工程可靠性培训资料

1、电子设备可靠性基本知识简介2008-07 2目录 1 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性2 可靠性工程研究对象和主要内容可靠性工程研究对象和主要内容 3 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 3.1 什么是可靠性？什么是可靠性？ 3.2 3.2 常用的术语及定义常用的术语及定义 3.3 可靠性的主要数量特征之关系可靠性的主要数量特征之关系 3.43.4常用的系统可靠性模型常用的系统可靠性模型4 研制任务书的可靠性要求研制任务书的可靠性要求3目录 5 可靠性设计技术可靠性设计技术 5.1 5.1 编制可靠性工作计划编制可靠性工作计划 5.2 5.2 元器件的选用与控制元

2、器件的选用与控制 5.3 5.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计 5.4 5.4 可靠性分析可靠性分析 5. 5 可靠性设计与分析报告可靠性设计与分析报告 6 可靠性试验可靠性试验41 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性 现代工程是一项涉及到多学科、多领域、现代工程是一项涉及到多学科、多领域、要求多部门参与的、集高技术和高风险要求多部门参与的、集高技术和高风险于一体的系统工程。可靠性是现代工程于一体的系统工程。可靠性是现代工程的生命，是现代工程中永恒的主题。的生命，是现代工程中永恒的主题。 现代质量观念认为：质量包含了系统的现代质量观念认为：质量包含了系统的性能特性

3、、专门特性、经济性、时间性性能特性、专门特性、经济性、时间性和适应性等方面。和适应性等方面。51 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性 系统的性能特性，可以用性能指标来描述，如发动机的输出功率；系统的专门特性，描述系统保持规定性系统的专门特性，描述系统保持规定性能指标的能力，它包括系统的可靠性、能指标的能力，它包括系统的可靠性、维修性、保障性、安全性、测试性等，维修性、保障性、安全性、测试性等，如发动机能连续工作若干小时并保证在如发动机能连续工作若干小时并保证在此期间输出功率不低于规定的值；此期间输出功率不低于规定的值；61 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性

4、 经济性即系统的寿命周期费用；经济性即系统的寿命周期费用； 时间性指的是系统的按时交货；时间性指的是系统的按时交货； 适应性反映了系统满足用户需求、符合市场适应性反映了系统满足用户需求、符合市场需要的能力。需要的能力。71 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性 随着现代工程系统的复杂化，以可靠性为代表随着现代工程系统的复杂化，以可靠性为代表的系统的专门特性显得更加重要：的系统的专门特性显得更加重要： （1）工程系统日益庞大和复杂，带来了系统可靠性和安全性的下降，研发周期加长，风险增加。 （2）高新技术武器装备的发展对其可靠性的要求越来越高。现代战争是武器系统对武器系统的较量，是

5、体系对体系的对抗。装备的复杂化、电子化和综合化不仅要求其具有优良的性能，而且要具有高的质量与可靠性，高的可维修性、安全性。81 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性 （3）系统工程的应用环境更加复杂和恶劣。严酷的环境对系统高可靠性、高安全性等综合特性的实现提出了挑战。 （4）系统的专门特性与使用者的生命安全直接相关，如核能系统、航空航天器、高速列车等的可靠与安全是生命安全的基本保证。 （5）严酷的市场竞争的影响，性能优良、功能齐全已不是用户选择产品的唯一因素，高可靠、长寿命、好维修越来越受到用户的重视。91 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性 就航天而言，近十

6、年出现的重大质量问题更说明了可靠性工程的重要性： （1）xx未能返回地面： xx于1993年10月8日发射升空，卫星入轨，发射成功。但在1993年10月16日回收时，由于红外地球敏感器输出故障，使卫星姿态失去正常控制导致回收失败。 10 1 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性 （2）xx星毁人亡：1994年4月2日上午，xx卫星在技术阵地厂房进行负8小时模拟测试。在进行辐射制冷器电路的检查时，突然发生卫星起火，卫星飞离原地、烧毁，40多人受伤，一位高级技师死亡，厂房和有关设备受到重大损失。卫星起火的原因是由于肼系统泄漏而引发的。111 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工

