第一章 绪论 1
1.1 系统可靠性分析与设计的意义 1
1.2 系统可靠性的基本概念 3
1.2.1 可靠性与可靠度及可靠度函数 3
1.2.2 故障率 4
1.2.3 平均故障间隔时间 8
1.2.4 可维性和可用性的概念 9
1.2.5 安全性的基本概念 10
1.3 系统的寿命分布 10
1.4 系统可靠性模型 15
1.4.1 建立可靠性模型的目的和用途 16
1.4.2 串联系统的可靠性模型 17
1.4.3 并联系统的可靠性模型 18
1.4.4 混联系统的可靠性模型 21
1.4.5 表决结构系统的可靠性模型 23
1.4.6 非工作储备模型(旁联模型) 24
1.5 可维修系统的马尔可夫模型 25
1.5.1 马尔可夫过程的基本概念 25
1.5.2 可维修系统的马尔可夫模型 26
1.6 提高系统可靠性的途径 29
1.6.1 系统可靠性设计 29
1.6.2 系统容错设计 32
1.6.3 加固设计 35
1.6.4 避错技术 36
1.7 系统可靠性分析与设计的内容 38
本章小结 39
习题与思考题一 40
第二章 元器件的可靠性及其选择 41
2.1 元器件的失效特征 41
2.2 元器件的失效机理 43
2.3 元器件的选择 45
2.4.1 元器件筛选的基本概念 49
2.4 元器件的筛选 49
2.4.2 元器件的筛选方法 50
2.5 电阻器的性能及其选择 52
2.5.1 电阻器的种类和性能 52
2.5.2 电阻器的选择 55
2.5.3 使用电阻器时应注意的事项 56
2.6 电容器的性能及其选择 57
2.6.1 电容器的主要性能 57
2.6.2 电容器的等效电路 58
2.6.3 电容器的选择 59
2.6.4 电容器使用时应注意的事项 61
2.7 继电器的选择 62
本章小结 63
习题与思考题二 64
第三章 半导体元器件的性能及其选择 65
3.1 半导体元器件的性能及选择要求 65
3.1.1 半导体元器件的分类、性能和应用 65
3.1.2 半导体元器件的应用要求 66
3.1.3 半导体分立元器件的选择要求 67
3.1.4 半导体分立元器件的选择 69
3.2 二极管的性能及其选择 69
3.2.1 二极管的种类 69
3.2.2 二极管的选择 69
3.3.2 功率晶体管的选择 72
3.3 晶体管的性能及其选择 72
3.3.1 晶体管的种类 72
3.3.3 小功率晶体管的选择 73
3.4 场效应管的性能及其选择 73
3.4.1 场效应管的类型 73
3.4.2 场效应管的选择 74
3.4.3 微波场效应管的选择 74
3.4.4 双栅场效应管的选择 75
3.5 数字集成电路的性能及其选择 75
3.5.1 数字集成电路的类型 75
3.5.2 数字集成电路的特点 76
3.5.3 数字集成电路的选择 78
3.6 模拟集成电路的类型及其选择 79
3.6.1 模拟集成电路的类型 79
3.6.2 运算放大器的性能及其选择 79
3.6.3 线性放大器的选择 80
3.6.4 非线性电路的选择 81
3.6.5 稳压器的选择 82
3.7 微处理器、存储器的选择 83
3.7.1 微处理器的选择 83
3.7.2 存储器的选择 83
3.8.1 外围接口电路的类型及选择 84
3.8 外围接口电路的选择 84
3.8.2 D/A与A/D转换器的选择 85
3.8.3 电平转换器与电压比较器的选择 86
3.8.4 驱动器的选择 86
本章小结 87
习题与思考题三 88
第四章 系统失效分析 89
4.1 系统失效分析的概念 89
4.2 失效分析的意义、思路与方法 90
4.3 失效分析的一般过程 92
4.4.1 失效分析仪器设备的分类 93
4.4.2 几种主要的功能测试分析仪器 93
4.4 失效分析仪器设备 93
4.4.3 几种性能分析测试仪器 99
4.4.4 表面分析仪器 102
4.5 故障模式影响分析 103
4.5.1 概述 103
4.5.2 故障模式分析 104
4.5.3 分析的方法及其必须掌握的资料 105
