電子設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)

電子設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)第一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.1影響電子設(shè)備可靠性的主要因素2.1.1工作環(huán)境電子設(shè)備所處的工作環(huán)境多種多樣。氣候條件、機(jī)械作用力和電磁干擾是影響電子設(shè)備的主要因素。必須採取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，將各種不良影響降低到最低限度，以保證電子設(shè)備穩(wěn)定、可靠地工作。第二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日1.氣候條件對電子設(shè)備的要求氣候條件主要包括溫度、濕度、氣壓、鹽霧、大氣污染、灰沙及日照等因素，對設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在使電氣性能下降、溫升過高、運(yùn)動部位不靈活、結(jié)構(gòu)損壞，甚至不能正常工作。為了減少和防止這些不良影響，對電子設(shè)備提出以下要求：第三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(1)採取散熱措施，限制設(shè)備工作時的溫升，保證在最高工作溫度條件下，設(shè)備內(nèi)的元器件所承受的溫度不超過其最高極限溫度，並要求電子設(shè)備能夠耐受高低溫迴圈時的冷熱衝擊。

(2)採取各種防護(hù)措施，防止潮濕、鹽霧、大氣污染等氣候因素對電子設(shè)備內(nèi)元器件及零部件的侵蝕和危害，延長其工作期。第四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.機(jī)械條件對電子設(shè)備的要求機(jī)械條件是指電子設(shè)備在不同的運(yùn)載工具中使用時所受到的振動、衝擊、離心加速度等機(jī)械作用。它對設(shè)備的影響主要是：元器件損壞失效或電參數(shù)改變；結(jié)構(gòu)件斷裂或變形過大；金屬件的疲勞破壞等。為了防止機(jī)械作用對設(shè)備產(chǎn)生的不良影響，對設(shè)備提出以下要求：第五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(1)採取減振緩衝措施，確保設(shè)備內(nèi)的電子元器件和機(jī)械零部件在受到外界強(qiáng)烈振動和衝擊的條件下，不致變形和損壞。

(2)提高電子設(shè)備的耐衝擊、耐振動能力，保證電子設(shè)備的可靠性。第六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3.電磁干擾對電子設(shè)備的要求電子設(shè)備工作的周圍空間充滿了由於各種原因所產(chǎn)生的電磁波，造成外部及內(nèi)部干擾。電磁干擾的存在，使設(shè)備輸出雜訊增大，工作不穩(wěn)定，甚至不能安全工作。第七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.1.2使用方面使用和維護(hù)人員對產(chǎn)品可靠性的影響，包括使用和維護(hù)的程式及設(shè)備，操作方法的正確性以及其他人為的因素。使用可靠性很大程度上依賴於使用設(shè)備的人。熟練而正確的操作，及時的維護(hù)和保養(yǎng)，都能顯著地提高使用可靠性。電子設(shè)備的操縱性能如何以及是否便於維護(hù)修理，直接影響到設(shè)備的可靠性，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時必須全面考慮。第八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

對電子設(shè)備的操縱要求，原則上可歸納為以下幾點(diǎn)：

(1)為操縱者創(chuàng)造良好的工作條件。例如：設(shè)備不會產(chǎn)生令人厭惡的雜訊，且色彩調(diào)和給人以好感，安裝位置適當(dāng)，能令操作者精神安寧、注意力集中，從而提高工作品質(zhì)。

(2)設(shè)備操作簡單，能很快地進(jìn)入工作狀態(tài)，不需要很熟練的操作技術(shù)。

第九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)設(shè)備安全可靠，有保險(xiǎn)裝置。當(dāng)操縱者發(fā)生誤操作時，應(yīng)不會損壞設(shè)備，更不能危及人身安全。

(4)控制機(jī)構(gòu)輕便，盡可能減少操縱者的體力消耗。指示系統(tǒng)清晰，便於觀察，且長時間觀察不易疲勞，也不損傷視力。第十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

從維護(hù)方便的角度出發(fā)，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出以下要求：

(1)在發(fā)生故障時，便於打開維修或能迅速更換備用件。如採用插入式和折疊式結(jié)構(gòu)、快速裝拆結(jié)構(gòu)以及可換部件式結(jié)構(gòu)等。

(2)可調(diào)元件、測試點(diǎn)應(yīng)佈置在設(shè)備的同一面；經(jīng)常更換的元器件應(yīng)佈置在易於裝拆的部位；對於電路單元應(yīng)盡可能採用印製板並用插座與系統(tǒng)連接。第十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)元器件的組裝密度不宜過大，即體積填充係數(shù)在可能的條件下應(yīng)取得低一些(一般最好不超過0.3)，以保證元器件間有足夠的空間，便於裝拆和維修。

(4)設(shè)備應(yīng)具有過負(fù)荷保護(hù)裝置(如過電流、過電壓保護(hù))，危險(xiǎn)和高壓處應(yīng)有警告標(biāo)誌和自動安全保護(hù)裝置(如高壓自動斷路門開關(guān))等，以確保維修安全。

(5)設(shè)備最好具備監(jiān)測裝置和故障預(yù)報(bào)裝置，能使操縱者儘早地發(fā)現(xiàn)故障或測試失效元器件，及時更換維修，以縮短維修時間，防止大故障出現(xiàn)。第十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.1.3生產(chǎn)方面

1.生產(chǎn)條件對電子設(shè)備的要求任何電子設(shè)備在它的研製之後都要投入生產(chǎn)。生產(chǎn)廠的設(shè)備情況、技術(shù)和工藝水準(zhǔn)、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)週期以及生產(chǎn)管理水準(zhǔn)等因素都屬於生產(chǎn)條件。設(shè)備若要順利地投產(chǎn)，必須滿足生產(chǎn)條件對它的要求，否則就不可能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，甚至根本無法投產(chǎn)。第十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

生產(chǎn)條件對產(chǎn)品的要求一般有以下幾個方面：

(1)設(shè)備中的零部件、元器件，其品種和規(guī)格應(yīng)盡可能少，儘量使用由專業(yè)廠家生產(chǎn)的通用零部件或產(chǎn)品。因?yàn)檫@樣便於生產(chǎn)管理，有利於提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低成本。

