Toleranz-/Genauigkeitsfrage

[Crazy Harry]

Ich frage mich schon seit einiger Zeit wie es sich verhält, wenn man in einer Schaltung Bauteile mit unterschiedlichen Toleranzen verwendet ?

Beispiel: Ich habe einen Spannungsregler mit einer Toleranz von 0.5% (5V Ausgangsspannung) und hänge an diesen einen 5-fach Spannungsteiler aus 5 in Reihe geschalteten gleichen Widerständen mit sagen wir mal 0.1%. An den Ausgängen kann man dann 5, 4, 3, 2 und 1V messen - aber mit welcher Toleranz ? Wie berechnet man das bzw. wie verhalten sich die Toleranzen untereinander ?

gruss
Harry

[PICture]

Hallo Crazy Harry!

Ich habe mich selber mit solchen Problemen bisher nicht beschäftigt. :(

In allgemeinem für schlimmsten Fall ("worse case"), addieren sich alle Toleranzen. Die gemessene Spannungen in deiner Schaltung (ausser GND = 0 V und VCC = 5 V +/- 0,5%) sollten die Toleranz +/- 1% haben.

MfG

[Hellmut]

Das Problem mit den Toleranzen ist ein klassisches Worst Case Problem. Bei manchen Bauteilen kann durch Ausmessen selektieren und so Bauteile mit möglichst geringen Abweichungen einzusetzen, ansonsten muss man berechnen wie sich die Schaltung bei den Grenzwerten der Toleranzen verhält. Bei Spannungsreglern kann man statt Festwertregler wi ein 7805 z.B. einen einstellbaren Regler nehmen und dann eben die Regler kalibrieren.

[Jakob L.]

Wie schon gesagt, muss man zu Berechnung der Toleranzen vom worst case ausgehen. Man muss also einmal annehmen, dass alle Toleranzen so genutzt werden, dass die Spannung minimal ist und einmal so, dass die Spannung maximal ist. Bei der 1V Ausgangsspannung wäre das:

1. Fall: Niedrigste Spannung
Spannungsregler: 5V-0.5% = 4.975V
Erster Widerstand: -0.1%
Alle anderen Widerstände: +0.1%
Uaus = 4.975V * 0.999 / ( 4*1.001+0.999) = 0.9934 V

2. Fall: Höchste Spannung
Spannungsregler: 5V+0.5% = 5.025V
Erster Widerstand: +0.1%
Alle anderen Widerstände: -0.1%
Uaus = 5.025V * 1.001 / ( 4*0.999 + 1.001) = 1.0066 V

Insgesamt ergibt das also 1V +- 0.66%

Die gleiche Rechnung kann man natürlich auch für die anderen Ausgangsspannungen machen.

[JoeBlack]

Nehmen wir der Einfachkeit halber an, dass alle Widerstände jeweils ein Ohm haben.
Dann ergibt sich Theoretisch 5V / 5Ohm = 1A
Jetzt kannst Du anfangen mit der ersten Tolleranz zu spielen.

Somit liegt die Spannung zwischen 5,025V und 4,975V
Daraus ergibt sich bei 5 Ohm ein Strom zwischen 1,005A und 0,995A

Der Gesamtwiderstand bewegt sich zwischen 5,005Ohm und 4,995Ohm
Daraus resultieren Ströme zwischen 1,006A und 0,996A

Die einzelnen Spannungen die Du abgreifen kannst lassen sich somit ebenfalls errechnen anhand der Formel U=I*R.


Vermutlich gibt es auch noch andere, einfachere Möglichkeiten das alles zu berechnen, aber ich find es so sehr simpel, wenn auch etwas Rechnungsintensiv.

MfG JoeBlack

[JoeBlack]

Da war wohl jemand nen Bruchteil einer Sekunde schneller^^

[Crazy Harry]

Herzlichen Dank an alle :) Ich wollte nur mal wissen wie sich Toleranzen durch eine Schaltung ziehen können und was für Auswirkungen das hat.
Die Idee das der Reihe nach zu berechnen ist schonmal ein Ansatz für mich - sollte ja mit einer Excel-Tabelle einfach gehen.

gruss
Harry

[JoeBlack]

Das lässt sich mit Sicherheit mit Excel machen.
Man könnte auch ein kleines Programm schreiben mit C oder Basic und es auf dem PC ausführen.
Den Möglichkeiten sind kaum Grenzen gesetzt^^

Viel Spass beim Experimentieren.

MfG JoeBlack