7、程中的重要性 （3） xx F1未能定点：1994年11月30日发射xx F1 星，先后发生了A分支推力器24V电源掉电，推力器燃料泄漏， B分支推力器24V电源掉电，致使卫星未能进入同步轨道。 （4）某试验导弹失控自毁：1995年5月30日，某试验导弹在进行飞行试验时，因N2 O4泄漏、线路的多处短路致使导弹在飞行128秒后自毁，试验失败。 121 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性 （5）平台倾倒、星箭损：1996年2月15日，xx Y1火箭点火起飞，约2秒火箭飞行姿态开始出现异常，以很大的负俯仰角和偏航角向右前快速倾倒。22秒后火箭撞到山上起火爆炸，星箭全部损失。 （6

8、）三级发动机提前关机，卫星未能进入预定轨道：1996年8月18日，xx Y14运载火箭发射中星七号通信卫星，火箭起飞后，三级发动机二次启动后工作262秒时，推力开始大幅度下降，导致提前关机，致使中星七号通信卫星未能进入预定轨道。131 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性 （7） xx星运行9个月后失效：xx星于2000年6月25日发射，7月3日完成定点，7月4日开始在轨测试， 8月进入了试运行阶段。2001年2月28，S转发器第、功放通道输出功率下降，卫星失去了原始云图传输及展宽云图的转发功能，处于严重的故障状态。 141 可靠性在现代工程中的重要性可靠性在现代工程中的重要性

9、 造成故障的原因是：上变频器本振源分机中6倍频器所用晶体管3DG44C、CG462的值严重下降，导致倍频电路送往超高频功放的功率变小；微波功放由原来A星的AB类调试成C类放大器后，超高频功放、阶跃4倍频器和微波功放级联电路饱和工作时所需的信号功率增大。上述两项因素共同作用导致上变频器本振源输出功率下降、输出功率和遥测值对温度更为敏感。152 可靠性工程研究对象和主要内容 （） 可靠性基础理论研究 可靠性基础理论主要是可靠性数学、可靠性物理、可靠性管理。 （2）可靠性设备的研制和使用 可靠性设备包括失效分析设备、制造专用设备、检测设备、可靠性试验设备、环境试验设备、计量设备、数据处理设备等。 （

10、3） 可靠性标准的制定和应用 可靠性标准是可靠性工作的依据之一。可靠性标准包括基础标准、管理标准、产品标准、设计标准、检验标准、试验标准等。162可靠性工程研究对象和主要内容 （4） 可靠性专业技术的研究和应用 可靠性专业技术包括设计、制造、试验、使用维护和失效分析个方面。 可靠性设计技术包括可靠性预计、可靠性分配、元器件应用、降额设计、热设计、抗辐照设计、电磁兼容设计、三防设计、抗力学环境设计、静电防护设计、冗余设计、潜通路分析、人机工程设计、维修性设计等。172可靠性工程研究对象和主要内容 可靠的制造工艺是实现设计可靠性的技术手段，设计可靠性与制造可靠性共同决定了产品的固有可靠性。与可靠性

11、密切相关的工艺有装联工艺、安装工艺、灌封工艺、表面处理工艺、热处理工艺、密封工艺等。 试验及评估技术是评价产品可靠性水平、环境适应性，及时改进设计、制造工艺和管理的重要手段，主要包括可靠性试验技术、环境试验技术。182可靠性工程研究对象和主要内容 使用和维护技术与产品的使用可靠性密切相关，是维持产品可靠性的重要手段。它包括使用资料、使用者控制、使用条件控制、运行监控、故障预测、故障诊断、修复技术等。 失效分析技术包括理化分析、逻辑分析、统计分析三类。理化分析是应用分析仪器从物理化学角度解剖分析材料、元器件、另部件的失效；逻辑分析是应用和技术对元器件、另部件、整机以致系统进行失效分析；统计分析是

