電路的可靠性設(shè)計精選(九篇)
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第1篇：電路的可靠性設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：高速公路；計重設(shè)備；穩(wěn)定；運行；要點分析
一、計重設(shè)備不穩(wěn)定的危害
從2003年我國高速公路實施計重收費以來，計重設(shè)備的可靠、準(zhǔn)確運行就成為了高速公路收費系統(tǒng)中一個重要組成部分。因為，計重設(shè)備的準(zhǔn)確無誤運行，直接決定著過往車輛計費的準(zhǔn)確性。當(dāng)一輛車輛被計算出高額通行費時，司機極大可能會有復(fù)稱的要求，且容易引起其它爭議，這不僅會降低收費站車道的通行效率，也會對高速公路的服務(wù)質(zhì)量水平造成一定的負(fù)面影響。此外，難免還會造成高速公路通行費征收中的隱性經(jīng)濟損失。
為了確保計重設(shè)備的穩(wěn)定運行，國家技術(shù)監(jiān)督局下達(dá)強制指示，高速公路計重設(shè)備必須每年進(jìn)行兩次檢定。但是，這也不是萬全之策，難以保障設(shè)備的穩(wěn)定性和計費計算的準(zhǔn)確性。在實踐中，由于通行費的稱重計費錯誤，使過往司乘人員與收費工作人員引發(fā)爭議及矛盾的現(xiàn)象屢見不鮮。
眾所周知，貨車通行費的計算不僅與行車?yán)锍毯蛙囏浛傊赜嘘P(guān)，而且還與計重設(shè)備傳輸給收費計算機的車輛數(shù)據(jù)有關(guān)。例如，當(dāng)計重設(shè)備判斷的車軸類型發(fā)生錯誤時，即使稱量準(zhǔn)確，計算出的通行費也有可能發(fā)生錯誤。再有，當(dāng)計重設(shè)備出現(xiàn)分車不清、錯誤分車、甚至數(shù)據(jù)傳輸錯誤時，更不可能計算出準(zhǔn)確的通行費。
如果計重設(shè)備發(fā)生系統(tǒng)故障，收費員很容易發(fā)現(xiàn)并報修。但是，當(dāng)計重設(shè)備不穩(wěn)定，或者受到強干擾產(chǎn)生偶發(fā)性差錯時，往往難以發(fā)現(xiàn)。即使發(fā)現(xiàn)并報修后，維護人員在現(xiàn)場看到的也多半是一臺正常設(shè)備，無法判斷差錯發(fā)生的原因究竟是設(shè)備不穩(wěn)定，還是偶爾受到強干擾所致。
二、計重設(shè)備的故障因素和解決措施
1.紅外分離器方面
主要應(yīng)考慮足夠的檢測距離，要確保它在惡劣氣候如濃霧、雨雪等天氣條件下正常工作。由于稱重設(shè)備在露天環(huán)境下，來往的車輛尾氣、油泥以及灰塵等污物經(jīng)常會沾染紅外分離器的玻璃，因而導(dǎo)致紅外分離器光線投射效果下降，造成車輛分離錯誤。外表玻璃最好換裝加熱玻璃以避免水霧形成。經(jīng)常檢查底腳固定螺絲，使兩根光幕管位置保持良好對位。由于光幕管位置離收費崗?fù)ぽ^遠(yuǎn)，不易觀察，要特別留意個別司機故意遮擋光幕管的情況。要定期安排人員檢查紅外分離器的清潔狀況，及時清潔表面。
2.輪軸識別器
輪軸識別器由一組檢測單元組成，當(dāng)車輪壓上輪胎識別器時，被壓的檢測單元觸點閉合。稱重處理器根據(jù)閉合單元的數(shù)量，判定輪胎數(shù)。根據(jù)同一單元被壓的次數(shù)來識別軸數(shù)。根據(jù)基本信息組合得到所需的相關(guān)信息。計重設(shè)備輪軸識別器長期在露天工作，受到日曬、雨淋、大雪等惡劣天氣和超重車輛碾壓的影響，經(jīng)常發(fā)生無重、拆分軸不準(zhǔn)確等故障，給收費站的工作帶來了很多不便，容易激發(fā)與司乘人員的矛盾，同時也給設(shè)備維護工作帶來了很大難度。所以應(yīng)該定期安排人員對車道上的每個輪軸識別器檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時更換。
3.稱重平臺的計重傳感器以及平臺的表面平整度
傳感器和輪軸識別器一樣，都有使用壽命，需定期檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。另外，稱重收費的理想狀態(tài)是車輛水平、勻慢速地通過稱重平臺。因此，保持收費車道的平整度十分重要，稱重平臺的表面一定要水平。若有坡度就會使車輛產(chǎn)生勢能，影響稱重精確度，而且這個影響是直接的、長期的，所以應(yīng)該定期安排人員檢查稱重平臺的平整度，發(fā)現(xiàn)問題，及時校正。
4.控制箱
這是比較容易被忽視的地方，控制箱一般安裝在收費島上的露天位置，如果保護措施不到位，容易產(chǎn)生漏電。所以應(yīng)該定期檢查，發(fā)現(xiàn)積水和積塵一定要立刻清除。電源線及數(shù)據(jù)線需用高質(zhì)量套管以防小動物的破壞。
5.人為因素
個別司機會利用一切可能，千方百計地琢磨怎樣在通過計重設(shè)備時減輕車重。比如有的司機盡量靠近邊道外側(cè)行駛，使一側(cè)車輪不從稱重板上壓過，不僅減輕車貨重量，而且還導(dǎo)致壓壞路沿石，撞壞護欄、收費島頭等；有的超載車輛通過秤臺時采用變換車速、S型行駛、反復(fù)進(jìn)退等手段，總想找出稱重規(guī)律以減輕重量；甚至還有司機搭板過秤，逃交通行費。這就要求收費站工作人員在日常工作中要細(xì)致觀察，及時制止，以減少這些不規(guī)范過秤行為的發(fā)生。
總結(jié)
綜上所述，計重收費設(shè)備作為高速公路收費系統(tǒng)的組成部分，其穩(wěn)定性的重要作用愈發(fā)凸顯。為此，高速公路機電設(shè)備維護人員，要保持高度的責(zé)任感，不僅要掌握先進(jìn)的維修技術(shù)，同時還需形成預(yù)防性維護保養(yǎng)的觀念，保持定期檢查與保養(yǎng)設(shè)備的習(xí)慣。同時，最好定期組織車輛進(jìn)行計重自測，以便隨時了解和掌握設(shè)備的穩(wěn)定性?？偠灾?，計費稱重設(shè)備是高速公路實施收費的重點要素，我們應(yīng)在努力做好設(shè)備的維護和保養(yǎng)，進(jìn)一步提高設(shè)備的穩(wěn)定性，使計重設(shè)備高效、穩(wěn)定地為高速公路事業(yè)貢獻(xiàn)力量。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張春芳. 計重收費――高速公路通行費征收的新選擇[J]. 交通世界(運輸.車輛), 2006, (04).
第2篇：電路的可靠性設(shè)計范文
[關(guān)鍵詞]：消防 電子產(chǎn)品 可靠性 設(shè)計
中圖分類號：D035.36 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、前言
我國的消防工作貫徹預(yù)防為主、防消結(jié)合的方針。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，很多高科技的消防產(chǎn)品被應(yīng)用到了火災(zāi)的預(yù)防中。其中以火災(zāi)自動報警產(chǎn)品的使用最為廣泛。為保證消防電子產(chǎn)品穩(wěn)定的發(fā)揮保護作用，對于其可靠性的設(shè)計至關(guān)重要。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的時候，設(shè)計人員必須對可靠性設(shè)計的理論知識和實現(xiàn)方法有全面的了解和掌握，并在設(shè)計中充分運用這些知識，才能有效提高產(chǎn)品的可靠性。
二、消防電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計時要注意的問題
1、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和電路的設(shè)計應(yīng)遵循簡單有效的原則。
2、要盡可能使用成熟經(jīng)典的結(jié)構(gòu)和電路。
3、功能組件要按照功能化、積木化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則構(gòu)建。
4、在必須使用新設(shè)計的時候，要使其標(biāo)準(zhǔn)化，并特別注意其繼承性。
5、可能時盡量選擇數(shù)字電路和集成電路，對于邏輯電路要先對其進(jìn)行狀態(tài)簡化。
6、設(shè)計時應(yīng)同時兼顧產(chǎn)品的性能指標(biāo)和可靠性指標(biāo)。
7、盡可能使用傳統(tǒng)的工藝和已經(jīng)固化的操作方法。
8、要不斷使用新的可靠性設(shè)計技術(shù)。
三、電子元器件的選擇和使用
1、元器件的選用原則
元器件的選擇要符合下述原則:
（1）結(jié)合產(chǎn)品的設(shè)計功能以及使用環(huán)境的要求，選擇與匹配的元器件。
（2）根據(jù)元器件的極限值采取降額設(shè)計的方法保證元器件使用壽命。
（3）按照產(chǎn)品要求選擇符合國家元器件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并具有檢測報告的元器件。
（4）在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)元器件，簡化品種數(shù)量。特別是對大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，這是最重要的原則。
（5）必須使用非標(biāo)元器件時，要進(jìn)行嚴(yán)格的審查驗收，并符合批準(zhǔn)程序。
（6）制定元器件的采購技術(shù)手冊，規(guī)范對元器件采購的技術(shù)要求。
2、器件封裝結(jié)構(gòu)和質(zhì)量等級的選擇
（1) 器件封裝結(jié)構(gòu)的選擇
環(huán)氧樹脂塑封器件屬于非氣密性結(jié)構(gòu), 容易受潮、鹽霧和受到其它腐蝕性氣體的腐蝕而失效。因此, 對于此類器件的使用環(huán)境有非常嚴(yán)格的要求。如果要求較高的環(huán)境適應(yīng)性，則應(yīng)當(dāng)對器件采用金屬、陶瓷或者是熔點低的玻璃進(jìn)行封裝。在環(huán)境清潔、溫濕度能夠有效控制并且沒有腐蝕型氣體的環(huán)境下，也可以使用塑料密封元器件。
