ผู้ผลิตพยายามทำให้ส่วนประกอบใกล้เคียงกับอุดมคติที่สุดหรือไม่?

ฉันสงสัยว่าวันนี้การพัฒนาจะทำอะไรกับอุปกรณ์ไฟฟ้า

ผู้ผลิตพยายามที่จะทำให้ชิ้นส่วนไฟฟ้าที่ขายใกล้เคียงกับรุ่นในอุดมคติที่สุดหรือไม่? ตัวอย่างเช่นเป้าหมายของตัวต้านทานคงที่จะทำงานตามกฎของโอห์มสำหรับช่วงแรงดันและความถี่ที่กว้างที่สุดหรือไม่? หรือมีประโยชน์กับพฤติกรรมที่ไม่ใช่เชิงเส้นซึ่งแตกต่างจากโมเดลอุดมคติในบางกรณีการใช้งานหรือไม่?

บ่อยครั้งแต่ไกลจากจุดมุ่งหมายเสมอคือการทำซ้ำพฤติกรรมขององค์ประกอบในอุดมคติอย่างน้อยในช่วงความถี่แรงดันอุณหภูมิหรืออะไรก็ตาม

อย่างไรก็ตามบางครั้งผู้ผลิตจงใจหลงทางในอุดมคติเนื่องจากพฤติกรรม "ไม่เหมาะ" ระดับหนึ่งเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานทั่วไปของส่วนประกอบ พิจารณาบายพาส / แยกตัวเก็บประจุ ถ้าคุณทำงานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มานานคุณรู้ถึงความต้องการความจุระหว่างกำลังและวงจรของวงจร

ตัวอย่างเช่นจากมุมมองของผู้ผลิตTDK มีสายของตัวเก็บประจุเซรามิกควบคุม ESRสำหรับการบายพาส / decoupling แม้ว่าตัวเก็บประจุในอุดมคติจะมีค่าความต้านทานต่ออนุกรมเท่ากัน แต่ ESR ของตัวเก็บประจุเหล่านี้อยู่ในระดับปานกลางโดยเจตนา แน่นอนพวกเขาใช้จ่ายเงินมากขึ้นจริงในแต่ละองค์ประกอบเพื่อเพิ่ม ESR และทำให้หมวกนั้นยิ่งใหญ่กว่าอุดมคติที่ควรจะเป็นมากกว่า MLCC แคปอื่น ๆ หากคุณเคยออกแบบหรือระบุประสิทธิภาพของระบบจำหน่ายพลังงานคุณจะรู้ว่า ESR ที่สูงเกินไปหมายความว่าตัวกรองบายพาสของคุณไม่มีประสิทธิภาพ แต่ ESR ที่ต่ำเกินไปอาจสร้างเสียงสะท้อนในระบบไฟฟ้าของคุณเพิ่มระลอกแรงดันไฟฟ้า MLCC มักจะมีปัญหา ESR ต่ำดังนั้น TDK จึงพยายามสร้างส่วนประกอบที่แก้ปัญหานี้

จากมุมมองของวิศวกรที่ใช้ตัวกรองบายพาสจะเป็นการดีกว่าที่จะเลือกตัวเลือกที่สูญเสีย (เช่น X5R, X7R dielectrics) กว่าประเภท C0G ที่มีค่า Q สูง: ระบบพลังงานของคุณจะมีระลอกคลื่นน้อยกว่า หากคุณสร้างตัวกรอง RF บางทีตัวพิมพ์ใหญ่ที่มีคุณภาพสูงอาจเป็นการแลกเปลี่ยนที่ดีกว่า

ดังนั้นบางครั้งองค์ประกอบก็ไม่เหมาะอย่างยิ่งเพราะนั่นเป็นสิ่งที่ดีที่สุดสำหรับวงจรแอปพลิเคชันทั่วไป ฉันพบว่ามันเป็นการดีที่สุดที่จะเข้าใจประเภทของพฤติกรรมที่ไม่เหมาะที่แสดงโดยส่วนประกอบเฉพาะและพยายามที่จะ "ออกแบบมันใน" กับวงจร

ใช่ - แต่เป็นงบประมาณ

ตัวอย่างเช่นในกรณีของตัวต้านทานมีค่าความคลาดเคลื่อนต่าง ๆ ซึ่งบอกคุณว่าค่าโอห์มจริงอาจแตกต่างจากค่าที่ระบุ ความอดทน 5% เคยเป็นมาตรฐานวันนี้ 1% ไม่แพงอย่างมีนัยสำคัญ หากคุณต้องการตัวต้านทานค่าเผื่อ 0.001% คุณจะต้องจ่ายมากขึ้น สิ่งที่คล้ายกันนำไปใช้กับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของตัวต้านทาน

