Bauteil hat ax% Toleranz: Was bedeutet das genau?

Komponenten werden normalerweise auf Datenblattspezifikationen getestet, und Teile außerhalb der Spezifikation werden abgelehnt. Die Verteilung kann also je nach Herstellungsprozess eine abgeschnittene Normalverteilung oder eine Normalverteilung sein, die deutlich innerhalb der angegebenen Grenzen liegt.

Sie werden also niemals einen 1%-Widerstand mit einem Wert außerhalb der 1%-Spezifikation sehen.

Manchmal werden Teile einsortiert, wobei die 1 %-Widerstände in den 1 %-Behälter gehen und die außerhalb davon (z. B.) in den 5 %-Behälter. Sie würden also keine 5 %-Teile sehen, die innerhalb von 1 % liegen. Dies ist bei vielen Teilen weniger üblich, hauptsächlich weil die Fertigungstoleranzen viel besser sind als früher, sodass (zum Beispiel) die 1%-Linie oft ohne Ausreißer innerhalb von 1% verläuft. (Oder zumindest der Ertrag ist so hoch, dass sich das Binning nicht lohnt.)

Alle Dinge sind unvollkommen und ein "Ideal" ist definiert. zB verhält sich ein idealer Widerstand wie R = V/I.

Im Herstellungsprozess bedeutet "Qualitätskontrolle" im Wesentlichen herauszufinden, wie man dem Ideal näher kommt. Es handelt sich um rekursive Feedbackprozesse. Erstellen->Messen->Ändern->Erstellen. Das nennt man „Lernen“.

Der Messvorgang ist einfach. Nehmen Sie Ihr Gerät, messen Sie seine Eigenschaften und vergleichen Sie sie mit dem, was Sie wollen (das Ideal).

Was ist natürlich das Ideal? Das wird von verschiedenen Leuten unterschiedlich definiert. Für den Verbraucher ist es anders als für das Militär usw.

Angenommen, Ihr Ideal umfasst eine Lebensdauer von beispielsweise 1000 Jahren. Sie möchten, dass das Gerät nur um 1% schwankt. Nun, das kann man messen. Wenn es eine Schwankung von 1 % über 1000 Jahre ist, dann ist das 1/100 % über 10 Jahre. (Wir gehen von einer Linearität aus, die wir näherungsweise messen können).

Angenommen, wir wollen 1 % über einen Temperaturbereich von 100 °C. Wieder geht das Gleiche weiter. Wir erstellen einen simulierten Anwendungsfall und führen Messungen durch.

Die Messungen zeigen uns das Verhalten unserer Geräte. Schließlich sind alle Geräte gleich, aber mit radikal unterschiedlichen Eigenschaften. Ein Induktor ist ein Widerstand ist ein Kondensator, aber alle haben nur ein unterschiedliches Verhalten. Ein Kondensator ist ein sehr schlechter Widerstand, und wir könnten alle diese Geräte einfach wegwerfen. Aber ein Kondensator hat eine sehr gute Verwendung. Jeder Widerstand, der sich wie ein Kondensator verhält, ist ein Kondensator. Scheint unsinnig, aber so kommen wir auf Sachen. Alles ist nützlich, es geht nur darum, die Anwendung dafür zu finden.

Mit welchen Statistiken und Messungen können wir also ein Profil darüber erhalten, wie sich ein Gerät in der „realen Welt“ verhält. Anschließend ändern wir unsere Herstellungsprozesse, um die gewünschte Qualität zu erhalten, die wir benötigen, um sie für unsere Zielgruppe erschwinglich zu machen.

Nun, was die Statistik betrifft, ja, es besteht die Möglichkeit, dass ein einzelnes Gerät erheblich davon abweicht. Aber wenn die Qualitätskontrolle streng geregelt ist, kann man sagen, dass 1 von 10 Milliarden keine signifikanten Unterschiede hat.

Statistiken geben Ihnen nur eine Schätzung. Sie haben Konfidenzintervalle, sagen wir, dass 99,999 % aller durch diesen Prozess erzeugten Widerstände innerhalb von 1 % liegen. Ein paar werden etwas außerhalb von 1% liegen und noch weniger werden weiter draußen sein ... im Grunde abhängig von der Verteilung, die normalerweise glockenförmig ist.

Das könnte wie eine große Sache erscheinen, wenn man bedenkt, dass Billionen von Transistoren in einer CPU verwendet werden!

ABER vergiss nicht, dass der Nutzer der Bauteile auch die Schaltung robust machen muss. Fast alle Schaltungen sind nicht so kritisch, dass eine kleine Abweichung von 0,001 % einen Fehler verursacht. Wenn ja, werden die meisten Dinge scheitern.

Die meisten Schaltungen sind ziemlich robust, selbst bei erheblichen Abweichungen. Vielleicht läuft Ihre CPU etwas heißer oder langsamer oder hat eine um 0,000001% höhere Wahrscheinlichkeit, dass sie abstürzt als meine, aber Sie bemerken dies nicht, und ich auch nicht.

Die Personen, die die Komponenten entwickeln, sind normalerweise schlau genug, keine Geräte oder Schaltkreise zu entwickeln, bei denen eine hohe Ausfallwahrscheinlichkeit besteht. Warum? Weil sie für die Probleme verantwortlich sind. Intel wird lieber seine Qualitätskontrolle verbessern, als Millionen von CPUs ersetzen zu müssen.

Aus diesem Grund geben Ihnen die meisten Datenblätter auch eine Vorstellung von der Qualität der Komponenten und erwarten von Ihnen, dass Sie im Rahmen des Zumutbaren bleiben. Es wird erwartet, dass Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten innerhalb einer angemessenen Nutzung funktionieren. Wenn Sie es in einer Anwendung verwenden, die einen Fehler verursachen könnte, dann ist es wahrscheinlich Ihre Schuld, wenn es fehlschlägt.

Das Leben ist nicht so ausgetrocknet und die Elektronik oder irgendetwas anderes auch nicht. Variationen passieren und sind überall. Die durchschnittliche Person bemerkt es im Allgemeinen nicht, nur weil die Abweichungen „innerhalb“ der Spezifikation liegen. Sie bemerken natürlich nur, wenn etwas schief geht, aber das sind die Extremfälle.