МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ IНАУКИ УКРАЇНИ
ХАРКIВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ
РАДIОЕЛЕКТРОНIКИ
Кафедра РЕС
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисципліни
“СИСтеми зв’язку“
Виконав: Перевірив:
ст. гр. ТЗТ доц. каф.
Харків 2010
Основные положения расчета надежности функционального узла печатной платы
Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого промежутка времени. Надежность так же можно определить как физическое свойство изделия, которое зависит от количества и от качества входящих в него элементов, а так же от условий эксплуатации. Надежность характеризуется отказом.
Отказ - нарушение работоспособности изделия. Отказы могут быть постепенные и внезапные.
Постепенный отказ - вызывается в постепенном изменении параметров элементов схемы и конструкции.
Внезапный отказ - проявляется в виде скачкообразного изменения параметров радиоэлементов (РЭ).
Все изделия подразделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.
В работе изделия существуют 3 периода.
1 - период приработки, характеризуется приработочными отказами.
2 - период нормальной эксплуатации, характеризуется внезапными отказами.
3 - период износа - внезапные и износовые отказы.
Понятие надежности включает в себя качественные и количественные характеристики.
Качественные:
- безотказность - свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого времени или некоторой наработки
- ремонтопригодность - свойство изделия, приспособленность к :
предупреждению возможных причин возникновения отказа
обнаружению причин возникшего отказа или повреждения
устранению последствий возникшего отказа или повреждения путем ремонта или технического обслуживания
- долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (состояние при котором его дальнейшее применение или восстановление невозможно)
- сохраняемость - сохранение работоспособности при хранении и транспортировке.
- вероятность безотказной работы:
-lизд*tР = e, (1)
где е - основание натурального логарифма;
lсх - интенсивность отказа схемы;
t - заданное время работы схемы.- средняя наработка на отказ:
Тср. = 1/lсх , (2)
- интенсивность отказа схемы:
lизд. = lnR + lnC + ... + lплаты + lпайки , (3)
где ln - интенсивность отказов всех элементов данной группы;
lплаты - интенсивность отказов печатной платы;
lпайки - интенсивность отказа всех паек.
Надежность элементов функционального модуля является одним из факторов, существенно влияющих на интенсивность отказа изделия в целом. Интенсивность отказов элементов зависит от конструкции, качества изготовления, от условий эксплуатации и от электрических нагрузок в схеме.
Коэффициент нагрузки:
- для транзисторов
K=Pc/Pcmax , (4)
где Рс - фактическая мощность, рассеиваемая на коллекторе,
Рс max - максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе.
- для диодов
K=I/Imax , (5)
где I - фактически выпрямленный ток,
Imax - максимально допустимый выпрямленный ток.
- для конденсаторов
K=U/Uн , (6)
где U - фактическое напряжение,
Uн - номинальное напряжение конденсатора.
- для резисторов ,трансформаторов и микросхем
К=Р/Рн , (7)
где Р - фактическая мощность рассеивания на радиокомпоненте,
Рн - номинальная мощность.
При увеличении коэффициента нагрузки, интенсивность отказа увеличивается. Интенсивность отказа увеличивается так же, если радиокомпонент эксплуатируется в более жестких условиях: с повышенной температурой окружающего воздуха и влажности, увеличенных вибрациях, ударах и т. д.
В настоящее время наиболее изучено влияние на надежность коэффициента нагрузки и температуры.
Интенсивность отказов при заданном значении температуры окружающей среды и нагрузки определяется по формуле:
l=lо*a . (8)
| Фактическая мощность резистораR1 |
P, Вт
|
0,056
|
| Фактическая мощность резистораR2 |
P, Вт
|
0,05
|
| Фактическая мощность резистораR3 |
P, Вт
|
0,066
|
| Фактическая мощность резистораR4 |
P, Вт
|
0,029
|