（2) 質(zhì)量等級的選擇
元器件的質(zhì)量好壞對于其失效率有直接的影響。對于不同的質(zhì)量等級對應(yīng)的元器件的失效率的影響程度和質(zhì)量系數(shù)是各不相同的。在規(guī)定中按照分類對元器件分為A、B、C、三個質(zhì)量層。每一個質(zhì)量層又包含了很多質(zhì)量等級。不同的等級對應(yīng)這不同的質(zhì)量數(shù)值。
（3）質(zhì)量等級的選擇原則為
①對可靠性要求比較高的產(chǎn)品, 要首先考慮已經(jīng)通過了生產(chǎn)許可證并且有QPL的元器件。
②關(guān)鍵件、重要件、分配可靠性高、基本失效率高的元器件應(yīng)當(dāng)選用質(zhì)量等級高的元器件;
③沒有特殊要求的其它元器件可以根據(jù)生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn), 參照國標(biāo)中質(zhì)量等級順序選用。
四、降額設(shè)計
1、概念
所謂降額設(shè)計, 就是使元器件工作在比額定值低的狀態(tài)的一種設(shè)計技術(shù)。為有效地提高元器件的使用可靠性并提高元器件的使用壽命，要降低施加在元器件上面的工作應(yīng)力。對于降額的量值要通過綜合測試而確定，要在保證電路正?？煽抗ぷ鞯耐瑫r，還要保持其所需要的性能。降額的措施可以根據(jù)元器件的不同類型不同規(guī)定具體而定。例說，電阻降額就是降低使用功率和額定功率的比值；電容降額是使工作的電壓低于額定的電壓；對于接觸原件，則要降低張力、扭力、溫度和其他特殊應(yīng)用相關(guān)的限制。
電子元器件的降額，要控制在最佳的降額范圍之內(nèi)。在這個范圍內(nèi)的元器件的工作應(yīng)力變化對失效效率有非常明顯的影響。設(shè)計中也便于實施，不需要對設(shè)備的重量、體積和成本等方面投入過多。因此，要結(jié)合元器件的實際應(yīng)用情況確定相應(yīng)的降額水平。如果降額不夠會使元器件失效率過大，達(dá)不到對其可靠性的設(shè)計要求。反之，如果降額過度，設(shè)備的設(shè)計會發(fā)生困難，并會在設(shè)備的重量、體積、成本等方面支付過高的成本，甚至可能造成元器件數(shù)量的增加，反而會降低設(shè)備的可靠性。
2、 降額設(shè)計要注意的問題
（1）當(dāng)元器件的負(fù)荷應(yīng)力不能降額或者對最大的降額有限制的時候，比如電子管的燈絲電壓，不能強制進(jìn)行降額設(shè)計，否則會損失元器件的使用壽命。
（2）一些元器件即使降額一定程度也不能實現(xiàn)預(yù)期的效果。如薄膜電阻器的功率減額到10%以下時,或者一般二極管的反向電壓減額到最大反向電壓的60%以下的時候, 失效率就不會再繼續(xù)降低。
（3）對于一些類型的電容器降額可能發(fā)生低電平的失效。也就是說降額會使失效率升高，這顯然并非降額的目的。
五、漂移補償設(shè)計
產(chǎn)生漂移的原因主要是元器件的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值與實際數(shù)值存在公差、環(huán)境條件變化對元器件性能產(chǎn)生影響或是使用在惡劣環(huán)境而導(dǎo)致元件性能退化等因素。
如果元器件參數(shù)值發(fā)生的漂移超出其設(shè)計參數(shù)范圍, 就會使設(shè)備或系統(tǒng)不能完成規(guī)定的功能。漂移補償設(shè)計是通過在設(shè)計階段根據(jù)電路原理寫出特性方程, 然后通過收集元器件的分布參數(shù)來計算它們的漂移范圍，通過補償使漂移結(jié)果處在設(shè)計范圍內(nèi)來保證設(shè)備正常使用的一種設(shè)計方法。
六、 熱設(shè)計
1、元器件的布局
由于工作溫度受設(shè)備的位置和設(shè)備內(nèi)元器件安排的影響, 元器件的配置和布局應(yīng)遵循下述原則:
(1) 各耗能元器件之間盡量保持較大的空間;
(2) 設(shè)備要安裝在適用的最冷的環(huán)境之中;
(3) 要保證熱敏元器件處于最冷區(qū)。
2、散熱風(fēng)扇的選擇
(1) 散熱風(fēng)扇的功耗不應(yīng)超過熱負(fù)荷的10%;
(4) 散熱風(fēng)扇的安裝應(yīng)保證它的吸氣通過設(shè)備, 而不是排氣通過設(shè)備。
3、冷卻劑流道設(shè)計
(1)不能夠阻礙冷卻劑流過元器件;
(2) 在流道中使轉(zhuǎn)彎半徑達(dá)到最大;
(3) 流道不能夠突然擴張和收縮;
(4) 設(shè)計要保證自然對流輔助強迫對流;
(5) 采用自然對流冷卻的設(shè)備, 要將其垂直安裝電路板和散熱片, 不能夠水平安裝
七、結(jié)束語
隨著消防電子產(chǎn)品的應(yīng)用范圍不斷擴大，其使用環(huán)境條件也變得多樣化，因此對其設(shè)計可靠性的要求也越來越高。在消防電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計的時候，要注意設(shè)計常見問題，并從電子元器件的選擇和使用方面入手，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，再重點注重降額設(shè)計、漂移補償設(shè)計、熱設(shè)計這幾個方面，使消防電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計得到最大限度的保證。本文通過對消防電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計的探討，能夠給設(shè)計和生產(chǎn)提供一定的借鑒和指導(dǎo)，有利于提高消防電子產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量，進(jìn)而增加產(chǎn)品的社會效益和經(jīng)濟效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]吳鵬飛，淺析消防電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計措施[J]電子產(chǎn)品世界，2012
[2]李萬達(dá)，電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計的問題和解決措施[J]科技信息，2011
[3]董志剛，電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[M]中國機械出版社，2010
第3篇：電路的可靠性設(shè)計范文
[關(guān)鍵詞]單片機系統(tǒng) 可靠性 設(shè)計
中圖分類號：C931.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）44-0050-01
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對于單片機系統(tǒng)的設(shè)計也更加關(guān)注，不斷研究出新的技術(shù)，來提升單片機系統(tǒng)運行的可靠性。但是其可靠性與用戶需求依然存在著一定的差距，亟需對其進(jìn)行完善，提升可靠性。
一、軟件方面可靠性設(shè)計措施
（一）正確設(shè)計軟件
1.認(rèn)真設(shè)計
對于單片機系統(tǒng)每部分的硬件地址，要清楚明確，對于匯編語言指令以及機器狀態(tài)影響要了解和掌握，對于CPU內(nèi)部的RAM功能要劃分正確，仔細(xì)認(rèn)真編寫單片機系統(tǒng)軟件。同時，在編寫中，應(yīng)用軟件工程做法，保證程序的透明易懂，提升可維護性和可讀性。
2.合理安排中斷
按照系統(tǒng)的具體特點，對于工段優(yōu)先級和中斷功能進(jìn)行合理的安排，保護和恢復(fù)中斷現(xiàn)場，防止發(fā)生中斷沖突。
3.模塊化結(jié)構(gòu)
按照系統(tǒng)功能，可以將軟件劃分為多個模塊，保證變成具有清楚的思路，便于調(diào)試和閱讀，不易出錯。
（二）提升可靠性具體措施
1.設(shè)計合理的軟件陷阱
在運行軟件的過程中，有可能會出現(xiàn)失控的情況，例如，受到干擾，或者程序飛逸到非程序區(qū)。所以，在重要程序段、程序斷裂點、非程序區(qū)以及向量區(qū)，可以埋設(shè)陷阱，從而及時捕捉飛逸程序。
2.指令冗余技術(shù)的應(yīng)用
在不對實時性造成影響的情況下，反復(fù)執(zhí)行同一指令，應(yīng)用三選二方式實施判定，可以消除一些偶然的干擾，從而提升可靠性。
3.NOP指令的應(yīng)用
在進(jìn)行單片機的地面測井儀的研制時，在對編好程序進(jìn)行仿真運行時能夠通過，但是寫入指令時卻無法運行，這是就可以將發(fā)生問題的字節(jié)用NOP代替，從而正常運行。
4.軟件消抖方式
在按鍵操作中經(jīng)常會發(fā)生意外的抖動，為了有效消抖，在處理程序內(nèi)，可以通過延時再判，保證人機對話運行的可靠性。
5.直接地址的應(yīng)用
固定寄存器內(nèi)的Ri寄存器，可以應(yīng)用直接地址來提升可靠性，所以在設(shè)計軟件時，應(yīng)用直接地址，防止出現(xiàn)誤傳遞。
6.數(shù)字濾波技術(shù)
在測量參數(shù)的時候，可以通過數(shù)字濾波技術(shù)來消除隨機干擾。例如，針對核測井信號，通過加權(quán)平滑，可以消除高斯噪聲。針對井溫信號，可以采用程序判斷濾波或者中值濾波，提高可信度。
二、硬件方面可靠性設(shè)計措施
（一）系統(tǒng)合理設(shè)計
