硬件系統(tǒng)的可靠性設計

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1、WORD文檔可編輯硬件系統(tǒng)的可靠性設計技術資料專業(yè)分享WORD文檔可編輯目錄1可靠性概念41.1失效率41.2可靠度51.3不可靠度61.4平均無故障時間61.5可靠性指標間的關系62可靠性模型72.1串聯(lián)系統(tǒng)72.2并聯(lián)系統(tǒng)92.3混合系統(tǒng)112.4提高可靠性的方法123可靠性設計方法123.1元器件123.2降額設計133.3冗余設計143.4電磁兼容設計153.5故障自動檢測與診斷153.6軟件可靠性技術153.7失效保險技術153.8熱設計163.9EMC設計163.10可靠性指標分配原則174常用器件的可靠性及選擇194.

2、1元器件失效特性194.2元器件失效機理214.3元器件選擇234.4電阻234.5電容264.6二極管304.7光耦合器314.8集成電路325電路設計385.1電流倒灌385.2熱插拔設計405.3過流保護415.4反射波干擾425.5電源干擾495.6靜電干擾515.7上電復位525.8時鐘信號的驅(qū)動535.9時鐘信號的匹配方法556PCB設計59技術資料專業(yè)分享WORD文檔可編輯6.1布線596.2去耦電容617系統(tǒng)可靠性測試627.1環(huán)境適應性測試627.2EMC測試627.3其它測試638參考資料639附錄64技術資料專

3、業(yè)分享WORD文檔可編輯1可靠性概念系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定的，影響系統(tǒng)可靠、安全運行的主要因素來自于系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結構設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等?？煽啃缘母叩蜕婕爱a(chǎn)品活動的方方面面，包括元器件采購、檢驗、設備設計、生產(chǎn)、工程安裝、維護等各個環(huán)節(jié)。在電子產(chǎn)品中，影響產(chǎn)品可靠性的一個很重要的因素是干擾問題，所以提高系統(tǒng)的抗干擾能力是產(chǎn)品設計過程中考慮的重要課題。干擾對系統(tǒng)造成的后果主要表現(xiàn)在以下幾方面：?數(shù)據(jù)采集錯誤?控制狀態(tài)改變?程序運行失常?系統(tǒng)運行不穩(wěn)定可靠性是描述系統(tǒng)長期穩(wěn)定、

4、正常運行能力的一個通用概念，也是產(chǎn)品質(zhì)量在時間方面的特征表示?？煽啃杂质且粋€統(tǒng)計的概念，表示在某一時間內(nèi)產(chǎn)品或系統(tǒng)穩(wěn)定正常完成預定功能指標的概率?？煽啃缘亩x是指產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。例如，一臺計算機在室內(nèi)有空調(diào)的條件下，使用3000小時不出故障的可能性為70％，即意味著在3000小時內(nèi)無故障的概率為70%。可靠性最集中反映了某產(chǎn)品或系統(tǒng)的質(zhì)量指標。描述可靠性的定量指標有可靠度、失效率、平均無故障時間等。1.1失效率失效率又稱為故障率，指工作到某一時刻尚未失效的產(chǎn)品或系統(tǒng)在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的

5、概率。技術資料專業(yè)分享WORD文檔可編輯數(shù)字電路以及其它電子產(chǎn)品，在其有效壽命期間內(nèi)，如果它的失效率是由電子元器件、集成電路芯片的故障所引起，則失效率為常數(shù)。這是因為經(jīng)過老化篩選后的電子元器件、集成電路芯片已進入偶發(fā)故障期。在這一時期內(nèi)，它們的故障是隨機均勻分布的，故故障率為一常數(shù)。由電子元器件、集成電路芯片構成的整機總是比電子元器件、集成電路芯片先進入損耗故障期。1.1可靠度可靠度是指產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。規(guī)定的條件包括運行的環(huán)境條件、使用條件、維修條件和操作水平等?？煽慷纫话阌洖镽。它是時間的函數(shù)

6、，故也記為R（t）,稱為可靠度函數(shù)。??如果用隨機變量T表示產(chǎn)品從開始工作到發(fā)生失效或故障的時間，其概率密度為f（t）如上圖所示，若用t表示某一指定時刻，則該產(chǎn)品在該時刻的可靠度對于不可修復的產(chǎn)品，可靠度的觀測值是指直到規(guī)定的時間區(qū)間終了為止，能完成規(guī)定功能的產(chǎn)品數(shù)與在該區(qū)間開始時投入工作產(chǎn)品數(shù)之比，即式中:N——開始投入工作產(chǎn)品數(shù)Na（t）——到t時刻完成規(guī)定功能產(chǎn)品數(shù)，即殘存數(shù)Nf（t）——到t時刻未完成規(guī)定功能產(chǎn)品數(shù)，即失效數(shù)。技術資料專業(yè)分享WORD文檔可編輯1.1不可靠度不可靠度也稱為累積失效概率：是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定

7、時間內(nèi)未完成規(guī)定功能（即發(fā)生失效）的概率，。一般記為F或F（t）。因為完成規(guī)定功能與未完成規(guī)定功能是對立事件，按概率互補定理可得F（t）=1-R（t）對于不可修復產(chǎn)品和可修復產(chǎn)品累積失效概率的觀測值都可按概率互補定理，取1.2平均無故障時間產(chǎn)品的平均無故障時間又稱為平均壽命，是產(chǎn)品壽命的平均值。對于可修復的產(chǎn)品，指“產(chǎn)品在其使用壽命期內(nèi)某個觀察期間累積工作時間與故障次數(shù)之比”。對于不可修復的產(chǎn)品，指“當所有試驗樣品都觀測到壽命終了的實際值時，平均壽命是它們的算數(shù)平均值；當不是所有試驗樣品都觀測到壽命終了的截尾試驗時，平均壽命是試驗樣

8、品累積試驗時間與失效數(shù)之比”。1.3可靠性指標間的關系可靠性特征量中可靠度R（t），累積失效率(也叫不可靠度)F（t）、概率密度f（t）和失效率λ（t）是四個基本函數(shù),只要知道其中一個,則所有變量均可求得.基本函數(shù)間的關系見下表?？煽?/p>