12、用概率统计等数学工具对失效数据进行分析处理，掌握它的统计规律。192可靠性工程研究对象和主要内容 （）可靠性管理 可靠性管理是对可靠性工作的各个环节以及产品全寿命周期的各项技术活动进行组织、协调和控制，以实现既定的可靠性指标。它在整个可靠性工作中处于领导和保证地位。可靠性管理分为宏观管理和微观管理两个方面。 宏观管理由政府主管部门实施，包括政策、标准、规划、基础研究、数据交换、技术交流、教育培训等。 微观管理由企业、研究所等基层单位实施，主要包括企业标准、组织机构、可靠性大纲计划与实施、应用研究、教育培训等。202可靠性工程研究对象和主要内容 （）可靠性教育、培训 可靠性教育是培养可靠性人材的

13、基础工作。可靠性教育方式包括在校教育和在职岗位培训。 213 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 (1) 什么是可靠性？什么是可靠性？ “产品在规定的条件下，在一特定的时间里完成它预定功能的能力”。 可靠性的定量度量叫可靠度，通常用（）表示，它的定义是： “产品在规定的条件下，在一特定的时间里完成它预定功能的概率”。 223 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 在上面的定义里包含五个方面的内容： 1）什么样的对象:产品的含义是什么？ 2）预定的功能（或规定的战术技术指) 3）规定的条件：包括工作条件（或应力）和环境条件 4）特定的时间： 5）概率：它表示产品的可靠度是用概率

14、来表征的一种统计意义上的属性。233 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介(2) (2) 常用的术语及定义常用的术语及定义 失效与故障：产品丧失规定的功能，对不可修复的产品叫失效，对可修复的产品叫故障。 失效模式：失效的外在表现形式。 失效机理：引起失效的内在原因。243 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 失效率：产品在时刻的单位时间内的失效数与时刻的产品总数之比率，用（）表示。 失效概率密度：产品在时刻的单位时间内的失效数与时刻的产品总数之比率，用（）表示。 累计失效概率：产品在时刻的的失效总数与时刻的产品总数之比率，用（）表示。253 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基

15、础知识简介 平均寿命：对不可修复的产品，指产品族寿命的算术平均值，用表示；对可修复的产品，指相邻故障间隔的算术平均值，又叫平均无故障工作时间，用表示。 可靠寿命：产品可靠度降到一规定值的工作时间。当这个值是05时，则称中位寿命。263 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 浴盆曲线：一般产品失效率函数随时间变化的曲线图形呈浴盆形状，称浴盆曲线。 () t 273 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 产品的维修性：可以维修的产品在规定的条件下和规定的时间内完成维修的能力。 维修度：可以维修的产品在规定的条件下和规定的时间内完成维修的概率。通常用M()表示 平均修复时间：修复时间

16、的平均值。与平均无故障工作时间相对应。通常用MTTR表示 修复率： M()为指数分布时，平均修复时间的倒数。通常用表示。283 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 有用度：可以维修的产品在某时刻t具有或维持其规定功能的概率。一般用A(t)表示。 稳态有用度：能工作时间/（能工作时间+不能工作时间）。用As表示。 固有有用度：在工程实践中，经常使用固有有用度，定义为：工作时间/（工作时间+不能工作时间）。 使用有用度：（工作时间+闲散时间）/（ 工作时间+闲散时间+不能工作时间）293 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 (3) 可靠性的主要数量特征之关系 （）（） f（）

17、（）（） （） （） （） F（） （） R（） 303 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 指数分布是可靠性工程中最基本，最常用的一种分布。试验证明产品经受了环境应力的偶然冲击后失效的分布近似于指数分布。 指数分布模型的物理背景是“浴盆曲线”的偶然失效或随机失效阶段。 指数分布 具有“无记忆性”：若一个产品的寿命服从指数分布时，当它使用了t时间之后仍未失效，则t以后的寿命还是服从原来的指数分布。313 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介指数分布函数特征量间的关系：指数分布函数特征量间的关系： （）（）=常数常数 （）（）= （） （）（）=（） （）（）=（） =当当=

