Diseño vs realidad y qué hacer cuando difieren

He estado tratando de concentrarme un poco más en los circuitos analógicos últimamente y descubrí que mi diseño y los resultados reales a menudo no coinciden exactamente. Un ejemplo es un oscilador Pierce que construí hace un tiempo, el circuito funcionó principalmente como se esperaba, pero la ganancia requerida fue mucho menor de lo que calculé (lo que significa que obtuve algo de distorsión). ¿Es una práctica común simplemente cambiar los valores a lo que parece funcionar bien y continuar o es mejor asegurarse de que la teoría coincida también?


Para aclarar, quiero decir que después de observar la diferencia y jugar con algunos valores, cambio el diseño para que coincida, el circuito luego da la salida deseada pero mi diseño inicial no era preciso. ¿Debería volver atrás y tratar de identificar por qué o simplemente no vale la pena? es decir, sin calibración en las unidades de producción.


Gracias por todas las respuestas, voy a volver a la mesa de dibujo porque claramente está pasando algo que no entiendo. Ignorarlo posiblemente crearía otros problemas.

La pregunta es, ¿está construyendo a mano una pequeña cantidad de unidades o produciendo en masa? Si tuviera que hacer miles de estas cosas, ¿podría permitirse el lujo de hacer calibraciones de ganancia en cada una?
Digamos que alterar mi diseño a valores que funcionen mejor es algo único, es decir, cambiar el diseño después de observar la diferencia para obtener un diseño que sea consistente y no necesite ninguna calibración.
Si está cambiando los valores de los parámetros por más del 5% de los valores anteriores, debe volver a la etapa de diseño. Si es menos que eso, el problema al que te enfrentas es bastante común. No te preocupes por eso. Para entender más considere este ejemplo. Tengo una resistencia de 100ohm. Por alguna razón, si estoy cambiando su valor más de 5 ohmios (95 o 105), mis cálculos de diseño son incorrectos.
Cualquier cosa que no entiendas generalmente vendrá a morderte en el culo.
La situación descrita es probablemente rara: es decir, los dispositivos construidos son extremadamente precisos y consistentes de uno a otro, pero no están de acuerdo con el cálculo. Podría suceder si usa componentes de alta precisión en algún circuito que requiera un modelo más preciso que el que están haciendo sus cálculos o simulaciones. En tal caso, tendría sentido sustituir la construcción real por la simulación y usar sus valores.

Respuestas (4)

Si el rendimiento de su prototipo no coincide con el rendimiento previsto, esto puede indicar un error en el proceso de diseño o un error de construcción. Realmente deberías resolver esto si vas a hacer varias unidades o más porque solo volverá y te morderá. ISO9000 habla de "Verificación de diseño": esto básicamente demuestra que el diseño/prototipo hace lo que se pretendía hacer. Esto es importante y no debe cambiarse: si su oscilador de perforación no produce la amplitud correcta, me gustaría saber por qué.

La "validación del diseño" comprueba que las unidades de producción siguen cumpliendo con las expectativas.

Una muy buena prueba que siempre hago es rociar el circuito con un spray para congelar y ver qué pasa y también toco cada chip y transistor con la punta de un soldador. Esto se hace en el banco y busco breves cambios inesperados en las amplitudes (o algún otro parámetro) como indicador de que algo anda mal. Si todo está bien, nada mejor que una buena prueba de carga completa a temperaturas elevadas. Esto puede encontrar muchas anomalías en un circuito complejo.

No, la práctica común es suponer que algunos parámetros cambiarán según el entorno operativo. El diseño debe hacerse de tal manera que el resultado final dependa menos de tales cambios.

Por ejemplo, el valor de la resistencia viene con una clasificación de tolerancia. Si su diseño es sensible a pequeños cambios en el valor de una resistencia en particular, elija una resistencia con menos tolerancia. No significa que su valor no cambiará. Simplemente significa que su valor cambiará en los límites dados. Por lo tanto, debe hacer su diseño de tal manera que incluso si cambia un poco, la salida del sistema sufre un cambio mínimo.

Y recuerda, no importa lo que hagas, no puedes hacer un sistema con un 100% de precisión. Tienes que ser razonable contigo mismo acerca de la precisión de los sistemas. Usted decide por sí mismo qué cantidad de cambio en la salida del sistema es aceptable. Siempre trate de tener la precisión de este sistema incluso antes de comenzar a diseñar cualquier sistema.

Lo que dijo: un buen diseño analógico incluye tener en cuenta las tolerancias/variaciones en los componentes. Hay dos aspectos de esto: uno es ser capaz de operar dentro de las especificaciones en el peor de los casos de que cada componente esté tan "desviado" como sea posible (y en la dirección peor/menos conveniente), y el otro es diseñar circuitos. de modo que se autocorrigen para estas variaciones y son inherentemente estables.

El punto principal en el Diseño de Circuitos Analógicos es saber siempre las razones por las que realmente suceden las cosas.

Entonces, para su problema, hay 2 casos diferentes:

  1. Las desviaciones entre el cálculo y la realización se deben a la falta de coincidencia de los componentes (p. ej., tolerancias de resistencia y condensador). Esto es inevitable y necesita diseñar sus circuitos para que funcionen a pesar de estas imprecisiones. No es necesario cambiar los cálculos.

  2. Algo en tu realización práctica es diferente a como lo calculaste. Digamos que su oscilador de perforación tiene una amplitud de salida que es el 10% de lo que calculó. Esto le dice que algo anda mal con el circuito o sus cálculos y, en ese caso, necesita comprender el problema y refinar su cálculo.

Lo más importante es saber por qué no funciona como se esperaba. Solo así podrás mostrar en tu diseño los rangos y/o condiciones bajo las cuales funciona como se esperaba.

p.ej

La frecuencia del oscilador es X (+/- 10%) a la temperatura Y, utilizando resistencias de precisión del 1%, etc...

Nunca puedes probar todas las variables, pero cuanta más cobertura brindes, menos personas acudirán a ti diciendo "Lo construí tal como dijiste y no funciona".