(2)設(shè)備中的機(jī)械零部件必須具有較好的結(jié)構(gòu)工藝性，能夠採用先進(jìn)的工藝方法和流程。第十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)設(shè)備中的零部件、元器件及其各種技術(shù)參數(shù)、形狀、尺寸等，應(yīng)最大限度地標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化；還應(yīng)盡可能採用生產(chǎn)廠家以前曾經(jīng)生產(chǎn)過的零部件，充分利用生產(chǎn)廠家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，使產(chǎn)品具有繼承性。

(4)設(shè)備所使用的原材料的品種規(guī)格越少越好，應(yīng)盡可能少用或不用貴重材料，立足於使用國產(chǎn)材料和來源多、價格低的材料。第十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(5)設(shè)備(含零部件)的加工精度要與技術(shù)條件要求相適應(yīng)，不允許無根據(jù)地追求高精度。在滿足產(chǎn)品性能指標(biāo)的前提下，其精度等級應(yīng)盡可能低，裝配也應(yīng)簡易化，儘量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，便於自動流水生產(chǎn)。第十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.經(jīng)濟(jì)性對電子設(shè)備的要求電子設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性有兩方面的內(nèi)容：使用經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。使用經(jīng)濟(jì)性包括設(shè)備在使用、貯存和運(yùn)輸過程中所消耗的費(fèi)用。第十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

為了提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)充分考慮以下幾個方面：

(1)研究產(chǎn)品與零部件技術(shù)條件，分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)，研討和保證產(chǎn)品性能和使用條件，正確制定設(shè)計(jì)方案，這是產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性的首要環(huán)節(jié)。

(2)根據(jù)產(chǎn)量確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和產(chǎn)品類型。產(chǎn)量的大小決定著生產(chǎn)批量的規(guī)模，生產(chǎn)批量不同，其生產(chǎn)方式類型也不同，因而其生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性也不同。第十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)運(yùn)用價值工程觀念，在保證產(chǎn)品性能的條件下，按最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法設(shè)計(jì)零部件。在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求的條件下，選用最經(jīng)濟(jì)合理的原材料和元器件，以求降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

(4)全面構(gòu)思，周密設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有良好的操縱維修性能和使用性能，以降低設(shè)備的維修費(fèi)用和使用費(fèi)用。第十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.2電子元器件的選用2.2.1電子元器件的選用準(zhǔn)則電子元器件選用時應(yīng)遵循下列原則：

(1)根據(jù)電路性能的要求和工作環(huán)境的條件選用合適的元器件，元器件的技術(shù)條件、技術(shù)性能、品質(zhì)等級等均應(yīng)滿足設(shè)備工作和環(huán)境的要求，並留有足夠的裕量。第二十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(2)優(yōu)先選用經(jīng)實(shí)踐證明品質(zhì)穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)元器件，不選用淘汰和禁用的元器件。

(3)應(yīng)最大限度地壓縮元器件的品種規(guī)格，減少生產(chǎn)廠家，提高它們的複用率。

(4)除特殊情況外，所有電子元器件應(yīng)按不同的要求經(jīng)過必要的可靠性篩選後，才能用到產(chǎn)品中。第二十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(5)優(yōu)先選用有良好的技術(shù)服務(wù)、供貨及時、價格合理的生產(chǎn)廠家的元器件。對關(guān)鍵元器件要進(jìn)行用戶對生產(chǎn)方的品質(zhì)認(rèn)定。

(6)仔細(xì)分析比較同類元器件在品種、規(guī)格、型號和製造廠商之間的差異，擇優(yōu)選用。要注意統(tǒng)計(jì)在使用過程中元器件所表現(xiàn)出來的性能與可靠性方面的資料，作為以後選用的依據(jù)。第二十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.2.2電子元器件的主要技術(shù)參數(shù)

1.電阻器的主要技術(shù)參數(shù)

(1)標(biāo)稱阻值和允許偏差。標(biāo)稱阻值是指電阻器上所標(biāo)示的名義阻值，所有標(biāo)稱阻值都必須符合標(biāo)稱阻值系列。常用的標(biāo)稱阻值有E6、E12和E24系列，如表2.1所示。實(shí)際阻值與標(biāo)稱阻值的相對誤差稱為允許偏差。普通電阻的允許偏差有Ⅰ級(±5%)、Ⅱ級(±10%)和Ⅲ級(±20%)，精密電阻允許偏差要求更高，如±2%、±1%、±0.5%～±0.001%等。第二十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日表2.1電阻器標(biāo)稱阻值系列第二十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(2)額定功率。電阻器的額定功率是指在正常大氣壓力及額定溫度條件下，在電阻器的使用過程中電阻器所能承受而不致將其燒毀的最大限度功率值。它是根據(jù)電阻器本身的阻值以及所通過的電流和其兩端所加的電壓來確定的，是選擇電阻器的主要參數(shù)之一。常用電阻器額定功率的系列值如表2.2所示。第二十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日表2.2常用電阻器額定功率的系列值第二十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)溫度係數(shù)。溫度係數(shù)是指溫度每升高或降低1℃所引起的電阻值的相對變化。溫度係數(shù)越小，電阻器的穩(wěn)定性就越好。第二十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.電容器的主要技術(shù)參數(shù)

(1)標(biāo)稱容量和允許偏差。電容器標(biāo)稱容量及允許偏差的基本含義同電阻一樣，標(biāo)稱容量越大，電容器貯存電荷的能力就越強(qiáng)。第二十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(2)耐壓值(額定工作電壓)。耐壓值是指在允許的環(huán)境溫度範(fàn)圍內(nèi)，電容器在電路中長期可靠地工作所允許加的最大直流電壓或交流電壓的有效值。在選擇電容器時，電容器的耐壓值應(yīng)該大於實(shí)際工作承受的電壓，否則電容器中的介質(zhì)會被擊穿造成電容器的損壞。常用的耐壓系列值如下所示(單位：V)：第二十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)絕緣電阻。絕緣電阻是指電容器兩極之間的電阻，也稱漏電阻。一般電容器絕緣電阻在108～1010?Ω之間，電容量越大絕緣電阻就越小，所以不能單憑所測絕緣電阻值的大小來衡量電容器的絕緣性能。第三十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3.半導(dǎo)體二極體的主要技術(shù)參數(shù)

