可靠性与抗干扰技术概述.ppt

第一章可靠性与抗干扰技术概述 第2页 本章主要内容 研究抗干扰技术的重要性可靠性概念微机测控系统可靠性设计任务与方法电磁兼容性设计及常用术语干扰的分类干扰的耦合方式单片机测控系统可靠性设计的主要途经 第3页 可靠性概念 可靠性定义及其定量描述可靠性的经典定义 产品在规定条件下和规定时间内 完成规定功能的能力 描述可靠性的定量指标 可靠度失效率平均寿命系统的可靠性模型串联结构模型并联结构模型混联结构模型k n系统 第4页 可靠度 可靠度是产品在规定条件下和规定时间内 完成规定功能的概率 一般记为r 它是时间的函数 故也记为r t 称为可靠度函数 如果用随机变量t表示产品从开始工作到发生失效或故障的时间 其概率密度为f t 如上图所示 若用t表示某一指定时刻 则该产品在该时刻的可靠度 第5页 失效率 失效率 失效率是工作到某时刻尚未失效的产品 在该时刻后单位时间内发生失效的概率 一般记为 它也是时间t的函数 故也记为 t 称为失效率函数 有时也称为故障率函数或风险函数 第6页 平均寿命 平均寿命 平均寿命是寿命的平均值 对不可修复产品常用失效前平均时间 一般记为mttp 对可修复产品则常用平均无故障工作时间 一般记为mtbf 它们都表示无故障工作时间t的期望e t 或简记为t 当产品的可靠度为r t 时 平均无故障时间可表示为 第7页 串联结构模型 串联系统可靠性 串联系统是组成系统的所有单元中任一单元失效就会导致整流器个系统失效的系统 假定各单元是统计独立的 则其可靠性数学模型为 式中 rs t 系统可靠度 ri t 第i单元可靠度 第8页 并联结构模型 并联系统可靠性 并联系统是组成系统的所有单元都失效时才失效的失效的系统 并联系统对提高系统的可靠度有显著的效果 第9页 混联结构模型 混联系统是由串联和并联混合组成的系统 混联结构应用较多的是双重结构 又叫备份系统 有如图1 2 7所示的三种结构形式 第10页 混联结构模型 第11页 混联结构模型 第12页 k n系统 k n系统即n中取k表决系统 对于一个2 3系统 只要任意两个模块正常或上均正常 系统的可靠度为 r2 3 3r2 2r3 第13页 各类产品常用的可靠性指标 第14页 微机测控系统可靠性设计任务与方法 可靠性设计的任务元器件本身的性能与可靠性系统结构设计安装与调试外部电气条件外部空间条件外部机械条件可靠性设计的一般方法元器件级可靠性措施部件及系统级的可靠性措施 外 内 第15页 元器件级可靠性措施 严格管理元器件的购置 储运 老化 筛选 测试降额使用选用集成度高的元器件 第16页 部件及系统级的可靠性措施 冗余技术电磁兼容性设计信息冗余技术时间冗余技术故障自动检测与诊断技术软件可靠性技术失效保险技术 第17页 电磁兼容性设计及常用术语 所谓电磁兼容性 electromagneticcompatibility emc 是指电子装置在预定的工作环境条件下 既不受周围电磁场的影响 也不影响周围的环境 不发生性能变异或误动作 而按设计要求正常工作的能力 emc不等式 干扰源强度 传播衰减因子 设备抗干扰能力电磁兼容标准的内容emc常用术语 第18页 电磁干扰现象 开关电源 数字脉冲电路 数字视频设备 220ac 第19页 形成干扰的基本要素 干扰源 指产生干扰的元件 设备或信号 用数学语言描述如下 du dt di dt大的地方就是干扰源 如 雷电 继电器 可控硅 电机 高频时钟等都可能成为干扰源 传播路径 指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介 典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射 敏感器件 指容易被干扰的对象 如 a d d a变换器 单片机 数字ic 弱信号放大器等 第20页 常见干扰源 无线通信 电磁兼容标准的内容 第22页 干扰的分类 按噪声产生的原因分类放电噪声高频振荡噪声浪涌噪声按噪声传导模式分类常模噪声与共模噪声按噪声波形及性质分类持续正弦波偶发脉冲电压波形脉冲列 第23页 常模噪声与共模噪声 第24页 干扰的耦合方式 直接耦合 滤波去耦 公共阻抗耦合电容耦合电磁感应耦合辐射耦合漏电偶耦合 第25页 公共阻抗耦合 噪声源与干扰对象之间具有公共阻抗常见的公共阻抗耦合有 公共地电源阻抗电路去耦 第26页 电容耦合 电位变化在干扰源与干扰对象之间引起的静电感应 又称静电耦合或电场耦合 第27页 电磁感应耦合 磁场耦合 第28页 辐射耦合 天线效应环天线偶极天线缝隙天线 主板 电缆 子板 pcb电缆 第29页 漏电偶耦合 第30页