Distribution des valeurs des composants avec une tolérance donnée?
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Supposons que j'ai une collection de pièces avec la même valeur nominale et une certaine tolérance, disons des résistances de tolérance de 50 Ohm à 1%. À quelle distribution des valeurs réelles des composants puis-je m'attendre? Je peux imaginer plusieurs définitions:
Les pièces suivent une distribution normale avec un écart type de 0,5 Ohms
95% des pièces seront à moins de 0,5 Ohms de la valeur nominale
100% des pièces seront à moins de 0,5 Ohms de la valeur nominale
...
Quelle est la définition technique réelle de la tolérance des composants?
Ma raison de demander est que je souhaite simuler de nombreuses instances d'un circuit particulier, en sélectionnant à chaque fois des valeurs de composants `` réalistes '', afin de déterminer quelle variation des performances du circuit final je peux attendre, en fonction des tolérances des composants passifs sous-jacents.
Vous ne pouvez faire aucune hypothèse sur la distribution dans la plage spécifiée. 50 Ω ± 1% signifie exactement cela. Comme 1% de 50 Ω équivaut à 500 mΩ, le fabricant dit que toute résistance que vous obtiendrez sera de 49,5 Ω à 50,5 Ω. Vous ne pouvez pas le lire ou supposer plus que cela.
Ajoutée:
Certaines personnes ont souligné qu'elles avaient obtenu des valeurs regroupées étroitement à partir d'un lot. Je l'ai vu aussi. Mais cela ne change rien.
Selon le type de pièce et les processus de fabrication, de test et de regroupement, vous pouvez obtenir une distribution serrée au sein d'un lot. Mais le mot le plus important est "pourrait" . Il n'y a aucune garantie, et juste parce qu'un lot était serré, vous ne pouvez pas faire d'hypothèses sur le prochain lot.
Considérez quelques scénarios de fabrication différents:
Le processus de production a une bonne tolérance, donc les pièces sont fabriquées selon des valeurs spécifiques. Chaque partie est testée et le rare extérieur est jeté. Dans ce cas, vous obtenez probablement quelque chose comme une distribution normale. Cependant, le centre peut ne pas être au centre de la plage, selon la température, la phase de la lune et les espèces de poissons morts agités sur l'équipement pendant la course.
Le fabricant vend différentes qualités de tolérance, la tolérance élevée ayant un prix plus élevé. Disons que l'équipement peut produire 1% de résistances de manière suffisamment fiable, mais pas aussi étanche que 0,1% de manière fiable. Dans ce cas, le fabricant mesure chaque unité et celles à moins de 0,1% sont étiquetées et vendues comme telles et les autres sont étiquetées et vendues à 1%.
Dans ce scénario, les pièces de 0,1% ont probablement une distribution assez uniforme sur toute leur plage. Les parties à 1% ont davantage une distribution normale, sauf qu'il y a un écart à 0,1% de la valeur idéale.
Le processus de production est très variable. Chaque pièce est testée et vendue selon la valeur à laquelle elle appartient. Dans ce cas, vous obtiendrez une distribution assez uniforme dans chaque bande de tolérance, mais cela peut prendre un grand nombre de parties pour voir cette distribution.
Lorsque vous ne savez rien du processus de fabrication, vous ne pouvez rien supposer d'autre que chaque pièce se situe quelque part dans la plage spécifiée. Vous devez considérer la valeur de chaque partie comme un événement aléatoire non corrélé distinct. Parfois, il peut en fait y avoir une certaine corrélation entre les parties séquentielles, mais comme vous ne savez pas quand cela se produit, vous devez toujours supposer qu'il n'y en a pas. Même si vous mesurez un lot et recherchez une corrélation, le lot suivant est un événement aléatoire distinct pour lequel les données du lot précédent ne sont pas liées. Encore une fois, vous ne pouvez rien supposer.
En résumé, si vous avez besoin d'en savoir plus que la précision spécifiée par le fabricant, vous devez mesurer chaque pièce individuellement .