18、时，时， =（1）=37% 当当= 0.1时，时，=90% 当当=0.01时，时，=99% 323 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 （）（）=常数 M()=1-exp(-) MTTR=1/ As= /(+ )333 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介（4 4）常用的系统可靠性模型常用的系统可靠性模型 1） 概念：系统是由若干单元（设备或分系统）按照一定方式有机地组合在一起并能完成一定功能的总体。系统与单元之间的关系分为两大类： *物理关系：工程上用系统原理框图表示。 *可靠性功能关系，也就是每个单元的好坏对系统好坏的影响。工程中常用可靠性框图表示。343 可靠性数学基础

19、知识简介可靠性数学基础知识简介 某振荡电路，由电感和电容组成。工作原理图中，和是并联关系，而可靠性方框图中确是串联的关系（见图）。 原理图 可靠性方框图 353 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 2）串联模型（无贮备模型） 特点：任意一单元失效，整个系统失效。 第1单元 第2单元 . 第N单元 . ()()（）（） EXP（1 + 2 + N ） 363 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 3) 并联模型(热贮备模型) 特点:只有所有单元都失效时,系统才会失效 第1单元 第2单元 第单元373 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 N ()1 1i() i=1 当

20、单元寿命为指数分布，且1= 2 = N = 时， () 11 exp（-t）N 又当N=2时 Rs（t）=2 exp（-t） exp（-2t）383 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 4）冷贮备模型（待机贮备模型） 特点：一个单元工作，任一贮备单元都可以替代失效的工作单元。 第1单元 第2单元 第单元39 3 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 假设各单元服从指数分布，失效率相同，转换开关失效率为零，则： n-1 (t)i Rs(t)=exp(-t) i=0 i! 当N=2时 Rs(t)=（1+t）exp（-t）403 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 5）混

21、联系统 （1）串并系统 R1=R11*R12*R13*R14 R2=R21*R22*R23*R24 R=R1+R2- R1*R2R11R21R22R23R24R12R13R14413 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 （2）并串系统 R=（R11+R21-R11*R21）*（R12+R22-R12*R22）*（R13+R23-R13*R23）*（R14+R24-R14*R24）R11R21R22R12R23R13R24R14423 可靠性数学基础知识简介可靠性数学基础知识简介 （3）复杂混联系统 R= （R11+R21-R11*R21）*（R12+R22-R12*R22）*（R13

22、*R14+R23*R24-R13*R14*R23*R24）R11R21R22R12R23R13R24R14434 研制任务书的可靠性要求研制任务书的可靠性要求 可靠性要求的内容： 1）指标的定量要求有几种表达方式：平均寿命MTTF（或MTBF），失效率，X年的可靠度R(t) 。 2）定量指标的验证要求：分析验证或统计试验验证？要给出分析验证的方法和基础数据。444 研制任务书的可靠性要求研制任务书的可靠性要求 可靠性要求的内容（续）： 3）环境适应性要求：振动、冲击、加速度过载、高低温、低气压、高真空、辐射、电磁兼容等。 4）环境适应性试验验证（鉴定级、验收级）的条件和方法。 5）分机和分系统

23、环境应力筛选的要求。455 可靠性设计技术可靠性设计技术 5.1 5.1 编制可靠性工作计划编制可靠性工作计划 5.2 5.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 5.3 5.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计 5.4 5.4 可靠性分析可靠性分析465.1 编制可靠性工作计划（可编制可靠性工作计划（可靠性保证大纲或细则）靠性保证大纲或细则） 可靠性保证大纲（或细则）的内容可靠性保证大纲（或细则）的内容 * *可靠性设计、试验的要求和目标 * *组织机构、人员和职责 *应进行的可靠性设计、分析和试验工作项目:每一工作项目的目的、责任（单位或个人）、采用的准则和标准、实施的方法和程序

24、、完成的结果和形式、应提供的文件和报告、完成的时间等。 *对外协产品可靠性设计的控制。475.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 元器件的可靠性是整机可靠性的基础。许多统计资料都表明由于元器件故障造成的整机失效占整机失效的30%以上。 511所失效分析中心对xx卫星、xx卫星研制试验中失效的元器件进行了统计：在157例失效的元器件中，由于元器件本身缺陷造成的约占，使用不当的电过应力损伤约占。因此，对复杂电子系统所用的元器件的选择、合理使用是一项重要的工程任务。 485.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 （1）选用规定 目录的元器件品种与厂家（如 Q/W11A），目外的要办理审批手

25、续。495.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 （2）按规定选择元器件质量等级（如航天器按Q/W707-96）： *国内为GJB、8406加严、8406、7905加严、专门协议 *国外：集成电路为S级、B级 ， 晶体管为JANS（宇航级），JANTXV（超特军级)，JANTX（特军级）， JAN（军级），元件为S、R、P级（无可靠性指标的用MIL级）505.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 （3）按GJB/Z35-93的规定，对航天器用元器件使用的应力实行级降额。不满足级降额的关键元器件应列入关键项目表。对地面支持设备应满足或降额。 515.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控

26、制 为什么要进行降额设计 降额设计就是使元器在低于其额定的应力条件下工作所采取的设计措施。合理的电子元器件降额是提高产品可靠性的一项重要措施。因为大部分元器件的失效率随所施加的应力（低于额定值）的降低而降低。525.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 根据阿伦尼斯(Arrhenius)关系式 lgt=a+b/T和逆幂律关系式 t=1/（k*Vc） (其中t是元器件寿命;T是绝对温度;a、b、c、k是常数，b、c只与元器件的类型有关，与其中的规格无关;V是电应力)可知元器件的寿命与温度和电应力有密切关系。535.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 * 降额设计参数 降额设计参数主要是

27、环境温度和电负荷： 电阻器、电位器以功率为主(SW)，但对高阻值的电阻应主要考虑电压(SV）； 电容器以SV为主，但要考虑到频率的影响，频率越高，降额应越大； 集成电路以SW为主，综合考虑电源电压、负载及扇出系数、输入电压等因素； 晶体管以SW为主，但同时要考虑SV； 所有电子元器件都要考虑温度降额。545.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 * 降额等级 根据设备可靠性要求、设计的成熟性、维修的难易程度、体积重量成本的限制等综合权衡，在最佳降额范围内将降额等级分为三级： 1级降额： 最大降额，可靠性改善最大；级降额：中等降额，可靠性改善明显；级降额：最小降额，可靠性有一定改善。 555

28、.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 （4）航天器中不能使用的元器件 塑料密封的半导体； 可调电阻器；密封的空心电阻；非密封的钽电容器；锗半导体；可调电容器；小于0.25A的保险丝等。 （5）航天器中尽量少使用的元器件 继电器；接插件等。 （6）正确使用CMOS 电路、继电器、保险丝和钽电容器。565.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 CMOS 电路: *按照Q/W52-97选择和使用 * 采用抗辐射加固的品种 * 使用应满足： a. VSSVinVDD VSSVoutVDD 或 VoutVDD现象）。575.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 继电器： * 根据GJB/Z

29、128-2000 选择和使用 * 要弄清继电器的负载是阻性、容性还是感性的？当转换容性和感性负载时，会产生十倍于稳态电流的浪涌电流（可增加小的串联电阻以限流）。 * 继电器电路中要加触点消弧电路。 * 继电器降额中特别注意不能用触点并联方式来增加电流量（触点并联方式只可用来增加接触可靠性）。因为触点在吸合或释放瞬间并不同时通断，这就有可能在一个触点上通过全部负载电流，使触点损坏。585.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 例： 05年7月21日，在整星电测时发现某卫星数传子系统X、S波段调制器关机指令不响应。经开盖检查、试验、测试和失效分析，X波段调制器、S波段调制器无法正常关机是由于控

30、制29V的继电器触点粘连造成的。触点粘连的原因是触点电流的降额不够。595.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 钽电容： *固体钽电容的漏电流随着电压和温度的增高而加大，有可能导致漏电流“雪崩现象”使电容失效。为防止这种现象，在电路设计中应有不小于每伏3的等效串联电阻。 *串联使用时，应使用平衡电阻来确保电压的适当分配。605.2 元器件的选用与控制元器件的选用与控制 例： 2005年，某卫星数传分系统AOS编码加密机电性件1B出现不能加电问题。经检查、测试和故障树分析，AOS编码加密机电性件1B不能加电故障是由于钽电容极性装反造成的。钽电容极性装反的原因是装配图绘图错误。615.3 可