ตัวต้านทานมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ตัวต้านทานลวดพันแผลมีการเหนี่ยวนำ ตัวต้านทานองค์ประกอบก็มีการเหนี่ยวนำเช่นกัน แต่ก็เหมือนกับชิ้นส่วนใด ๆ ของลวดที่มีการเหนี่ยวนำ

ตัวเก็บประจุมีความต้านทานแบบอนุกรมการรั่วไหลและความไวต่ออุณหภูมิ

ตัวเหนี่ยวนำมีความต้านทานอนุกรมและอาจมีความจุปัดที่สำคัญและการสะกดจิตที่ไม่ใช่เชิงเส้น

ส่วนประกอบแฝงทั้งหมดมีความทนทานต่อค่าใช้จ่าย ทั้งหมดขายในเกรดและประเภทต่าง ๆ ในราคาต่าง ๆ เพื่อเสนอวิธีแก้ไขปัญหาสำหรับพฤติกรรมที่ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการสิ่งที่ดีกว่า

ส่วนประกอบและอุปกรณ์ที่ใช้งานมีข้อบกพร่องที่คล้ายกันที่มีรูปแบบของผลิตภัณฑ์และวิธีการออกแบบที่หลากหลายเพื่อชดเชย

ผู้ผลิตพยายามที่จะทำให้ชิ้นส่วนไฟฟ้าที่ขายใกล้เคียงกับรุ่นในอุดมคติที่สุดหรือไม่?

ไม่แน่นอน การทำเช่นนี้จะเป็นการเสียเวลาความพยายามและเงินจำนวนมหาศาล พวกเขาทำชิ้นส่วนที่ดีพอที่จะทำงานของลูกค้าที่พวกเขาต้องการสำหรับพวกเขา - ใด ๆ ก็จะเพิ่มราคาและทำให้ผลิตภัณฑ์ของพวกเขาไม่สามารถแข่งขันได้

ยกตัวอย่างตัวต้านทานที่เรียบง่าย อะไรคือคุณสมบัติในอุดมคติ? ความอดทนเป็นศูนย์, ศูนย์ความจุและการเหนี่ยวนำ, มีเสถียรภาพและเป็นเส้นตรงกับแรงดันไฟฟ้าไม่สิ้นสุด, การกระจายพลังงานไม่สิ้นสุด, การจัดการกระแสอนันต์เป็นต้น แต่แม้ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะเป็นไปได้ บางคนอาจต้องการตัวต้านทานที่สามารถจัดการ 1MW ที่ 500kV คนอื่นอาจต้องการ 1 / 4W ที่ 5V แต่ไม่มีใครต้องการจ่ายมากกว่าที่พวกเขาต้องทำ

ในทุกกรณีวงจรนั้น (หรือควร) ออกแบบมาเพื่อทำงานกับส่วนประกอบที่ใช้งานได้จริงซึ่งมีลักษณะไม่เหมาะ - บางครั้งก็เป็นอย่างนั้น และบางครั้งวงจรถูกออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จากมัน ทรานซิสเตอร์ไม่ทำงานเหมือนองค์ประกอบ 'อุดมคติ' แต่ก็ยังมีประโยชน์ ทรานซิสเตอร์มักจะมีความคลาดเคลื่อนที่กว้างและทุกคนก็มีคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งจะทำให้เสียงร้องในอุดมคติ วงจรทั่วไปอาจมีชิ้นส่วนอื่นอีกหลายสิบชิ้นที่มีวัตถุประสงค์เพียงอย่างเดียวคือชดเชยข้อบกพร่องของทรานซิสเตอร์ แต่นั่นก็ยังถูกกว่าการพยายามสร้างส่วนประกอบ 'อุดมคติ' ให้มากขึ้น

เหตุผลหลักสำหรับการต้องการส่วนประกอบ 'อุดมคติ' คือทำให้การออกแบบวงจรง่ายขึ้น อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติพวกเขาไม่จำเป็นต้องสมบูรณ์แบบเพียงแค่ดีพอที่วงจรทำงานตามที่ตั้งใจไว้ แอมป์สหกรณ์มักใช้ในวงจรที่สามารถทำงานได้ดีขึ้นกับส่วนประกอบแยก แต่จะยากต่อการออกแบบ ผลิตภัณฑ์จำนวนมากใช้ชิ้นส่วน 'มาตรฐานอุตสาหกรรม' ที่เก่ากว่าเพียงเพราะนักออกแบบมีความคุ้นเคยกับพวกเขามากขึ้นและผู้ผลิตยังคงปั่นพวกเขาออกเป็นล้าน ๆ แม้จะถูกแทนที่ด้วยชิ้นส่วนที่ทันสมัยกว่าและมีลักษณะที่ดีกว่า