(1)最大正向電流IF。最大正向電流是指長期運(yùn)行時晶體二極管允許通過的最大正向平均電流。

(2)反向飽和電流Is。反向飽和電流是指二極體未擊穿時的反向電流值。反向飽和電流主要受溫度影響，該值越小，說明二極體的單向?qū)щ娦栽胶?。第三十一頁，共一百五十五頁?022年，8月28日(3)最大反向工作電壓URM。最大反向工作電壓指正常工作時，二極體所能承受的反向電壓最大值。

(4)最高工作頻率fM。最高工作頻率指晶體二極管能保持良好工作性能條件下的最高工作頻率。第三十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日4.半導(dǎo)體三極管的主要技術(shù)參數(shù)

(1)交流電流放大係數(shù)。交流電流放大係數(shù)包括共發(fā)射極電流放大係數(shù)(β)和共基極電流放大係數(shù)(α)。它是表明電晶體放大能力的重要參數(shù)。

(2)集電極最大允許電流ICM。集電極最大允許電流指放大器的β下降到正常值的2/3時所對應(yīng)的集電極電流值，或者說集電極電流所能達(dá)到的晶體三極管允許的極限值。第三十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)集電極最大允許耗散功率PCM。集電極最大允許耗散功率是指集電極因受熱而引起晶體三極管的參數(shù)變化不超過規(guī)定允許值時，集電極所能消耗的最大功率，或者說電晶體集電極溫度升高到不致將集電結(jié)燒毀所消耗的最大功率。

(4)集-射間反向擊穿電壓(UCEO)。集-射間反向擊穿電壓指三極管基極開路時，集電極和發(fā)射極之間允許加的最高反向電壓。第三十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日5.積體電路的主要技術(shù)參數(shù)

1)?TTL“反及閘”積體電路的主要靜態(tài)參數(shù)

(1)輸出高電平UOH。輸出高電平UOH是指輸入端有一個(或幾個)為低電平時的輸出電平。UOH典型值約為3.6V。

(2)輸出低電平UOL。輸出低電平UOL是指在電路輸出端接有額定負(fù)載(通常規(guī)定為帶八個同類型的反及閘負(fù)載)時，電路處於飽和導(dǎo)通狀態(tài)時的輸出電壓。UOL一般應(yīng)小於或等於0.35V。第三十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)輸入短路電流IIS。輸入短路電流IIS是指當(dāng)任何一個輸入端接地而其餘輸入端懸空時，流過該輸入端的電流值。IIS應(yīng)小於1.5mA，且越小越好。

(4)輸入漏電流IIH。輸入漏電流IIH是指在電路中，當(dāng)任一輸入端接高電平，其餘輸入端接地時，流過接高電平輸入端的電流。IIH應(yīng)小於70μA，且越小越好。

(5)開門電壓UON。開門電壓UON是指在電路輸出端接有負(fù)載(通常規(guī)定為帶八個同類型的反及閘負(fù)載)時，使輸出電壓為低電平時的最小輸入電壓。一般UON應(yīng)小於或等於1.8V，典型值為1.4V。第三十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(6)關(guān)門電壓UOFF。關(guān)門電壓UOFF是指輸出電壓值下降到規(guī)定值(即UON)的90%時的輸入電壓。一般UOFF應(yīng)小於或等於0.8V，典型值為1V。第三十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2)數(shù)位積體電路的主要動態(tài)參數(shù)

(1)平均傳輸延遲時間tpd。平均傳輸延遲時間是數(shù)位積體電路的一個重要動態(tài)參數(shù)。當(dāng)門電路工作時，若輸入一個脈衝信號，則輸出脈衝會有一定的時間延遲，如圖2.1所示。

(2)導(dǎo)通延遲時間trd。導(dǎo)通延遲時間是從輸入脈衝上升沿的50%起，到輸出脈衝下降沿的50%為止這段時間間隔。

(3)截止延遲時間tfd。截止延遲時間是從輸出脈衝下降沿的50%起，到輸出脈衝上升沿的50%為止這段時間間隔。第三十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.1數(shù)位積體電路的動態(tài)參數(shù)第三十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3)運(yùn)算放大器的主要參數(shù)

(1)開環(huán)電壓增益Aud。開環(huán)電壓增益Aud是指運(yùn)算放大器處於開環(huán)狀態(tài)並且沒有外部回饋時，其輸出(直流)電壓增量與輸入(直流)差模電壓增量之比，即Aud=ΔUo/ΔUi=Uo/Ui。

(2)共模抑制比CMRR。差模輸入是指把輸入信號電壓加在運(yùn)算放大器的兩個輸入端之間。第四十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)輸入偏置電流IB。輸入偏置電流IB是指運(yùn)算放大器在沒有輸入信號時，流入雙極型電晶體的基極電流或場效應(yīng)電晶體的柵極漏電流。一般規(guī)定IB值是流入兩個輸入端的輸入偏置電流之和的一半。