Chaque fois que vous lancez une pièce, le résultat est aléatoire et non corrélé à d'autres moments, mais vous pouvez toujours obtenir 3 têtes d'affilée assez souvent pour ressembler à un motif si vous n'y réfléchissez pas attentivement.
J'ajouterais que c'est parce que la tolérance n'est pas calculée statistiquement, mais c'est probablement le résultat d'un processus de test post-fabrication qui doit garantir (au moins pour les contrôles ponctuels) le respect de la tolérance
clabacchio
1
@olin, je suis un peu en désaccord, si vous commandez un grand nombre du même lot, leur précision sera celle indiquée mais leur précision est souvent bien meilleure. J'ai trouvé lors de l'achat d'un grand groupe de résistances à 10% que les résistances se correspondaient à 0,5% près. Je suis d'accord, vous ne pouvez pas faire d'hypothèses générales, mais c'est un effet que je rechercherais dans un grand lot acheté. Je conviens que vous ne pouvez pas dépendre de cette précision dans une conception.
Kortuk
@olin pour seconder Kortuk, je travaillais dans un magasin de pièces pour commander des composants. Nous avions tendance à acheter à bas prix car nous vendions aux étudiants, mais dans n'importe quel pack que nous avions commandé, chaque résistance était presque identique. Cependant, plusieurs fois, ils étaient tous à l'extrême du pourcentage annoncé.
Kellenjb
Lorsque j'achète des résistances normales à 5%, elles se situent en réalité à moins de 1% de leurs valeurs. Et tous les articles de la même série sont presque identiques. Je soupçonne que cela est dû au processus de fabrication particulier qu'un écart de plus de 1% est ici possible mais en fait improbable.
Al Kepp
4
Vous devez probablement caractériser les distributions en fonction des produits du monde réel du type avec lequel vous traitez.
La marque compte.
Les normes de l'industrie peuvent être considérablement améliorées par les fabricants compétents.
Ne comptez jamais sur tous les éléments en cluster aussi étroitement que la plupart.
Olin est correct (bien sûr) mais une certaine expérience sur le terrain et des commentaires généraux peuvent être intéressants et éventuellement utiles.
Vous pouvez probablement vous attendre à ce qu'un processus comme la définition de valeurs de résistance se clusterise normalement autour de la valeur nominale MAIS vous n'en avez aucune certitude.
J'avais un grand nombre de résistances à film métallique à trou traversant de Philips à l'époque où le trou traversant était presque actuel et Philips n'avait pas vendu les machines qui les fabriquaient à quelqu'un en Amérique du Sud (je pense que oui).
Celles-ci étaient notées à 5%, mais étant un film métallique et étant Philips, la précision réelle était généralement bien meilleure. Autrefois, vous pouviez sélectionner une résistance de choix par mesure - elles se répartissaient assez bien sur la plage nominale ou au-delà. Mais ces résistances étaient presque toutes à +/- 1% environ. Il était difficile de trouver une résistance à Betyween.
On devient blasé. Un jour, j'ai fouetté un circuit et utilisé des résistances où 1% était OK. J'ai eu des problèmes de précision et j'ai mis du temps à découvrir que j'avais choisi une résistance dont la valeur était bien excentrée. Veru inhabituel mais ....
MAIS
Les LED ont généralement une très large lecture de Vf (tension directe). Tant et si bien que ceux-ci sont regroupés mais sont toujours très larges. Peut-être que dans l'ensemble, une LED peut être évaluée à 2,9 - 3,7 V Vf. Peu aux extrêmes mais probablement une distribution plus large et plus plate que la normale. Ces dernières années, j'ai eu beaucoup de LED de Nichia et j'ai testé des LED de nombreux fabricants - une marque bien connue et jamais entendue. Les personnes dont vous n'avez jamais entendu parler ne veulent surtout pas en entendre parler!. Nous avons commencé à utiliser une LED Nichia "Raijin" en volume raisonnable = NSPWR70CSS-K1. Nichia a coopéré pour fournir plus de données que d'habitude. Une feuille montrait les distributions de Vf pour plusieurs centaines de milliers de LED issues de la production en cours. Si je me souviens bien, ils se regroupent à 2,95 +/- 0,05 V pour environ 99% de la production. Il y a quelques valeurs aberrantes mais elles sont très peu nombreuses et bien au-delà. Un tel regroupement Vf serré est très très inhabituel. Il arrive également que je sois la meilleure LED de sa catégorie en termes d'efficacité, il y en a maintenant mieux, mais pendant plusieurs années, c'était la meilleure. Elle n'est hélas que de 50 mA.
