与えられた公差を持つコンポーネント値の分布?


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同じ公称値とある程度の許容値、たとえば50オームの1%許容値の抵抗を持つ部品のコレクションがあるとします。実際のコンポーネント値のどのような分布を期待できますか?私はいくつかの定義を想像できます:

  • 部品は標準偏差0.5オームの正規分布に従います
  • 部品の95%は公称値の0.5オーム以内になります
  • 部品の100%は公称値の0.5オーム以内になります
  • ...

コンポーネント公差の実際の技術的定義は何ですか?

私が尋ねる理由は、特定の回路の多くのインスタンスをシミュレートし、「現実的な」コンポーネント値を選択するたびに、基礎となる受動コンポーネントの許容値に基づいて、最終的な回路性能の変動を予測できることです。

回答:


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指定された範囲内の分布については何も仮定できません。50Ω±1%はまさにそれを意味します。50Ωの1%は500mΩであるため、メーカーは、1つの抵抗器が49.5Ωから50.5Ωになると言っています。あなたはそれを読むことも、それ以上を想定することもできません。

追加:

一部の人々は、バッチから値を厳密にまとめていることを指摘しています。私もそれを見ました。しかし、それは何も変わりません。

部品の種類と、製造、テスト、およびビニングのプロセスによっては、バッチ内で密に分布する場合があります。しかし、最も重要な言葉は「力」です。保証はありません。1つのバッチがタイトだったからといって、次のバッチについて推測することはできません。

いくつかの異なる製造シナリオを検討してください。

  • 製造プロセスには優れた許容誤差があるため、部品は特定の値に製造されます。各部品はテストされ、まれな外部部品は廃棄されます。この場合、おそらく正規分布のようなものが得られます。ただし、温度、月の満ち欠け、および実行中に機器上で振られた死んだ魚の種類によっては、中心が範囲の中心にない場合があります。

  • 製造業者はさまざまな公差グレードを販売しており、公差が高いほど価格が高くなります。機器が1%の抵抗を十分に信頼できるように作成できますが、0.1%ほどの信頼性はありません。この場合、製造業者は各ユニットを測定し、0.1%以内のユニットはそのようにラベル付けされて販売され、残りは1%としてラベル付けされて販売されます。

    このシナリオでは、0.1%のパーツは、おそらくその範囲全体でかなり均等に分布しています。1%の部分は、理想値の0.1%以内のギャップがあることを除いて、より正規分布しています。

  • 生産プロセスにはさまざまなバリエーションがあります。各パーツは、値に含まれる範囲でテストおよび販売されます。この場合、各許容範囲内でかなり均等な分布が得られますが、その分布を見るには多数の部品が必要になる場合があります。

製造プロセスについて何も知らない場合、各部品が指定された範囲内のどこかにあること以外に想定できることは何もありません。各部分の値は、個別の無相関のランダムイベントとして考慮する必要があります。実際には、シーケンシャルパーツ間に何らかの相関関係が存在する場合がありますが、それがいつかはわからないので、それがないと仮定する必要があります。1つのバッチを測定して相関関係を見つけたとしても、次のバッチは、前のバッチのデータが関係のない個別のランダムイベントです。繰り返しますが、何も想定できません。

要約すると、製造元が指定した精度以上のことを知る必要がある場合、各部品を個別測定する必要があります。

コインをフリップするたびに結果はランダムになり、他の時間とは無関係になりますが、慎重に考えなければパターンのように見えるのに十分な頻度で3つのヘッドを連続して取得できます。

 


私は許容範囲が統計的に計算されていないので、それはだと追加することになりますが、それはおそらく(少なくとも、スポットチェック用)保証に対する耐性に関して持っている製造後のテストプロセスの結果だ
clabacchio

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@olin、私は多少同意しません。同じバッチから大量に注文した場合、その精度は引用されているとおりですが、精度はしばしばはるかに優れています。10%の抵抗器の大規模なグループを購入すると、抵抗器は0.5%以内で互いに一致することがわかりました。私は同意します、あなたは一般的な仮定をすることはできませんが、これは私が購入する大規模なバッチで探している影響です。私はあなたがデザインのその正確さに頼ることができないことに同意します。
Kortuk

@olinから2番目のKortukに、私は部品を注文する部品店で働いていました。私たちは学生に売るときに安く買う傾向がありましたが、注文したどのパックでも、すべての抵抗器はほぼ同じでした。しかし、多くの場合、それらはすべて宣伝された割合の極限にありました。
ケレンブ

通常の5%の抵抗器を購入すると、実際には値の1%以内です。そして、同じシリーズのすべてのアイテムはほとんど同じです。これは、特定の製造プロセスが原因で、1%を超える偏差が発生する可能性はあるが、実際にはありえないと考えています。
アルケップ

