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【摘 要】随着社会科学技术的不断发展,电子信息技术也得到了很好的发展机会,电子设备的功能得到了不断的拓展,提升了电子设备的性能指标.同时电子设备的可靠性技术也会面对一些新的问题.通过可靠性设计才能够让现代电子设备的可靠性得到有效保证.

【关 键 词 】现代电子设备 可靠性 设计

在电子信息技术不断发展的过程中,高性能的元器件和超大规模的集成电路开始不断朝着微细化的方向发展,同时在信号电平和电源电压下降的情况下,导致电子设备对环境的干扰和外界应力变得越来越敏感,而且内部功率密度和电场强度的提高让电子设备需要更好的热耗散和功率耗散的途径.在这样的环境下,传统电子设备的可靠性设计技术已经不能有效满足现代电子设备的可靠性需求,所以就必须要去寻找更加适用、有效和系统的技术途径.在电子设备的设计阶段实施可靠性设计是保证电子设备可靠性最有效的手段,和生产阶段以及测试阶段相比它的成本低,可以采用的技术也很多.所以加强对现代电子设备可靠性设计的演讲具有非常重要的作用.

一、电子元器件的可靠性选用

电子元器件的可靠性是电子设备系统可靠性的基础.为了能够让电子设备的可靠性和使用寿命得到有效提高,最重要的环节就是要选择正确的电子元器件.

(一)选择质量和可靠性符合相关规范要求的电子元器件.研制生产企业可以制定出电子元器件的优选清单,而行业的主管部门也应该要制定出电子元器件的合格产品清单.电子设备的设计人员在选择电子元器件时就应该尽量从这两个清单上去选择.电子元器件产品要想列入到合格产品清单需要满足相关的条件,这样才能有效保证电子元器件的可靠性和质量.

(二)选择电子元器件型号和品种的原则.要尽量选择通用元器件和标准器件,对非标准元器件和新品种元器件的选择要谨慎.对元器件制造技术的成熟性也要重视;另外还需要对生产厂家的质量控制能力、产品质量信誉以及制造工艺水平进行考察.

(三)电子元器件封装形式的选择.对于集成电路和半导体分立器件来说,如果用封装材料来分主要就有塑料、金属以及陶瓷封装这几种形式.塑料封装的成本较低,但是耐湿性、耐久性以及耐热冲击能力不好,散热也不容许,所以在高可靠的应用场合要优先选择金属封装或者陶瓷封装.如果从封装形式来分就有插装和表面贴装这两种形式.从可靠性来分析的话,表面贴装要更有优势一些.

二、电子线路的可靠性设计分析

(一)简化设计.因为可靠性是电路的复杂性函数,所以让电路的复杂性下降则能够有效提高电路的可靠性.在满足规定功能的基础上,要对电力结构进行尽量的简化,最大程度的减少电子元器件使用的品种和类型,提高电子元器件的复用率.这也是让电路可靠性得到有效提高的一种比较简单和实用的措施.


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(二)低功耗设计.电子系统正在向着高密度和小型化发展,这样就使得电子系统的内部热功率密度加大,可靠性则会降低.要让电子系统内部的温升减少,降低电路的功耗是最有效的措施.可以尽量选择低功耗的元器件;在规定功能有效完成的情况对逻辑电路进行最大程度的简化,同时可以尽量让软件来完成硬件的功能,这样系统的硬件数量就能有效减少.

(三)保护电路设计.电子系统在实际的运行中可能会受到外界干扰信号以及各种应力的影响,这样电路就不能正常工作,情况严重时还会损坏内部器件.所以在设计电路时,要根据实际情况设计一定的保护电路.

(四)灵敏度分析.电子元器件对电路可靠性的影响主要取决于这个元器件造成电路性能变化的灵敏度,和电子元器件本身的质量没有关系,所以在设计电路时,需要分析灵敏度,这样就能够确定出哪些电子元器件或者子电路会对电力的性能造成比较明显的影响,从而来对它进行重点的设计.通过现有的逻辑模拟器或者电路模拟器就能有效完成灵敏度的分析.分析灵敏度也是提高电路可靠性的一个比较有效和经济的方式.

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(五)均

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衡设计.在对电子系统进行设计时,要先将电子系统分成多个电路块,这样才能够完成各种不同的功能.在对系统进行分割的时候,要注意电路结构和功能的均衡性.每一块电路的功能应该要比较完整,各个电路之间的连接应该要尽量减少,这样互连对电路可靠性的影响才会减小;电路中元器件的数量相差不能过大,如果局部元器件过多的话就可能会带来一些不可靠的因素.

(六)三次设计.三次设计主要包括参数设计、系统设计以及容差设计.参数设计主要利用正交设计法,结合着计算机辅助设计从而来找出稳定性比较好的合理参数组,它是三次设计的核心;系统设计就是一般的设计;而容差设计是当确定了系统的最佳参数组合后,和组成系统的各个元器件容差进行合理的规划,让产品能够实现物美价廉.采用此设计能够让产品具有很好的信噪比,而且元器件的忍受能力也比较强,系统能够在长时间内正常的工作.所以在元器件质量相同的情况下,采用三次设计的电路可靠性更好一些.

(七)降额和冗余设计.一般整机在使用器件的过程中,主要是根据产品手册中的电压、电流、功率的额定值以及散热条件来进行.如果电子系统是在比较恶劣的环境下工作或者要求使用寿命比较长,为了让这类电子设备的可靠性提高就需要对电子元器件进行降额使用.降额设计主要是通过线路设计让电子元器件在设备中承受的压力比规定的额定应力值低.而冗余设计主要是在系统或者设备的关键电路部位设计相关的功能通道,当其中一个功能通道发生故障时,也可以采用其他的来代替,这样系统或者设备就能正常工作,从而来提高系统或者设备的可靠性.


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三、印制电路板的可靠性设计分析

现在很多电子设备基本上还是采用的以印制电路板为主的装配方式,经过相关的实践证明可以发现,如果电路原理图设计是正确的,但是印制电路板的布线设计却不适当,也可能会对器件的可靠性产生影响.设备中的印制电路板主要是通过空气流动来散热的,所以在实际的设计过程中要对空气流动途径进行研究,对印制电路板或者元器件进行合理的配置,这样才能提高电子设备的可靠性.

四、结束语

随着电子信息技术的不断发展,现代电子设备可靠性的要求也在不断提高,而通过可靠性设计则能够让电子设备的可靠性得到有效保证.在进行可靠性设计时,首先要选择合理和可靠的电子元器件,其次还需要对电子线路和印制电路板进行可靠性设计,这样才能够让电子设备的可靠性得到有效保证.

参考文献:

[1]刘芳芳,黄会雄.电子设备可靠性设计方法研究[J].电子测试,2007,Z1:99-102.

[2]丁晓东.电子设备的可靠性设计[J].环境技术,2007,06:35-38+24.

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