各種器件應(yīng)該保證速度匹配，不能混用高、低速器件。匹配電平，CMOS和TTL接口電平應(yīng)該匹配。匹配溫度性能，不能混用高、低溫器件。匹配可靠性等級，不能混用可靠性不同的器件。對于系統(tǒng)時鐘要合理的選擇。在保證實時性的情況下，系統(tǒng)時鐘較低，能夠降低速度要求，可以提高可靠性。對于連接件的布局和選型、器件安裝結(jié)構(gòu)等要合理設(shè)計。單機片系統(tǒng)的鍵盤板、接口板和主機板需要應(yīng)用總線板插槽進(jìn)行相互連接，插槽的工藝會影響系統(tǒng)運行的可靠性。因此，可以減少中間環(huán)節(jié)，用插座和插頭來代替插槽。
（二）保證元器件的可靠
盡量保證元器件的可靠性等級高。篩選元器件，對于元器件要進(jìn)行分級分類的使用。
（三）人-環(huán)境特性的可靠性策略
第一，按照硬件的功能，采用模塊化布局，主要包括兩個層次，分別是板級，以及印制板內(nèi)部的單元電路。例如，將不同參數(shù)的測量電路進(jìn)行劃分，形成不同接口板，然后在板內(nèi)將數(shù)字電路和模擬電路進(jìn)行集中布局。第二，保證元器件的引線走向和布局滿足信號傳輸特性要求。第三，在印制板的電源入口部分，增加電容，從而濾除電源干擾。第四，對于同一印制板內(nèi)部的同一組電源，防止翻面走線，避免不同電源互相干擾。
第五，在繼承芯片的供電引腳處安裝去耦電容，提升集成芯片運行可靠性。第六，將調(diào)零電路安裝到模擬輸出通道，抑制輸出零漂。第七，抗振設(shè)計。單機片系統(tǒng)中存在著較多的插拔器件，不僅要選擇較好性能的插座，還應(yīng)該將插座和器件固定在一起，例如涂敷高溫硅膠和應(yīng)用金屬卡等。還可以應(yīng)用晶振，提高可靠性。第八，設(shè)計低功耗系統(tǒng)。通過低功耗設(shè)計和加裝保溫瓶，可以適應(yīng)高溫環(huán)境。將單機片系統(tǒng)應(yīng)用于下井儀中，因為惡劣的散熱條件和有限的安裝空間，可以簡化設(shè)計，運用高集成低功耗的元器件。CPU和其他期間應(yīng)該保證是軍品級別，保證正常工作。
第九，當(dāng)輻射對微電子器件產(chǎn)生影響后，會造成漏電流和表面翻轉(zhuǎn)，為了改善這種情況，可以應(yīng)用在通訊和航天領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的GaAs的單片微波集成電路。現(xiàn)階段，在石油測井行業(yè)，還沒有出現(xiàn)輻射影響單片機系統(tǒng)運行可靠性的情況，但是也需要重視這方面的因素，從而提升可靠性。
結(jié)語：
綜上所述，針對于單片機系統(tǒng)，為了保證其運行的安全性和可靠性，需要從軟件和硬件兩個方面入手，進(jìn)行合理的設(shè)計，提升其運行的可靠性。在軟件系統(tǒng)中，需要認(rèn)真的設(shè)計軟件，通過一些高新技術(shù)的應(yīng)用，提升軟件設(shè)計質(zhì)量，進(jìn)而提高可靠性。對于硬件，應(yīng)該選擇一些性能優(yōu)良的硬件設(shè)備，降低各種因素的影響，從而提升運行安全性。結(jié)合軟件和硬件兩個方面，綜合設(shè)計單機片系統(tǒng)，全面提高其運行的可靠性。
參考文獻(xiàn)
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第4篇：電路的可靠性設(shè)計范文
【關(guān)鍵詞】高可靠;寬溫度范圍;可靠性設(shè)計;晶體濾波器
隨著晶體濾波器的廣泛應(yīng)用，對器件的性能指標(biāo)和抗惡劣環(huán)境的能力也提出了更高的要求，尤其是航天航空等事實領(lǐng)域更是嚴(yán)格。晶體濾波器在接收機中起著信號選擇作用，是一種頻率控制器件。
為滿足用戶環(huán)境適應(yīng)性和其它特殊高可靠的要求，我們研制了一種高可靠寬溫晶體濾波器。
1.技術(shù)指標(biāo)
標(biāo)稱頻率：28.012MHz，3dB寬度：32kHz±2kHz，帶內(nèi)波動：≤1.0dB，矩形系數(shù)：BW70dB/BW3dB≤2.5，插入損耗：≤4dB，寄生抑制：≥60dB，阻帶衰耗：≥80dB，外形尺寸：25mm×20mm×9mm，工作溫度范圍：-55℃～105℃。
環(huán)境要求：鹽霧、機械沖擊、掛機振動、自主飛行振動和室溫下貯存壽命，是可靠性重點攻關(guān)項目，為確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，根據(jù)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則內(nèi)容要求進(jìn)行可靠性設(shè)計和預(yù)計。
2.設(shè)計及方案確定
2.1 電路設(shè)計
該濾波器的主要指標(biāo)通帶寬度為32kHz ±2kHz，相對帶寬為1.1‰。根據(jù)單片晶體濾波器最大帶寬分析，這一指標(biāo)用窄帶單片晶體濾波器可以實現(xiàn)，又因為單片晶體濾波器具有體積小，所需元件少，可靠性高等優(yōu)點，是分立式晶體濾波器無法比擬的。該濾波器要求阻帶衰減大于75dB，矩形系數(shù)小于2.5，從契比雪夫濾波器特性圖上直接查出n=8可滿足上述要求。因此選用八極點單片晶體濾波電路，如圖1所示。
圖1 電路圖
圖2 電極尺寸圖
2.2 參數(shù)設(shè)計
2.2.1 晶片設(shè)計
選用Q值大于240萬的Z塊水晶料。切型和切角為：AT切35o19'±30"。晶片尺寸設(shè)計為φ4.5mm的圓形片。
2.2.2 電極尺寸設(shè)計
選擇單頻性較好的Z′方向耦合，形狀設(shè)計成雙面分矩形電極，采用兩種電極尺寸，目的是錯開寄生峰，如圖2所示。
3.可靠性設(shè)計
3.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化設(shè)計
內(nèi)部由4只兩極點單片晶體濾波器、6只耦合電容和1塊印制板組成，采用電阻焊封裝形式，晶體焊接時，金屬外殼直接與基座相焊接固定，實現(xiàn)大面積接地。使產(chǎn)品具有集成性、穩(wěn)定性高、可靠性好等特點，如圖3所示。
圖3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)
3.2 抗鹽霧試驗的環(huán)境防護設(shè)計
這項試驗對元器件的破壞主要表現(xiàn)為：元器件表面的化學(xué)反應(yīng)方面，即通常說的“腐蝕”?？果}霧性能低會造成元器件的可焊性變差，還會導(dǎo)致密封不良，造成電性能指標(biāo)變差。所以在設(shè)計金屬外殼和基座鍍層材料時，選擇化學(xué)性能穩(wěn)定的鎳，要求鍍層的致密度和厚度能夠抗鹽霧。
3.3 抗機械沖擊、掛機振動、自主飛振動試驗的環(huán)境防護設(shè)計
這些試驗項目是模擬整機在現(xiàn)場環(huán)境下出現(xiàn)的振動、沖擊對器件的影響，功率譜密度表示不同頻率施加的機械應(yīng)力。顯然這種振動、沖擊會使元器件產(chǎn)生因機械缺陷、機械變形等導(dǎo)致的失效模式。如晶片斷裂、引線斷裂、部件變形等引起的開路、斷路、漏氣、性能指標(biāo)變差等，采用可靠性設(shè)計防護設(shè)計如下：
3.3.1 設(shè)計小面積晶片增強抗振性。在石英晶片外形尺寸的設(shè)計上，不僅要考慮避開三種寄生耦合振動，而且要考慮其可靠性。我們曾做過試驗比較φ4.5和φ5.5兩種直徑的晶片，在寄生振動和抗振動方面的差別，結(jié)果是φ4.5直徑的晶片在上述兩方面都要優(yōu)于φ5.5直徑的晶片，同時晶片直徑小又符合經(jīng)濟性，所以我們選擇直徑為4.5的晶片設(shè)計結(jié)構(gòu)。
3.3.2 采取選擇優(yōu)質(zhì)的水晶材料和抗機械疲勞的基座、外殼材料。
3.3.3 采用二次封裝設(shè)計結(jié)構(gòu)，有效保護振子，使產(chǎn)品經(jīng)過嚴(yán)酷振動、沖擊后，振子不出現(xiàn)裂紋、斷裂等防護設(shè)計。
3.4 室溫下貯存壽命的環(huán)境防護設(shè)計
減小老化率提高產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性，控制產(chǎn)品內(nèi)部水汽含量小于5000ppm和滿足105℃（1000h）的壽命試驗，來保證室溫下貯存壽命不少于18年要求。
3.5 元器件、零部件的選擇與控制
可靠性主要從設(shè)計、材料選擇、工藝控制、可靠性試驗幾方面來保證。
該濾波器及構(gòu)成濾波器的濾波晶體都采用金屬外殼、電阻焊封裝形式，封裝時都在抽真空，沖高純氮的情況進(jìn)行，這種二次封裝不但保證了產(chǎn)品的密封性，同時使產(chǎn)品的長期頻率穩(wěn)定性得到改善。內(nèi)部元件用電路板連接，濾波晶體的外殼直接與濾波器基座相焊接固定，實現(xiàn)大面積接地，這樣即能提高產(chǎn)品的可靠性又改善了濾波器的阻帶衰耗指標(biāo)。
4.實測數(shù)據(jù)
項目名稱 指標(biāo)要求 實測結(jié)果
標(biāo)稱頻率（MHz） 28.012 28.012
通帶寬度（kHz） 32±2 32～33.5
通帶波動（dB） ≤1.0 0.3～0.6
插入損耗（dB） ≤3.0 1.0～1.2
寄生抑制（dB） ≥60 85～95
矩形系數(shù) ≤2.5 2.0～2.2
5.創(chuàng)新點
5.1 采用二次電阻焊封裝形式，具有可靠性高、抗振性強、密封性好的特點。
5.2 采用單片八極點串聯(lián)電路形式，具有插入損耗小，選擇性好的特點;
5.3 優(yōu)化設(shè)計工藝參數(shù)，具有在寬溫度范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定可靠，同時滿足貯存壽命18年的要求。
6.結(jié)束語
本文論述的可靠性設(shè)計是今后電子元器件產(chǎn)品設(shè)計中的關(guān)鍵，在性能指標(biāo)滿足使用的同時，也要保證能抗擊各種惡劣環(huán)境及提高儲存壽命的要求。
參考文獻(xiàn)
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[2]馮致禮，王之興.晶體濾波器[M].宇航出版社，1987.