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  • おそらく、扱っているタイプの実世界の製品に基づいて、分布を特徴付けなければなりません。

  • ブランドは重要です。

  • 業界標準は、有能なメーカーによって大幅に改善される可能性があります。

  • ほとんどの場合と同様に、すべてのアイテムのクラスタリングに強く依存しないでください。

Olinは(もちろん)正しいのですが、フィールドでの経験や一般的なコメントには興味があり、価値があるかもしれません。

抵抗値を設定するなどのプロセスは、通常は公称値を中心にクラスター化することを期待できますが、確実性はありません。

私は、フィリップスのスルーホールがほとんど最新であり、フィリップスがそれらを作った機械を南アメリカの誰かに販売していなかった頃、膨大な数のフィリップスのスルーホール金属皮膜抵抗器を所有していました。

これらは5%の評価でしたが、金属膜でありフィリップスであるため、実際の精度は通常はるかに優れていました。古き良き時代には、測定によって選択した抵抗器を選択することができました-それらは公称範囲またはそれ以上にかなりよく広がりました。しかし、これらの抵抗器はほぼすべて+/- 1%程度でした。抵抗器を見つけることは困難でした。

1つは、ブレーズを取得します。ある日、回路を打ち上げて、1%で十分な抵抗器の値を使用しました。精度に問題があり、中心値から十分に外れた抵抗を選択したことを見つけるのに時間がかかりました。珍しいが…。

だが

LEDは通常、Vf(順方向電圧)の読み取り幅が非常に広くなっています。そのため、これらはビニングされますが、それでも非常に広いです。たぶん、全体的なLEDの定格は2.9-3.7V Vfです。極端なものはほとんどありませんが、おそらく通常よりも広く平坦な分布です。近年、私は日亜化学から多くのLEDを手に入れ、多くのメーカーのLEDをテストしました。有名ブランドであり、聞いたこともないブランドです。あなたが聞いたことがほとんどないのは聞いたことがない!合理的なボリューム= NSPWR70CSS-K1でaa Nichia "Raijin" LEDを使用しました。日亜は、通常のデータよりも多くのデータを提供することに協力していました。1枚のシートには、進行中の生産から取得した数十万個のLEDのVf分布が示されています。私が覚えているように、それらは生産の約99%で2.95 +/- 0.05Vでクラスター化します。異常値はいくつかありますが、それらは非常に少なく、はるかに違います。このようなタイトなVfクラスタリングは非常にまれです。それはまた、私が見たクラスの効率で最高のLEDであることも起こります、今ではより良いものがありますが、これは最高でしたわずか50mA定格です。

そう:

  • たぶん、あなたが扱っているタイプの実世界の製品に基づいて、分布を特徴付けなければなりません。

  • ブランドは重要です。

  • 業界標準は、有能な製造業者によって完全に無視される場合があります。

  • ほとんどの場合と同様に、すべてのアイテムのクラスタリングに強く依存しないでください。


私の意見では、実際には1%の精度と呼ばれるべきであり、しばしばはるかに高い精度を持ちます。私が知っているほとんどの人は、1%精度の抵抗器と呼んでいますが、これは技術的には受け取ったものに対して正確ではありません。私は同意します、しかし、あなたはそれに頼ることはできません。
Kortuk

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コンポーネントの購入者によって異なります。製造元が1%の許容値を持つように部品を見積もると、事実上すべての部品がその仕様内にあると期待できます。部品が仕様から外れている可能性もありますが、5%を大きく下回っており、おそらく数百万分の1のようであり、大幅に外れることはほとんどありません。

通常、データシートを確認する必要があります。特定のパーツのデータシートで、パーツの公差がガウス分布に従うことが指定されている場合は、それを想定できます。それ以外の場合でも問題は発生しますが、保証はありません。

また、メーカーが抵抗器をどのように製造するかも考えてください。たとえば、製造業者は、1kOhm 1%ライン、1kOhm 5%ライン、1kOhm 0.1%など、公差が異なる同一の価値のある部品の個別の生産ラインを持っている場合があります。または、1回の実行で同じ値の部品をすべて製造し、何らかの自動化された手順を使用して、より許容度の高い部品として販売されるより優れた仕様部品を抽出することができます。たとえば、すべての部品を1kΩ5%の抵抗器として作成できます。次に、1%の仕様内にあるものは1%抵抗としてラベル付けされて販売され、残りは5%抵抗として販売されます。これにより、5%の抵抗が目標値(1kOhm)に近い抵抗と一致する可能性が非常に低くなります。これがメーカーの実際のやり方だと言っているわけではありませんが、よくわかりませんが、可能です。

Dave Jonesはこのトピックに関するすばらしいビデオブログを作成しました。すばらしいウォッチです。リンクは次のとおりです。

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