(4)輸入失調(diào)電流IOS。輸入失調(diào)電流IOS是指當(dāng)輸入信號為零時，運(yùn)算放大器的兩個輸入端的偏置電流的差值，即IOS=︱IB－︱－∣IB+∣。由於信號源內(nèi)阻的存在，IOS會引起一輸入電壓變化，從而破壞運(yùn)算放大器的平衡，使其輸出電壓值不為零，因此，要求IOS愈小愈好。第四十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(5)輸入失調(diào)電壓UOS。在運(yùn)算放大器的兩個輸入端上外加一直流補(bǔ)償電壓，以使其輸出端為零電位，則外加的補(bǔ)償電壓就是輸入失調(diào)電壓UOS。UOS愈小，運(yùn)算放大器的電路對稱程度愈好。第四十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.2.3電子元器件的降額使用元器件失效的一個重要原因是由於它工作在允許的應(yīng)力水準(zhǔn)之上。因此為了提高元器件可靠性，延長其使用壽命，必須有意識地降低施加在元器件上的工作應(yīng)力，以使實(shí)際使用應(yīng)力低於其規(guī)定的額定應(yīng)力。對元器件有影響的應(yīng)力有：時間、溫度、濕度、腐蝕、機(jī)械應(yīng)力(直接負(fù)荷、衝擊、振動等)和電應(yīng)力(電壓、電流、頻率等)等。第四十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日1.電阻器的降額使用電阻器按其功能可分為固定電阻器、電位器、熱敏電阻器等。對於固定電阻器和電位器而言，影響其可靠性的最重要應(yīng)力為電壓、功率和環(huán)境溫度；對於熱敏電阻而言，影響其可靠性的應(yīng)力則主要是功率和環(huán)境溫度。第四十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.電容器的降額使用影響電容器可靠性的最重要應(yīng)力是電壓和環(huán)境溫度。對於固定紙/塑膠薄膜電容器而言，在應(yīng)用時，交流峰值電壓與直流電壓之和不得超過其額定值。第四十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3.半導(dǎo)體器件降額使用可按GJB/Z35《電子元器件降額準(zhǔn)則》對半導(dǎo)體器件合理地降額使用。需要降額的主要參數(shù)是結(jié)溫、電壓和電流。半導(dǎo)體器件的降額係數(shù)S取0.5以下，溫度低於50℃。鍺管還要低一點(diǎn)。不同的半導(dǎo)體器件，S的定義不一樣。第四十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

晶體二極管的S為平均正向工作電流與25?℃時的最大額定正向電流之比。晶體三極管的S為實(shí)際功率與25?℃時的最大額定功率之比。穩(wěn)壓管的S為實(shí)際耗散功率與25?℃時最大額定功率之比。光電器件的S為實(shí)際耗散功率與25?℃時最大額定功率乘以與最大允許結(jié)溫有關(guān)的修正係數(shù)之比。表2.3列出了常用元器件的推薦降額範(fàn)圍。第四十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日表2.3常用元器件的推薦降額範(fàn)圍第四十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.2.4電子元器件的檢驗(yàn)與篩選電子元器件的品質(zhì)是電子產(chǎn)品可靠性的重要保證，因此，在電子設(shè)備整機(jī)裝配前，應(yīng)按照整機(jī)技術(shù)要求對元器件進(jìn)行品質(zhì)核對總和篩選，不符合要求的元器件不得裝入整機(jī)。第四十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日1.元器件的外觀檢查外觀檢查時，首先要查對元器件的型號、規(guī)格和出廠日期是否符合整機(jī)技術(shù)條件要求，沒有合格證明的元器件不得使用。外觀檢查的主要內(nèi)容如下：

(1)元器件外觀是否完整無損，標(biāo)記是否清晰，引線和接線端子是否無銹蝕和明顯氧化。

(2)電位器、可變電容器和可調(diào)電感器等元件調(diào)節(jié)時是否旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無跳變和卡死現(xiàn)象。第五十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)接外掛程式是否插拔自如，插針、插孔鍍層是否光亮，無明顯氧化和沾汙。

(4)膠木件表面是否無裂紋、起泡和分層。瓷質(zhì)件表面是否光潔平整，無缺損。

(5)帶有密封結(jié)構(gòu)的元器件，密封部件是否損壞和開裂。

(6)鍍銀件表面是否光亮，無變色發(fā)黑現(xiàn)象。

第五十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.元器件的篩選和老化篩選和老化的目的是剔除因某種缺陷而導(dǎo)致早期失效的元器件，從而提高元器件的使用壽命和可靠性。因此，凡有篩選和老化要求的元器件，在整機(jī)裝配前必須按照整機(jī)產(chǎn)品技術(shù)要求和有關(guān)技術(shù)規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和老化。第五十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

下面對半導(dǎo)體二極體、三極管和積體電路的篩選和老化的技術(shù)要求作簡單介紹。

1)半導(dǎo)體二極體、三極管的篩選

(1)篩選程式如下：①二極體(此處列舉的是整流二極體)：高溫貯存→溫度衝擊→敲擊→功率老化→高溫測反向漏電流→常溫測試→檢漏→外觀檢查。②三極管：高溫貯存→溫度衝擊→跌落(大功率管不做)→高溫反偏(矽PNP管做)→功率老化→高低溫測試(必要時做)→常溫測試→檢漏→外觀檢查。第五十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(2)篩選條件及要求如下：①高溫貯存的要求為：貯存溫度：矽二極體為150±3?℃；矽三極管為175±3?℃；鍺二極體、三極管為100±2?℃。貯存時間：A級為48小時，B級為96小時。②溫度衝擊的要求為：鍺器件：－55±3?℃～85±2?℃

矽器件：－55±3?℃～125±3?℃第五十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日③敲擊。在專用夾具上用小錘敲擊器件，並用圖示儀監(jiān)視最大工作電流正向曲線。④功率老化。在常溫下，按技術(shù)要求(例如：整流二極體最大電流不大於1A時，按額定電流的1.5倍老化；最大電流大於1A時，可按額定電流老化)通電老化。⑥高溫測試。其試驗(yàn)溫度的要求為：鍺二極體為70±2℃，鍺中小功率三極管為55±2℃，鍺大功率管為75±2℃，矽二極體、三極管為125±3℃，恒溫時間為30分鐘。第五十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日⑦低溫測試。其試驗(yàn)溫度為－55±3℃，恒溫時間為30分鐘。⑧常溫測試。常溫測試按技術(shù)檔規(guī)定進(jìn)行。⑨檢漏。檢漏按技術(shù)檔規(guī)定進(jìn)行。第五十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2)半導(dǎo)體積體電路的篩選對於半導(dǎo)體積體電路等元件，也要按照技術(shù)要求，凡有篩選要求的都要進(jìn)行篩選。