หากมีเหตุผลว่าทำไมบางคนต้องการรุ่นที่สมบูรณ์แบบมากขึ้นและเป็นไปได้ที่จะปรับปรุงในการออกแบบที่มีอยู่ แม้ว่าสิ่งใหม่จะมีราคาแพงจริงๆตราบใดที่มีความต้องการเพียงพอแล้วแน่นอนว่ามันจะถูกสร้างขึ้น

แม้ว่าการออกแบบและการปรับปรุงใหม่ ๆ จะขึ้นอยู่กับการทำให้สิ่งเล็กลงประหยัดพลังงานมากขึ้น ฯลฯ ขณะเดียวกันก็รักษาระดับอุดมคติในปัจจุบัน

นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่องค์ประกอบหลายอย่างมีคุณสมบัติหลายอย่างและสิ่งที่คุณคิดว่า 'อุดมคติ' มากกว่าในแอปพลิเคชันของคุณอาจน้อยลงสำหรับแอปพลิเคชันอื่น

ถ้าอย่างนั้นคุณมีส่วนประกอบที่ไม่ได้ออกแบบมาโดยคำนึงถึงการใช้งาน แต่กลับกลายเป็นว่าดีสำหรับการใช้งานบางอย่าง และแน่นอนว่าผู้คนใช้ข้อบกพร่องในสิ่งต่าง ๆ เพื่อทำสิ่งที่ไร้สาระที่พวกเขาเคยฝันถึง

ดังนั้นจึงเริ่มที่จะพร่ามัวว่ารุ่นในอุดมคติของสิ่งที่เป็นจริงคืออะไร เรายังไม่สามารถสร้างสำเนาที่แน่นอนของสิ่งต่าง ๆ ได้เสมอ ดังนั้นจะต้องมีระดับของความอดทนเสมอ

ฉันคิดว่าตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของสิ่งต่าง ๆ ที่ทำให้ดีขึ้นคือการแปลงพลังงานและมอเตอร์ไฟฟ้า ที่อัตราส่วนการป้อนข้อมูลของคุณต่อผลผลิตได้รับการปรับปรุงมากขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมาและการใช้พลังงานเราได้รับสิ่งต่าง ๆ ที่ใช้พลังงานน้อยลงเพื่อทำสิ่งเดียวกัน

แน่นอนว่าพวกเขาทำ .... เกือบตลอดเวลา ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงมักจะต้องการให้สิ่งที่ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้ อย่างไรก็ตามบางสิ่งก็ไม่สามารถทำได้ ยกตัวอย่างเช่น op-amps ไม่มีทางที่คุณจะได้รับ open loop ที่ไม่มีที่สิ้นสุด นอกจากนี้ยังเป็นไปไม่ได้ที่จะมีอิมพีแดนซ์อินพุตอนันต์หรืออิมพิแดนซ์เอาต์พุตศูนย์ แต่ผู้ผลิตจะพยายามเข้าใกล้เท่าที่จะทำได้

ต้านทานคงที่จะเสมอประพฤติตามกฎหมาย Ohms ผู้ผลิตทั้งหมดสามารถทำมันให้ใกล้เคียงกับความต้านทานที่ระบุ นั่นคือเหตุผลที่พวกเขามีความอดทน

การพยายามสร้างส่วนประกอบในอุดมคติหรือส่วนประกอบที่มีความแม่นยำสูงต้องเสียค่าใช้จ่ายดังนั้นจะมีการแลกเปลี่ยนกันอยู่เสมอซึ่งหมายความว่าจะไม่มีความคิด

กล่าวโดยย่อคือผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงจะพยายามอย่างเต็มที่เพื่อให้ผลิตภัณฑ์ที่ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้ภายในงบประมาณที่อนุญาต ยิ่งสเป็คยิ่งดีเท่าไหร่สินค้าก็จะยิ่งแพงขึ้นและยิ่งซื้อมากก็ยิ่งมีราคาสูงเท่านั้น

พิจารณา opamp "อุดมคติ": แบนด์วิธเกนมาก, เอาท์พุทไดรฟ์ขนาดใหญ่ในปัจจุบัน == ทรานซิสเตอร์เอาท์พุตขนาดใหญ่, ศูนย์กระแสสแตนด์บายเป็นศูนย์, ศูนย์จ่ายเวลา, เสถียรภาพสำหรับผลบวก dB และ -dB ทั้งหมด, ศูนย์ต้นทุน = ศูนย์พื้นที่ตาย

สังเกตเห็นความขัดแย้งใน "อุดมคติ" เหล่านี้ไหม?

ดังนั้นจึงไม่มี opamp "อุดมคติ" เดียว