| Фактическая мощность резистораR5 |
P, Вт
|
0,061
|
| Фактическая мощность резистораR6 |
P, Вт
|
0,016
|
| Фактическая мощность резистораR7 |
P, Вт
|
0,087
|
| Фактическая мощность резистораR8 |
P, Вт
|
0,044
|
| Фактическое напряжение пьезокерамического излучателя звука BF1 |
U, В
|
4,32
|
| Фактическая мощность , рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1 |
P, Вт
|
4,5
|
| Фактический ток диода VD1 |
I , мА |
200 |
| Фактическое напряжение конденсатора С1 |
U, В
|
23,5
|
| Фактическое напряжение конденсатора С2 |
U, В
|
34,02
|
| Фактическое напряжение конденсатора С3 |
U, В
|
35,21
|
| Фактическое напряжение конденсатора С4 |
U, В
|
21,4
|
| Фактическое напряжение конденсатора С5 |
U, В
|
12,08
|
| Фактическое напряжение микросхемы 1-К561ЛА7 |
U, В
|
6,24
|
Фактическое напряжение микросхемы 2-
К561ЛА7
|
U, В
|
5,78
|
| Фактическое напряжение микросхемы 3-К561ЛА7 |
U, В
|
5,27
|
| Фактическое напряжение микросхемы 4-К561ЛА7 |
U, В
|
6,15
|
| Номинальная мощность резистораR1
|
P, Вт
|
0,125
|
| Номинальная мощность резистораR2 |
P, Вт
|
0,125
|
| Номинальная мощность резистораR3 |
P, Вт
|
0,125
|
| Номинальная мощность резистораR4 |
P, Вт
|
0,125
|
| Номинальная мощность резистораR5 |
P, Вт
|
0,125
|
| Номинальная мощность резистораR6 |
P, Вт
|
0,125
|
| Номинальная мощность резистораR7 |
P, Вт
|
0,125
|
| Номинальная мощность резистораR8 |
P, Вт
|
0,125
|
| Номинальное напряжение пьезокерамического излучателя звука BF1 |
U, В
|
12
|
| Максимальная мощность , рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1 |
P, Вт
|
8
|
| Максимальный ток диода VD1 |
I , мА |
200 |
| Номинальное напряжение конденсатора С1 |
U, В
|
35
|
| Номинальное напряжение конденсатора С2 |
U, В
|
50
|
| Номинальное напряжение конденсатора С3 |
U, В
|
50
|
| Номинальное напряжение конденсатора С4 |
U, В
|
25
|
| Номинальное напряжение конденсатора С5 |
U, В
|
16
|
| Номинальное напряжение микросхемы 1-К561ЛА7 |
U, В
|
10
|
| Номинальное напряжение микросхемы 2-К561ЛА7 |
U, В
|
10
|
| Номинальное напряжение микросхемы 3-К561ЛА7 |
U, В
|
10
|
| Номинальное напряжение микросхемы 4-К561ЛА7 |
U, В
|
10
|
| kR1 |
0,448 |
l0 R1 |
0,5*10^7 |
a R1 |
0,3 |
lR1 |
0,15*10^7 |
| kR2 |
0,4 |
l0 R2 |
0,5*10^7 |
a R2 |
0,22 |
lR2 |
0,11*10^7 |
| kR3 |
0,528 |
l0 R3 |
0,5*10^7 |
a R3 |
0,3 |
lR3 |
0,15*10^7 |
| kR4 |
0,232 |
l0 R4 |
0,5*10^7 |
a R4 |
0,18 |
lR4 |
0,09*10^7 |
| kR5 |
0,488 |
l0 R5 |
0,5*10^7 |
a R5 |
0,3 |
lR5 |
0,15*10^7 |
| kR6 |
0,128 |
l0 R6 |
0,5*10^7 |
a R6 |
0,18 |
lR6 |
0,09*10^7 |
| kR7 |
0,696 |
l0 R7 |
0,5*10^7 |
a R7 |
0,52 |
lR7 |
0,26*10^7 |
| kR8 |
0,352 |
l0 R8 |
0,5*10^7 |
a R8 |
0,22 |
lR8 |
0,11*10^7 |
| kC1 |
0,671 |
l0 C1 |
1,4*10^7 |
a C1 |
0,6 |
lC1 |
0,84*10^7 |
| kC2 |
0,68 |
l0 C2 |
1,4*10^7 |
a C2 |
0,6 |
lC2 |
0,84*10^7 |
| kC3 |
0,704 |
l0 C3 |
1,4*10^7 |
a C3 |
0,6 |
lC3 |
0,84*10^7 |
| kC4 |
0,856 |
l0 C4 |
1,4*10^-7 |
a C4 |
1 |
lC4 |
0,6*10^-7 |
| kC5 |
0,755 |
l0 C5 |
2,4*10^-7 |
a C5 |
0,9 |
lC5 |
2,16*10^-7 |
| kVD1 |
1 |
l0 VD1 |
0,6*10^-7 |
a VD1 |
1 |
lVD1 |
0,6*10^-7 |
| kVT1 |
0,562 |
l0 VT1 |
4*10^-7 |
a VT1 |
0,65 |
lVT1 |
2,6*10^-7 |
| kBF1 |
0,36 |
l0 BF1 |
0,05*10^-7 |
a BF1 |
20 |
lBF1 |
1*10^-7 |
| kис1 |
0,624 |
l0 ис1 |
0,8*10^-7 |
a ис1 |
0,62 |
lис1 |
0,5*10^-7 |
| k ис2 |
0,578 |
l0 ис2 |
0,8*10^-7 |
a ис2 |
0,62 |
lис2 |
0,5*10^-7 |
| kис3 |
0,527 |
l0 ис3 |
0,8*10^-7 |
a ис3 |
0,62 |
lис3 |
0,5*10^-7 |
| kис4 |
0,615 |
l0 ис4 |
0,8*10^-7 |
a ис4 |
0,62 |
lис4 |
0,5*10^-7 |
Интенсивность отказов изделия:
lизд. = lnR + lnC + ... + lплаты + lпайки = 46,59*10^7 (1/ч)
Вероятность безотказной работы за время Т = 1год (приблизительно 9000ч)
-lизд*Т
Р = e= 0,995
Вероятность того , что в пределах заданной наработки возникнет отказ устройства:
Q(T) = 1- P(T), Q(T) = 0,005
Следует отметить, что время наработки на отказ Т=1/lизд
= 214638 ч, что превышает предусмотренные техническим заданием 20000 ч.
|