第5篇：電路的可靠性設(shè)計范文
【Abstract】Along with the development of China's aerospace industry， the reliability of avionics communication equipment in the aerospace industry has attracted more and more attention from the relevant departments， the paper first introduces the significance of avionics communication equipment reliability design， and then analyzes the main influence factors of avionics communication equipment’s reliability， and finally puts forward specific measures to ensure aviation electronic communication equipment reliability design.
【關(guān)鍵詞】航空；設(shè)備；可靠性；技術(shù)
【Keywords】aviation； equipment； reliability； technology
【中圖分類號】V243.1 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0141-02
1 引言
隨著我國整體科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及近年來在航天事業(yè)上的巨大發(fā)展，在航天產(chǎn)業(yè)中具備極大影響的電子通信設(shè)備其可靠性越發(fā)的受到人們的重視。目前眾多的電子通信生產(chǎn)企業(yè)在其生產(chǎn)理念上，已經(jīng)逐漸建立起了以切實檢驗手段來進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量保障的體系，可靠性、質(zhì)量已經(jīng)成為設(shè)備使用者的最重要的關(guān)注點。在此背景下，論文圍繞航空電子通信設(shè)備的可靠性，分三部分展開了細(xì)致的分析探討，旨在提供一些該方面的理論參考，以下是具體內(nèi)容。
2 航空電子通信設(shè)備可靠性設(shè)計的重要意義
2.1 是通信電子設(shè)備使用壽命的直接影響因素
首先基于航空事業(yè)其本身的特點，往往使用的周期很長，這也就要求航空電子設(shè)備具備很長的使用周期。而電子通信設(shè)備的可靠性設(shè)計便是電子通信設(shè)備使用壽命的最直接影響因素。從整體上觀察，電子通信設(shè)備的設(shè)計、安裝以及使用和后期的維修過程，可靠性都參與其中，因此也可以說目前在通信電子設(shè)備設(shè)計上可靠性已經(jīng)成為一個設(shè)計的重點所在。
2.2 是信息時代人們對電子通信設(shè)備的基本需求
隨著我國科學(xué)技術(shù)的整體抬頭，目前市場上的電子通信設(shè)備也越發(fā)的多元化和多樣化。而隨著通信電子設(shè)備數(shù)量的增多，在航空事業(yè)方面對通信電子設(shè)備的選擇要求也就相應(yīng)提升，除了要求通信電子設(shè)備滿足基本的通信功能之外，在使用感受以及可靠性等方面，也提出了更多的要求，因此航空通信電子設(shè)備的可靠性設(shè)計是時代背景下的一個客觀要求。
3 航空電子通信設(shè)備可靠性的主要影響因素
3.1 制造技術(shù)及制造條件的影響
在航空電子通信設(shè)備可靠性方面的影響因素，首先便是生產(chǎn)航空電子通信設(shè)備的制造技術(shù)以及制造的條件。就目前的航空電子通信設(shè)備發(fā)展趨勢進(jìn)行觀察，便捷化、智能化以及多功能化是未來的發(fā)展趨勢，而要實現(xiàn)這一趨勢就必須在航空電子通信設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，保障一個良好完整的生產(chǎn)體系。目前存在著一部分生產(chǎn)廠家，在生產(chǎn)中并不具備完備的生產(chǎn)的條件，進(jìn)而難以保障航空電子通信設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量，在可靠性方面就會存在一定不確定性。
3.2 惡劣天氣的影響
因為航空電子通信設(shè)備的使用往往位于外界，而地球的環(huán)境十分多變，在太空更是會受到諸多的宇宙因素影響。雷電天氣、雨雪天氣等都會對航空電子通信設(shè)備產(chǎn)生一定干擾和破壞，影響設(shè)備的正常工作狀態(tài)，而這些因素便會對航空電子通信設(shè)備的可靠性產(chǎn)生一定的影響。
3.3 外界電磁的影響
航空電子通信設(shè)備在使用原理上，電磁波是其最為主要的一環(huán)，但是在航空電子通信設(shè)備使用時常常會受到一些外界電磁的影響。地球本身就是一個巨大的磁場，而這些電磁場中的電磁波所產(chǎn)生的輻射，便會對航空電子通信設(shè)備的正常工作產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而對航空電子通信設(shè)備的可靠性造成了影響。
4 保障航空子通信設(shè)備的可靠性措施
4.1 不斷優(yōu)化、簡化電子線路
不斷進(jìn)行航空電子通信設(shè)備電子線路的優(yōu)化和簡化，便可以極大化的減少外界磁場對航空電子通信設(shè)備可靠性的影響。而在航空電子通信設(shè)備可靠性設(shè)計時，必須在滿足基本的航空電子通信設(shè)備功能以及質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)制造流程的優(yōu)化，從而達(dá)到航空電子通信設(shè)備電子線路的簡化和優(yōu)化，具體而言可以從以下幾個方面入手：①在元器件的使用通道設(shè)計上，可以設(shè)計為幾個元器件共同使用一個通道，進(jìn)而實現(xiàn)線路通道的減少[1]；②在元器件的使用數(shù)量上，可在保障基本功能之上，通過技術(shù)創(chuàng)新，盡可能減少對元器件的使用數(shù)量；③在設(shè)備組成上，盡可能使用軟件對硬件進(jìn)行代替；④對于設(shè)備中的一些模擬電路可使用數(shù)字電路進(jìn)行代替。但在整體的線路簡化、優(yōu)化的過程中必須注意，不能為了最大化的簡化路線，而導(dǎo)致元器件在使用過程中出現(xiàn)集成電路板被過載燒壞的現(xiàn)象，更不能將一些成熟性不足的技術(shù)和設(shè)計方案使用到航空電子通信設(shè)備電子線路的優(yōu)化和簡化中。
4.2 深化低耗功率設(shè)計
目前在航空電子通信設(shè)備可靠性提升設(shè)計方面，低耗功率設(shè)計已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用，但是從整體上進(jìn)行觀察，低耗功率設(shè)計還有很大的進(jìn)一步深化空間，因此在提升航空電子通信設(shè)備可靠性方面，可以進(jìn)一步對低耗功率設(shè)計進(jìn)行深化。從航空電子通信設(shè)備性能上進(jìn)行觀察，航空電子通信設(shè)備正逐漸朝著高密度化以及微型化的方向發(fā)展，而這一趨勢直接導(dǎo)致了航空電子通信設(shè)備中元器件數(shù)量的增多以及集成電路在能耗方面的提升，進(jìn)而在航空電子通信設(shè)備的使用過程中持續(xù)發(fā)熱的現(xiàn)象越發(fā)凸顯，而這一問題就可能會導(dǎo)致，航空電子通信設(shè)備使用可靠性受到影響。因此在目前已有的低耗功率設(shè)計基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)一步深化低耗功率設(shè)計，保護航空電子通信設(shè)備電路安全，也提升航空電子通信設(shè)備的可靠性[2]。
4.3 依托維修性設(shè)計提升設(shè)備可靠性
除了設(shè)計制造環(huán)節(jié)提升航空電子通信設(shè)備可靠性之外，面對航空電子通信設(shè)備機械化工作環(huán)境和惡劣天氣導(dǎo)致的航空電子通信設(shè)備損壞，還需要通過維修性設(shè)計，在航空電子通信設(shè)備的后期使用上提升其可靠性。具體而言，航空電子通信設(shè)備的制作人員必須保障航空電子通信設(shè)備在故障出現(xiàn)后的檢查和拆卸十分方便；此外對于航空電子通信設(shè)備的一些元器件必須是可以在市場上買到的，不能大量使用一些不再生產(chǎn)和使用的元器件。
5 結(jié)語
綜上所述，隨著我國航天事業(yè)的整體抬頭，以及通信電子設(shè)備的不斷多元化和多樣化，人們逐漸對通信電子設(shè)備的可靠性提出了新的要求，而通信電子設(shè)備的可靠性設(shè)計本身，也直接對通信電子設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生影響，也是時代背景下的一種必然要求。航空電子通信設(shè)備可靠性方面，制造技術(shù)及制造條件、機械化工作環(huán)境、惡劣天氣、外界電磁都會對其產(chǎn)生影響，基于這些影響因素以及結(jié)合航空電子通信設(shè)備的特殊性，不斷優(yōu)化、簡化電子線路、深化低耗功率設(shè)計、依托于維修性設(shè)計提升設(shè)備可靠性是切實有效保障航空子通信設(shè)備可靠性的具體措施，值得相關(guān)企業(yè)充分合理地參考使用。
【參考文獻(xiàn)】
第6篇：電路的可靠性設(shè)計范文
【關(guān)鍵詞】電子通訊設(shè)備 可靠性設(shè)計 設(shè)計指標(biāo) 實現(xiàn)方案
一、電子通訊設(shè)備的可靠性設(shè)計要求
電子通訊設(shè)備的可靠性，不單單涉及到元器件的設(shè)計使用，更包含降額要求、簡化要求、冗余要求、健壯要求等，現(xiàn)分述如下。
（一）元器件的選用必須合理
無論是哪種電子通訊設(shè)備，其基本組成成分都是各種電子元器件，若是這些元器件本身沒有極高的可靠性，組裝出來的電子通訊設(shè)備又有何可靠性可言？
因此，在元器件的設(shè)計使用上，必須嚴(yán)格執(zhí)行一套標(biāo)準(zhǔn)。首先，在設(shè)計上，盡量不要無謂地增加元器件的種類，使其維護與保障過程盡量單一；其次，在使用上必須盡量采用先進(jìn)的元器件，并保證采購渠道的穩(wěn)定性與合法性，防止元器件質(zhì)量參差不齊的情況發(fā)生。