4.5.4 故障影响分析 106
4.5.5 FMEA工作步骤 107
4.6.2 进行FMECA的步骤 109
4.6.1 概述 109
4.6 故障模式、影响及危害性分析 109
4.6.3 危害性分析法 110
4.6.4 FMECA的过程 115
4.6.5 应用FMECA时应注意的问题 117
4.7 故障树分析 117
4.7.1 概述 117
4.7.2 故障树的基本概念及其符号 118
4.7.3 故障树的建立 119
4.7.4 故障树定性分析 121
4.7.5 故障分析中应注意的问题 123
4.8.1 概述 124
4.8 事件树分析 124
4.8.2 事件树的建造 125
4.8.3 事件树的定量分析 126
4.8.4 事件树与故障树两种分析方法的综合应用 127
本章小结 127
习题与思考题四 129
第五章 系统可靠性预计与指标的分配 130
5.1 系统可靠性要求的确定 130
5.1.1 可靠性定性要求 130
5.1.2 可靠性定量要求 131
5.2 系统可靠性模型的建立 132
5.1.3 可靠性要求的确定 132
5.3 电子设备的可靠性预计 135
5.3.1 可靠性预计的目的和程序 135
5.3.2 电子设备的可靠性预计的特点 136
5.3.3 电子设备的可靠性预计方法 136
5.3.4 CRT显示器的可靠性预计实例 145
5.4 机械产品的可靠性预计 147
5.4.1 机械产品可靠性预计的特点 147
5.4.2 机械产品的可靠性预计方法 147
5.4.3 机械产品的可靠性预计实例 148
5.5.1 系统可靠性预计的目的 149
5.5.2 系统的可靠性预计方法 149
5.5 系统的可靠性预计 149
5.5.3 系统研制阶段可靠性预计方法的选择 157
5.5.4 进行系统可靠性预计时应注意的问题 157
5.6 系统的可靠性分配 158
5.6.1 系统可靠性分配的目的 158
5.6.2 可靠性分配的准则 158
5.6.3 无约束条件的系统可靠性分配方法 159
5.6.4 有约束条件的系统可靠性分配方法 172
5.6.5 不同研制阶段可靠性分配方法的选择和使用时应注意的问题 175
5.7 计算机设备可靠性评估软件 175
5.7.1 计算机设备可靠性评估软件的功能 176
5.7.2 计算机设备可靠性评估软件的特点 179
5.8 计算机设备可靠性评估软件的应用 179
5.8.1 CRT显示器可靠性评估 179
5.8.2 计算机系统可靠性评估 185
本章小结 186
习题与思考题五 187
第六章 系统的可靠性设计 189
6.1 系统可靠性设计的内容及其设计准则 189
6.2 元器件的降额设计 192
6.3 元器件的容差和漂移设计 195
6.3.1 容差和漂移设计的概念 195
6.3.3 最坏情况法 197
6.3.2 容差和漂移设计的方法 197
6.3.4 蒙特卡罗法 198
6.3.5 其他容差和漂移设计方法 200
6.4 环境保护设计 201
6.4.1 环境保护设计的内容 201
6.4.2 环境因素对系统可靠性的影响 201
6.4.3 环境防护原则 203
6.4.4 耐环境设计措施 204
6.5 系统的热设计 204
6.6 系统的三防设计 209
6.7 系统抗振动冲击设计 210
6.8.1 印制电路板可靠性设计的目的 213
6.8 印制板的可靠性设计 213
6.8.2 覆铜箔印制板的选择 214
6.8.3 印制板上元器件的布局 215
6.8.4 元器件的安装技术 216
6.8.5 表面贴装技术的应用 217
6.8.6 印制板的布线原则与印制导线设计 217
6.9 可维性和可用性设计 218
6.9.1 可维性设计 218
6.9.2 可用性设计 224
本章小结 227
习题与思考题六 228
7.1 冗余设计的基本概念 229
7.1.1 冗余设计的概念 229
第七章 冗余设计 229
7.1.2 本章介绍的冗余结构 230
7.1.3 冗余系统处理故障的方式 230