(1)高溫貯存。高溫貯存的作用是通過高溫加熱來加速任何可能發(fā)生或存在的表面化學(xué)反應(yīng)，使電路穩(wěn)定，剔除潛在的失效電路。第五十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

貯存條件：溫度為150～175±5℃，貯存時間為48小時或96小時。150℃適用于環(huán)氧扁平封裝的電路，175℃適用于其他材料封裝的電路。

(2)溫度迴圈。溫度迴圈能檢驗(yàn)電路內(nèi)不同結(jié)構(gòu)材料的熱脹冷縮是否匹配。迴圈條件：溫度範(fàn)圍為－55±3～125±3℃。先低溫後高溫，每種溫度下保持30分鐘，交替時間小於1分鐘，交替次數(shù)不少於5次。第五十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)離心加速度。離心加速度試驗(yàn)可使電路內(nèi)部焊點(diǎn)不牢，裝片或封裝不佳，管殼及矽片存在潛在裂紋等缺陷易於暴露。試驗(yàn)條件：品質(zhì)小於15g的電路可施加外力20kg，品質(zhì)大於15g的電路施加外力5kg。沿電路三個軸向，各試驗(yàn)1分鐘。

(4)跌落。有時可以用跌落的方法代替離心加速度的篩選方法。第五十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(5)高溫功率老化。老化條件：溫度為125±3?℃，時間為168小時或96小時。亦可把溫度提高到150±3℃，進(jìn)行24小時老化。

(6)高溫測試。測試條件：溫度為－40±3℃和－55±3℃，各保持30分鐘，測試電參數(shù)。

(8)電路輸入、輸出特性檢查。在室溫下分別對電路每一個輸入、輸出端的PN結(jié)加反向電壓，觀察其特性曲線有無顯示擊穿現(xiàn)象。擊穿電壓應(yīng)大於7V，漏電流應(yīng)小於10μA。第六十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.3電子設(shè)備的可靠性防護(hù)措施2.3.1電子設(shè)備的散熱防護(hù)溫度是影響電子設(shè)備可靠性最廣泛的一個因素。電子設(shè)備工作時，其功率損失一般都以熱能形式散發(fā)出來，尤其是一些耗散功率較大的元器件，如電子管、變壓器、大功率電晶體、大功率電阻等。另外，當(dāng)環(huán)境溫度較高時，設(shè)備工作時產(chǎn)生的熱能難以散發(fā)出去，將使設(shè)備溫度升高。第六十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日1.電阻器的散熱措施

1)溫度對電阻器的影響溫度升高會使電阻使用率下降，導(dǎo)致其壽命降低。如RTX型碳膜電阻，當(dāng)環(huán)境溫度為40℃時，允許的使用功率為標(biāo)稱值的100%；環(huán)境溫度增至100℃時，允許使用功率僅為標(biāo)稱值的20%。另外，溫度過高能使雜訊增大。溫度變化同樣會使阻值變化，溫度每升高或降低10℃，其阻值大約變化1%。第六十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2)電阻器散熱的一般方法電阻的溫度與其形式、尺寸、功率損耗、安裝位置以及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。一般情況下，電阻是通過引出線的傳導(dǎo)和本身的對流、輻射來散熱的。電阻器散熱的一般考慮有：

(1)大功率電阻器應(yīng)安裝在金屬底座上，以便散熱。

(2)不許在沒有散熱的情況下，將功率電阻器直接裝在接線端或印製板上。

(3)功率電阻器盡可能安裝在水準(zhǔn)位置。第六十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(4)引線長度應(yīng)短些，使其和印製電路板的接點(diǎn)能起散熱作用；但又不能太短，且最好稍彎曲，以允許熱脹冷縮。如用安裝架，則要考慮其熱脹冷縮的應(yīng)力。

(5)當(dāng)電阻器成行或成排安裝時，要考慮通風(fēng)的限制和相互散熱的影響，並將其適當(dāng)組合。

(6)在需要補(bǔ)充絕緣時，需考慮散熱問題。第六十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.半導(dǎo)體分立器件的散熱措施

1)溫度對半導(dǎo)體分立器件的影響半導(dǎo)體器件對溫度反應(yīng)很敏感，過高的溫度會使器件的工作點(diǎn)發(fā)生漂移、增益不穩(wěn)定、雜訊增大和信號失真，嚴(yán)重時會引起熱擊穿。因此，通常半導(dǎo)體器件的工作溫度不能過高，如鍺管不超過70～100℃；矽管不超過150～200℃。表2.4列出了常用元器件的允許溫度。第六十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日表2.4常用元器件允許溫度第六十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2)半導(dǎo)體分立器件散熱的一般考慮

(1)對於功率小於100mW的電晶體，一般不用散熱器。

(2)大功率半導(dǎo)體分立器件應(yīng)裝在散熱器上。

(3)散熱器應(yīng)使肋片沿其長度方向垂直安裝，以便於自然對流。散熱器上有多個肋片時，應(yīng)選用肋片間距大的散熱器。第六十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(4)半導(dǎo)體分立器件外殼與散熱器間的接觸熱阻應(yīng)盡可能小，應(yīng)儘量增大接觸面積，接觸面保持光潔，必要時在接觸面上塗上導(dǎo)熱膏或加熱絕緣矽橡膠片，借助於合適的緊固措施保證緊密接觸。

(5)散熱器要進(jìn)行表面處理，使其粗糙度適當(dāng)並使表面呈黑色，以增強(qiáng)輻射換熱。

(6)對於熱敏感的半導(dǎo)體分立器件，安裝時應(yīng)遠(yuǎn)離耗散功率大的元器件。

(7)對於工作於真空環(huán)境中的半導(dǎo)體分立器件，散熱器設(shè)計(jì)時應(yīng)以只有輻射和傳導(dǎo)散熱為基礎(chǔ)。第六十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3)散熱器常用的散熱器大致有：平板形、平行肋片形、叉指形、星形等，如圖2.2(a)～(d)所示。第六十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.2散熱器形狀(a)平板形；(b)平行肋片形；(c)叉指形；(d)星形第七十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3.變壓器的散熱措施