（二）設(shè)備設(shè)計時必須具備降額設(shè)計意識
所謂降額，指的是保證設(shè)備在運行過程中，內(nèi)部各元器件承受的電應(yīng)力或熱應(yīng)力不超過其額定值。通過降額，能夠保證元器件工作環(huán)境的穩(wěn)定，降低其故障率，進(jìn)而減少整個設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率。
一般而言，在設(shè)計中，我們必須保證設(shè)計按照Ⅱ級降額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，具體為保證通過降額設(shè)計，既能夠盡量保證元器件運行的可靠性，又能夠保證設(shè)備充分滿足了用戶的投資，即，保證降額滿足設(shè)備的可靠性與性價比的關(guān)系。
（三）設(shè)備設(shè)計時必須具備簡化設(shè)計意識
一般而言，設(shè)備越復(fù)雜，其可靠性越低，因此在滿足設(shè)備正常使用的前提下，因保證其內(nèi)部設(shè)計最簡單。這一方面能有效減少故障的出現(xiàn)率，一方面又能保證一旦故障出現(xiàn)，能夠以最快的速度進(jìn)行維修。
其基本原則是：首先，減少單位元器件數(shù)量，降低連接復(fù)雜度；其次，單位元器件可靠性必須高；再次，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化單位元器件；然后，還應(yīng)以模塊化、集成化為要求進(jìn)行設(shè)計；最后，強化軟件功能，弱化硬件功能。
（四）設(shè)備設(shè)計時必須具備冗余設(shè)計意識
所謂冗余，是指設(shè)備在某一單元出現(xiàn)故障之后，整個設(shè)備還能通過另一單元完成整個工作流程。一般而言，該原則違背了上面三項原則，其基本理念，就是在設(shè)計過程中，能夠容忍一部分單位元器件出現(xiàn)故障，因此，一般只有在無法進(jìn)行降額、簡化設(shè)計，且難以采用更具耐受性元器件時，才優(yōu)先考慮這一原則。
其基本原則是：首先，根據(jù)安全可靠原則，確定冗余的等級、類型要求；其次，根據(jù)要求選用冗余方案；再次，根據(jù)冗余方案確定配置與管理手段。
（五）保證設(shè)備具備一定的健壯性
所謂健壯性，在這里指的是保證設(shè)備在使用周期內(nèi)，能夠容忍一定限度的內(nèi)外環(huán)境變更，以最小的消耗，保證設(shè)備具備長久運行的安全可靠性。
一般設(shè)計原則可遵循QFD開發(fā)手段或三次設(shè)計手段等。
二、實現(xiàn)電子通訊設(shè)備可靠性設(shè)計的方案
隨著可靠性設(shè)計技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了多種遵循可靠性設(shè)計原則的基本方案，其中有代表意義的就是電磁兼容設(shè)計、熱設(shè)計、耐環(huán)境設(shè)計、軟件可靠性設(shè)計等，分述如下。
（一）電磁兼容設(shè)計
該設(shè)計方案的主要內(nèi)容，就是保證電子設(shè)備之間或者其內(nèi)部元器件之間，不會因為電磁感應(yīng)出現(xiàn)運行故障。
現(xiàn)以幾個例子介紹其應(yīng)用。首先，在進(jìn)行電子通訊設(shè)備接地設(shè)計時，如果接地設(shè)備的頻率不足1MHz，應(yīng)該采取單點接地的手段，以防止環(huán)路因素引起的電電磁兼容干擾；其次，對敏感設(shè)備采取主動屏蔽電磁干擾的手段進(jìn)行屏蔽設(shè)計，以良導(dǎo)體制屏蔽板屏蔽電場，以高導(dǎo)磁率屏蔽板屏蔽磁場等；在濾波設(shè)計、瞬態(tài)一致設(shè)計中，電磁兼容技術(shù)也多有涉及。
（二）熱設(shè)計
熱設(shè)計方案的主要內(nèi)容，就是保證元器件運行不被其他元器件運行產(chǎn)生的熱量干擾，且不會產(chǎn)生能夠影響其它元器件工作的熱量。一般熱設(shè)計需要與電路、結(jié)構(gòu)、維修等其它設(shè)計內(nèi)容綜合考慮。
現(xiàn)以幾個例子介紹其應(yīng)用。首先，對運行產(chǎn)生高熱的設(shè)備，如CPU等，可采用風(fēng)扇強迫制冷或者自然對流等手段進(jìn)行散熱；其次，對風(fēng)扇不宜安裝，卻又需要強迫制冷的元器件，可以采用銅條導(dǎo)熱，冷卻銅條的間接散熱方法；有時我們還需要通過加熱、恒溫等措施，來保證元器件的工作溫度，這同樣屬于熱設(shè)計的范疇。
（三）其它設(shè)計方案
其它設(shè)計方案主要包括耐環(huán)境設(shè)計、軟件可靠性設(shè)計等。其中前者包含有三防設(shè)計，是目前比較熱門的一個話題，例如索尼公司的Xperia Z手機，就采用了相應(yīng)技術(shù)，其它還有抗沖擊震動設(shè)計等；后者主要針對軟件設(shè)計，重點在于防止軟件層面的系統(tǒng)不穩(wěn)定。
三、結(jié)束語
隨著電子通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對電子通訊設(shè)備的運行可靠性越發(fā)重視，使得廠商在設(shè)計過程中，必須充分考慮元器件的合理選用、降額設(shè)計、簡化設(shè)計、冗余設(shè)計、健壯設(shè)計等可靠性設(shè)計基本要求，為了滿足這些要求，就需要設(shè)計人員在進(jìn)行實際設(shè)計的過程中，充分考慮到電磁兼容設(shè)計、熱設(shè)計、耐環(huán)境設(shè)計、軟件可靠性設(shè)計等多方面內(nèi)容。
參考文獻(xiàn)：
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第7篇：電路的可靠性設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：雷達(dá) 可靠性 質(zhì)量控制
中圖分類號：TN95 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0039-01
可靠性是雷達(dá)設(shè)備的基本指標(biāo)，其可靠性的高低直接影響著雷達(dá)的質(zhì)量及其使用效能。因此，需要對雷達(dá)的可靠性增長措施進(jìn)行研究，提高雷達(dá)的可靠性并實現(xiàn)雷達(dá)的質(zhì)量控制，保證雷達(dá)監(jiān)測能夠更加安全可靠。
1 提高雷達(dá)的可靠性
1.1 系統(tǒng)可靠性設(shè)計、論證及試驗規(guī)范
確定雷達(dá)系統(tǒng)可靠性設(shè)計方案后應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行論證，首先應(yīng)建立系統(tǒng)的可靠性數(shù)學(xué)模型，分析計算其相關(guān)的指標(biāo)，并對其不足之處進(jìn)行及時的調(diào)整和優(yōu)化。然后對可靠性指標(biāo)進(jìn)行預(yù)計和分配，檢查出系統(tǒng)存在的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行改進(jìn)。如在系統(tǒng)方案論證階段發(fā)現(xiàn)接收機可靠性是一個薄弱環(huán)節(jié)，技術(shù)人員可以將原設(shè)計方案用自動切換的雙攻冗余來代替，從而達(dá)到可靠性要求。可靠性設(shè)計及試驗的規(guī)范是研制雷達(dá)產(chǎn)品的必要文件，是可靠性設(shè)計的重要依據(jù)，因此，應(yīng)當(dāng)針對雷達(dá)研制制定相關(guān)的可靠性保證、維修、測試、安全等幾個方面的大綱，并對其可靠性設(shè)計及試驗等進(jìn)行規(guī)范。在研制時將嚴(yán)格實施這些規(guī)范，提高雷達(dá)產(chǎn)品的可靠性。確定完方案后，應(yīng)按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入設(shè)計階段。雷達(dá)設(shè)計中有幾個比較關(guān)鍵的提高可靠性的環(huán)節(jié)。一是冗余設(shè)計，在發(fā)射、接收、反干擾、信號處理等雷達(dá)的分系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)應(yīng)用冗余設(shè)計。
如由64個發(fā)射組件構(gòu)成的壘固態(tài)發(fā)射機，即使其中的部分組件發(fā)生了故障，整體雷達(dá)的發(fā)射也不會受到很大的影響。同時在雷達(dá)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)減少一些沒有實際作用且笨重的裝卡具能夠降低維修的難度，提高維修水平。二是環(huán)境的防護設(shè)計，雷達(dá)的可靠性需要到各種環(huán)境因素，如我國的國土廣闊，地理環(huán)境差別較大，氣候復(fù)雜，尤其是等高原地區(qū)，氣候惡劣，地形復(fù)雜，因此在雷達(dá)的設(shè)計中需要結(jié)合這些因素來全面提高雷達(dá)的可靠性。三是減小MTTR設(shè)計，也即簡化可維修設(shè)計。提高雷達(dá)的可靠性，應(yīng)當(dāng)保證雷達(dá)的維修簡單，需要的時間短。從而保證雷達(dá)維修人員能夠高效的找出雷達(dá)產(chǎn)生問題的原因，并及時解決，達(dá)到降低維修時間及成本的目的。
1.2 可靠性設(shè)計分析及改進(jìn)
在雷達(dá)的設(shè)計過程中，應(yīng)及時對系統(tǒng)及分系統(tǒng)中的可靠性及故障等進(jìn)行分析，以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的故障及薄弱環(huán)節(jié)，保證雷達(dá)在投入生產(chǎn)時能夠消除存在的隱患。如雷達(dá)伺服分系統(tǒng)，通過分析發(fā)現(xiàn)雷達(dá)在受到強振動沖擊時，天線啟動旋轉(zhuǎn)時天線未豎到位，導(dǎo)致齒輪打滑或損壞等故障的發(fā)生。因此設(shè)計師在分析中可以增加控保電路來避免這一故障的出現(xiàn)。設(shè)計師在對雷達(dá)的可靠性分析時，可以借助計算機及仿真技術(shù)來提高設(shè)計質(zhì)量。如機載PD雷達(dá)，可供安裝的空間比較小，而安裝的結(jié)構(gòu)又必須緊湊，并且尺寸方面也受到限制，在設(shè)計中很容易出現(xiàn)一些難以考慮到的地方，這些隱患很有可能會使得整個設(shè)計失敗，不僅會浪費有限的設(shè)計時間，還會造成物力、人力的損失。但借助計算機通過結(jié)構(gòu)CAD顯示在計算機中可以觀察到整個雷達(dá)的各部分的圖示以及運行的實況，并由計算機提供出各種數(shù)據(jù)，設(shè)計人員對其進(jìn)行核算和改進(jìn)，提高設(shè)計的進(jìn)度，保證設(shè)計能夠成功。如雷達(dá)的分系統(tǒng)的調(diào)試還未完成時，可以通過計算機仿真提前模擬，縮短了調(diào)試的時間并保證了調(diào)試的質(zhì)量。
