PCB電路設計之零件公差建模概念

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，每個設計，無論其復雜性如何，在實際構建時都需要相同的東西：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電路設計同樣重要。

什么是元件公差？

關于組件的公差定義是為實現(xiàn)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(shù)下限和上限尺寸之間的差異。組件公差建模是任何建模或仿真過程（例如可靠性測試）的重要組成部分，在該過程中，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品在PCB電路設計時都考慮了特定功能。這些組件都經過組裝過程，結果是功能正常的產品。

無論零件是物理移動還是通過信號傳輸使用，每個組件之間都有關系。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，了解每個組件的限制對于產品的整體功能和設計至關重要。

什么是組件公差建模？

如你所知，單個組件的公差會對整個電路的性能產生嚴重影響。因此，量化各個組件與輸出性能測量直接相關的需求和能力對于設計和組裝過程至關重要。

詢問任何工程師，他們將證明公差在決定產品的整體質量中起著至關重要的作用。通常，公差越精確，設計、組裝過程的產品就越精確。

這就是為什么零件公差建模是PCB電路設計和制造過程的基本部分的原因。

為什么寬容如此重要？

當我還是個小男孩的時候，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，那么容忍度是PCB電路設計和制造之間不可分割的橋梁。

每個制造商都希望保持其產品的高質量水平。但是，有時這些水平對于制造商來說價格不菲。特別是當制造商正在努力實現(xiàn)零公差時。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，如果你嘗試在線進行Madden 20比賽，那么同樣的容忍度將是無法接受的?？偠灾?，（游戲中）延遲和延遲會阻止你玩游戲。

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

公差疊加

寬容是生活中不可避免的事實，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。無論最終產品如何，這些組件都需要相互交互才能實現(xiàn)所需的功能。las，一旦你將零件分開以適應組裝要求，這些材料如何組裝以建立最終產品的整體特性和功能至關重要。

順便說一句，這是主要問題的開始。因為一旦組裝完成，這些組件中的每一個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畀B加是添加不同公差的疊加效果。可以想象，如果不正確解決和管理公差公差累積，則會導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電路設計或計劃中定義的。

組件公差建模的類型

進行公差分析時，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(tǒng)計差異分析和最壞情況下的公差分析。

關于統(tǒng)計分析模型，它利用統(tǒng)計原理來在不犧牲質量的情況下放寬組件的公差。每個組件的變化都被建模為統(tǒng)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(tǒng)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量級別進行設計，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(tǒng)類型的公差疊加計算。它采用各個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測測量的預期變化。因此，在按照最壞情況下的公差要求進行設計時，它可以保證100％的組件都能正常工作和組裝，而不管實際的組件變化如何。

注意：主要缺點是，最壞情況的分析模型通常需要非常嚴格的單個組件公差。因此，明顯的結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的機會。

零件公差建模是PCB電路設計和制造過程的關鍵部分。了解設計中使用的組件的限制至關重要。總體特征，性能和功能取決于在其限制范圍內運行的每個組件。
編輯：hfy