Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 62
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙУНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА»Институт информатики, математики и электроники Институт информатики и кибернетикиКафедра конструирования и технологии электронных систем и устройствОтчет по практической работе«Расчет надёжности»Выполнил:студент группы: 6464-120303DПименова И.А.Проверил: Сухачев К.И.Самара 2022ЗАДАНИЕРассчитать схему со следующими параметрами:Рисунок 1 – СхемаСделаем расчет надежности в программе искра.Рисунок 2 – Список элементовРисунок 3- Расчет надежности с алюминиевыми конденсаторамиДля повышения надежности заменим алюминиевые конденсаторы на керамические.Рисунок 4 – Список элементовРисунок 5 – Расчет надежности с керамическими конденсаторамиРАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИПромоделируем нашу схему в OrCad 16.6. Для этого нарисуем схему на рисунке 1.Тип анализа Time Domain.Время анализа 1с.Найдём мощности, выделяющиеся на резисторах и транзисторах, а также напряжения на конденсаторах.
Основываясь на этих данных, рассчитаем коэффициенты электрической нагрузки элементов и заполним таблицу.Fном С1-С3= 4В Fном бип тран= 0,5Вт Fном R1-R8= 1Вт Fном R9-R17,Rist1,Rist2,Rn= 0,05ВтВычислим поправочные коэффициенты x0iс помощью вспомогательных графиков.Рисунок 7 – Вспомогательные графики поправочных коэффициентов x0i
Теперь найдём эксплуатационную интенсивность отказов модуля.Наработка на отказ:Вероятность безотказной работы за время tp=10000чГамма-процентная наработка до отказа при γ=99%:Теперь проведем резервирование схемы. Так как в схеме нельзя выделить конкретного функционального узла, которому бы требовалось резервирование в отрыве от остальной части схемы, целесообразно будет произвести общее ненагруженное резервирование схемы с замещением.Структурная схема реализации резервирования представлена на рисунке 8.Рисунок 8 – Структурная схема резервирования схемыВ качестве управляемого ключа возьмем микросхему ADG419 (DA1). В качестве компаратора AD8561ANZ (DA2), быстродействующий компаратор напряжения с однополярным питанием.Расчеты представлены в таблице
В таблице – интенсивность отказов ИМС, обусловленная кристаллом, – интенсивность отказов ИМС, обусловленная корпусом, – коэффициент, связанный с продолжительностью производства ИМС.Найдём эксплуатационную интенсивность отказов модуля.Наработка на отказ: Вероятность безотказной работы за время tp=10000чГамма-процентная наработка до отказа при γ=99%:Вывод: в ходе работы была рассчитана надежность РЭА. Устройство может функционировать в течении 10000 часов с вероятностью безотказной работы 0,981. При проведении ненагруженного резервирования устройства с замещением вероятность безотказной работы изделия для того же времени функционирования возросла до 0,99.
Рисунок 2 – Средние мощности на резисторах R1-R8
Рисунок 3 – Средние мощности на резисторах R12,R13,R16,R17,Rist1,Rist2,Rn
Рисунок 4 – Средние мощности на резисторах R9-R11,R14,R15
Также рассмотрим график с мощностями, выделяющимися на всех транзисторах.
Рисунок 8 – Средняя мощность на транзисторах VT1-VT5,VT8,VT10,VT11
Рисунок 9 – Средняя мощность на транзисторах VT6,VT7,VT9,VT12
Напряжение на конденсторах:
Рисунок 6 – Среднее напряжение на конденсаторах C1-C3
Составим таблицы параметров для элементов.
| Мощность на резисторах, Вт | Мощность на транзисторах, Вт | ||
| 1 | 840,43м | 1 | 924,64m |
| 2 | 834,39м | 2 | 495,33m |
| 3 | 840,43м | 3 | 924,64m |
| 4 | 834,39м | 4 | 495,33 |
| 5 | 840,11м | 5 | 604,81м |
| 6 | 834,53м | 6 | 102,62м |
| 7 | 839,57м | 7 | 109,01м |
| 8 | 883,88м | 8 | 601,43м |
| 9 | 66,96н | 9 | 111,55м |
| 10 | 3,45н | 10 | 625,59м |
| 11 | 66,9н | 11 | 624,94м |
| 12 | 1,437м | 12 | 104,29м |
| 13 | 1,441м | Напряжение на конденсаторах, В | |
| 14 | 1,32мк | 1 | -1,69 |
| 15 | 617,33н | 2 | -1,69 |
| 16 | 45,06мк | 3 | -71,93м |
| 17 | 21,05мк | | |
| Rist1 | 633,95мк | | |
| Rist2 | 633,95мк | | |
| Rn | 704.61мк | | |