1)溫度對變壓器的影響溫度對變壓器的影響除降低其使用壽命外，絕緣材料的性能也將下降。一般情況下，變壓器的允許溫度應(yīng)低於95℃。第七十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2)變壓器散熱的一般考慮

(1)不帶外罩的變壓器，要求鐵心與支架、支架與固定面都要良好接觸，使其熱阻最小。

(2)對有外罩的變壓器，除要求外罩與固定面良好接觸外，可將其墊高並在固定面上開孔，形成對流，如圖2.3所示。

(3)變壓器外表面應(yīng)塗無光澤黑漆，以加強(qiáng)輻射散熱。第七十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.3變壓器的散熱第七十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日4.積體電路的散熱措施積體電路的散熱，主要依靠管殼及引線的對流、輻射和傳導(dǎo)散熱，如圖2.4所示。當(dāng)積體電路的熱流密度超過0.6W/cm2時，應(yīng)裝散熱裝置，以減少外殼與周圍環(huán)境的熱阻。第七十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.4積體電路的散熱第七十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日5.電子設(shè)備整機(jī)的散熱措施

1)機(jī)殼自然散熱機(jī)殼是接受設(shè)備內(nèi)部熱量並將其散到周圍環(huán)境中去的機(jī)械結(jié)構(gòu)。機(jī)殼散熱措施一般考慮如下：

(1)選擇導(dǎo)熱性能好的材料做機(jī)殼，加強(qiáng)主機(jī)殼內(nèi)外表面的熱傳導(dǎo)。

(2)在機(jī)殼內(nèi)、外表面塗粗糙的黑漆，以提高機(jī)殼熱輻射能力。

(3)在機(jī)殼上合理地開通風(fēng)孔，以加強(qiáng)氣流的對流換熱能力。第七十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

圖2.5為常見的通風(fēng)口形式。圖(a)為最簡單的衝壓而成的通風(fēng)孔；圖(b)為通風(fēng)孔較大時用金屬網(wǎng)遮住洞口的形式；圖(c)為百葉窗式通風(fēng)孔。圖2.5散熱器通風(fēng)口形式第七十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2)印製板的熱設(shè)計(jì)從有利於散熱的角度出發(fā)，印製板最好是直立安裝，板與板之間的距離一般不要小於2cm，而且元器件在印製板上的排列方式應(yīng)遵循如下規(guī)則：

(1)對於採用對流空氣冷卻方式的設(shè)備，最好是將積體電路(或其他元器件)按縱長方式排列，如圖2.6(a)所示；對於採用強(qiáng)制空氣冷卻(風(fēng)扇冷卻)的設(shè)備，則應(yīng)按橫長方式排列，如圖2.6(b)所示。第七十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(2)在同一塊印製板上安裝半導(dǎo)體器件時，應(yīng)將發(fā)熱量小或不耐熱的元器件(如小信號電晶體、小規(guī)模積體電路、電解電容等)放在氣流的入口處，將發(fā)熱量大或耐熱好的元器件放在氣流的出口處。第七十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.6積體電路在印製板上的排列(a)縱長排列；(b)橫長排列第八十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(3)在水準(zhǔn)方向上，大功率器件應(yīng)儘量靠近印製板邊沿佈置，以便縮短傳熱途徑；在垂直方向上，大功率器件應(yīng)儘量靠近印製板上方佈置，以便減小這些器件工作時對其他元器件溫度的影響。

(4)溫度敏感器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備底部)，不要將它放在發(fā)熱元器件的正上方，多個器件最好是水準(zhǔn)交錯佈局。也可採用“熱遮罩”方法達(dá)到熱保護(hù)作用。第八十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理佈局由於設(shè)備內(nèi)印製板的散熱主要依靠空氣對流，因此在設(shè)計(jì)時要研究空氣流動途徑，合理配置元器件或印製電路板。具體措施有：

(1)要合理地佈置主機(jī)殼進(jìn)出風(fēng)口的位置，儘量增大進(jìn)出風(fēng)口之間的距離和高度差，以增強(qiáng)自然對流。第八十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(2)對大面積的元器件應(yīng)特別注意其放置位置，如機(jī)箱底的底板、隔熱板、遮罩板等。若位置安排不合理，則可能阻礙或阻斷自然對流的氣流。

(3)在印製板上進(jìn)行元器件佈局時，要避免在某個區(qū)域留有較大的空域。如圖2.7(a)所示，冷卻空氣大多從此空域中流走，造成散熱效果大大降低。如圖2.7(b)所示，冷卻空氣的通路阻抗均勻，散熱效果得到了改善。整機(jī)設(shè)備內(nèi)有多塊印製電路板的情況也應(yīng)注意同樣的問題。第八十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

圖2.7元器件的佈局(a)較差佈局；(b)較好佈局第八十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日4)強(qiáng)制風(fēng)冷強(qiáng)制風(fēng)冷是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行鼓風(fēng)或抽風(fēng)，提高設(shè)備內(nèi)空氣流動的速度，增大散熱面的溫差，達(dá)到散熱的目的。強(qiáng)制風(fēng)冷的散熱形式主要是對流散熱，其冷卻介質(zhì)是空氣。強(qiáng)制風(fēng)冷是目前應(yīng)用最多的一種強(qiáng)制冷卻方法。第八十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日【實(shí)例】積體電路在印製板上的排列方式對其溫升的影響。圖2.8給出了大型積體電路(LSI)和小規(guī)模積體電路(SSI)混合安裝情況下的兩種排列方式。LSI的功耗為1.5W，SSI的功耗為0.3W。實(shí)測結(jié)果表明，圖2.8(a)所示排列方式使LSI的溫升達(dá)50℃，而圖2.8(b)所示排列方式使LSI的溫升為40℃，顯然採納後一種排列方式對降低LSI的溫升更為有效。第八十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.8積體電路的排列方式對其溫升的影響第八十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