DONC:
Vous devez probablement caractériser des distributions basées sur des produits du monde réel du type auquel vous avez affaire.
La marque compte.
Les normes de l'industrie peuvent être totalement ignorées par les fabricants compétents.
Ne comptez jamais sur tous les éléments en cluster aussi étroitement que la plupart.
À mon avis, cela devrait vraiment être appelé 1% de précision et a souvent une précision beaucoup plus élevée. La plupart des gens que je connais les appellent des résistances de précision à 1%, ce qui n'est pas techniquement correct pour ce que vous recevez. Je suis d'accord, vous ne pouvez pas vous y fier cependant, comme je pense que c'était également le cas.
Kortuk
2
Cela dépend de qui vous achetez vos composants. Si un fabricant indique que ses pièces ont une tolérance de 1%, vous pouvez vous attendre à ce que pratiquement toutes leurs pièces soient conformes à cette spécification. Il pourrait être possible qu'une pièce soit hors spécifications, mais ce serait beaucoup moins de 5%, probablement plus comme une sur quelques millions et il est peu probable qu'elle soit beaucoup.
En général, vous devez suivre la fiche technique. Si la fiche technique de la pièce précise que la tolérance des pièces suit une distribution gaussienne, vous pouvez supposer cela. Sinon, cela pourrait toujours être le cas, mais ce n'est pas garanti.
Réfléchissez également à la façon dont les fabricants pourraient produire des résistances. Par exemple, un fabricant peut avoir des lignes de production distinctes pour des pièces de valeur identique avec des tolérances différentes, disons une ligne de 1kOhm 1%, une ligne de 1kOhm 5% et une ligne de 1kOhm 0,1%. Alternativement, ils peuvent produire toutes les pièces de même valeur en une seule fois et utiliser une procédure automatisée pour extraire les pièces les mieux spécifiées à vendre en tant que pièces à tolérance plus élevée. Par exemple, toutes les pièces pourraient être créées en tant que résistances de 1 kOhm à 5%. Ensuite, ceux qui correspondent à 1% des spécifications peuvent être étiquetés et vendus comme résistances de 1% tandis que les autres sont vendus comme résistances de 5%. Cela conduirait à ce que leurs résistances de 5% soient très peu susceptibles de coïncider avec une résistance proche de la valeur cible (1kOhm). Je ne dis pas que c'est ainsi que le fabricant le fait, je ne suis pas sûr, mais c'est possible.
Dave Jones a fait un excellent blog vidéo sur ce sujet, c'est une excellente montre .. voici le lien (s):
Vous devez probablement caractériser les distributions en fonction des produits du monde réel du type avec lequel vous traitez.
La marque compte.
Les normes de l'industrie peuvent être considérablement améliorées par les fabricants compétents.
Ne comptez jamais sur tous les éléments en cluster aussi étroitement que la plupart.
Olin est correct (bien sûr) mais une certaine expérience sur le terrain et des commentaires généraux peuvent être intéressants et éventuellement utiles.
Vous pouvez probablement vous attendre à ce qu'un processus comme la définition de valeurs de résistance se clusterise normalement autour de la valeur nominale MAIS vous n'en avez aucune certitude.
J'avais un grand nombre de résistances à film métallique à trou traversant de Philips à l'époque où le trou traversant était presque actuel et Philips n'avait pas vendu les machines qui les fabriquaient à quelqu'un en Amérique du Sud (je pense que oui).
Celles-ci étaient notées à 5%, mais étant un film métallique et étant Philips, la précision réelle était généralement bien meilleure. Autrefois, vous pouviez sélectionner une résistance de choix par mesure - elles se répartissaient assez bien sur la plage nominale ou au-delà. Mais ces résistances étaient presque toutes à +/- 1% environ. Il était difficile de trouver une résistance à Betyween.
