第一章可靠性與抗干擾技術(shù)概述xxx東南大學(xué)自控系工業(yè)自動(dòng)化教研室1感謝你的觀看2019年6月6

第一章可靠性與抗干擾技術(shù)概述xxx1感謝你的觀看2019第2頁本章主要內(nèi)容研究抗干擾技術(shù)的重要性可靠性概念微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)與方法電磁兼容性設(shè)計(jì)及常用術(shù)語干擾的分類干擾的耦合方式單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的主要途經(jīng)感謝你的觀看第2頁本章主要內(nèi)容研究抗干擾技術(shù)的重要性感謝你的觀看第3頁可靠性概念可靠性定義及其定量描述可靠性的經(jīng)典定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。描述可靠性的定量指標(biāo)：可靠度失效率平均壽命系統(tǒng)的可靠性模型串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型K/n系統(tǒng)感謝你的觀看第3頁可靠性概念可靠性定義及其定量描述感謝你的觀看第4頁可靠度可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，一般記為R。它是時(shí)間的函數(shù)，故也記為R（t）,稱為可靠度函數(shù)。

如果用隨機(jī)變量T表示產(chǎn)品從開始工作到發(fā)生失效或故障的時(shí)間，其概率密度為f（t）如上圖所示，若用t表示某一指定時(shí)刻，則該產(chǎn)品在該時(shí)刻的可靠度感謝你的觀看第4頁可靠度可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)第5頁失效率失效率：失效率是工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。一般記為λ,它也是時(shí)間t的函數(shù),故也記為λ(t),稱為失效率函數(shù),有時(shí)也稱為故障率函數(shù)或風(fēng)險(xiǎn)函數(shù).

感謝你的觀看第5頁失效率失效率：失效率是工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，第6頁平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品常用失效前平均時(shí)間，一般記為MTTP，對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品則常用平均無故障工作時(shí)間，一般記為MTBF。它們都表示無故障工作時(shí)間T的期望E（T）或簡(jiǎn)記為t.當(dāng)產(chǎn)品的可靠度為R(t)時(shí)，平均無故障時(shí)間可表示為：感謝你的觀看第6頁平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對(duì)不可修第7頁串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型串聯(lián)系統(tǒng)可靠性：串聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元失效就會(huì)導(dǎo)致整流器個(gè)系統(tǒng)失效的系統(tǒng)。假定各單元是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，則其可靠性數(shù)學(xué)模型為：

式中，Rs(t)——系統(tǒng)可靠度；Ri(t)——第i單元可靠度感謝你的觀看第7頁串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型串聯(lián)系統(tǒng)可靠性：串聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所第8頁并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型并聯(lián)系統(tǒng)可靠性：并聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所有單元都失效時(shí)才失效的失效的系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)對(duì)提高系統(tǒng)的可靠度有顯著的效果感謝你的觀看第8頁并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型并聯(lián)系統(tǒng)可靠性：并聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所第9頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型混聯(lián)系統(tǒng)是由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成的系統(tǒng)。混聯(lián)結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多的是雙重結(jié)構(gòu)，又叫備份系統(tǒng)。有如圖1.2-7所示的三種結(jié)構(gòu)形式。感謝你的觀看第9頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型混聯(lián)系統(tǒng)是由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成的系統(tǒng)。第10頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型感謝你的觀看第10頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型感謝你的觀看第11頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型感謝你的觀看第11頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型感謝你的觀看第12頁K/n系統(tǒng)感謝你的觀看第12頁K/n系統(tǒng)感謝你的觀看第13頁使用條件連續(xù)使用一次使用可否修復(fù)可修復(fù)不可修復(fù)可修復(fù)不可修復(fù)維修種類預(yù)防維修事后維修用到耗損期一定時(shí)間后報(bào)廢預(yù)防維修