2 雷達(dá)設(shè)備的質(zhì)量控制
2.1 設(shè)備加工中的質(zhì)量控制
對設(shè)備加工的質(zhì)量控制，是保證雷達(dá)可靠性的重要措施，加工工藝的規(guī)范性直接影響雷達(dá)的使用性能。因此在生產(chǎn)的過程中應(yīng)嚴(yán)格按照生產(chǎn)及檢測的相關(guān)要求來進(jìn)行。如元器件的選用，雷達(dá)由很多元件組成，其性能與元件有著很大的關(guān)系，選用可靠性高的元件，能夠有效提高雷達(dá)的性能。因此在生產(chǎn)中應(yīng)全面了解元件的各個因素，尤其是元件的使用壽命。元件的使用壽命應(yīng)當(dāng)能夠滿足現(xiàn)有的工作任務(wù)，并且能夠保證元件的供貨商穩(wěn)定，能夠得到可靠的供貨。并且還應(yīng)保證元件的可靠性指標(biāo)，明確元件應(yīng)用的失效率等級。同時在選用時應(yīng)明確元件的質(zhì)量及使用的范圍。并且應(yīng)當(dāng)選用那些經(jīng)過反復(fù)試驗，性能穩(wěn)定的元器件。同時還注意元器件的檢測，在進(jìn)行元件的檢測時必須經(jīng)過嚴(yán)格的篩選，原材料在入庫時進(jìn)行檢測，保證其電源的環(huán)境承受能力符合要求。
2.2 外購雷達(dá)設(shè)備的質(zhì)量控制
除了國內(nèi)的雷達(dá)設(shè)備的質(zhì)量控制，對于從國外購進(jìn)的雷達(dá)設(shè)備，也應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，并且外國的雷達(dá)設(shè)備必須是定型設(shè)備。首先應(yīng)通過軍方代表以及承制方的檢測并做好相應(yīng)的市場調(diào)查，通過論證多個廠家，最后提交報告簽訂合約。在確定廠家后應(yīng)與廠家進(jìn)行合作，保證生產(chǎn)的質(zhì)量，并且需要經(jīng)過多次檢測才能購買，并要做好與生產(chǎn)廠家的質(zhì)量與進(jìn)度的檢查和協(xié)調(diào)，保證雷達(dá)的質(zhì)量可靠性。
總之，可靠性是雷達(dá)設(shè)備的重要指標(biāo)，必須優(yōu)化雷達(dá)設(shè)計提高雷達(dá)可靠性，實現(xiàn)雷達(dá)設(shè)計及生產(chǎn)質(zhì)量控制，保證雷達(dá)的可靠性，使其能夠安全高效的完成日常作業(yè)。
參考文獻(xiàn)
第8篇：電路的可靠性設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：軍工；產(chǎn)品；質(zhì)量管理
一、引言
隨著通信技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，信息資源的網(wǎng)絡(luò)化勢在必行，國防科技情報電子化工程的全面啟動標(biāo)志著國防科技情報事業(yè)進(jìn)入了一個新的時代————網(wǎng)絡(luò)時代，從此，每一個國防科技情報工作者都將成為網(wǎng)絡(luò)信息資源的提供者、使用者和管理者。無論是查詢信息、提供信息還是建數(shù)據(jù)庫，都將在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行。而國防用定制化計算機一般是高性能的計算機，它可以解決一些重大挑戰(zhàn)性問題，如核爆炸的模擬和核能研究、密碼分析與破譯、大氣和海洋模型的建立、中長期天氣預(yù)報、全球氣候變化預(yù)測、石油勘探、環(huán)境建模、大規(guī)模集成電路設(shè)計、銀河系形成及宇宙演變過程模擬與研究、新材料研究、生物分子結(jié)構(gòu)研究、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及地震數(shù)據(jù)的分析、節(jié)能汽車和飛機設(shè)計、核磁共振成像數(shù)據(jù)分析、藥物設(shè)計、數(shù)字圖書館、能源管理、虛擬手術(shù)和遠(yuǎn)程醫(yī)療、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教育訓(xùn)練系統(tǒng)研制等。高性能計算機的水平可以代表一個國家整體的科學(xué)技術(shù)水平，是關(guān)系到國家戰(zhàn)略利益的核心高技術(shù)，是各種尖端科技的有力支柱高性能計一算機是國家信息建設(shè)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，是國家經(jīng)濟建設(shè)的重要支撐，也是加快軍隊和國防現(xiàn)代化建設(shè)、做好軍事斗爭準(zhǔn)備必不可少的重要裝備二高性能計算機是國家綜合國力的重要體現(xiàn)，是國防實力和軍隊威懾力的重要體現(xiàn)。
軍工產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，是關(guān)系到戰(zhàn)爭勝負(fù)、部隊指戰(zhàn)員生命安全的大問題。由于這種特殊的重要性，我們黨和國家早就把“軍工產(chǎn)品質(zhì)量第一”作為一項長期的重大方針政策來抓，從而促進(jìn)了國防工業(yè)和科技事業(yè)的發(fā)展，為部隊，提供了大批的武器裝備。近年來，雖然各軍工產(chǎn)品研制單位都建立了一套全面、有效的質(zhì)量體系，為產(chǎn)品性能持續(xù)穩(wěn)定地符合技術(shù)規(guī)范及要求提供了質(zhì)量保證能力的證明。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品越來越復(fù)雜，促使需求方越來越關(guān)注產(chǎn)品的性能、可信度和安全性。而供方對生產(chǎn)者自己出具的合格證又往往缺乏信心，特別是大型復(fù)雜的軍工產(chǎn)品，不能只依靠過程檢驗來確認(rèn)其性能，而需要依靠通過全面質(zhì)量管理來驗證或確認(rèn)產(chǎn)品的綜合性能。
二、我國軍用質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)的特點
（一）積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)
1959年美國國防部制定并頒布了軍用規(guī)范MIL-Q-9858《質(zhì)量大綱要求》，1983年國防科工委借鑒美國MIL-Q-9858A《質(zhì)量大綱要求》的架構(gòu)，組織起草了《軍工產(chǎn)品質(zhì)量控制暫行條例》，1987年原國防科工委了《軍工產(chǎn)品質(zhì)量管理條例》，1991年頒布了與《條例》配套的GJB/Z16-91《軍工產(chǎn)品質(zhì)量管理要求與評定導(dǎo)則》，《導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)是最早借鑒國外經(jīng)驗的標(biāo)準(zhǔn)。在1994版ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，1996年編制了GJB/Z9000《質(zhì)量管理和質(zhì)量保證》國家軍用系列標(biāo)準(zhǔn)，96版的GJB/Z9000系列標(biāo)準(zhǔn)是真正意義上與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)，2001年我國又了國軍標(biāo)《質(zhì)量管理體系要求》（GJB9001A-2001），更加突顯出了與國際標(biāo)準(zhǔn)的融合。
（二）符合國情，突出軍工特色
我們的社會制度、所有制形式、市場環(huán)境、工業(yè)基礎(chǔ)等各方面，都與國外有很大差異，照抄照搬是不行的。對于國外先進(jìn)的管理經(jīng)驗，本著博采眾長、為我所用的原則，另一方面強調(diào)理論聯(lián)系實際，從實際情況出發(fā)，總結(jié)自己行之有效的經(jīng)驗。2001年的國軍標(biāo)《質(zhì)量管理體系要求》（GJB9001A-2001）仍采用“A+B”的結(jié)構(gòu)模式。即等同采用了國家標(biāo)準(zhǔn)(國際標(biāo)準(zhǔn))作為標(biāo)準(zhǔn)的A部分，并在此基礎(chǔ)上，增加了適應(yīng)當(dāng)前國防科技工業(yè)發(fā)展的特殊要求作為標(biāo)準(zhǔn)的B部分。例如：增加了“預(yù)防為主”、“一次成功”的質(zhì)量管理原則、強調(diào)最高管理者的責(zé)任和質(zhì)量部門的權(quán)限、加強設(shè)計和開發(fā)策劃等內(nèi)容，以上內(nèi)容都是多年來軍工質(zhì)量管理行之有效的經(jīng)驗和方法，也是具有軍工質(zhì)量管理特色的具體體現(xiàn)。
（三）質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)總體上執(zhí)行得比較好
GJB9001A-2001系列標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量體系建設(shè)、質(zhì)量體系認(rèn)證和使用方提出質(zhì)量保證要求并實施質(zhì)量監(jiān)督的依據(jù)，由于軍工產(chǎn)品質(zhì)量體系認(rèn)證工作的推動、使用方的需求牽引、政府的引導(dǎo)，質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)在軍工企事業(yè)得到普遍重視，均按國軍標(biāo)要求建立質(zhì)量管理體系并實施認(rèn)證，一些支持性標(biāo)準(zhǔn)也納入到企業(yè)的程序文件當(dāng)中，作為企業(yè)各項工作的依據(jù)。
三、軍用計算機產(chǎn)品的質(zhì)量管理措施
（一）搞好方案論證的質(zhì)量管理
