¿Es diseño de circuito basado en buenas prácticas de los valores de mín/máx?

Question

Y otra vez estoy discutiendo con un colega acerca de la pregunta anterior. Cuando diseño un circuito para la producción en masa (> 10/a) quiero que sea robusto frente a cada posible variación de parámetros de componentes, que yo sepa. Esto significa por ejemplo:

• BJT parámetros como VBE, el aumento actual etc. vs sesgo y la temperatura
• Tolerancias de temperatura dependencias, el envejecimiento y la soldadura de la deriva de los pasivos
• Vida útil de los componentes

Además considero que cualquier violación de los máximos absolutos bajo condiciones normales de funcionamiento como inaceptable.

Como yo lo entiendo a mi colega, sólo considera un inútil de negocios para el cuidado acerca de los valores parásitos y similares. Acaba de poner a todos juntos y probar si funciona, eso es todo. Poner algunas piezas en la cámara de calor, la edad de ellos y si ellos siguen trabajando después de terminado. Él tiene más experiencia en el diseño de componentes electrónicos comerciales que yo, pero en realidad no me gusta ese enfoque. Estoy convencido de que como ingeniero debería haber pensado acerca de cualquier parte de un circuito antes de construir por primera vez.

Es mi enfoque harta perfeccionismo o tiene algo razonable? Ya he descubierto que muchos de los diseñadores electrónicos no se preocupan por el diseño robusto...

Answer 1

La ingeniería no es sólo acerca de la creación de diseños robustos, pero es acerca de la creación de un diseño que cumpla con las especificaciones. Generalmente los jóvenes diseñadores no entienden completamente que los factores económicos son parte de la especificación. El problema es que a veces los factores económicos no están bien especificadas (que a menudo es una gestión de la culpa), pero un buen diseñador es algo espera que considerar también que no son estrictamente-aspectos técnicos en sus diseños, tales como:

• Lista de materiales relacionados con los costos de: a quién le importa si el 1% de las unidades de fracasar en el campo si es más económico para enviar una nueva para el cliente en lugar de hacer que todos ellos sean más confiables!

• Tiempo al mercado: a quién le importa si las unidades son más fiables si nuestros competidores enviar sus cosas con un mes de antelación!

• Obsolescencia programada: (triste, y no el medio ambiente, pero por lo general es así): ¿por qué debería queremos enviar unidades que pueden durar 20 años si queremos venderlos a ser capaz de trabajar para 5 (y nos hizo un precio más bajo para eso)?!?

• etc.

Todo esto depende del campo para que el diseño que se está creando es dirigido, por supuesto. Si te diriges a un mercado donde un solo error podría costar vidas (dicen que un nuevo desfibrilador), que se aplicarán más de márgenes de seguridad en su diseño (y usted se verá obligado a hacer que, en algunos casos, por las normas de seguridad).

Más estrictas especificaciones son buenas si, por ejemplo, diseñar una misión crítica bordo de una sonda espacial para un ~1G$ misión a Plutón. En el caso de que usted realmente quiere prever lo imprevisible y de prueba para cualquier maldita cosa que pueda ir mal. Pero esto se ve compensado económicamente, por el riesgo de ser demandado (o despido) por la NASA debido a que su mierda de MCU código hecho toda la misión de ir mal!

En resumen, la experiencia exitosa de los diseñadores saben cómo manejar todos estos factores económicos. Por supuesto, algunos de ellos son muy inteligentes y realmente entender todos los delicados equilibrios necesarios para llevar un proyecto al éxito (el nuevo Apple iMostUselessMuchHypedphone o en el mejor de los instrumentos para la detección de bacterias en un cometa). Algunos otros, increíble pero cierto, son sólo la suerte y encontrar el nicho en donde el "¿el prototipo de trabajo después de ser maltratado un poco? Ok! Vamos a enviar!" mantra funciona bien!

Por CIERTO, un buen diseñador siempre debe ser cauteloso con los requisitos que le sean dadas. A veces la gente dándole las especificaciones realmente no saben lo que quieren o necesitan. Incluso la comunicación entre el diseñador y el cliente (o la administración) podría ser engañosa. Por ejemplo, si un cliente pide una remota-controlable de la presión barométrica de la estación que puede funcionar bien durante el invierno, no importa si es de Alaska o de Arabia Saudita! Un buen diseñador debe trabajar fuera de las especificaciones con el cliente, si él está en la posición de hacerlo, y un exitoso diseñador normalmente puede hacer las preguntas correctas para concretar la real especificaciones del diseño para hacer al cliente feliz.