產(chǎn)品示例電子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、通信機(jī)、雷達(dá)、飛機(jī)、生產(chǎn)設(shè)備家用電器、機(jī)械裝置電子元器件、機(jī)械零件、一般消費(fèi)品實(shí)行預(yù)防維修的零部件、廣播設(shè)備用電子管武器、過載荷繼電器、救生器具保險(xiǎn)絲、閃光燈雷管常用指示可靠度、有效度、平均無故障工作時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間平均無故障工作時(shí)間、有效壽命、有效度失效率、平均壽命失效率,更換壽命成功率成功率各類產(chǎn)品常用的可靠性指標(biāo)感謝你的觀看第13頁使用條件連續(xù)使用一次使用可否修復(fù)可修復(fù)不可修復(fù)可第14頁微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)與方法可靠性設(shè)計(jì)的任務(wù)元器件本身的性能與可靠性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝與調(diào)試外部電氣條件外部空間條件外部機(jī)械條件可靠性設(shè)計(jì)的一般方法元器件級(jí)可靠性措施部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施外內(nèi)感謝你的觀看第14頁微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)與方法可靠性設(shè)計(jì)的任務(wù)第15頁元器件級(jí)可靠性措施嚴(yán)格管理元器件的購(gòu)置、儲(chǔ)運(yùn)；老化、篩選、測(cè)試降額使用選用集成度高的元器件感謝你的觀看第15頁元器件級(jí)可靠性措施嚴(yán)格管理元器件的購(gòu)置、儲(chǔ)運(yùn)；感第16頁部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施冗余技術(shù)電磁兼容性設(shè)計(jì)信息冗余技術(shù)時(shí)間冗余技術(shù)故障自動(dòng)檢測(cè)與診斷技術(shù)軟件可靠性技術(shù)失效保險(xiǎn)技術(shù)感謝你的觀看第16頁部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施冗余技術(shù)感謝你的觀看第17頁電磁兼容性設(shè)計(jì)及常用術(shù)語所謂電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility,EMC）是指電子裝置在預(yù)定的工作環(huán)境條件下，既不受周圍電磁場(chǎng)的影響，也不影響周圍的環(huán)境，不發(fā)生性能變異或誤動(dòng)作，而按設(shè)計(jì)要求正常工作的能力。EMC不等式：

干擾源強(qiáng)度＊傳播衰減因子<設(shè)備抗干擾能力電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容EMC常用術(shù)語感謝你的觀看第17頁電磁兼容性設(shè)計(jì)及常用術(shù)語所謂電磁兼容性（Elec第18頁電磁干擾現(xiàn)象開關(guān)電源數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設(shè)備220AC感謝你的觀看第18頁電磁干擾現(xiàn)象開關(guān)電源數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設(shè)備22第19頁形成干擾的基本要素

干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt，

di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可

能成為干擾源。傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳

播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。敏感器件，指容易被干擾的對(duì)象。如：A/D、D/A變換器，單片機(jī)，數(shù)字IC，

弱信號(hào)放大器等。

感謝你的觀看第19頁形成干擾的基本要素干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)第20頁常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負(fù)載通斷直流電機(jī)、變頻調(diào)速器感謝你的觀看第20頁常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負(fù)載通斷電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

干擾發(fā)射

敏感度

傳導(dǎo)

輻射

傳導(dǎo)

輻射電源線信號(hào)/控制線天線端口

電場(chǎng)

磁場(chǎng)

電源線/信號(hào)線

射頻

瞬態(tài)天線端口

電場(chǎng)

磁場(chǎng)

靜電放電第21頁感謝你的觀看電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)干擾發(fā)第22頁干擾的分類按噪聲產(chǎn)生的原因分類放電噪聲高頻振蕩噪聲浪涌噪聲按噪聲傳導(dǎo)模式分類常模噪聲與共模噪聲按噪聲波形及性質(zhì)分類持續(xù)正弦波偶發(fā)脈沖電壓波形脈沖列感謝你的觀看第22頁干擾的分類按噪聲產(chǎn)生的原因分類感謝你的觀看第23頁常模噪聲與共模噪聲感謝你的觀看第23頁常模噪聲與共模噪聲感謝你的觀看第24頁干擾的耦合方式直接耦合（濾波去耦）公共阻抗耦合電容耦合電磁感應(yīng)耦合輻射耦合漏電偶耦合感謝你的觀看第24頁干擾的耦合方式直接耦合（濾波去耦）感謝你的觀看第25頁公共阻抗耦合噪聲源與干擾對(duì)象之間具有公共阻抗常見的公共阻抗耦合有：公共地電源阻抗電路去耦感謝你的觀看第25頁公共阻抗耦合噪聲源與干擾對(duì)象之間具有公共阻抗感謝第26頁電容耦合電位變化在干擾源與干擾對(duì)象之間引起的靜電感應(yīng)，又稱靜電耦合或電場(chǎng)耦合。感謝你的觀看第26頁電容耦合電位變化在干擾源與干擾對(duì)象之間引起的靜電第27頁電磁感應(yīng)耦合磁場(chǎng)耦合感謝你的觀看第27頁電磁感應(yīng)耦合磁場(chǎng)耦合感謝你的觀看第28頁輻射耦合天線效應(yīng)環(huán)天線偶極天線縫隙天線V主板電纜子板PCB電纜感謝你的觀看第28頁輻射耦合天線效應(yīng)V主板電纜子板PCB電纜感謝你的第29頁漏電偶耦合感謝你的觀看第29頁漏電偶耦合感謝你的觀看第30頁噪聲的傳遞方式感謝你的觀看第30頁噪聲的傳遞方式感謝你的觀看第31頁感謝你的觀看第31頁感謝你的觀看第32頁單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的主要途經(jīng)精心選擇元器件元部件要精密調(diào)整采用硬件抗干擾技術(shù)采用軟件抗干擾技術(shù)數(shù)字濾波信息傳送過程的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視與發(fā)生故障時(shí)的自動(dòng)恢復(fù)感謝你的觀看第32頁單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的主要途經(jīng)精心選擇元器件第33頁感謝你的觀看第33頁感謝你的觀看

