Дизайн против реальности и что делать, если они расходятся

В последнее время я пытался немного больше сосредоточиться на аналоговых схемах и обнаружил, что мой дизайн и фактические результаты часто не совпадают в точности. Примером может служить осциллятор Пирса, который я построил некоторое время назад, схема работала в основном так, как ожидалось, но требуемое усиление было намного меньше, чем я рассчитал (это означает, что я получил некоторые искажения). Является ли обычной практикой просто изменить значения на то, что кажется правильным, и продолжить, или лучше убедиться, что теория также совпадает?


Чтобы уточнить, я имею в виду, что, наблюдая разницу и играя с некоторыми значениями, я меняю дизайн, чтобы он соответствовал, схема дает желаемый результат, но мой первоначальный дизайн был неточным. Должен ли я вернуться и попытаться определить, почему, или это просто не стоит? т.е. отсутствие калибровки на производственных единицах.


Спасибо за все ответы, я возвращаюсь к чертежной доске, потому что явно происходит что-то, чего я не понимаю. Игнорирование этого может создать другие проблемы.

Вопрос в том, вы производите небольшое количество единиц вручную или производите их серийно? Если бы вам пришлось изготовить тысячи таких вещей, смогли бы вы позволить себе калибровать усиление для каждой из них?
Предположим, что изменение моего проекта на значения, которые работают лучше, — это однократное действие, т. е. изменение проекта после того, как вы заметите разницу, чтобы получить проект, который является согласованным и не требует никакой калибровки.
Если вы меняете значения параметров более чем на 5% от предыдущих значений, вы должны вернуться к стадии проектирования. Если он меньше, проблема, с которой вы сталкиваетесь, довольно распространена. Не беспокойтесь об этом. Чтобы понять больше, рассмотрим этот пример. У меня есть резистор 100 Ом. По некоторым причинам, если я изменяю его значение более чем на 5 Ом (95 или 105), мои расчеты конструкции неверны.
Все, что вы не понимаете, обычно приходит, чтобы укусить вас за задницу.
Описанная ситуация, вероятно, встречается редко: то есть построенные устройства чрезвычайно точны и последовательны от одного к другому, но расходятся с расчетом. Это может произойти, если вы используете высокоточные компоненты в какой-либо схеме, которая требует более точной модели, чем то, что делают ваши расчеты или симуляции. В таком случае имеет смысл заменить симуляцию реальной сборкой и использовать ее значения.

Ответы (4)

Если производительность вашего прототипа не соответствует ожидаемой производительности, это может указывать на ошибку в процессе проектирования или на ошибку сборки. Вам действительно следует разобраться с этим, если вы собираетесь делать несколько юнитов или больше, потому что это только вернется и укусит вас. ISO9000 говорит о «проверке дизайна» — это в основном доказательство того, что дизайн/прототип делает то, для чего он был предназначен. Это важно и не должно быть обделено - если ваш осциллятор пирса не дает правильную амплитуду, я хотел бы знать, почему.

«Проверка дизайна» проверяет, соответствуют ли производственные единицы ожиданиям.

Действительно хороший тест, который я всегда делаю, это распылить на схему спрей для замораживания и посмотреть, что произойдет, и я также касаюсь каждой микросхемы и транзистора кончиком паяльника. Это делается на стенде, и я ищу неожиданные кратковременные изменения амплитуд (или какого-либо другого параметра) как индикатор того, что что-то не так. Если все в порядке, то ничто не сравнится с хорошим испытанием при полной нагрузке при повышенных температурах. Это может найти много аномалий в сложной схеме.

Нет, общепринятой практикой является предположение, что некоторые параметры будут меняться в зависимости от операционной среды. Дизайн должен быть сделан таким образом, чтобы конечный результат меньше зависел от таких изменений.

Например, номинал резистора имеет допуск. Если ваша конструкция чувствительна к небольшим изменениям номинала конкретного резистора, выберите резистор с меньшим допуском. Это не значит, что его значение не изменится. Это просто означает, что его значение будет меняться в заданных пределах. Таким образом, вы должны сделать свой дизайн таким образом, чтобы даже если он немного изменился, вывод системы претерпел незначительные изменения.

И помните, что бы вы ни делали, вы не сможете сделать систему со 100% точностью. Вы должны быть разумны с самим собой в отношении точности систем. Вы сами решаете, какая величина изменения выходных данных системы является приемлемой. Всегда старайтесь иметь эту системную точность, прежде чем вы начнете проектировать какую-либо систему.

Что он сказал - хороший аналоговый дизайн включает в себя учет допусков/вариаций компонентов. Есть два аспекта этого: один — возможность работать в рамках спецификации в худшем случае, когда каждый компонент находится настолько далеко, насколько это возможно (и в наихудшем/наименее удобном направлении), и второй — разрабатывать схемы. так что они самокорректируются для этих вариаций и по своей природе стабильны.

Главное в проектировании аналоговых схем — всегда знать причины, по которым что-то происходит на самом деле.

Итак, для вашей проблемы есть 2 разных случая:

  1. Расхождения между расчетом и реализацией возникают из-за несоответствия компонентов (например, допусков резисторов и конденсаторов). Это неизбежно, и вам нужно спроектировать свои схемы так, чтобы они работали, несмотря на эти неточности. Нет необходимости изменять расчеты.

  2. Что-то в вашей практической реализации отличается от того, что вы рассчитали. Допустим, ваш генератор Пирса имеет выходную амплитуду, которая составляет 10% от рассчитанной вами. Это говорит вам о том, что что-то не так со схемой или вашими расчетами, и в этом случае вам нужно понять проблему и уточнить свои расчеты.

Самое главное — понять, почему это не работает так, как ожидалось. Только тогда вы сможете показать в своем проекте диапазоны и/или условия, при которых он работает должным образом.

например

Частота генератора равна X (+/- 10%) при температуре Y, с использованием прецизионных резисторов 1% и т. д.

Вы никогда не сможете протестировать все переменные, но чем больше охвата вы предоставите, тем меньше людей придет к вам позже со словами: «Я построил это так, как вы сказали, и это не работает».