On devient blasé. Un jour, j'ai fouetté un circuit et utilisé des résistances où 1% était OK. J'ai eu des problèmes de précision et j'ai mis du temps à découvrir que j'avais choisi une résistance dont la valeur était bien excentrée. Veru inhabituel mais ....
MAIS
Les LED ont généralement une très large lecture de Vf (tension directe). Tant et si bien que ceux-ci sont regroupés mais sont toujours très larges. Peut-être que dans l'ensemble, une LED peut être évaluée à 2,9 - 3,7 V Vf. Peu aux extrêmes mais probablement une distribution plus large et plus plate que la normale. Ces dernières années, j'ai eu beaucoup de LED de Nichia et j'ai testé des LED de nombreux fabricants - une marque bien connue et jamais entendue. Les personnes dont vous n'avez jamais entendu parler ne veulent surtout pas en entendre parler!. Nous avons commencé à utiliser une LED Nichia "Raijin" en volume raisonnable = NSPWR70CSS-K1. Nichia a coopéré pour fournir plus de données que d'habitude. Une feuille montrait les distributions de Vf pour plusieurs centaines de milliers de LED issues de la production en cours. Si je me souviens bien, ils se regroupent à 2,95 +/- 0,05 V pour environ 99% de la production. Il y a quelques valeurs aberrantes mais elles sont très peu nombreuses et bien au-delà. Un tel regroupement Vf serré est très très inhabituel. Il arrive également que je sois la meilleure LED de sa catégorie en termes d'efficacité, il y en a maintenant mieux, mais pendant plusieurs années, c'était la meilleure. Elle n'est hélas que de 50 mA.
DONC:
Vous devez probablement caractériser des distributions basées sur des produits du monde réel du type auquel vous avez affaire.
La marque compte.
Les normes de l'industrie peuvent être totalement ignorées par les fabricants compétents.
Ne comptez jamais sur tous les éléments en cluster aussi étroitement que la plupart.
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Cela dépend de qui vous achetez vos composants. Si un fabricant indique que ses pièces ont une tolérance de 1%, vous pouvez vous attendre à ce que pratiquement toutes leurs pièces soient conformes à cette spécification. Il pourrait être possible qu'une pièce soit hors spécifications, mais ce serait beaucoup moins de 5%, probablement plus comme une sur quelques millions et il est peu probable qu'elle soit beaucoup.
En général, vous devez suivre la fiche technique. Si la fiche technique de la pièce précise que la tolérance des pièces suit une distribution gaussienne, vous pouvez supposer cela. Sinon, cela pourrait toujours être le cas, mais ce n'est pas garanti.
Réfléchissez également à la façon dont les fabricants pourraient produire des résistances. Par exemple, un fabricant peut avoir des lignes de production distinctes pour des pièces de valeur identique avec des tolérances différentes, disons une ligne de 1kOhm 1%, une ligne de 1kOhm 5% et une ligne de 1kOhm 0,1%. Alternativement, ils peuvent produire toutes les pièces de même valeur en une seule fois et utiliser une procédure automatisée pour extraire les pièces les mieux spécifiées à vendre en tant que pièces à tolérance plus élevée. Par exemple, toutes les pièces pourraient être créées en tant que résistances de 1 kOhm à 5%. Ensuite, ceux qui correspondent à 1% des spécifications peuvent être étiquetés et vendus comme résistances de 1% tandis que les autres sont vendus comme résistances de 5%. Cela conduirait à ce que leurs résistances de 5% soient très peu susceptibles de coïncider avec une résistance proche de la valeur cible (1kOhm). Je ne dis pas que c'est ainsi que le fabricant le fait, je ne suis pas sûr, mais c'est possible.
Dave Jones a fait un excellent blog vidéo sur ce sujet, c'est une excellente montre .. voici le lien (s):
Partie 1 - eevblog-215-gaussian-resistors
Partie 2 - eevblog-216-gaussian-resistor-redux
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