第一章可靠性與抗干擾技術(shù)概述xxx東南大學(xué)自控系工業(yè)自動(dòng)化教研室34感謝你的觀看2019年6月6

第一章可靠性與抗干擾技術(shù)概述xxx1感謝你的觀看2019第35頁本章主要內(nèi)容研究抗干擾技術(shù)的重要性可靠性概念微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)與方法電磁兼容性設(shè)計(jì)及常用術(shù)語干擾的分類干擾的耦合方式單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的主要途經(jīng)感謝你的觀看第2頁本章主要內(nèi)容研究抗干擾技術(shù)的重要性感謝你的觀看第36頁可靠性概念可靠性定義及其定量描述可靠性的經(jīng)典定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。描述可靠性的定量指標(biāo)：可靠度失效率平均壽命系統(tǒng)的可靠性模型串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型K/n系統(tǒng)感謝你的觀看第3頁可靠性概念可靠性定義及其定量描述感謝你的觀看第37頁可靠度可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，一般記為R。它是時(shí)間的函數(shù)，故也記為R（t）,稱為可靠度函數(shù)。

如果用隨機(jī)變量T表示產(chǎn)品從開始工作到發(fā)生失效或故障的時(shí)間，其概率密度為f（t）如上圖所示，若用t表示某一指定時(shí)刻，則該產(chǎn)品在該時(shí)刻的可靠度感謝你的觀看第4頁可靠度可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)第38頁失效率失效率：失效率是工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。一般記為λ,它也是時(shí)間t的函數(shù),故也記為λ(t),稱為失效率函數(shù),有時(shí)也稱為故障率函數(shù)或風(fēng)險(xiǎn)函數(shù).

感謝你的觀看第5頁失效率失效率：失效率是工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，第39頁平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品常用失效前平均時(shí)間，一般記為MTTP，對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品則常用平均無故障工作時(shí)間，一般記為MTBF。它們都表示無故障工作時(shí)間T的期望E（T）或簡(jiǎn)記為t.當(dāng)產(chǎn)品的可靠度為R(t)時(shí)，平均無故障時(shí)間可表示為：感謝你的觀看第6頁平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對(duì)不可修第40頁串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型串聯(lián)系統(tǒng)可靠性：串聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元失效就會(huì)導(dǎo)致整流器個(gè)系統(tǒng)失效的系統(tǒng)。假定各單元是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，則其可靠性數(shù)學(xué)模型為：

式中，Rs(t)——系統(tǒng)可靠度；Ri(t)——第i單元可靠度感謝你的觀看第7頁串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型串聯(lián)系統(tǒng)可靠性：串聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所第41頁并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型并聯(lián)系統(tǒng)可靠性：并聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所有單元都失效時(shí)才失效的失效的系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)對(duì)提高系統(tǒng)的可靠度有顯著的效果感謝你的觀看第8頁并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型并聯(lián)系統(tǒng)可靠性：并聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所第42頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型混聯(lián)系統(tǒng)是由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成的系統(tǒng)。混聯(lián)結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多的是雙重結(jié)構(gòu)，又叫備份系統(tǒng)。有如圖1.2-7所示的三種結(jié)構(gòu)形式。感謝你的觀看第9頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型混聯(lián)系統(tǒng)是由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成的系統(tǒng)。第43頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型感謝你的觀看第10頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型感謝你的觀看第44頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型感謝你的觀看第11頁混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型感謝你的觀看第45頁K/n系統(tǒng)感謝你的觀看第12頁K/n系統(tǒng)感謝你的觀看第46頁使用條件連續(xù)使用一次使用可否修復(fù)可修復(fù)不可修復(fù)可修復(fù)不可修復(fù)維修種類預(yù)防維修事后維修用到耗損期一定時(shí)間后報(bào)廢預(yù)防維修