7.2 冗余设计要考虑的主要问题 231
7.3 电路冗余设计 234
7.3.1 二倍冗余电路 234
7.3.2 四倍冗余电路 235
7.4 静态冗余设计 236
7.4.1 三模冗余(TMR) 237
7.4.2 表决技术 238
7.4.3 三模表决系统的典型应用 240
7.4.4 自动重构容错系统 241
7.5 动态冗余设计 242
7.5.1 双机比较 242
7.5.2 并联结构 244
7.5.3 其他动态冗余技术 247
7.6 动态冗余中的可重组技术 247
7.6.1 重组技术 247
7.6.2 后援备份重组 247
7.6.3 缓慢降级重组 248
7.7.1 二模协同冗余模式在Bell ESS-2和铁路交通控制中的应用 249
7.7 双机容错设计的应用 249
7.7.2 双机系统在石油测井控制与数据处理中的应用 251
7.7.3 双机系统在过程控制监测中的应用 253
7.8 三模冗余系统设计的应用 254
7.8.1 航天系统中的三模冗余结构的应用 254
7.8.2 航空系统中应用的三模冗余结构的应用 256
7.8.3 工业过程控制与监测系统中的三模冗余结构的应用 259
本章小结 261
习题与思考题七 262
第八章 系统的电磁兼容性设计 264
8.1 电磁兼容性的基本概念 264
8.2 系统的电磁干扰 268
8.3 电磁干扰的耦合方式 271
8.4 电磁兼容性标准 276
8.5 滤波和屏蔽技术 278
8.5.1 滤波器 278
8.5.2 铁氧体磁珠滤波器 284
8.5.3 电磁屏蔽 285
8.6 电磁干扰的隔离和控制 289
8.6.1 光电隔离 289
8.6.2 继电器隔离 292
8.6.3 变压器隔离 292
8.6.4 布线隔离 293
8.7.1 雷击危害及其防护 294
8.7 雷击与静电的危害及其防护 294
8.7.2 静电危害及其防护 296
8.8 系统的接地技术 299
8.8.1 接地的基本概念 299
8.8.2 接地干扰的产生原因及其危害 300
8.8.3 工作地 302
8.8.4 安全地 303
8.8.5 屏蔽地 305
8.8.6 微机应用系统接地技术 307
本章小结 309
习题与思考题八 310
第九章 系统的防电磁泄漏设计 312
9.1 计算机应用系统的电磁泄漏 312
9.2 系统的电磁泄漏特性 313
9.3 系统辐射信息的接收与测试 317
9.3.1 对计算机应用系统辐射信息的接收与恢复 317
9.3.2 测试计算机应用系统泄漏电磁信息的仪器 317
9.3.3 对计算机应用系统设备辐射泄漏的测量 319
9.3.4 对计算机应用系统设备传导泄漏的测量 320
9.4 TEMPEST技术 321
9.5 计算机的防电磁泄漏设计 322
9.6 外围设备的防电磁泄漏设计 324
9.7 计算机设备的电磁辐射标准 325
9.8 发展我国TEMPEST技术的措施 329
本章小结 330
习题与思考题九 331
第十章 系统数据传输的可靠性设计 333
10.1 数据传输差错的自检与校正 333
10.1.1 数据传输的主要故障 333
10.1.2 传输故障的解决办法 335
10.1.3 编码检错与纠错的有关概念 335
10.2 系统信息的差错自检与校正装置 337
10.2.1 自检校验装置 337
10.2.3 奇偶校验树 339
10.2.2 编码检错与纠错能力 339
10.3 奇偶校验错及纠错 340
10.3.1 奇偶校验在计算机系统中的应用 340
10.3.2 自动定位纠错功能的扩充 342
10.4 多重校验检错及校正 343
10.4.1 多重校验的原理 343
10.4.2 多重校验的应用 344
10.5 海明校验检错及校正 348
10.5.1 海明校验的原理 348
10.5.2 海明校验的实现 352
10.5.3 海明校验的应用 353
10.6 循环冗余校检错与纠错 354
10.7.1 开关触点抖动的抑制 357
10.7 数字传输信道的抗干扰设计 357