電子設(shè)備的氣候防護(hù)潮濕、鹽霧、黴菌以及氣壓、污染氣體對電子設(shè)備影響很大，其中潮濕的影響是最主要的。特別是在低溫高濕條件下，空氣濕度達(dá)到飽和時會使機(jī)內(nèi)元器件、印製電路板上產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，使電性能下降，故障上升第八十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日1.潮濕的防護(hù)電子設(shè)備受到潮濕空氣的侵蝕，會在元器件或材料表面凝聚一層水膜，並滲透到材料內(nèi)部，從而造成絕緣材料的表面電導(dǎo)率增加，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增加，零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落，使其失去保護(hù)作用。防潮濕的措施很多，常用的方法有浸漬、灌封、密封等。第八十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日1)浸漬浸漬是將被處理的元件或材料浸入不吸濕的絕緣漆中，經(jīng)過一定時間使絕緣液體進(jìn)入元件或材料的小孔、縫隙和結(jié)構(gòu)件的空隙，從而提高元件或材料的防潮濕性能和其他性能。

2)灌封灌封是用於熱溶狀態(tài)的樹脂、橡膠等將電器元件澆注封閉，形成一個與外界完全隔絕的獨(dú)立的整體。

第九十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3)密封密封是防止潮濕長期影響的最有效的方法。密封是將零件、元器件、部件或一些複雜的裝置甚至整機(jī)安裝在不透氣的密封盒內(nèi)，這種防潮手段屬於機(jī)械防潮。

第九十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.鹽霧和黴菌的防護(hù)

1)鹽霧的防護(hù)鹽霧主要發(fā)生在海上和近海地區(qū)，因鹽鹼被風(fēng)刮起或鹽水蒸發(fā)而形成的一種帶有鹽分的霧狀氣體。鹽霧的防護(hù)方法主要是：在一般電鍍的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，即嚴(yán)格電鍍工藝，保證鍍層厚度，選擇適當(dāng)?shù)腻儗臃N類；採用密封機(jī)殼或機(jī)罩，使設(shè)備與鹽霧環(huán)境隔開；對關(guān)鍵元件進(jìn)行灌封或加其他密封措施。第九十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2)黴菌的防護(hù)黴菌是指生長在營養(yǎng)基質(zhì)上而形成絨毛狀、蜘網(wǎng)狀或絮狀菌絲體的真菌。黴菌種類繁多。第九十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日電子設(shè)備的黴菌防護(hù)方法有以下幾種：

(1)控制環(huán)境條件。

(2)密封防黴。

(3)使用防黴劑。

(4)使用防黴材料。第九十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3.金屬的防腐電子設(shè)備中大量應(yīng)用到金屬材料，金屬材料會和周圍腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用，從而導(dǎo)致金屬的腐蝕。金屬防腐蝕措施如下：

(1)選擇合適的材料。金屬材料的耐蝕性能與所接觸的介質(zhì)有密切的關(guān)係。選材時，首先要知道腐蝕介質(zhì)的種類、腐蝕強(qiáng)度、PH值以及影響腐蝕性的諸如環(huán)境溫度、濕度變化情況等各種因素。第九十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(2)採用表面塗覆方法。表面塗覆是電子設(shè)備最常用的金屬防腐蝕方法。表面塗覆就是在零件表面塗覆一層金屬或非金屬覆蓋層。根據(jù)構(gòu)成覆蓋層的物質(zhì)不同，可將覆蓋層分為三類：金屬覆蓋層(電鍍)、化學(xué)覆蓋層(金屬氧化物)和塗料覆蓋層。第九十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

電子設(shè)備的電磁防護(hù)遮罩就是用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧涎u成的以盒、殼、板和柵等形式，將電磁場限制在一定空間範(fàn)圍內(nèi)，使電磁場從遮罩體的一面?zhèn)鞯搅硪幻鏁r受到很大的衰減，從而抑制電磁場的擴(kuò)散。根據(jù)遮罩抑制功能的不同，可分為電遮罩、磁遮罩和電磁遮罩。第九十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

電遮罩即靜電或電場的遮罩，用於防止或抑制寄生電容耦合，隔離靜電或電場干擾。電遮罩最簡單的方法是在感應(yīng)源和受感器之間加一塊接地良好的金屬板，把感應(yīng)源的寄生電容短接到地，達(dá)到遮罩的目的。磁遮罩用於防止磁感應(yīng)，抑制寄生電感耦合，隔離磁場干擾。電磁遮罩用於防止或抑制高頻電磁場的干擾。第九十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日1.元器件防靜電措施半導(dǎo)體器件在製造、存貯、運(yùn)輸及裝配過程中均可能因摩擦而產(chǎn)生靜電電壓，當(dāng)器件與這些帶電體接觸時，帶電體就會通過器件引腳放電，引起器件失效。如MOS器件、雙極器件和混合積體電路等器件對靜電放電損傷敏感。第九十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

以對靜電敏感的CMOS積體電路為例，在電路設(shè)計(jì)及印製板設(shè)計(jì)時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)不使用的輸入端應(yīng)根據(jù)要求接電源或接地，不得懸空。

(2)作為線路板輸入介面的電路，其輸入端除加瞬變電壓抑制二極體外，還應(yīng)對地接電阻器(阻值一般取0.2～1MΩ)。

(3)當(dāng)電路與電阻電容組成振盪器時，電容器存貯電荷產(chǎn)生的電壓可使有關(guān)輸入端的電壓暫態(tài)高於電源電壓。第一百頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(4)作為線路板輸入介面的傳輸門，每個輸入端都應(yīng)串接電阻器(阻值取50～100?Ω)。

(5)作為線路板輸入介面的邏輯門，每個輸入端都應(yīng)串接電阻器(阻值取100～200?Ω)。

(6)作為線路板輸入介面的應(yīng)用部位，應(yīng)防止其輸入電位高於電源電位(先加信號源，後加線路板電源，就可導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生)。第一百零一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