產(chǎn)品示例電子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、通信機(jī)、雷達(dá)、飛機(jī)、生產(chǎn)設(shè)備家用電器、機(jī)械裝置電子元器件、機(jī)械零件、一般消費(fèi)品實(shí)行預(yù)防維修的零部件、廣播設(shè)備用電子管武器、過載荷繼電器、救生器具保險(xiǎn)絲、閃光燈雷管常用指示可靠度、有效度、平均無故障工作時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間平均無故障工作時(shí)間、有效壽命、有效度失效率、平均壽命失效率,更換壽命成功率成功率各類產(chǎn)品常用的可靠性指標(biāo)感謝你的觀看第13頁使用條件連續(xù)使用一次使用可否修復(fù)可修復(fù)不可修復(fù)可第47頁微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)與方法可靠性設(shè)計(jì)的任務(wù)元器件本身的性能與可靠性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝與調(diào)試外部電氣條件外部空間條件外部機(jī)械條件可靠性設(shè)計(jì)的一般方法元器件級(jí)可靠性措施部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施外內(nèi)感謝你的觀看第14頁微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)與方法可靠性設(shè)計(jì)的任務(wù)第48頁元器件級(jí)可靠性措施嚴(yán)格管理元器件的購(gòu)置、儲(chǔ)運(yùn)；老化、篩選、測(cè)試降額使用選用集成度高的元器件感謝你的觀看第15頁元器件級(jí)可靠性措施嚴(yán)格管理元器件的購(gòu)置、儲(chǔ)運(yùn)；感第49頁部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施冗余技術(shù)電磁兼容性設(shè)計(jì)信息冗余技術(shù)時(shí)間冗余技術(shù)故障自動(dòng)檢測(cè)與診斷技術(shù)軟件可靠性技術(shù)失效保險(xiǎn)技術(shù)感謝你的觀看第16頁部件及系統(tǒng)級(jí)的可靠性措施冗余技術(shù)感謝你的觀看第50頁電磁兼容性設(shè)計(jì)及常用術(shù)語所謂電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility,EMC）是指電子裝置在預(yù)定的工作環(huán)境條件下，既不受周圍電磁場(chǎng)的影響，也不影響周圍的環(huán)境，不發(fā)生性能變異或誤動(dòng)作，而按設(shè)計(jì)要求正常工作的能力。EMC不等式：

干擾源強(qiáng)度＊傳播衰減因子<設(shè)備抗干擾能力電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容EMC常用術(shù)語感謝你的觀看第17頁電磁兼容性設(shè)計(jì)及常用術(shù)語所謂電磁兼容性（Elec第51頁電磁干擾現(xiàn)象開關(guān)電源數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設(shè)備220AC感謝你的觀看第18頁電磁干擾現(xiàn)象開關(guān)電源數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設(shè)備22第52頁形成干擾的基本要素

干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt，

di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可

能成為干擾源。傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳

播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。敏感器件，指容易被干擾的對(duì)象。如：A/D、D/A變換器，單片機(jī)，數(shù)字IC，

弱信號(hào)放大器等。

感謝你的觀看第19頁形成干擾的基本要素干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)第53頁常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負(fù)載通斷直流電機(jī)、變頻調(diào)速器感謝你的觀看第20頁常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負(fù)載通斷電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

干擾發(fā)射

敏感度

傳導(dǎo)

輻射

傳導(dǎo)

輻射電源線信號(hào)/控制線天線端口

電場(chǎng)

磁場(chǎng)

電源線/信號(hào)線

射頻

瞬態(tài)天線端口

電場(chǎng)

磁場(chǎng)

靜電放電第54頁感謝你的觀看電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)干擾發(fā)第55頁干擾的分類按噪聲產(chǎn)生的原因分類放電噪聲高頻振蕩噪聲浪涌噪聲按噪聲傳導(dǎo)模式分類常模噪聲與共模噪聲按噪聲波形及性質(zhì)分類持續(xù)正弦波偶發(fā)脈沖電壓波形脈沖列感謝你的觀看第22頁干