嵌入式系统可靠性设计技术及案例解析PDF电子书下载

第0章 可靠性设计方法论 1

0.1 可靠性设计的目的 1

0.2 可靠性设计的内容 1

0.2.1 系统设计 2

0.2.2 容差设计 3

0.2.3 可靠性目标 3

0.2.4 实现手段 3

第1章 可靠性技术的基础内容 5

1.1 嵌入式系统失效率影响要素 6

1.1.1 器件选型 6

1.1.2 降额 7

1.1.3 环境条件 8

1.1.4 机械结构因子 8

1.1.5 元器件的个数 10

1.2 嵌入式系统失效率曲线 10

1.3 嵌入式系统可靠性模型 12

1.4 可靠性与RAMS 15

1.5 工作环境条件的确定 15

1.6 容差分析与精度分配方法 17

1.7 过渡过程 20

1.8 系统方案设计 21

1.8.1 系统设计的内容 21

1.8.2 基于系统设计的故障模式与失效分析方法（DFMEA） 25

1.9 阻抗连续性 27

第2章 降额设计规范 30

2.1 降额总则 31

2.1.1 定 义 31

2.1.2 降额等级 31

2.2 电阻降额 34

2.2.1 定值电阻降额 36

2.2.2 电位器降额 37

2.2.3 热敏电阻降额 38

2.3 电容降额 38

2.3.1 固定电容器降额 40

2.3.2 电解电容器降额 40

2.3.3 可调电容器降额 41

2.4 集成电路降额 41

2.4.1 模拟集成电路降额 42

2.4.2 数字电路降额 45

2.4.3 混合集成电路降额 46

2.4.4 大规模集成电路 47

2.4.5 集成电路通用降额准则 47

2.5 分立半导体元件降额 47

2.5.1 晶体管 47

2.5.2 微波晶体管 48

2.5.3 二极管 48

2.5.4 可控硅 50

2.5.5 半导体光电器件 50

2.6 电感降额 51

2.7 继电器降额 52

2.8 开关降额 53

2.9 光纤器件降额 54

2.10 连接器降额 55

2.11 导线与电缆降额 55

2.12 保险丝降额 56

2.13 晶体降额 57

2.14 电机降额 58

2.15 补充规范 58

2.16 器件选型与降额实例 59

第3章 嵌入式硬件系统热设计规范 60

3.1 热设计基础 62

3.1.1 热流密度 63

3.1.2 热功率密度 64

3.1.3 热 阻 65

3.1.4 对流换热系数 68

3.1.5 散热方式选择 68

3.2 自然冷却设计方法 69

3.2.1 自然冷却散热计算 69

3.2.2 散热片选型 70

3.2.3 自然冷却热设计规范 72

3.3 强迫风冷设计方法 74

3.3.1 风冷散热计算 74

3.3.2 风冷散热器件选型 76

3.3.3 风冷设计规范 78

3.4 热电致冷 79

3.5 热测试技术 80

3.5.1 热测试方法 80

3.5.2 热测试要求 80

3.6 其他散热方式 82

3.6.1 液体致冷 82

3.6.2 热管导热 82

3.6.3 相变冷却 84

第4章 电子工艺设计规范 86

4.1 PCB板 86

4.1.1 PCB尺寸与形状 86

4.1.2 PCB基材 89

4.1.3 镀层 90

4.1.4 板层数 90

4.1.5 可生产性设计 91

4.2 焊盘、过孔 91

4.2.1 焊盘 91

4.2.2 导通孔 92

4.2.3 安装螺钉孔 92

4.3 布局规则 92

4.3.1 器件方向 92

4.3.2 器件布局 92

4.4 布线规则 95

4.4.1 PCB布线镀层 95

4.4.2 布线规则 95

4.4.3 插座引脚走线 109

4.5 标识 109

4.5.1 标识类型 109

4.5.2 标识要求 109

4.6 可测试性设计 115

4.7 线缆 116

4.8 板级接地措施 117

4.9 防护工艺 117

4.9.1 MSD防护 117

4.9.2 PCB三防工艺 120

4.9.3 ESD防护工艺 121

4.10 常用器件的失效机理 124

4.10.1 电阻的失效机理 124

4.10.2 电容的失效机理 124

4.10.3 IC的失效机理 127

4.10.4 磁珠磁环的选型与失效机理 129

4.10.5 接插件的失效机理 131

4.10.6 功率器件的失效机理 134

4.10.7 器件失效测试（V-I曲线） 135

