Бренд имеет значение.

• Отраслевые нормы могут быть полностью проигнорированы компетентными производителями.

• Никогда не полагайтесь на все элементы кластеризации так тесно, как большинство.

Это зависит от того, у кого вы покупаете ваши компоненты. Если производитель указывает, что его детали имеют допуск 1%, то можно ожидать, что практически все его детали соответствуют этой спецификации. Вполне возможно, что часть не соответствует спецификации, но она будет намного меньше 5%, вероятно, больше похожа на одну из нескольких миллионов, и вряд ли ее будет значительно меньше.

Как правило, вы должны идти по таблице. Если в спецификации конкретной детали указано, что допуски деталей соответствуют гауссовскому распределению, то вы можете это предположить. В противном случае это все еще может иметь место, но это не гарантировано.

Кроме того, подумайте о том, как производители могут производить резисторы. Например, производитель может иметь отдельные производственные линии для одинаково оцениваемых деталей с различными допусками, например, линия 1 кОм 1%, линия 1 кОм 5% и 1 кОм 0,1%. В качестве альтернативы, они могут производить все детали с одинаковой стоимостью за один цикл и использовать некоторую автоматизированную процедуру для извлечения деталей с лучшими характеристиками, которые будут продаваться как детали с более высоким допуском. Например, все части могут быть созданы как резисторы с сопротивлением 1 кОм 5%. Тогда те, которые попадают в 1% спецификации, могут быть помечены и проданы как резисторы 1%, в то время как остальные продаются как резисторы 5%. Это приведет к тому, что их 5% резисторы вряд ли будут совпадать с сопротивлением, близким к целевому значению (1 кОм). Я не говорю, что так делают производители, я не уверен, но это возможно.

Дэйв Джонс вел отличный видео блог на эту тему, это отличные часы .. вот ссылка (и):

Часть 1 - eevblog-215-gaussian-resistors

Часть 2 - eevblog-216-gaussian-resistor-redux