Entiendo que para algunos ingenieros, resulta necesario trabajar en todos los detalles, sobre todo para algunas personas apasionadas que realmente el amor de la creación de las cosas que funcionan bien. No es un error en sí mismo, pero es importante entender que la capacidad de hacer concesiones es parte de la ingeniería. Con la experiencia de esta capacidad va a mejorar, especialmente si usted trabaja en conjunto con los buenos diseñadores senior.

También puede descubrir que usted trabaja para un empleador con muy bajos estándares para su gusto, y esto podría empujar a buscar otro trabajo. Pero esto debe hacerse después de conseguir un poco más de experiencia y aprender algunos trucos del oficio y hacer más "apetecible" para una mejor empleador.

Answer 2

Estoy contigo 100%. Dicho esto, hay cosas (por ejemplo hFE) donde usted tiene que confiar en que las cosas no van demasiado flojo, entre (por ejemplo) dos garantizada puntos y que no hay nada en la física y curvas típicas sugeriría ningún tipo de comportamiento extraño.

Si se utiliza un método de cortar y tratar de enfoque, que en realidad puede ser una manera práctica de tratar con complejo de valores parásitos decir, al menos averiguar qué tan lejos está el desastre puede ser por los límites de prueba o fase margen etc. Eso también es trabajo, y eso está bien.

El problema con el caballero enfoque es que si usted no sabe acerca de algo como un optoacoplador con el envejecimiento o a ciertos tipos de deriva o de otros efectos a largo plazo, y comienza a recibir el 10% de las fallas de campo después de un año o dos. O puedes acabar con un 5% o 10% despojados debido a que algunos componentes son más típicas de los demás, y un 5-10% de los no-despojados fallar más tarde en el campo, debajo de difícil reproducir las condiciones.

Yo aún no se han quemado por un riesgo que he tomado con ambos ojos abiertos - evaluado, probado y revisado, incluso si la parte que estaba fuera de su recomendado las condiciones de funcionamiento o uso previsto. Siempre es algo que no fue considerada y salió del campo de la izquierda. Pensar en todas las cosas que puedan salir mal es cómo se pueden minimizar los problemas. Incluso si no están "su culpa". Algunos de ellos son los sistemas de nivel de cosas que no tienen nada que ver directamente con el diseño. Por ejemplo, una fuente de alimentación que volcó en y fuera de 5 veces en 2 segundos no debe fallar, pero que no puede estar en las especificaciones por lo que no puede ser diseñada o no la prueba.

Violar máximos absolutos es, casi siempre, una muy mala idea, incluso en los rincones más lejanos del espacio de diseño (temperatura ambiente máxima, carga máxima, tensión de entrada máxima, mínima de ventilación, etc.). Puede haber un par de bichos raros casos en los que puede estar justificado. Algunos productos sólo tienen que funcionar una vez, por ejemplo.

Para el enfoque opuesto, ver Muntzing. El capacitor de desacoplo de ventas sería, sin duda, de la plomada si que era una práctica aceptada.

Answer 3

Voy a hacer una de los peores casos de análisis de circuitos donde los valores de los componentes puede tener un efecto significativo en el rendimiento del circuito; por ejemplo, la ganancia de un amplificador operacional, donde la ganancia es importante para el siguiente circuito conectado a la salida del op-amp. Y voy a hacer el mismo análisis para una fuente de poder, así que puedo esperar de la tensión(s) para estar dentro de los límites esperados. (Siendo principalmente un diseñador digital, op-amps y las fuentes de alimentación están sobre el límite de mi analógico experiencia.) LTSpice puede ser utilizado para llevar a cabo dicho análisis. Pero no me importa acerca de la tolerancia de una resistencia pull-up por ejemplo; no se puede esperar que para variar lo suficiente como para hacer una diferencia.

