|
| |
|
Слаботочка Книги надежность электрических схем Электрик, серьезно занимающийся проблемой надежности, сознает огромное значение разработки методов проектирования, производства по-настоящему надежных сложных систем. Вот некоторые воПросы, на которые, на наш взгляд, следует обратить особое внимание. Это, в первую очередь, технология изготовления элементов, физика отказов, анализ типов отказов, различные методы введения избыточности, испытания при различных внешних условиях, ускоренные испытания, разработка и проведение в жизнь программ обеспечения надежности (Бленкс, 1973). При взгляде на эту перспективу решения проблемы надежности в целом тематика данной книги может показаться ограниченной. Авторы сконцентрировали внимание студентов, изучающих теорию надежности, и инженеров-специалистов по надежности на методах оптимизации надежности на этапе проектирования систем и схем. Главным образом будут рассмотрены вопросы надежности .по постепенным отказам, т. е. влияние постепенного ухудшения свойств схем или систем на уход параметров за установленные пределы. Для целей упрощения анализируемые схемы или системы будут обычно рассматриваться в момент их производства, т. е. при =0. Надежность в этот момент характеризуется иа-чальньш качеством продукции, т. е. систем или схем, удовлетворяющих требованиям технических усЛоЁий. Принципы проектирования, которые будут здесь описаны, могут, однако, непосредственно обобщаться на случай, когда показатели надежности зависят от времени. Мотивировка концентрации внимания именно на этом аспекте техники обеспечения надежности сводится к тому, что литературные источники по данному вопросу чрезвычайно малочисленны, несмотря па весьма серьезные практические проблемы приемки н браковки оборудования с учетом выхода за пределы допусков параметров узлов в момент производства или несколько позднее, в период цикла жизни или использования оборудования. Имеется очень мало информации относительно проекхнроваипя схем с учетом допусков, хотя более известные методы проектирования по так называемому критерию худшего случая, игнорирующему фактор времени, приводят обычно к необоснованному удорожанию таких схем. Авторы являются сторонниками использования статистических критериев при проектировании, осуществляемом применительно к схемам или системам в два этапа. Этап 1. Отыскание возможного решения, т. е. совокупности или набора значений параметров элементов, . при -которых удовлетворяются требования технических условий. Этап 2. Оптимизация начального выходного качества продукции или показателя надежности по постепенньш отказам с использованием упомянутого возможного решения задачи проектирования в качестве начального и дальнейшего поиска решения с учетом статистических распределе1Н1Й пара.метров элементов. В данной книге описаны возможные пути достижения этих целей, ориентированные на применение ЭВМ, с иллюстрацией примерами расчета электронных схем. Чтобы лучше увязать эти методы с общими вопросами обеспечения надежности, следующая глава посвящается изложению наиболее применимых методов теории надежности. В книгу не включены предварительные сведения из теории вероятностей и математической статистики, обычно содержащиеся в книгах по теории надежности. Однако это не должно вызвать трудностей у инженеров, знакомых с теорией вероятюстей и математической статистикой. Стоимость обычно является главным параметром при проектировании и производстве оборудования гражданского нааначения. Затраты на проектирование высоконадежных устройств могут быть слишком -велики, причем это сопряжено с использованием весьма трудоемких вычислительных методов. Метод проектирования, описанный Б данной книге, полезен для инженеров, занятых проектированием схем с .высокой концентрацией элементов, например интегральных или гибридных микросхем, где использование этого метода может дать определенный выиграш. В приложении 5 приведена систематическая процедура разработки варпантов схем минимальной стоимости с использованием предлагаемых методов. 1.2. КРАТКИЙ ОБЗОР РАБОТ Развитие автоматизации процесса проектирования с помощью ЭВМ и разработка методов оптимизации происходили параллельно с исследованиями вопросов надежности интегральных схем. Тем не менее проблема оптимизации систем и схем -по показателям начального выходного качества продукции или по показателям надежности с учетом постепенных отказов до самого последнего времени не была еще достаточно .изучена. Одна из самых ран-них попыток применения методов оптимизации в указанной области описана в диссертации Лейчнера (1958). Его постановка задачи совпадает с формулировкой проблемы, изложенной в данной книге. Решение основано на использовании расчетов показателя качества продукции схем при (массовом производстве с помощью -метода статистического моделирования и дальнейшей оптимизации этого показателя (см. § 5.5 и гл. 8) с использованием так называемой стратегии случайного поиска. В тезисах Лейчнера используются три примера схем для иллюстрации процедур проектирования: параллельное соединение двух резисторов, транзисторный инвертор, генератор постоянного тока. В каждом случае значения выходного параметра схемы 1м0лш0 записать в явном виде как функцию значений входных параметров. Нужно найти поминальные значения параметров трех резисторов, а в случае анализа транзисторного инвертора - его напряжение питания. Среднее время вычислений с помощью ЭВМ coll [1] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |