Конструирование на худший случай представляет собой простой метод- расчета предельных режимов работы схем, которыми определяется удовлетворительная работа изделия в целом. Идею такого расчета подсказывает известный закон Мерфи: «Все, что может испортиться, обязательно испортится». Иными словами, наиболее критический компонент в схеме изменится сильнее всего и примет предельно допустимое значение, а все другие компоненты примут те значения с учетом производственных допусков, которые ухудшат выходные параметры схемы.

Расчет предельных режимов работы проводится в следующей последовательности:

1. Составьте спецификации для всех компонентов. Попытайтесь выяснить производственные допуски, предельно допустимые отклонения от номинальных значений (ПДО), Если ПДО неизвестно, воспользуйтесь простым методом его расчета, приведенным ниже.

2. Определите наиболее важные выходные параметры схемы: напряжение, ток, коэффициент усиления, частоту, сопротивление и т. д.

3. Начертите цепи, которые оказывают влияние на выходные параметры. Выпишите названия компонентов, их номинальные значения, производственные допуски и ПДО.

- 4. Определите наиболее критический пассивный компонент. Это компонент, изменение которого до его предельно допустимого значения может максимально снизить выходные параметры. Чтобы найти такой компонент, изучите схему, номинал-ы и предельные допуски компонентов- Если несколько компонентов с равной вероятностью претендуют на роль наиболее

КОНСТРУИРОВАНИЕ НА ХУДШИЙ СЛУЧАЙ

Комструф01внив на худший случай 17/

1фйтического, проанализируйте схему; рассматривая каждый из них как наиболее критический.

5. Задайтесь предельно допустимым значением наиболее критического компонента, которое снижает выходные параметры схемы.

6. Другим компонентам припишите те значения !!(с учетом производственных допусков), которые снижают выходные параметры схемы.

/I у*

Рис. А.1. Простая схема, вдлюстрирующая принцип расчета иа худший случай.

7. Воспользуйтесь теми номинальными значениями напряжения источников питания и входных сигналов, которые снижают выходные параметры.

8. Рассчитайте выходные параметры схемы. Оии будут отвечать нижнему предельному режиму работы схемы.

9. Повторите этапы 4-8 описанной процедуры и определите таким же образом значения компонент тов, максимально повышающие выходные значения параметров схемы. Они будзпг отвечать верхнему предельному р&исиму работы схемы. {Замечание. Чаще всего верхний, и нижний предельные режимы определяются одним R тем же компонентом.) .

В качестве примера рассмвтрим схему испытания платы печатающего устройства, показанную на рис. А.1. Здесь Л -выходной ток ИС, управляющей печатающей головкой, 1резистор на плате, а R2 - резистор, моделирующий печатающую головку. Необходимо рассчитать Vl-выходное напряжение управляющей ИС, если 36,К Л 420 мА, 1 =

= 270 Ом ± 2,5 % (производственный допуск) и Л2 = = 301 Ом ±1,0% (производственный допуск).

Предельно допустимые сопротивления резисторов не известны, поэтому для расчета ПДО воспользуемся правилом «умножения на три>. Тогда ПДО для резистора RI » ±7,5%, а для резистора f?2 « ±3 %.

Очевидно, что VI = Jl{R\ R2). Оба резистора в схеме играют одинаково важную роль и имеют близкие сопротивления, однако ПДО резистора RI больше, поэтому в данной схеме он будет наиболее критическим компонентом. Если бы выбор наиболее критического компонента не был столь очевиден, следовало бы проанализировать работу схемы, выбрав в качестве наиболее критического вначале резистор Rlt а затем R2.

Начнем с определения нижнего предельного режима работы схемы. Для получения минимального значения 11 сопротивления RI и 2 также должны быть минимальными. Наиболее критическим компонентом является резистор RU поэтому при расчете используем его ПДО. равное -7,5 %, т. е. сопротивление резистора /?1 = 270(1 - 0,075) = 249,75 Ом. Резистор R2 не является наиболее критическим, поэтому при расчете используем производственный допуск -1,0%, т. е. сопротивление /?2 = 301 (I-0.010)=» «=297,99 Ом. Ток Л к пассивным «компонентам» не относится, следовательно, воспользуемся его минимальным номинальным значением: /1=36,1 мА. В итоге получим 11 =36,1 мА (249,75 + 297,99) Ом = = 19,773 В. Это напряжение определяет нижний рабочий предел схемы.

Найдем теперь верхний предельный режим. Выберем Л, RI и R2 максимально большими. Резистор RI вновь является наиболее критическим, поэтому воспользуемся ПДО от его номинала и получим VI = «=270(1+0,075) = 290,25 Ом. Сопротивление R2 получим, зная производственный допуск: /!?2 = 301(1 + + 0,010)= 304,01 Ом. Зададимся верхним номинальным значением /1 =42,0 мА и получим в результате VI =42 мА (290,25 + 304,01) Ом = 24,959 В. Этот результат определяет верхний рабочий предел схемы. Таким образом, если при испытаниях данной печатной