方案論證的質(zhì)暈管理，就是對滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)。為方案，聘請同行專家，會同軍方或總體單位進(jìn)行質(zhì)量評審。重點從以下三方面進(jìn)行評價。一是性能先進(jìn)性。對所選用的產(chǎn)品方案所達(dá)到的性能指標(biāo)，是否滿足軍方或總體單位的使用要求，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，是否具有自己的特色，是否具有較高的質(zhì)量水平而滿足性能先進(jìn)性的要求。二是技術(shù)可行性。在保證質(zhì)量的前提下，技術(shù)上要可行。特別是關(guān)鍵性的技術(shù)難關(guān)能否突破，關(guān)鍵原材料、器件和設(shè)備，市場上能否買到，自己有無制造和設(shè)計加工能力等均應(yīng)作詳細(xì)的分析。三是經(jīng)濟合理性。對研制經(jīng)費預(yù)算進(jìn)行審核，對人力、物力、動力及其他消耗進(jìn)行成本核算，對產(chǎn)品面世后的價格，競爭能力和效益進(jìn)行預(yù)測。在此基礎(chǔ)上對經(jīng)濟合理性進(jìn)行評價。這一評價應(yīng)在財務(wù)和物資部門配合進(jìn)行。只有在方案審定和質(zhì)量目標(biāo)評審之后，才能簽訂研制合同，正式進(jìn)入研制階段。
（二）抓好設(shè)計階段的質(zhì)量管理
產(chǎn)品質(zhì)量管理可分為線外質(zhì)量管理和線內(nèi)質(zhì)量管理。線內(nèi)質(zhì)量管理是指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中在生產(chǎn)工序內(nèi)實施的質(zhì)量管理，使生產(chǎn)工序維持在正常狀態(tài)，是降低不良品損失的有效手段，其主要內(nèi)容有工序診斷與調(diào)查，預(yù)測與校正以及檢驗與處理。線外質(zhì)量管理是指設(shè)計階段的質(zhì)量管理，其主要內(nèi)容是三次設(shè)計。即系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計和容差設(shè)計。其目的是提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，從設(shè)計上控制產(chǎn)品的功能特性，努力避免由于內(nèi)、外干擾因素的影響而造成產(chǎn)品質(zhì)量波動，提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定可靠性。
影響產(chǎn)品質(zhì)量特性值的干擾因素大致可分以下三種。
1、外干擾：產(chǎn)品使用條件及環(huán)境條件中影響產(chǎn)品質(zhì)量特性值波動的因素。如溫度、濕度、灰塵、電源電壓波動及操作人員的差異等。
2、內(nèi)干擾或老化干擾 ：產(chǎn)品在貯存或使用過程中，隨著時間的推移，發(fā)生了老化劣化現(xiàn)象，從而引起產(chǎn)品質(zhì)量特性值的波動。
3、產(chǎn)品間干擾：在相同的生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)出來的若于產(chǎn)品，由于機器、材料、工人、側(cè)量和環(huán)境的微小變化，引起產(chǎn)品間質(zhì)量特性值的波動。
如何減少上述三種干擾因素對產(chǎn)品質(zhì)量特性值的影響?主要對策是運用線外質(zhì)量管理技術(shù)，搞好設(shè)計階段的質(zhì)量管理，采用正交試驗法，開展“三次”設(shè)計。
一次設(shè)計即系統(tǒng)設(shè)計。科技人員運用專業(yè)技術(shù)知識，選擇一個基本模型系統(tǒng)，使產(chǎn)品達(dá)到所要求的功能特性。其中包括原理線路、元器件的選擇。這相當(dāng)于我們目前的傳統(tǒng)設(shè)計。
二次設(shè)計即參數(shù)設(shè)計。參數(shù)設(shè)計是尋找系統(tǒng)所有參數(shù)水平的最優(yōu)組合，從而減少各種干擾因素的影響，使所設(shè)計的產(chǎn)品質(zhì)量特性值波動小、穩(wěn)定性好。
三次設(shè)計即容差設(shè)計。在參數(shù)設(shè)計給出最佳參數(shù)水平組合的基礎(chǔ)上，確定各參數(shù)的容差，考究各參數(shù)波動對產(chǎn)品特性值影響的大小，對影響大的參數(shù)，給與較小的容差，采用一級品或二級品，對影響較小的參數(shù)，給與較大的容差，采用三級品。
三次設(shè)計的基本思想是利用系統(tǒng)中某些因素的非線性技術(shù)，運用正交試驗法來選擇參數(shù)水平的最優(yōu)組合和最合理的容差。這樣，不僅內(nèi)部干擾少，而且所有的干擾都綜合地減少。大部分采用價格低廉的波動大的三級品組裝整機，但由于參數(shù)搭配合理，整機性能仍能十分穩(wěn)定可靠。由于大量采用低廉的元器件，產(chǎn)品成本低，具有很強的競爭力，這是日本工業(yè)產(chǎn)品打進(jìn)美國市場，暢銷世界各地的秘訣。
（三）搞好可靠性設(shè)計
產(chǎn)品質(zhì)量不僅包括性能先進(jìn)，而且要求價格低廉，性能穩(wěn)定可靠。所以設(shè)計階段的質(zhì)量管理，應(yīng)該包含產(chǎn)品可靠性設(shè)計。因為產(chǎn)品的固有可靠性取決于設(shè)計，產(chǎn)品有效壽命期的壽命，設(shè)計時已大體決定，元器件篩選，生產(chǎn)線上的質(zhì)量控制，主要降低早期失效，使產(chǎn)品達(dá)到固有的可靠性水平。根據(jù)有關(guān)資料，國外電子產(chǎn)品的故障率中，設(shè)計不合理占40%，元器件質(zhì)量缺陷占30%，制造工藝占10%，操作和維修引起的故障占20%；而國內(nèi)某艦用電子系統(tǒng)，在故障統(tǒng)計中表明，設(shè)計方面的原因(包括元器件選用不合理)約占60%。所以在技術(shù)設(shè)計中，不僅要注意性能指標(biāo)，而且要高度重視可靠性設(shè)計，才能提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平。
產(chǎn)品可靠性指標(biāo)是可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)，所以對可靠性指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真論證。為實現(xiàn)經(jīng)過論證的可靠性指標(biāo)，在產(chǎn)品設(shè)計中，必須從以下幾方面認(rèn)真開展可靠性設(shè)計。
1、簡化設(shè)計方案
簡化設(shè)計方案，減少元器件數(shù)量，可以顯著地提高產(chǎn)品的可靠性。首先應(yīng)充分發(fā)揮軟件的作用，利用軟件功能取代硬件而使產(chǎn)品得以簡化。其次是采用成熟的新技術(shù)，提高單元電路的功能?；蛘卟捎眯略砗托碌脑O(shè)計方法。三是采用數(shù)字電路取代線性電路，采用集成電路取代離散電路。
2、降額設(shè)計
在國內(nèi)目前電子元器件可靠性水平不太高的情況下，采用降額設(shè)計是提高產(chǎn)品可靠性的有效方法。眾所周知，各種元器件的失效率是在額定條件下定義的，如果在設(shè)計中有意識地把元器件的應(yīng)力降低，就可相應(yīng)提高元器件的可靠度。
3、邊緣性設(shè)計
任何元器件參數(shù)都有公差，同時隨環(huán)境溫度和外界條件的變化，其參數(shù)值也有變化。所以在設(shè)計時要考慮這些“公差”和“變化”的邊緣值，避免工作在臨界狀態(tài)。末級功放要留有一定的余量，對穩(wěn)定性要求高的電路要選用參數(shù)穩(wěn)定的元器件；對每個組合電路，必須進(jìn)行常溫、低溫電源電壓拉偏試驗，以便輸入電壓按公差范圍變化，而輸出負(fù)載按實際負(fù)載特性變化時，電路仍能穩(wěn)定地工作。
標(biāo)準(zhǔn)化和互換性：部件設(shè)計應(yīng)模塊化，小型化，保證印制電路板、電機等備件的互換性。
易檢測性和易調(diào)整校正性：微機系統(tǒng)應(yīng)有檢測監(jiān)控程序，使之有故障定位功能，印制電路板上設(shè)有檢測孔，要能易查、易找、易測。
四、提高軍用計算機產(chǎn)品質(zhì)量管理的具體方法
（一）人員
人是研制工作成敗的最主要因素。武器系統(tǒng)及各單體的研制成果能否取得和質(zhì)量好壞，在很大程度上取決于科研人員的技術(shù)水平和有效的管理。因此，產(chǎn)品研制工作所需的高級工程師、工程師、技術(shù)員、操作工人及各類技術(shù)服務(wù)人員，應(yīng)經(jīng)行政管理部門挑選，同時要取得項目負(fù)責(zé)人的同意。在開展工作前，最好能對參加研制的各類人員進(jìn)行短期培訓(xùn)，使他們對該產(chǎn)品的研制方案、質(zhì)量目標(biāo)、技術(shù)要求等能有全面的了解，熟悉儀器設(shè)備的操作及分析檢測方法，井明確各類人員為保證研制工作質(zhì)量的技術(shù)經(jīng)濟責(zé)任。
（二）制度
建立健全各項規(guī)章制度是軍用計算機產(chǎn)品質(zhì)量管理的基礎(chǔ)和保證。其內(nèi)容括:研制工作程序和工作標(biāo)準(zhǔn)，各類人員的技術(shù)經(jīng)濟責(zé)任，崗位責(zé)任制，有關(guān)儀器設(shè)備及工藝操作規(guī)程;元器件的分析檢定驗收制度;所用計量器具的周期性檢定制度;技術(shù)安全守則，文明科研及設(shè)備維修保養(yǎng)制度等。同時，對研制工作的主要技術(shù)文件、原始記錄、研制工作小結(jié)和報告，以及項目結(jié)束時的技術(shù)工作總結(jié)均應(yīng)有明確的要求及妥善的保管制度，使之能反映項目的主要科研活動，并保證技術(shù)質(zhì)量間題的可追蹤性。
（三）物資
產(chǎn)品研制所需原材料、元器件、試劑等物資的質(zhì)量，對研制質(zhì)量有直接影響。對采購物資的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)和驗收程序應(yīng)有明確要求，盡量做到按要求選購。重要的原材料入庫前應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗。裝機前應(yīng)對主要元器件的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析測試，合格者才能使用。對電子元器件要進(jìn)行老化篩選，不能讓劣質(zhì)產(chǎn)品上機。
