Вероятность допуска компонента

В древние времена для резисторов из углеродного состава, как правило, существовал разумный разброс значений — для «точных» схем вы могли получить такие инструкции, как «переберите ваши 100-омные резисторы, чтобы найти один из 95-омных» (в то время 10% резисторов были обычно, и 20% могут быть доступны).

Теперь, с углеродными или металлическими пленочными резисторами, резисторы подгоняются по значению после изготовления, поэтому даже 5% резисторов, вероятно, будут в пределах 1% от маркированного значения.

Однажды я измерил 50 или около того резисторов Philips из металла и углеродной пленки с сопротивлением 5% и обнаружил, что разброс значений составляет менее 1%.

Проблема в том, что никто не знает. Каждый производитель может работать по-разному.

Вы можете спросить конкретного производителя о конкретной серии резисторов, как они объединены в бины, но зачем им раскрывать эту информацию, поскольку вы можете купить существующие детали с любой необходимой вам точностью, и они могут гарантировать это.

Вы можете получить гауссово распределение с центром в 100 Ом. Или равномерное распределение от 95 до 105 Ом.

Или, в зависимости от производителя, они, возможно, уже удалили все резисторы с точностью 1% и точностью 2% и продали их как резисторы с точностью 1% и 2%, так что у вас могут остаться только резисторы с точностью не менее 2% или выше. 2% ниже 100 Ом, но все еще в пределах 5% от 100 Ом. Или, может быть, удалены только некоторые резисторы, потому что может не иметь особого смысла объединять их все в категории 1%, 2% и 5%. Или, может быть, их все равно упаковывают, и они продают все, что нужно людям, и, таким образом, большая часть резисторов на 1% и 2% продается дешевле вместе с резисторами на 5%.

Большинство современных резисторов подгоняются по значению, и, грубо говоря, по моему опыту, они обычно находятся в пределах примерно 1/3 допуска. Возможна погрешность (среднее значение может лежать по одну сторону от номинального) из-за того, как их оборудование настроено и откалибровано.

Причина, по которой я вообще исследовал это, заключалась в том, чтобы решить, использовать ли более сложный метод настройки для взаимодействия с аналоговыми настройками. Поскольку типичные детали были довольно близки, имело смысл добавлять детали, чтобы обычно обнулить взаимодействие (с точностью до доли допуска резистора в наихудшем случае), чтобы сократить время настройки при производстве. Сделал большую разницу, обычно 1-2 итерации, а не 5 или около того.

Единственная гарантия, которая у вас есть, заключается в том, что значение находится в пределах допуска при 25 ° C и что существует определенный темп. Какое точное значение вы получите, не указано, и вы можете найти нормальное распределение со стандартным отклонением около 10% от допустимого предела, мультимодальное распределение или даже значения, настолько близкие друг к другу, что дешевые мультиметры не смогут измерить разницу между соседними частями на ленте.

Если вы хотите сделать какие-либо другие допущения в своем проекте, которые не зависят от спецификаций, указанных в техническом паспорте, вы должны квалифицировать детали и, возможно, провести 100% входное тестирование или выбрать детали. Другими словами, в зависимости от значения резистора, являющегося чем-то конкретным, это дурацкая затея. В любом моделировании вы захотите использовать номинальное значение, а также обе конечные точки диапазона допуска. Если поведение схемы не является монотонным по отношению к значению сопротивления, вам потребуется использовать больше промежуточных значений.

Я не видел 5-процентного резистора, который был бы за пределами +- 5 % от номинального, или таблицы данных, в которой говорилось бы, что допуск будет чем-то другим, кроме критерия приемлемости «жесткого предела». Но вы правы для некоторых элементов, 5%-й знак может означать, например, точку нормального распределения 3 сигмы.

Форма распределения зависит от детали и обычно не раскрывается производителем, но один сценарий заключается в том, что они производят партию, рассчитанную на 100 Ом, измеряют одну или выбранную партию, а затем делят их на 0,5 %, 1 % и 5 % бункеры. Таким образом, покупка 5-процентного резистора будет иметь симметричное распределение на 1-5 % больше или меньше от номинального значения, но «никогда» в пределах 1 %.

Для прецизионных резисторов серии E96 и т. д., безусловно, имеет смысл подрезать значения. Но с резисторами на 100 Ом вы можете просто выбрать счастливые, которые находятся в пределах 0,5% или около того, и вы все равно сможете продать их все.

Другой сценарий с резисторами 5 % может заключаться в том, что они не проверяются и не подстраиваются индивидуально, но на практике процесс достаточно стабилен, чтобы достичь цели, если каждый 1000-й резистор находится в определенных пределах.

Распределение определенного значения элемента иногда представляет собой довольно сложную кривую, особенно если элементы с более высокой точностью отделяются от продукции с более низкой точностью.

Например, можно получить вогнутую кривую, потому что элементы с лучшими значениями помещаются в более дорогие ячейки.

Другой интересной частью распределения является то, что элементы гарантированы в пределах 10%, 5% или 1% от их номинального значения при эксплуатации в некотором (довольно широком) температурном интервале.

Существует также некоторое распределение температурных коэффициентов, поэтому распределение значений может отличаться при охлаждении или нагревании элементов.

Если вы протестируете достаточное количество резисторов (миллионы), разбросанных по разным производственным партиям, вы получите что-то близкое к нормальному распределению, сосредоточенному вокруг номинального значения. Резисторы из одной партии, скорее всего, будут иметь фиксированное смещение, т.е. среднее значение не будет точно равно 100 Ом.

Резистор на 95 Ом является гранично неисправным, если вы продаете его как 100 Ом +/- 5%. В современных стандартах качества распространено что-то вроде качества 5 сигм, что означает, что шанс найти резистор с номиналом <95 Ом или >105 Ом составляет менее 1 на 3 миллиона, и 68% резисторов будут в пределах +/- 1 Ом от номинального значения.