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技術(shù)專題
PCB電路設(shè)計(jì)公差建模的重要性
正如大自然需要容忍度以保持精致的生態(tài)系統(tǒng)平衡一樣，PCB電路設(shè)計(jì)師也要設(shè)計(jì)并做出準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)決策。眾所周知，如果要使設(shè)計(jì)達(dá)到較好性能和功能，就必須理解并設(shè)定限制。
此外，每個(gè)設(shè)計(jì)，無論其復(fù)雜性如何，在實(shí)際構(gòu)建時(shí)都需要相同的東西：組件。因此，了解設(shè)計(jì)的基本組成部分（組件）的公差的重要性至關(guān)重要。反過來，這意味著組件公差建模對于你的整體PCB電路設(shè)計(jì)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(xiàn)適當(dāng)功能而對任何指定值可接受的變體。它還等于組件參數(shù)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^程（例如可靠性測試）的重要組成部分，在該過程中，PCB電路設(shè)計(jì)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(yù)期作用。
總體而言，任何由機(jī)械零件或電子元件制成的產(chǎn)品在PCB電路設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了特定功能。這些組件都經(jīng)過組裝過程，結(jié)果是功能正常的產(chǎn)品。
無論零件是物理移動(dòng)還是通過信號傳輸使用，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(diào)運(yùn)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(shè)計(jì)至關(guān)重要。
什么是組件公差建模？
如你所知，單個(gè)組件的公差會對整個(gè)電路的性能產(chǎn)生嚴(yán)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(shè)計(jì)和組裝過程至關(guān)重要。
詢問任何工程師，他們將證明公差在決定產(chǎn)品的整體質(zhì)量中起著至關(guān)重要的作用。通常，公差越精確，設(shè)計(jì)、組裝過程的產(chǎn)品就越精確。
這就是為什么零件公差建模是PCB電路設(shè)計(jì)和制造過程的基本部分的原因。
為什么寬容如此重要？
當(dāng)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”。隨著年齡的增長，我通過哥哥姐姐拒絕堅(jiān)持指導(dǎo)的方式，深刻地看到了她指導(dǎo)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(shè)計(jì)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說價(jià)格不菲。特別是當(dāng)制造商正在努力實(shí)現(xiàn)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?yàn)樗兄谠诓粻奚|(zhì)量的情況下降低制造成本。
例如，如果你使用的是基于衛(wèi)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，如果你嘗試在線進(jìn)行Madden 20比賽，那么同樣的容忍度將是無法接受的。總而言之，（游戲中）延遲和延遲會阻止你玩游戲。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(xiàn)較好性能和經(jīng)濟(jì)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)，你無法避免。在制造過程中，有必要將材料分為兩組：零部件和子裝配體。無論最終產(chǎn)品如何，這些組件都需要相互交互才能實(shí)現(xiàn)所需的功能。las，一旦你將零件分開以適應(yīng)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。
順便說一句，這是主要問題的開始。因?yàn)橐坏┙M裝完成，這些組件中的每一個(gè)都會帶來自己的公差極限。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?？梢韵胂螅绻徽_解決和管理公差公差累積，則會導(dǎo)致功能和制造方面的不利問題。
通常，公差堆棧用于通過估計(jì)指定尺寸和公差所允許的累積變化的影響來描述問題解決過程。通常，這些尺寸和公差是在PCB電路設(shè)計(jì)或計(jì)劃中定義的。
組件公差建模的類型
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(yù)測堆積變化。它們是統(tǒng)計(jì)差異分析和最壞情況下的公差分析。
關(guān)于統(tǒng)計(jì)分析模型，它利用統(tǒng)計(jì)原理來在不犧牲質(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(tǒng)計(jì)分布，并且對這些分布求和以預(yù)測度量或結(jié)果的交付。因此，統(tǒng)計(jì)變化分析預(yù)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(shè)計(jì)人員以任何質(zhì)量級別進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不僅僅是100％，從而提高了PCB電路設(shè)計(jì)靈活性。
就最壞情況下的公差分析模型而言，它使用傳統(tǒng)類型的公差疊加計(jì)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其各自的指定限制。最壞情況下的容差模型還會預(yù)測測量的預(yù)期變化。因此，在按照最壞情況下的公差要求進(jìn)行設(shè)計(jì)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(yán)格的單個(gè)組件公差。因此，明顯的結(jié)果是昂貴的制造和檢查過程或高廢品率。批量印刷電路板意味著盡可能減少出錯(cuò)的機(jī)會。
零件公差建模是PCB電路設(shè)計(jì)和制造過程的關(guān)鍵部分。了解設(shè)計(jì)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(nèi)運(yùn)行的每個(gè)組件。
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