El componente tiene una tolerancia del x%: ¿Qué significa esto exactamente?

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Todos los componentes tienen tolerancias y rangos de especificación. Algunos ejemplos son: -

Resistencia 1%

Condensador electrolítico 20%

Tensión de ruptura del diodo Zener 5%

Claramente, un poco indica que la especificación puede variar en un x% de lo establecido. Por lo tanto, un diodo Zener de 5% y 24 V puede cambiar su voltaje de ruptura en 1,2 V. Pero esta es una medida estadística. Entonces, ¿están diciendo que nunca encontrará uno de estos diodos con una diferencia de 1.3 V durante el tiempo que viva? O podría uno de cada diez exceder el rango del 5%. Debe estar (algo normal) distribuido alrededor de una media, y el fabricante debe haber medido varios para llegar a una cifra del 5%. De manera similar, ¿existe un porcentaje de probabilidad de que un resistor del 1% pueda estar fuera en un 1,5%?

Si estuviera fabricando objetos de precisión con miles de resistencias, necesitaría conocer las estadísticas en mayor grado. Debe haber unos pocos resistores en un procesador Xeon de 12 núcleos, por lo que las consideraciones estadísticas serían importantes. Pensé que tal vez una media y una desviación estándar podrían ser más apropiadas en una hoja de datos de una parte destinada a la producción a gran escala.

Los únicos ejemplos de una descripción estadística que he visto son los siguientes para un amplificador operacional LT1007: -

¿Esto es lo que Linear Technology llamaría 3nV / root (Hz)?

Mi interés personal es que estoy intentando hacer coincidir algunos diodos Zener en el mayor grado posible. ¿Debo comprar un 1000, o simplemente medir el paquete de 5 en que entraron? Otros hacen esto con válvulas y transistores, así que no estoy loco.

    
pregunta Paul Uszak

2 respuestas

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Los componentes generalmente se prueban para las especificaciones de la hoja de datos, y las partes que están fuera de las especificaciones se rechazan. Por lo tanto, la distribución puede ser una distribución normal truncada o una distribución normal dentro de los límites especificados, dependiendo del proceso de fabricación.

Por lo tanto, nunca verá una resistencia del 1% con un valor fuera de la especificación del 1%.

Algunas veces las partes se agrupan, con las resistencias al 1% que van a la bandeja del 1%, y las que están fuera de ellas van (por ejemplo) a la bandeja del 5%. Así que no verías partes del 5% que estuvieran dentro del 1%. Esto es menos común en muchas partes, principalmente porque las tolerancias de fabricación son mucho mejores de lo que solían ser, por lo que (por ejemplo) la línea del 1% a menudo funciona bien dentro del 1% sin ningún valor atípico. (O, como mínimo, el rendimiento es tan alto que no vale la pena agruparlo).

    
respondido por el John D
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Todas las cosas son imperfectas y se define un "ideal". por ejemplo, una resistencia ideal se comporta como R = V / I.

En el proceso de fabricación, el "control de calidad" consiste esencialmente en descubrir cómo acercarse al ideal. Es un proceso de retroalimentación recursiva. Crear- > Medir- > Modificar- > Crear. Esto se llama "aprendizaje".

El proceso de medición es simple. Tome su dispositivo, mida sus propiedades y compárelas con lo que desea (el ideal).

Por supuesto, ¿qué es realmente el ideal? Eso se define de manera diferente por diferentes personas. Para el consumidor, es diferente al militar, etc.

Supongamos que su ideal incluye una vida útil de, digamos, 1000 años. Quieres que el dispositivo varíe solo un 1% más. Bueno, puedes medir eso. Si es una variación del 1% en 1000 años, entonces es 1/100% en 10 años. (Asumimos la linealidad, que podemos medir aproximadamente).

Supongamos que queremos un 1% en un rango de temperatura de 100 ° C. Una vez más, lo mismo sigue. Configuramos un caso de uso simulado y hacemos mediciones.

Las medidas son lo que nos dice el comportamiento de nuestros dispositivos. Después de todo, todos los dispositivos son iguales pero con propiedades radicalmente diferentes. Un inductor es una resistencia es un condensador, pero todos tienen comportamientos diferentes. Un condensador es una resistencia muy mala, y podríamos, simplemente desechar todos esos dispositivos. Pero un condensador tiene muy buenos usos. Cualquier resistencia que se comporte como un capacitor es un capacitor. Parece una tontería, pero es así como se nos ocurren cosas. Todo es útil, solo es cuestión de encontrar la aplicación para ello.

Entonces, en qué estadísticas y medidas podemos obtener un perfil sobre cómo se comporta un dispositivo en el "mundo real". Luego modificamos nuestros procesos de fabricación para obtener la calidad deseada que necesitamos para que sea asequible para nuestro público objetivo.

Ahora, en lo que respecta a las estadísticas, sí, existe la posibilidad de que un solo dispositivo se desvíe considerablemente. Pero si el control de calidad está estrictamente regulado, uno puede hacer que, por ejemplo, 1 en 10 mil millones no tenga diferencias significativas.

Las estadísticas solo te dan una estimación. Tiene intervalos de confianza, por ejemplo, el 99,999% de todas las resistencias creadas por este proceso estarán dentro del 1%. Unos pocos estarán un poco fuera del 1% y aún menos estarán más lejos ... básicamente, dependiendo de la distribución, que generalmente es de campana.

¡Esto podría parecer un gran problema, teniendo en cuenta que se utilizan trillones de transistores en una CPU!

PERO no olvide que el usuario de los componentes también tiene que hacer que el circuito sea robusto. Casi todos los circuitos no son tan críticos que una pequeña desviación de 0.001% creará una falla. Si lo hicieran, la mayoría de las cosas fallarán.

La mayoría de los circuitos son bastante robustos, incluso con desviaciones significativas. Tal vez su CPU se encuentre un poco más caliente o más lenta o tenga un 0,000001% más de probabilidades de fallar que la mía, pero no se da cuenta de esto, y yo tampoco

Las personas que diseñan los componentes suelen ser lo suficientemente inteligentes como para no crear dispositivos o circuitos que tengan una alta probabilidad de falla. ¿Por qué? Porque son los responsables de los problemas. Intel preferirá mejorar su control de calidad en lugar de tener que reemplazar millones de cpu.

Esta es también la razón por la que la mayoría de las hojas de datos le dan una idea de la calidad del componente y también esperan que se mantenga dentro de lo razonable. Se espera que los resistores, condensadores e inductores funcionen dentro de un uso razonable. Si lo usa en una aplicación que podría causar una falla, probablemente sea su culpa si falla.

La vida no es tan seca ni lo es la electrónica ni ninguna otra cosa. Las variaciones ocurren y están por todo el lugar. La persona promedio generalmente no se da cuenta simplemente porque las variaciones están "dentro de las especificaciones". Por supuesto, solo notan cuando algo sale mal, pero esos son los casos extremos.

    
respondido por el AbstractDissonance

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