Учебное пособие Тольятти Издательство тгу 2013

Обеспечение надежности на этапе проектирования
Надежность ЭА обеспечивается на этапах проектирования, про-
изводства и эксплуатации. Этап проектирования имеет наибольшее 
значение, поскольку именно в этот период закладывается основа для 
качественного изготовления аппаратуры и минимизации влияния 
условий эксплуатации на ее функциональную надежность. В боль-
шинстве случаев заданные показатели надежности удается обеспечить 
использованием следующих приемов.

---

34
1. При выборе элементной базы следует ориентироваться на 
компоненты, у которых интенсивность отказов в заданных услови-
ях эксплуатации минимальна. Например, интенсивность отказов ин-
тегральных микросхем в пластмассовых корпусах при прочих равных 
условиях в три раза выше, чем у аналогичных микросхем в корпусах 
из металла и керамики. Поэтому для жестких условий эксплуатации 
микросхемы в пластмассовых корпусах желательно не использовать.
2. Интенсивность отказов компонентов зависит от степени их 
сложности. Зависимость эта не слишком сильная: при увеличении 
числа элементов микросхемы на порядки, ее интенсивность отказов 
возрастает в разы. Поэтому, как правило, замена совокупности дис-
кретных компонентов микросхемой, выполняющей ту же функцию, 
увеличивает надежность.
3. Интенсивность отказа элементов существенно зависит от ре-
жимов их электрической нагрузки. Под коэффициентом 
К
н 
понима-
ется отношение рабочего значения электрического параметра к его 
предельно допустимому (номинальному) значению, установленному 
нормативно-технической документацией. Для каждого типа элемен-
тов при оценке интенсивности электрической нагрузки существуют 
свои определяющие параметры, в частности:
 для интегральных микросхем – напряжение питания;
 для диодов, стабилитронов, транзисторов, тиристоров – рас-
сеиваемая мощность (ток) и рабочее напряжение;
 для конденсаторов – рабочее напряжение;
 для трансформаторов – мощность;
 для дросселей – ток обмоток.
В любом случае значения 
К
н 
по всем параметрам, характеризую-
щим предельно допустимые режимы эксплуатации элемента, не долж-
ны превышать 0,8.
4. Необходимо учитывать зависимость надежности элементов от 
напряжения питания.
5. 
Интенсивность отказов сильно зависит от температуры корпу-
са элементов. Например:
 интенсивность отказов интегральных микросхем и полупро-
водниковых приборов при температуре 60° С вдвое меньше, чем при 
90° С;
 оксидно-электролитические алюминиевые конденсато-
ры с допускаемым диапазоном температур от -40 до +85° С име-
ют следующие данные по надежности, при температуре от -40 
до +55° С минимальная наработка 15000 часов, при температуре 
от -40 до +70° С – 10000 часов, при температуре эксплуатации от -40 
до +85° С – 1000 часов.

---

35
6. 
Следует всячески снижать интенсивность внешних механичес-
ких воздействий на устройство: вибрации, ударов, ускорений. На этапе 
конструирования такая задача решается применением амортизаторов, 
повышением прочности и жесткости конструкции, дополнительным 
креплением элементов к печатным платам, заливкой электронных уз-
лов компаундами и т. д.
7. Должно быть уделено должное внимание защите аппаратуры 
от воды, пыли, агрессивных веществ, ионизирующих излучений и дру-
гих внешних воздействий.
8. 
При необходимости использовать структурное резервирование.
9. В процессе разработки следует ориентироваться на прогрес-
сивные технологии и современные предприятия по выпуску ЭА.
10. Важно обеспечить быстрое восстановление работоспособнос-
ти устройства при отказе.