今天一起學(xué)習(xí)下最差情況電路分析(WCCA)怎么做,里面有些事情是我們實(shí)際下手做了才知道。
首先看下這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)《GJB/Z 223-2005?最壞情況電路分析指南》,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了WCCA相關(guān)背景概念,也是我們能找到的比較對(duì)口的參考材料;具體地,里面介紹了計(jì)算WCCA的幾個(gè)方法,并給出了實(shí)例,包括極值法、平方根法、蒙特卡洛方法。
上面的標(biāo)準(zhǔn)建議大家仔細(xì)閱讀下,接下來(lái)我們找個(gè)電路來(lái)做下WCCA,就拿典型的高壓采樣電路來(lái)講,如下圖:此電路分壓電阻為5個(gè)1MΩ,采樣電阻為5.1KΩ,分壓后由BJB芯片采樣,假設(shè)輸入電壓為1000V。
接著我們把這三種關(guān)鍵器件的BOM自己定義一下:例如選用YAGEO的AC普通車(chē)規(guī)厚膜電阻為例,BJB選擇常用的2950,簡(jiǎn)要看下怎么計(jì)算。
位號(hào) | 型號(hào) | 描述 | 廠(chǎng)家 |
R1/R2/R3/R4/R5 | AC1206DR-071ML | 1MΩ/1206/0.5%/100PPM | YAGEO |
R6 | AC0402DR-075K1L | 5.1KΩ/0402/0.5%/100PPM | YAGEO |
BJB | ADBMS2950 | / | ADI |
做WCCA的主要核心邏輯為三點(diǎn),如下:
1、建立電路中關(guān)鍵器件參數(shù)公差表
2、建立電路輸出性能與參數(shù)的函數(shù)關(guān)系
3、在參數(shù)的公差范圍內(nèi),計(jì)算輸出最大值和最小值
那么我們首先要建立上面這些關(guān)鍵器件的公差表,對(duì)于電阻來(lái)講其關(guān)鍵參數(shù)是阻值,對(duì)BJB來(lái)講關(guān)鍵參數(shù)是ADC的精度;公差表的建立方法可參考降額標(biāo)準(zhǔn)的附錄B,里面講述了引起器件參數(shù)變化的因素有兩種類(lèi)型:隨機(jī)性變化與偏置性變化,處理時(shí)將隨機(jī)性偏差當(dāng)成正態(tài)分布處理,即求取其平方根值,偏置性偏差直接代數(shù)累加,最終再將二者相加。
標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)際舉例如下圖:針對(duì)電容的容值做了一個(gè)公差表,其中將影響容值的各個(gè)主要因素做了一個(gè)羅列,并分成偏置性偏差與隨機(jī)性偏差兩種,填寫(xiě)上具體數(shù)值,最終得到電容的最大值與最小值。
我們按照此思路來(lái)具體計(jì)算一下,先看下AC系列電阻影響阻值的因素有哪些;在其規(guī)格書(shū)中列出了很多阻值變化的影響因素,這里就需要做一個(gè)取舍,如果把所有因素都考慮進(jìn)來(lái)的話(huà)精度會(huì)很差,過(guò)于嚴(yán)苛也沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用意義,所以可以考慮實(shí)際會(huì)遭遇到的因素,例如初始阻值誤差、溫漂、焊接后的阻值漂移、老化等,這些量值都可以在規(guī)格書(shū)中找到;需要說(shuō)明的是影響因素的取舍需要各自結(jié)合實(shí)際來(lái)判斷,這里給不出嚴(yán)格意義上的標(biāo)準(zhǔn)。
接著我們也同樣做一個(gè)公差表出來(lái),下表是1MΩ電阻的公差表:其中初始阻值為±0.5%,焊接和老化直接從規(guī)格書(shū)中得到;溫漂的話(huà)需要轉(zhuǎn)換一下,按照±100ppm/℃、最大溫差65℃來(lái)計(jì)算,得到±0.65%;除此之外,對(duì)于分壓電阻還要考慮一個(gè)電壓系數(shù),一般為負(fù)值,這里假設(shè)是-20ppm/V,那么每個(gè)電阻分壓100V就對(duì)應(yīng)偏差為-0.2%;如果是5.1KΩ采樣電阻的話(huà),電壓系數(shù)基本可以不考慮;最終把這些值按照前面的規(guī)則疊加在一起,就得到了最小最大值。
我們?cè)倏聪碌玫降淖畈钪?,本?lái)是0.5%精度的電阻,疊加主要影響因素之后,阻值精度就達(dá)到了將近1.5%,這個(gè)確實(shí)是比較出人意料的哈。
假如我們選擇YAGEO的車(chē)規(guī)薄膜電阻AT系列,做相同的計(jì)算得到下表:AT薄膜電阻我們可以選擇到精度±0.1%,溫漂±25ppm/℃,而焊接與老化后的偏差更低,電壓系數(shù)也更低,最終得到的阻值精度最差大概為0.4%,所以這個(gè)就是我們之前多采用薄膜電阻來(lái)做高壓采樣的原因(除了電化學(xué)腐蝕這個(gè)缺點(diǎn)外,薄膜電阻的精度優(yōu)勢(shì)太大了)。
然后是BJB的ADC采樣誤差計(jì)算,從BJB的規(guī)格書(shū)中可以得到其ADC影響精度的各個(gè)因素大小,還提供了1V以上的總誤差(TME),如果為了省事可以直接采樣TME誤差,但如果未提供TME誤差,那需要按照前面的方式,將主要影響因素做疊加;ADC精度的主要影響因素有增益、失調(diào)電壓、非線(xiàn)性和噪聲,這里不展開(kāi),直接采取TME誤差的±0.2%來(lái)計(jì)算。
總結(jié):
篇幅原因,后面再接著寫(xiě)吧,今天就洗洗睡了;以上所有,僅供參考。