31、靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计 （1) 1) 继承性与新技术继承性与新技术 采用成熟的电路, 继承已有的技术成果一般要在80%以上;对采用的新技术、新工艺、新器材实现的可能性、可靠性要进行试验验证。 （ 2 2）电路简化设计）电路简化设计 优选元器件;减少元器件数量，压缩元器件品种规格;选用集成度高的元器件; 用较少的电路完成较多的功能。625.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计（3 3）瞬态过应力防护设计）瞬态过应力防护设计 电路常会经受瞬态干扰，设计中应采取有效的瞬态干扰和过应力防护措施，如CMOS电路的抗辐射、抗静电、抗锁定措施，电源的过压、过流保护措施、钽电容浪涌保护

32、等。（4 4）电磁兼容性设计）电磁兼容性设计 电磁兼容性设计主要包括接地设计、屏蔽和电源滤波三个方面。635.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计（5 5）关键性设计）关键性设计 对关键电路（大功率电路，高压电路，失效率高的单点失效电路，备份电路的转换电路等）要进行专门研究和试验。（6 6）稳定性设计）稳定性设计 对稳定性要求高的电路设计中要考虑容差设计，如元器件参数的偏差、元器件的老化、环境温度湿度的变化、电源电压的变化等对电路性能的影响。对那些随环境变化敏感的电路或元器件要进行敏感性分析。645.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计（7 7）环境适应性设计）环境适应性设计

33、根据任务书的要求进行环境适应性（力学环境、空间环境）设计，特别是防止低气压放电、高真空中微放电、空间辐射设计，静电防护设计，高真空条件下的热设计，发射过程中的抗冲击、振动设计等。也要考虑在系统或电路设计中引入冗余并交替工作可以提高抗辐射能力的问题。655.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计 例： 2000年3月，某卫星数传分系统在B1阶段测试时 SDC“02”机发现通道1辅助数据不能正确下传，CD4069高低电平不稳定， “地”铝条熔断。 经检查和分析，问题的原因是：辅助数据接收电路中的CD4069抗闩锁能力差，在接口电路设计方面没有设计增强抗闩锁电路，也没有设计当闩锁发生时对CMO

34、S器件的保护电路，在B1阶段测试时CD4069发生了闩锁。 在接收电路的输入端，增加抗闩锁电路和将CD4069更换为抗闩锁能力较强的54HC14，并在54HC14和54HC04的电源输入端增加限流电路，一旦闩锁，可以对其进行保护。665.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计（8 8）贮备设计）贮备设计 系统和电路采用的贮备设计是否是最佳方案，是否考虑了功能贮备（例如继电器触点并联，既提高了闭合的可靠性，又起到稳态工作时降低触点电流的作用）。675.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计（9 9）故障检测、隔离和故障安全设计）故障检测、隔离和故障安全设计 要设计足够的监测点来检测系

35、统和电路的关键功能。 在贮备设计中要考虑如何防止可能损坏全部贮备电路的共同故障模式情况。 在电路设计中要考虑故障隔离措施，如对一次电源和共用二次电源的保护措施。对危险系统的电路应有故障安全设计，不允许出现由一次性操作失误或元器件失效，而引起系统灾难性的后果。 685.3 可靠的系统和电路设计可靠的系统和电路设计（1010）接口设计）接口设计 根据研制任务书中规定的机、电、热、EMC等接口设计应遵循的准则、方法和要求，完成机械、热、电源、遥测、遥控、电连接器及其接点分配、接口电路特性和参数等各项“接口数据单”的编制。695 .4 可靠性分析可靠性分析（1 1）可靠性预计）可靠性预计 1）可靠性预