10.7.2 负逻辑传输数字信号 359
10.7.3 提高输入端门限电压 360
10.7.4 线间串扰的抑制 360
10.7.5 提高数字信号的电压等级 361
10.8 容错条件下的故障处理 362
10.8.1 计算机中的校错中断 362
10.8.2 容错情况下的故障处理 364
本章小结 365
习题与思考题十 366
11.1.1 软件危机 367
第十一章 软件可靠性设计 367
11.1 软件可靠性的概念与软件可靠性技术 367
11.1.2 软件可靠性的概念 368
11.1.3 软件可靠性技术 370
11.2 软件可靠性设计技术 371
11.2.1 软件的一般研制过程 371
11.2.2 软件可靠性设计技术 373
11.2.3 汇编语言程序设计技巧和避错方法 375
11.2.4 软件的设计管理技术 376
11.3 软件正确性验证 377
11.4 软件容错设计技术 379
11.4.1 软件容错的概念及基本原理 380
11.4.2 软件容错设计基本技术 381
11.4.3 容错算法的设计 383
11.4.4 接口软件的容错设计 384
11.4.5 容错软件常用方法 386
11.5 信息保护技术 387
11.5.1 信息保护技术概述 387
11.5.2 内存和外存的保护 387
11.5.3 身份鉴别与口令 390
11.5.4 信息编码与加密 395
11.6 防火墙技术 395
11.6.1 设置防火墙的目的和作用 395
11.6.2 防火墙的类型 396
11.6.3 防火墙的安全体系结构 397
11.6.4 防火墙的发展趋势 401
11.7 软件可靠性模型 402
11.7.1 概述 402
11.7.2 杰林斯基-莫洛达模型 403
11.7.3 葛尔-奥肯莫特的NHPP模型 405
11.7.4 Little Wood贝叶斯排错模型 408
11.7.5 软件可靠性模型的应用 410
11.8 软件的错误分析及其测试 410
11.8.1 软件错误的特征 410
11.8.2 软件错误的分类 411
11.8.3 软件错误测试方法 414
11.8.4 软件错误测试工具 415
11.9 软件可维性设计 417
11.9.1 软件的可维性 417
11.9.2 改正性维护设计 419
11.9.3 改造性维护设计 419
本章小结 420
习题与思考题十一 422
第十二章 系统可测试性设计 423
12.1 系统可测试性的概念 423
12.1.1 计算机应用系统的测试 423
12.1.2 故障可测试性 424
12.1.3 系统故障的诊断测试 425
12.1.4 测试的评价 427
12.2 逻辑模拟与故障辞典 427
12.2.1 逻辑模拟 428
12.2.2 故障模拟 431
12.2.3 数字模拟 433
12.2.4 故障辞典 436
12.3 改善系统可测试性的基本方法 438
12.3.1 改善逻辑的可控性 439
12.3.2 改善电路故障的可观性 441
12.4 通路敏化与故障定位测试法 443
12.3.3 改善系统和电路可测性 443
12.4.1 通路敏化的概念 444
12.4.2 测试码的生成 445
12.4.3 故障定位测试方法 446
12.5 临界通路敏化法 451
12.6 D算法 454
12.6.1 D算法的原理 454
12.6.2 D算法的过程 457
12.6.3 D算法的应用 460
12.7 因果函数分析法 463
12.7.1 因果函数及其主要性质 463
12.7.2 Paoge法 464
12.7.3 Bossen法 465
12.8 机内自测试设计 467
12.8.1 内建自测试设备 468
12.8.2 BITE的结构 468
12.8.3 测试点的选择和评价 471
本章小结 472
习题与思考题十二 473
附录 475
附录一 元器件降额标准 475
附录二 计算机设备可靠性设计准则 479
附录三 武器装备可靠性设计准则 482
主要参考文献 485