由于初始设备的现场测试进行顺利,公司便开始了大规模生产。然而就在此时,一个非同寻常的问题出现了。我们的模块被退回了,这些退回模块中有一个专门设计的视频放大器,它显示出了不适当的增益。问题会出在哪里呢?我们唯一的线索是:在放大器模块中,一对长尾差动放大器发射极结合处的直流偏压略微超出了规格范围。
我们查了下测试数据,发现这台设备在送至现场前是合规的。对设计的检查结果也没有发现问题。设计中使用的都是器件数据表中指定的值。晶体管数据也显示在指定的温度范围内,交流和直流放大倍数都是合规的。
无论是在设备的设计方式上,还是在器件的选择上,我都未能找到任何错误。于是,我有些困惑了。
需提醒您的是,这些事情发生在没有隔间的年代,工程师们在当时都有独立的房间,通常是二人一间。幸运的是,我的同屋同事恰好负责管理公司刚刚购买的IMB System/360电脑。
这位同事也熟悉我正在解决的问题,他建议我们联手将此问题作为一个测试案例,让管理部门看到计算机辅助分析的好处(再提示一下,当时仍然经常使用计算尺)。我的计划是:在纸上建立电路的模型,并创建出简化的设备和晶体管模型。晶体管建模采用混合π结构,使用来自制造商数据表中的数据。
之后,我用与编程兼容的矩阵形式写下循环方程,将其输入一个可转化并处理矩阵的子程序中。输入工作是通过一个分时共享的电传终端实现的。
编码采用BASIC语言,包含两部分:一个单独的直流仿真,以及一个带有与软件相关的随机数发生器的交流仿真,以模拟在公差和温度变化影响下,参数值的变动情况。
我的同事将此问题看作是证明计算机辅助分析价值所在的一个测试案例。
在做了数轮蒙特卡罗灵敏度运行后(包含了一种在所怀疑元件上分布最差温度的情况,包括晶体管放大倍数),我们发现:当改变直流放大倍数,模拟出退回单元略超出规格范围的直流电平情况时,与一对长尾差动放大器相连的晶体管直流放大区间就会略微超出制造商数据表中的规格。
我们针对生产建立了一个特殊的测试站,测试进厂的晶体管。我们把比制造商数据单中所列值稍小的晶体管都堆到一起,查看不合格的程度。我们丢弃了超出规定区间的晶体管,因为我们怀疑那些坏设备工作在临界的状况下。
在做出调整后不久,现场的问题便基本消失了。我的同事和我被誉为了英雄。公司也热衷于做计算机辅助电路分析。从此次经历中,我也学到一个道理:再也不能完全相信数据表了。
Paul P Wollam是一名工程师,居住在美国北部圣地亚哥县。他的职业跨度大,涉及直流到光波等领域。