36、计是定量地估计系统或设备的可靠性的方法。在设计阶段，预计是判断设计是否符合可靠性要求的定量判据, 还为可靠性增长和验证试验、后勤支持费用研究等提供一个准则。常用的预计方法有：元件计数法和应力分析法。705 .4 可靠性分析可靠性分析 2）元件计数法是一种按元件类型（电阻、电容、集成电路、晶体管等）和数量来预计可靠性的方法。它适用于方案论证和初样设计阶段。这种方法的优点是可以快速地进行可靠性预计，以便从可靠性观点来判断某一设计方案是否可行。这种方法采用的是由已有的工程资料推导出的数据，不要求每个元件的详细应力和设计的数据。71 5 .4 可靠性分析可靠性分析 3）元件应力分析法需要使用详细的元件

37、模型，并需推算每个元件的电路应力值。根据电应力和热应力系数，元件的基本失效率、各种环境和质量修正系数等综合出元件的使用失效率。 4）通常初样阶段使用元件计数法，正样阶段使用元件应力分析法。因元件计数法偏于保守，如没有特别要求，正样阶段也可使用元件计数法。当元件计数法不能满足要求时，就必须使用元件应力分析法进行预计。725 .4 可靠性分析可靠性分析 5）预计步骤： 画出系统工作原理图； 绘制可靠性方框图； 建立可靠性数学模型； 填写元器件失效率计算用的元器件数据表； 根据元器件数据表，用可靠性预计软件计算每个元器件应用失效率； 735 .4 可靠性分析可靠性分析 预计步骤（续）： 确定系统中各

38、单元的任务时间； 根据元器件应用失效率和任务时间，计算系统中每个单元的可靠度； 计算系统可靠度； 计算的系统可靠度与分配的系统可靠度进行比较。若不满足分配的可靠度指标要求，则应寻找设计薄弱环节、改进设计后重新计算，或与用户协调降低分配的可靠性指标。745 .4 可靠性分析可靠性分析 6）元件失效率数据 如无特别规定，预计用元件失效率采用预计手册GJB299c和MILHDBK217F元件失效率数据。近几年出现了许多电子产品可靠性预计计算机软件，给可靠性工作带来了极大方便。755 .4 可靠性分析可靠性分析 （ 2）可靠性分配）可靠性分配 1）可靠性分配是在可靠性预计基础上，把经过论证确定的系统可

39、靠性指标，自上而下地分配到各分系统，电路单元，直到元器件。这样来确定对于设备各组成部分直至元器件的可靠性定量要求，从而保证整个系统可靠性指标的最后实现。765.4 可靠性分析可靠性分析 2） 等比例分配法 这是以可靠性预计结果为基础的一种简单分配方法。 单元应分配的失效概率 要求的系统失效概率 单元预计的失效概率 预计的系统失效概率77 5 .4 可靠性分析可靠性分析（3）失效模式、影响分析）失效模式、影响分析(FMEA)、失、失效模式、影响和危害度分析效模式、影响和危害度分析(FMECA) 1） FMEA是在产品设计过程中，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析，

40、提出可能采取的预防性措施，以提高产品可靠性的一种设计分析方法。FMECA是在的基础上增加判断危害度有多大，使分析量化。785 .4 可靠性分析可靠性分析 2）FMECA的基本任务及用途： 查明一切故障模式及其对系统功能各级的后果，并判断其严重性等级。 查明单点失效项目并逐项评价其发生概率大小。（所谓单点失效就是一个单元的失效将造成整个系统失效，但又无法采取冗余措施的。） 查明可传播到邻区的故障。 提出从设计上改正或补偿的措施。 795 .4 可靠性分析可靠性分析 FMECA的基本任务及用途（续）： 作为制订“关键项目控制计划”的基础。 在设计分析和设计审查中，作为选择方案、建立模型、进行可靠性

41、预测和评定、进一步开展失效树分析的依据。 在试验、 测试、 使用中，作为一种故障诊断工具，作为设置测试点或提出遥测要求的依据。 可代替发射前的故障预想；在各阶段的质量复查中，FMECA报告不可缺少。805 .4 可靠性分析可靠性分析 3）实施步骤： 收集有关资料：产品结构和功能的有关资料；产品启动、运行、操作、维修资料；产品所处环境条件的资料。 定义产品及其功能和最低工作要求。一个系统的完整定义包括它的主要和次要功能、用途、预期的性能、环境要求、系统约束条件和构成故障的条件等。 画出产品功能方框图和可靠性方框图。 根据所需要的结果和现有资料的多少来确定分析级别。815 .4 可靠性分析可靠性分