Основываясь на этих данных, рассчитаем коэффициенты электрической нагрузки элементов и заполним таблицу.Fном С1-С3= 4В Fном бип тран= 0,5Вт Fном R1-R8= 1Вт Fном R9-R17,Rist1,Rist2,Rn= 0,05ВтВычислим поправочные коэффициенты x0iс помощью вспомогательных графиков.Рисунок 7 – Вспомогательные графики поправочных коэффициентов x0i
| Тип Эл-та | Обозначение На схеме | Количество, n |  *10-6 |  |  |  |  *10-6 |
| Резистор плёночный | R1 | 1 | 0,0037 | 0,84 | 25 | 0,7 | 0,00259 |
| R2 | 1 | 0,0037 | 0,834 | 25 | 0,7 | 0,00259 | |
| R3 | 1 | 0,0037 | 0,84 | 25 | 0,7 | 0,00259 | |
| R4 | 1 | 0,0037 | 0,834 | 25 | 0,7 | 0,00259 | |
| R5 | 1 | 0,0037 | 0,84 | 25 | 0,7 | 0,00259 | |
| R6 | 1 | 0,0037 | 0,834 | 25 | 0,7 | 0,00259 | |
| R7 | 1 | 0,0037 | 0,834 | 25 | 0,7 | 0,00259 | |
| R8 | 1 | 0,0037 | 0,884 | 25 | 0,7 | 0,00259 | |
| R9 | 1 | 0,0037 | 1,3*10-6 | 25 | 0,02 | 0,000074 | |
| R10 | 1 | 0,0037 | 6,9*10-8 | 25 | 0,02 | 0,000074 | |
| R11 | 1 | 0,0037 | 1,3*10-6 | 25 | 0,02 | 0,000074 | |
| R12 | 1 | 0,0037 | 0,029 | 25 | 0,1 | 0,00037 | |
| R13 | 1 | 0,0037 | 0,029 | 25 | 0,1 | 0,00037 | |
| R14 | 1 | 0,0037 | 2,6*10-5 | 25 | 0,5 | 0,00185 | |
| R15 | 1 | 0,0037 | 1,2*10-5 | 25 | 0,02 | 0,000074 | |
| R16 | 1 | 0,0037 | 0,0009 | 25 | 0,6 | 0,00222 | |
| R17 | 1 | 0,0037 | 0,00042 | 25 | 0,6 | 0,00222 | |
| Rist1 | 1 | 0,0037 | 0,013 | 25 | 0,1 | 0,00037 | |
| Rist2 | 1 | 0,0037 | 0,013 | 25 | 0,1 | 0,00037 | |
| Rn | 1 | 0,0037 | 0,014 | 25 | 0,1 | 0,00037 | |
| Конденсатор керамический | C1 | 1 | 0,00099 | 0,423 | 25 | 0,16 | 0,000158 |
| C2 | 1 | 0,00099 | 0,423 | 25 | 0,16 | 0,000158 | |
| C3 | 1 | 0,00099 | 0,018 | 25 | 0,01 | 9,9E-06 | |
| Транзистор BC557А | VT1 | 1 | 0,18 | 0,7 | 25 | 0,8 | 0,144 |
| VT2 | 1 | 0,18 | 0,99 | 25 | 1 | 0,18 | |
| VT3 | 1 | 0,18 | 0,7 | 25 | 0,8 | 0,144 | |
| VT4 | 1 | 0,18 | 0,99 | 25 | 1 | 0,18 | |
| VT5 | 1 | 0,18 | 0,7 | 25 | 0,8 | 0,144 | |
| VT6 | 1 | 0,18 | 0,205 | 25 | 0,3 | 0,054 | |
| Транзистор BC557B | VT1 | 1 | 0,18 | 0,218 | 25 | 0,3 | 0,054 |
| VT2 | 1 | 0,18 | 0,7 | 25 | 0,8 | 0,144 | |
| VT3 | 1 | 0,18 | 0,223 | 25 | 0,3 | 0,054 | |
| VT4 | 1 | 0,18 | 0,7 | 25 | 0,8 | 0,144 | |
| VT5 | 1 | 0,18 | 0,7 | 25 | 0,8 | 0,144 | |
| VT6 | 1 | 0,18 | 0,209 | 25 | 0,3 | 0,054 | |
| Печатная плата с МО | | 105 | 17*10-6 | | 25 | 51,6 | 0,09 |
| Соединения пайкой волной | | 105 | 69*10-6 | | 25 | 51,6 | 0,37 |
Теперь найдём эксплуатационную интенсивность отказов модуля.Наработка на отказ:Вероятность безотказной работы за время tp=10000чГамма-процентная наработка до отказа при γ=99%:Теперь проведем резервирование схемы. Так как в схеме нельзя выделить конкретного функционального узла, которому бы требовалось резервирование в отрыве от остальной части схемы, целесообразно будет произвести общее ненагруженное резервирование схемы с замещением.Структурная схема реализации резервирования представлена на рисунке 8.Рисунок 8 – Структурная схема резервирования схемыВ качестве управляемого ключа возьмем микросхему ADG419 (DA1). В качестве компаратора AD8561ANZ (DA2), быстродействующий компаратор напряжения с однополярным питанием.Расчеты представлены в таблице
| Тип Эл-та | Обозначение на схеме | n |  *10-6 |  |  |  |  |  |  |  *10-6 |
| Управляемый ключ | DA1 | 1 | 0,000815 | 0,026 | 0,01 | 1 | 0,003 | 0,25 | 1 | 0,000815 |
| Компаратор | DA2 | 1 | 0,000315 | 0,001 | 0,000315 |
В таблице – интенсивность отказов ИМС, обусловленная кристаллом, – интенсивность отказов ИМС, обусловленная корпусом, – коэффициент, связанный с продолжительностью производства ИМС.Найдём эксплуатационную интенсивность отказов модуля.Наработка на отказ: Вероятность безотказной работы за время tp=10000чГамма-процентная наработка до отказа при γ=99%:Вывод: в ходе работы была рассчитана надежность РЭА. Устройство может функционировать в течении 10000 часов с вероятностью безотказной работы 0,981. При проведении ненагруженного резервирования устройства с замещением вероятность безотказной работы изделия для того же времени функционирования возросла до 0,99.