（四）關(guān)健件
根據(jù)產(chǎn)品部件、組件、零件及器件的不同精度和復(fù)雜程度，功能特性和技術(shù)難度，以及失效后對產(chǎn)品性能的影響，把它們劃分為關(guān)鍵件、重要件和一般件。對關(guān)鍵件、重要件要有標(biāo)記，對其設(shè)計參數(shù)和制造工藝要嚴(yán)格審查，對關(guān)鍵件要進(jìn)行重點質(zhì)量控制。
五、結(jié)語
國軍標(biāo)在國標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加了很多軍工產(chǎn)品的特殊要求。這些要求非常重要，是幾十年軍工產(chǎn)品研制生產(chǎn)的經(jīng)驗總結(jié)，有些是從沉痛的教訓(xùn)中得到的，因此，全面貫徹執(zhí)行國軍標(biāo)的各項要求，對提高軍工產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足和超越顧客要求，開創(chuàng)軍工產(chǎn)品研制生產(chǎn)的新局面都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
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第9篇：電路的可靠性設(shè)計范文
本文介紹一種通過串口遠(yuǎn)程更新ARM程序的設(shè)計思想，并以美國ATMEL公司的ARM7芯片AT91SAM7S512為例，給出了其設(shè)計要點及設(shè)計方法，并對可靠性進(jìn)行了設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】AT91SAM7S512 FLASH bootloader 遠(yuǎn)程更新
1 引言
在實際工程應(yīng)用中，ARM程序通常采用JTAG口進(jìn)行更新，在ARM電路板單板階段通過JTAG口調(diào)試也是ARM開發(fā)的一種理想選擇。但當(dāng)ARM電路板裝入整機投入真正的使用環(huán)境后，當(dāng)用戶對ARM軟件功能或性能提出新的要求時，ARM軟件的更新維護如果仍然通過JTAG調(diào)試口，將較大的提高維護成本。本文提出一種通過RS232串口遠(yuǎn)程實現(xiàn)ARM軟件的更新機制，通過在ARM內(nèi)部FLASH中植入一段bootloadr來更新應(yīng)用程序和引導(dǎo)應(yīng)用程序的運行。現(xiàn)以AT91SAM7S512為例，對此更新機制的設(shè)計思想、設(shè)計方法及可靠性設(shè)計進(jìn)行介紹。
2 設(shè)計思想
整個系統(tǒng)由三部分組成，分別為ARM模塊，串口模塊和上位機模塊。通過串口建立上位機和ARM之間的遠(yuǎn)程通信，系統(tǒng)框圖如圖1：
設(shè)計中將ARM芯片內(nèi)部FLASH分為兩塊存儲區(qū)域如圖2，一部分存放bootloader鏡像文件，一部分存放應(yīng)用程序的鏡像文件。
2.1 bootloader
bootloader是ARM芯片上電或復(fù)位后最先執(zhí)行的程序代碼，利用此段代碼可建立與上位機之間的交互，實現(xiàn)應(yīng)用程序的存儲，并將ARM操作地址跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序入口。
2.2 應(yīng)用程序
應(yīng)用程序為ARM實際工作時的目標(biāo)程序。
設(shè)計的工作流程為：先將bootloader鏡像文件利用JTAG口燒寫到ARM內(nèi)部FLASH的第一部分。芯片上電或復(fù)位后，ARM總會自動進(jìn)入bootloader，通過bootloader判斷是否有上位機發(fā)送的程序更新請求，如果有程序更新請求，則上位機將應(yīng)用程序的鏡像文件發(fā)送至ARM，并利用bootloader將應(yīng)用程序存儲至ARM芯片內(nèi)部FLASH的第二部分；如果沒有更新程序請求，則bootloader將ARM操作地址跳轉(zhuǎn)到ARM內(nèi)部FLASH的第二部分，運行應(yīng)用程序。程序設(shè)計的流程框圖如圖3。
3 設(shè)計方法
3.1 bootloader設(shè)計
bootloader的設(shè)計主要分為三部分程序設(shè)計模塊：ARM和上位機交互模塊，存儲應(yīng)用程序模塊和加載應(yīng)用程序模塊。
3.1.1 ARM和上位機交互模塊
ARM和上位機之間的通過RS232串口通信，主要完成的功能為：判斷是否需要更新ARM的應(yīng)用程序；接收上位機發(fā)送的應(yīng)用程序鏡像文件。
設(shè)計流程：ARM上電后，bootloader在一定的時間內(nèi)判斷是否需要更新應(yīng)用程序，如果需要更新則bootloader和上位機進(jìn)行握手應(yīng)答，握手成功后上位機發(fā)送應(yīng)用程序的鏡像文件發(fā)送至bootloader，發(fā)送完成后，bootloader對應(yīng)用程序鏡像文件的所有字節(jié)進(jìn)行校驗；如果不需要更新應(yīng)用程序，則bootloader將ARM的操作地址跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序入口，運行應(yīng)用程序。
可靠性設(shè)計：ARM和上位機交互的可靠性主要體現(xiàn)在ARM和上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸可靠，防止出現(xiàn)誤碼、缺碼現(xiàn)象，因此兩者必須建立健全的通信機制。本設(shè)計兩者之間的通信方式采用應(yīng)答方式，即其中一個發(fā)出命令后，另一個收到命令后必須給出反饋信息后，才能進(jìn)行下一步操作。除此之外兩者之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應(yīng)包裹在一個完整幀內(nèi)，格式為：幀頭+數(shù)據(jù)+幀尾+校驗和，數(shù)據(jù)傳輸過程中在任何一點出現(xiàn)錯誤，應(yīng)立即給出錯誤指示，中止進(jìn)行下一步操作。
3.1.2 存儲應(yīng)用程序模塊
AT91SAM 7S512芯片內(nèi)部FLASH總大小為512Kbytes，共有兩個單元，每個單元為256Kbytes。第一個存儲單元的地址范圍為：0x100000 - 0x13FFFF，第二個存儲單元的地址范圍為：0x140000 - 0x17FFFF。每個單元均有獨立的FLASH控制器，EFC0和EFC1。利用對FLASH控制器的操作，可進(jìn)行ARM內(nèi)部FLASH的讀，寫及擦除操作?，F(xiàn)將應(yīng)用程序的鏡像文件存儲在第二個FLASH單元中，起始地址為0x140000 。EFC1的基地址為0xFFFFFF00，EFC1的寄存器見表1。
設(shè)計流程：bootloader接收到應(yīng)用程序鏡像文件后，將數(shù)據(jù)以一個PAGE（256字節(jié)）的大小為一組依次寫入AT91SAM7S512內(nèi)部FLASH，對AT91SAM7S512一個PAGE寫操作的流程如圖5所示。
可靠性設(shè)計：存儲應(yīng)用程序的可靠性主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)應(yīng)完全正確寫入AT91SAM7S512內(nèi)部FLASH，因此設(shè)計中在對每個PAGE進(jìn)行寫操作前和寫操作后，均需通過MC_FSR寄存器檢查內(nèi)部FLASH是否空閑，除此之外在每個PAGE寫完成后可增加適當(dāng)?shù)难訒r，確保數(shù)據(jù)完全寫入。
3.1.3 加載應(yīng)用程序模塊
加載應(yīng)用程序模塊的主要功能為將ARM的操作地址跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序入口。
設(shè)計流程：ARM上電或復(fù)位后，在一定時間內(nèi)沒有接收到更新應(yīng)用程序請求后，bootloader將ARM的操作地址跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的入口地址0x140000，運行應(yīng)用程序。將操作地址跳轉(zhuǎn)到0X140000地址處，使用的匯編指令為：ldr pc=0x140000。
可靠性設(shè)計：加載應(yīng)用程序模塊的可靠性設(shè)計主要體現(xiàn)在bootloader能夠準(zhǔn)確、快速將操作地址跳轉(zhuǎn)到0X140000處，并且應(yīng)用程序能夠可靠運行，不受bootloader的干擾。因此在bootloader設(shè)計中應(yīng)禁止軟件看門狗功能，防止應(yīng)用程序還未完全啟動而系統(tǒng)自動復(fù)位；其次應(yīng)嚴(yán)格設(shè)定bootloader判斷是否有更新應(yīng)用程序請求的時間，最好控制在10ms內(nèi)。
3.2 應(yīng)用程序設(shè)計
在應(yīng)用程序設(shè)計中，為使bootloader成功加載到應(yīng)用程序，應(yīng)用程序在使用編譯器生成鏡像文件時，必須將編譯器的ROM地址設(shè)置為0X140000。本設(shè)計采用的編譯器為ADS1.2，編譯器的ROM設(shè)置如圖6。
為保證應(yīng)用程序的高速、可靠運行，在應(yīng)用程序設(shè)計中，應(yīng)將應(yīng)用程序從FLASH中完全復(fù)制到SDRAM中，本部分代碼需在應(yīng)用程序啟動代碼（.S文件）中完成。
4 結(jié)論
本文淺談了通過RS232串口更新ARM芯片AT91SAM7S512程序的基本設(shè)計思想及設(shè)計方法。通過對一些關(guān)鍵點進(jìn)行可靠性設(shè)計，使設(shè)計具有較高的實用性，能夠直接應(yīng)用到工程中。本設(shè)計思想具有一定的擴展性，可以應(yīng)用到多種微處理器中，如單片機、ARM等。其次也可應(yīng)用于多種接口中，如RS422接口，CAN接口、以太網(wǎng)接口等。
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