МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ I НАУКИ 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*t Р = 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/Pc max , (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 резистора R1
P, Вт
0,056
Фактическая мощность резистора R2
0,05
Фактическая мощность резистора R3
0,066
Фактическая мощность резистора R4
0,029
Фактическая мощность резистора R5
0,061
Фактическая мощность резистора R6
0,016
Фактическая мощность резистора R7
0,087
Фактическая мощность резистора R8
0,044
Фактическое напряжение пьезокерамического излучателя звука BF1
U, В
4,32
Фактическая мощность , рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1
4,5
Фактический ток диода VD1
I , мА
200
Фактическое напряжение конденсатора С1
23,5
Фактическое напряжение конденсатора С2
34,02
Фактическое напряжение конденсатора С3
35,21
Фактическое напряжение конденсатора С4
21,4
Фактическое напряжение конденсатора С5
12,08
Фактическое напряжение микросхемы 1-К561ЛА7
6,24
Фактическое напряжение микросхемы 2-
К561ЛА7
5,78
Фактическое напряжение микросхемы 3-К561ЛА7
5,27
Фактическое напряжение микросхемы 4-К561ЛА7
6,15
Номинальная
мощность резистора R1
0,125
Номинальная мощность резистора R2
Номинальная мощность резистора R3
Номинальная мощность резистора R4
Номинальная мощность резистора R5
Номинальная мощность резистора R6
Номинальная мощность резистора R7
Номинальная мощность резистора R8
Номинальное напряжение пьезокерамического излучателя звука BF1
12
Максимальная мощность , рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1
8
Максимальный ток диода VD1
Номинальное напряжение конденсатора С1
35
Номинальное напряжение конденсатора С2
50
Номинальное напряжение конденсатора С3
Номинальное напряжение конденсатора С4
25
Номинальное напряжение конденсатора С5
16
Номинальное напряжение микросхемы 1-К561ЛА7
10
Номинальное напряжение микросхемы 2-К561ЛА7
Номинальное напряжение микросхемы 3-К561ЛА7
Номинальное напряжение микросхемы 4-К561ЛА7
kR1
0,448
l0 R1
0,5*10^7
a R1
0,3
lR1
0,15*10^7
kR2
0,4
l0 R2
a R2
0,22
lR2
0,11*10^7
kR3
0,528
l0 R3
a R3
lR3
kR4
0,232
l0 R4
a R4
0,18
lR4
0,09*10^7
kR5
0,488
l0 R5
a R5
lR5
kR6
0,128
l0 R6
a R6
lR6
kR7
0,696
l0 R7
a R7
0,52
lR7
0,26*10^7
kR8
0,352
l0 R8
a R8
lR8
kC1
0,671
l0 C1
1,4*10^7
a C1
0,6
lC1
0,84*10^7
kC2
0,68
l0 C2
a C2
lC2
kC3
0,704
l0 C3
a C3
lC3
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
l0 VD1
a VD1
lVD1
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
k ис1
0,624
l0 ис1
0,8*10^-7
a ис1
0,62
lис1
0,5*10^-7
k ис2
0,578
l0 ис2
a ис2
lис2
k ис3
0,527
l0 ис3
a ис3
lис3
k ис4
0,615
l0 ис4
a ис4
lис4
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.