第5章 电路系统安全设计规范 137

5.1 定 义 138

5.1.1 Ⅰ类设备 138

5.1.2 Ⅱ类设备 139

5.1.3 应用部分 140

5.1.4 漏电流 141

5.1.5 电气间隙与爬电距离 141

5.2 标记的要求 141

5.2.1 外部标记 141

5.2.2 内部标记 142

5.2.3 控制器件及仪表标记 143

5.2.4 导线 143

5.2.5 指示灯的颜色 144

5.2.6 不带灯按钮的颜色 144

5.2.7 符号 144

5.3 环境条件 145

5.4 对电击危险的防护 146

5.5 对机械危险的防护 150

5.6 随机文件的要求 153

5.7 电气连接 154

5.8 静电防护 154

5.9 电 晕 155

5.10 超温与防火 155

5.11 溢流和液体泼洒 155

5.12 泄漏、受潮和进液 155

5.13 清洗、消毒和灭菌 155

5.14 压力释放装置 156

5.15 中断复位 156

5.16 危险输出的防止 156

5.17 必须考虑的涉及安全方面的危险 156

5.18 单一故障的要求 157

5.19 元器件的要求 157

5.20 连接的要求 157

5.21 保护装置 158

5.22 电池和指示灯 158

5.23 控制器的操作部件 158

5.24 有电线连接的手持式和脚踏式控制装置 159

5.25 与供电网的分断 159

5.26 电源软电线 160

5.27 网电源 161

5.28 保护接地端子和连接 162

5.29 内部布线 162

5.30 绝缘 162

5.31 过电流和过电压保护 163

第6章 嵌入式接口软件可靠性设计规范 164

6.1 概述 165

6.1.1 定 义 165

6.1.2 一般要求 165

6.1.3 软件分级 166

6.2 编译器常见问题防护设计规范 167

6.3 代码问题防护设计规范 168

6.3.1 架构设计 169

6.3.2 可视化与简单化 171

6.3.3 代码设计规范 172

6.4 存储与变量编程及定义规范 182

6.5 软硬件接口设计规范 184

6.6 人机接口设计规范 189

6.7 报警设计规范 190

第7章 嵌入式系统EMC设计规范 195

7.1 概述 195

7.1.1 电阻高频等效特性 196

7.1.2 电容高频等效特性 196

7.1.3 电感高频等效特性 197

7.1.4 磁环磁珠高频等效特性 198

7.1.5 导线高频等效特性 198

7.1.6 差模干扰与共模干扰 199

7.2 整机外部接口 199

7.2.1 按键面膜 199

7.2.2 电源接口 199

7.2.3 显示窗口 201

7.3 接地 201

7.3.1 安规接地与EMC接地的区别 203

7.3.2 接地的分类 203

7.3.3 单点接地与多点接地 204

7.3.4 接地规范 206

7.4 电路板 209

7.4.1 电路原理图设计 209

7.4.2 布线 213

7.4.3 元器件布局 214

7.4.4 安装固定 215

7.4.5 EMC元器件选型 216

7.5 接插件和电缆分类 218

7.6 机械结构 219

7.6.1 材料 219

7.6.2 机壳喷涂工艺及接缝 219

7.6.3 机壳开口 219

第8章 嵌入式系统可维修性设计规范 222

8.1 维修性分级 222

8.2 维修性的定性要求 223

8.2.1 良好的可达性 223

8.2.2 标准化互换性 224

8.2.3 防差错措施及识别标志 224

8.2.4 可测试性要求 224

8.2.5 维修性的人机环工程要求 225

8.2.6 预防性维修设计 225

8.2.7 维修安全要求 225

8.2.8 改进维修作业程序 226

8.3 可维修性定量评价指标 227

8.4 维修性设计规范与设计技术 227

8.4.1 零部件布局 227

8.4.2 紧固件选型 228

8.4.3 维修通道的设置 230

8.4.4 基于维修性的设计更改 231

第9章 嵌入式系统可用性设计规范 233

9.1 色彩与显示布局 233

9.2 操作控制布局要求 238

9.3 听觉与报警设计 240

9.3.1 声音报警基础要求 240

9.3.2 报警设计准则 240

参考文献 244