Aunque no se menciona en la pregunta, este tipo de análisis a veces es importante hacer para que los diseños digitales. Las hojas de datos para la mayoría de los ICs digitales mínima y máxima ocasiones por diversos parámetros como el programa de instalación y los tiempos de espera. Al combinar varias ICs juntos, a veces el tiempo de las variaciones de otros chips, incluyendo demoras de propagación de la causa de problemas en el cumplimiento de estos requisitos de tiempo. En particular, se han topado con problemas como este cuando se interactúa con los recuerdos.

Re el tema de la obsolescencia programada, esto es a veces necesario por razones económicas. Por ejemplo, una batería Li-Poly batería puede tener una expectativa de vida de sólo tres o cuatro años. ¿Proporcionan una manera para que el cliente pueda cambiar la batería? O te lo guardes dentro de un caso cerrado, como hace Apple con sus iPhones, donde la batería sólo puede ser cambiado en una de sus tiendas (a menos que el cliente ha adquirido un secreto herramienta y sigue un vídeo en YouTube).

Otro ejemplo es el de un módem celular. Hace un par de años, cuando se trabaja en un proyecto usando un modem celular para transmisión de datos única, se tomó la decisión de ir con un módem 2G en lugar de 3G, aunque sabíamos 2G, serán eliminadas. El motivo fue el 2G módem cuestan la mitad del precio de la 3G. Hemos encontrado una compañía que prometió que 2G estaría disponible a partir de ellos durante la vida esperada del dispositivo.

Answer 4

Creo que la estrategia a seguir depende del tipo de producto que se está diseñando. Si es algo simple y no crítica, sólo una implementación de un circuito en la hoja de datos de un IC. Entonces, probablemente, el de su colega enfoque es lo suficientemente bueno. El IC y otros componentes están garantizados para trabajar más de lo que se especifica. No se necesita mucho para una comprobación adicional.

Pero si (por ejemplo) que usted está diseñando un muy precisa de la tensión de referencia sin necesidad de utilizar un IC para que todas las cosas se vuelven más importantes a medida que las variaciones que influyen en el desempeño.

Pero si el diseño de un "inteligente" de manera entonces usted puede compensar muchas cosas. Por ejemplo, el VBE de un BJT, en el diseño del IC utilizamos actual espejo en todas partes, desde en y el transistor de salida se hacen en el mismo fabricación de paso son casi idénticos y diferencias en el VBE no importa mucho. En un discreto (off-chip) diseño, puede utilizar un amplificador operacional para realizar una correcta corriente espejo. Sólo el uso preciso de las resistencias y de bajo offset del amplificador operacional, por ejemplo. Una corriente de espejo puede ser más precisos mediante el uso de resistencias de emisor, por ejemplo, o una base de corriente de compensación implementación de circuito.

Con la experiencia de llegar a reconocer las partes críticas de los menos críticos. Pero si usted no sabe (no experiencia), a continuación, la investigación de la sensibilidad a las variaciones que ahora le dará una idea.

Creo que el truco es mantener una actitud práctica y poner las variaciones en perspectiva: lo que importa, ¿ no ? Dónde necesito una investigación completa, y donde es que no es necesario.

Answer 5

Depende de la solidez de la que necesita el diseño.

La ingeniería es todo acerca de los equilibrios. Si desea que el diseño para ser máximamente robusto, su enfoque es correcto.

Yo iría aún más lejos y aplicar un factor de elusión más allá de la hoja de datos min/max valores, a menos que usted sabe mucho acerca de cómo el fabricante llegó a esos valores.

Pero esto tiene un costo en dinero, en un esfuerzo que podría ser dedicado a otras cosas, en el tiempo al mercado. No todas las necesidades de diseño a ser que robusto.

Si estás diseñando una bomba atómica (y realmente quiere estar seguro de que no va por accidente), o un desfibrilador, o una sonda espacial, los costos son, probablemente, la pena tener.

Si estás diseñando una tamagouchi de juguetes que se venden por $5, probablemente no.

A cierto grado de su compañero de la derecha - para muchos de los propósitos de un diseño conservador que apunta a la gama media de los parámetros funcionará bien el 99.99% del tiempo sin la necesidad de un amplio análisis y pruebas.

Si se produce un fallo en el 0.01% de los casos es aceptable, entonces está bien. Realmente.

Usted necesita para evaluar el equilibrio entre el costo de la optimización del diseño y lo que recibe en cambio.