PCB電路設計公差建模的重要性

2020-03-23

正如大自然需要容忍度以保持精致的生態(tài)系統平衡一樣，PCB電路設計師也要設計并做出準確的設計決策。眾所周知，如果要使設計達到較好性能和功能，就必須理解并設定限制。

此外，每個(gè)設計，無(wú)論其復雜性如何，在實(shí)際構建時(shí)都需要相同的東西：組件。因此，了解設計的基本組成部分（組件）的公差的重要性至關(guān)重要。反過(guò)來(lái)，這意味著(zhù)組件公差建模對于你的整體PCB電路設計同樣重要。

什么是元件公差？

關(guān)于組件的公差定義是為實(shí)現適當功能而對任何指定值可接受的變體。它還等于組件參數下限和上限尺寸之間的差異。組件公差建模是任何建?；蚍抡孢^(guò)程（例如可靠性測試）的重要組成部分，在該過(guò)程中，PCB電路設計人員或制造商正在嘗試確保電路板組件能夠承受并成功發(fā)揮其預期作用。

總體而言，任何由機械零件或電子元件制成的產(chǎn)品在PCB電路設計時(shí)都考慮了特定功能。這些組件都經(jīng)過(guò)組裝過(guò)程，結果是功能正常的產(chǎn)品。

無(wú)論零件是物理移動(dòng)還是通過(guò)信號傳輸使用，每個(gè)組件之間都有關(guān)系。性能水平以及功能本身取決于這些組件的協(xié)調運行情況。因此，了解每個(gè)組件的限制對于產(chǎn)品的整體功能和設計至關(guān)重要。

什么是組件公差建模？

如你所知，單個(gè)組件的公差會(huì )對整個(gè)電路的性能產(chǎn)生嚴重影響。因此，量化各個(gè)組件與輸出性能測量直接相關(guān)的需求和能力對于設計和組裝過(guò)程至關(guān)重要。

詢(xún)問(wèn)任何工程師，他們將證明公差在決定產(chǎn)品的整體質(zhì)量中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。通常，公差越精確，設計、組裝過(guò)程的產(chǎn)品就越精確。

這就是為什么零件公差建模是PCB電路設計和制造過(guò)程的基本部分的原因。

為什么寬容如此重要？

當我還是個(gè)小男孩的時(shí)候，祖母給了我一些很好的建議，“請小心燒毀橋梁”。隨著(zhù)年齡的增長(cháng)，我通過(guò)哥哥姐姐拒絕堅持指導的方式，深刻地看到了她指導的真正含義。好吧，如果你從事制造業(yè)務(wù)，那么容忍度是PCB電路設計和制造之間不可分割的橋梁。

每個(gè)制造商都希望保持其產(chǎn)品的高質(zhì)量水平。但是，有時(shí)這些水平對于制造商來(lái)說(shuō)價(jià)格不菲。特別是當制造商正在努力實(shí)現零公差時(shí)。因此，公差分析（建模）如此重要的主要原因之一是因為它有助于在不犧牲質(zhì)量的情況下降低制造成本。

例如，如果你使用的是基于衛星的Internet，則在瀏覽Web時(shí)1/2秒延遲的容差是完全可以接受的。但是，如果你嘗試在線(xiàn)進(jìn)行Madden 20比賽，那么同樣的容忍度將是無(wú)法接受的?？偠灾?，（游戲中）延遲和延遲會(huì )阻止你玩游戲。

根據經(jīng)驗，公差要求的精度越高，生產(chǎn)該產(chǎn)品的成本就越高。因此，組件公差建模使制造商能夠在其生產(chǎn)中實(shí)現較好性能和經(jīng)濟可行性之間的平衡。找出你的零件公差是快速生產(chǎn)的必要條件。

公差疊加

寬容是生活中不可避免的事實(shí)，你無(wú)法避免。在制造過(guò)程中，有必要將材料分為兩組：零部件和子裝配體。無(wú)論最終產(chǎn)品如何，這些組件都需要相互交互才能實(shí)現所需的功能。las，一旦你將零件分開(kāi)以適應組裝要求，這些材料如何組裝以建立最終產(chǎn)品的整體特性和功能至關(guān)重要。

順便說(shuō)一句，這是主要問(wèn)題的開(kāi)始。因為一旦組裝完成，這些組件中的每一個(gè)都會(huì )帶來(lái)自己的公差極限。這種可變性通常是指所謂的公差疊加?？傊?，公差疊加是添加不同公差的疊加效果?？梢韵胂?，如果不正確解決和管理公差公差累積，則會(huì )導致功能和制造方面的不利問(wèn)題。

通常，公差堆棧用于通過(guò)估計指定尺寸和公差所允許的累積變化的影響來(lái)描述問(wèn)題解決過(guò)程。通常，這些尺寸和公差是在PCB電路設計或計劃中定義的。

組件公差建模的類(lèi)型

進(jìn)行公差分析時(shí)，有兩種根本不同的分析工具可用于預測堆積變化。它們是統計差異分析和最壞情況下的公差分析。

關(guān)于統計分析模型，它利用統計原理來(lái)在不犧牲質(zhì)量的情況下放寬組件的公差。每個(gè)組件的變化都被建模為統計分布，并且對這些分布求和以預測度量或結果的交付。因此，統計變化分析預測的是描述裝配變化的分布，而不是描述該變化的極值。該分析模型允許PCB電路設計人員以任何質(zhì)量級別進(jìn)行設計，而不僅僅是100％，從而提高了PCB電路設計靈活性。

就最壞情況下的公差分析模型而言，它使用傳統類(lèi)型的公差疊加計算。它采用各個(gè)變量并將它們置于其公差極限以使測量盡可能大或盡可能小。最壞情況下的公差分析模型不考慮各個(gè)變量的傳遞，而是考慮這些變化不超過(guò)其各自的指定限制。最壞情況下的容差模型還會(huì )預測測量的預期變化。因此，在按照最壞情況下的公差要求進(jìn)行設計時(shí)，它可以保證100％的組件都能正常工作和組裝，而不管實(shí)際的組件變化如何。

注意：主要缺點(diǎn)是，最壞情況的分析模型通常需要非常嚴格的單個(gè)組件公差。因此，明顯的結果是昂貴的制造和檢查過(guò)程或高廢品率。批量印刷電路板意味著(zhù)盡可能減少出錯的機會(huì )。

零件公差建模是PCB電路設計和制造過(guò)程的關(guān)鍵部分。了解設計中使用的組件的限制至關(guān)重要?？傮w特征，性能和功能取決于在其限制范圍內運行的每個(gè)組件。

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