□参数设计（二次设计）

在系统设计的基础上，就该决定这些系统中各参数值的最优水平及最佳组合。但由于系统设计是凭专业知识推定出待考察的因素和水平，无法综合考虑减小质量波动，降低成本等因素。而参数设计是一种非线性设计，它运用正交试验、方差分析等方法来研究各种参数组合与输出特性之间的关系， 以便找出特性值波动最小的最佳参数组合。因此，参数设计也称参数组合的中心值设计。

实践表明，整机质量的好坏，既取决于产品整体的设计，又取决于零部件的质量。一个系统功能好坏很大程度上取决于系统本身的结构。好的参数组合不一定是以每件零部件最优为条件的，而是一种不同档次、不同质量水平的低成本的组合，从而实现低成本高质量的设计要求。

产品设计中的波动情况是复杂的，很多产品的输出特性与因素组合之间并不是线性关系。例如：某特性值 y 与因素组合（或各种零件参数组合）为X 的产品之间存在着非线性关系。

当因素组合处于 X1 时，因素波动为△X1；输出特性为 Y1，输出特性的波动幅度为△Y1。如果通过正交试验找到参数组合 X2，输出特性为 Y2 当因素波动△X2 与△X1 相同时，输出特性的波动△Y2＜＜△Y1。可见选择合理的因素组合可以减小输出功能的波动幅度。但是，此时输出特性值已从 Y1 变为 Y2，需采取措施将 Y2 减小 M 降至 Y1。通常是选择一种因素 2，使 Z 与输出特性 Y 呈线性关系，即 Y＝az＋b。只要改变 Z，便可将输出特性值从 Y2 降到 Y1，并使 Y2－Y1 ＝M，这样，M 的偏移量就得到了补偿。

例如，有一晶体管稳压电源，输入为交流 220V，要求输出目标值为直流110V，波动范围必须控制在±2V。

决定稳压电路输出特性的主要因素是晶体管的电流放大倍数 hFE（其输出特性呈非线性关系）以及调节电阻 R 的大小（电阻的输出呈线性关系）。通常专业设计人员看到电路输出与目标值发生偏离时，大多是调整晶体

管 hFE 的工作点，使输出达到目标值，但又产生了输出电压波动偏大的问题。例如原稳压电源的晶体管 HFE 工作点在 A1（A1＝20），对应的输出电压为 95V。这时，设计人员通常是把 hFE 从 A1 调整到 A2 （A2＝4O），使输出电压达到

11OV。但是，晶体管的 hFE 总会有一定范围的波动。假定 hFE 的波动范围为

±20，当选定 A2＝40 为设计中心值时，hFE 就将在 20～60（Al～A3）之间波动，对应的输出目标的波动范围将是 95～120V。过去为解决这一问题，都是进一步严格挑选元件，以减小 hFE 的波动范围。这样势必增加制造成本。如何运用参数设计的原理来优化设计呢？由此可知，当 A4＝80 这个工作点时， 对应的输出特性曲线变化的平坦区。现在仍采用 hFE 波动为±20 的晶体管， 但工作点选在 A4 ＝80 上，此时输出电压波动范围为 12O～122V 之间，波动幅度大大减小。但这时的输出电压为 121V，比目标值 110V 高出一个 M＝11V 的偏差。这个偏差可用线性元件电阻 R 来校正，通过改变电阻 R 的大小来调整输出电压；使其达到 110V。通过这项设计，我们找到了晶体管 hFE 与电阻的最佳参数组合为 A4B4。

在设计开发的过程中，常常是在关系未知的情况下进行参数设计的，而不是象上例中的关系明确可鉴。这就必须通过试验的办法，并借助于正交试验、方差分析、信噪比等数理统计的方法，以较少的次数找出符合设计目标值且稳定性很高的参数组合。