42、析 实施步骤（续）： 找出故障模式，分析其原因和影响。 找出故障的检测、隔离措施和方法。 找出设计和工作中的预防措施，以防止特别不希望的事件发生。 确定严酷度类别。 确定各种故障模式的故障概率等级。 填写或表格。 参考标准：QJ2437825 .4 可靠性分析可靠性分析（4）容差分析）容差分析 1）应对电子设备进行最坏情况性能分析，又叫容差分析。 设备间的接口电路也要作同样分析。835 .4 可靠性分析可靠性分析 2）容差分析中要考虑： 元件参数变化：初始精度、温度、寿命及特殊环境的影响（像辐照等）。 电源输入电压变化。 工作方式影响。 由负载、激励源变化引起的电路参数变化。通过分析，电路设计

43、工程师要证实, 在以上因素影响的最坏情况下，电路参数都在允许的范围之内。845 .4 可靠性分析可靠性分析 3）分析方法有两种： 极值分析， 即所有元件及电压取其最坏情况极值，来评估电路性能。 统计的最坏情况分析，即部分或全部变量用均值或和值来表示，以估计电路性能。其中，和值用和方根法。 4）用试验验证代替分析。855 .4 可靠性分析可靠性分析 例1： 05年5月，某卫星数传分系统信标机B机在热真空试验验过程中出现杂波。经试验和分析问题是由于微波倍频器调试状态比较临界造成的。重新进行了调试、扩大了温度拉偏试验的范围，设备通过了规定的验收试验。865 .4 可靠性分析可靠性分析 例2： 200

44、5年4月8日，xx卫星跳频处理器在热真空试验中，低温试验测试正常，高温试验10小时后测试数据，通过地检设备发现跳频解跳器输出增益下降6dB，超出变化范围。经试验、测试和分析，问题原因是跳频解跳器DDS信号输入口电平设置不合理（临界），在真空高温的情况下，一旦242MHz链路的增益下降，就造成倍频组件HE011的变损增大，进而导致整个跳频源倍频链的输出电平大幅下降（高达8dB左右），最后导致跳频解跳器输出增益下降6dB。采取了将数字信号处理器分机的DDS输入口的电平提高3dB，将FHX841-1衰减网)的衰减量减小1dB，相对于242MHz链路增益提高1 dB后问题得到解决。875 .4 可靠性

45、分析可靠性分析 （5）可靠性关键项目控制）可靠性关键项目控制 1）关键项目的判别准则 故障会严重影响系统安全性、可靠性等的产品； 新研制的未经考验的产品； 生产难度大、生产周期长、价格昂贵的产品； 曾经出过严重质量问题或经常发生故障的产品； 大量使用的产品。885 .4 可靠性分析可靠性分析 2）确定关键项目的方法 根据对产品的、热分析、电应力分析等结果写出产品功能特性分析报告，提出关键项目清单。895 .4 可靠性分析可靠性分析 3）关键项目控制 确定每一关键项目中的关键特性和重要特性，确定关键工序； 制定关键项目控制办法：包括设计评审、元器件采购控制、关键工序控制、特殊试验等。905.5

46、可靠性设计与分析报告可靠性设计与分析报告 主要内容包括： 1）可靠性要求 2）引用的主要文件和标准 3）系统和电路的贮备设计 4）继承性设计 5）元器件的使用 6）电路的可靠性设计 915.5 可靠性设计与分析报告可靠性设计与分析报告 7）外协产品的可靠性设计 8）计算机软件可靠性设计 9）可靠性预计与分配 10） FMEA 11） WCA 12）关键项目控制 13）设计验证矩阵926 可靠性试验可靠性试验 为了对你的设计进行确认，验证你设计的正确性及是否达到任务书要求，找出你设计的尚存缺陷，需要进行设计评审设计评审和可靠性试验和可靠性试验。936 可靠性试验可靠性试验（1)可靠性试验的目的可靠性试