2.導(dǎo)線的遮罩

1)印製導(dǎo)線遮罩單面印製板在信號線之間設(shè)置接地的印製導(dǎo)線可以起遮罩作用，如圖2.9(a)所示。雙面印製板，除在信號線之間設(shè)置接地線以外，其背面銅箔也接地，增強(qiáng)了遮罩作用，如圖2.9(b)所示。第一百零二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.9印製板的遮罩線第一百零三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2)高頻導(dǎo)線(同軸射頻電纜)的遮罩高頻導(dǎo)線的遮罩主要是在其外面套上一層金屬絲的編織網(wǎng)，中心是芯線，金屬網(wǎng)是遮罩層，芯線和遮罩層之間襯有絕緣材料，遮罩層外還有一層絕緣套管。

(1)高頻高電平導(dǎo)線的遮罩。對於高頻高電平導(dǎo)線，遮罩的作用主要是防止其干擾外界。導(dǎo)線接入電路時，只要將遮罩層在一端接地，則中心導(dǎo)線信號電流在遮罩層上感應(yīng)出的電荷就被釋放到地，在遮罩層外部沒有電場。一端接地的方法具有有效的電場遮罩作用，如圖2.10所示。第一百零四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.10遮罩體一端接地的電場遮罩作用第一百零五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

如果遮罩層兩端接地，則使遮罩層通過地能夠得到一個與中心線電流方向相反的電流。兩電流產(chǎn)生的磁場互相抵消，使在遮罩層的外面沒有磁場輻射，從而起到磁遮罩作用，如圖2.11(a)、(b)所示。

第一百零六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.11遮罩體上有電流時的遮罩作用第一百零七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

遮罩層與遮罩盒的連接正確與否也很重要。正確的接法是：遮罩層在芯線進(jìn)入遮罩盒的入口時就應(yīng)與遮罩盒連接，如圖2.12(a)所示；否則，遮罩層所耦合的外界干擾信號在遮罩盒內(nèi)會產(chǎn)生磁場，形成干擾，如圖2.12(b)所示。

(2)高頻低電平導(dǎo)線的遮罩。對於高頻低電平導(dǎo)線，遮罩的作用主要是防止外界對其的干擾。第一百零八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.12隔離電纜外皮與遮罩盒的連接第一百零九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日3.低頻變壓器的遮罩變壓器的鐵心由鐵磁材料製成，磁通絕大部分在鐵心中形成閉合回路，但有小部分磁通(漏磁通)穿過周圍空間而造成干擾，這將影響其附近的電子設(shè)備的正常工作，如放大器的調(diào)製交流聲，因此必須對變壓器進(jìn)行遮罩。變壓器的常見遮罩方法有兩種。一種是在鐵心側(cè)面包鐵皮，如圖2.13(a)所示；另一種是線上包外麵包一圈銅皮作為短路環(huán)，如圖2.13(b)。漏磁通在環(huán)內(nèi)感應(yīng)渦流，而渦流所產(chǎn)生的磁場與漏磁場反向，所以短路環(huán)減少了漏磁場對外界的干擾。第一百一十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.13變壓器的遮罩第一百一十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日4.電路的遮罩電路單元遮罩的一般原則如下：

(1)在電子設(shè)備或系統(tǒng)具有不同頻率的電路中，為防止相互之間的雜散電容耦合而造成干擾，對於振盪器、放大器、濾波器等都應(yīng)分別加以遮罩。

(2)如果多級放大器的增益不大，則級與級之間可以不遮罩；如果其增益大，輸出級對輸入級的回饋大，則級與級之間應(yīng)加以遮罩。

(3)如果低電平級靠近高電平級，則需要遮罩；如果干擾電平與低電平級的輸入電平可以比擬，則應(yīng)嚴(yán)格遮罩。

第一百一十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(4)根據(jù)電路特性決定是否遮罩。電路是否需要遮罩決定於電路本身的特點(diǎn)。如低輸入阻抗的放大器受寄生回饋的影響比高輸入阻抗放大器的影響要小。第一百一十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.4印製電路板佈線的可靠性設(shè)計(jì)

電磁相容性設(shè)計(jì)電磁相容性(EMC)是指電子系統(tǒng)及其元器件在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有效地進(jìn)行工作的能力。EMC設(shè)計(jì)的目的是既能抑制各種外來的干擾，使電路和設(shè)備在規(guī)定的電磁環(huán)境中能正常工作，又能減少其本身對其他設(shè)備的電磁干擾。第一百一十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

印製電路板電磁相容設(shè)計(jì)具體體現(xiàn)在佈線時，此時要注意以下問題：

(1)專用零伏線、電源線的走線寬度大於等於1mm。

(2)電源線和地線盡可能靠近，整塊印製板上的電源與地要呈“井”字形分佈，以便使分佈線電流達(dá)到均衡。

(3)要為類比電路專門提供一根零伏線，以減少線間串?dāng)_。必要時可增加印製線條的間距。注意安插一些零伏線作為線間隔離。

第一百一十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(4)印製電路板的插頭也要多安排一些零伏線作為線間隔離；要特別注意電流流通中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸；如有可能，在控制線(於印製板上)的入口處加接R-C去耦，以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的干擾因素。第一百一十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(5)印製電路板上印製弧線的寬度不要突變，導(dǎo)線不要突然拐角(≥90°)。傳輸線拐角要採用45°角，以降低回?fù)p。

(6)時鐘引線、行驅(qū)動器或匯流排驅(qū)動器的信號線常常載有大的瞬變電流，其印製導(dǎo)線要盡可能短；而對於電源線和地線這類難以縮短長度的佈線，則應(yīng)在印製板面積和線條密度允許的條件下盡可能加大佈線的寬度。第一百一十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(7)採用平行走線可以減少導(dǎo)線電感，但會使導(dǎo)線之間的互感和分佈電容增加。

(8)為了抑制印製導(dǎo)線之間的串?dāng)_，在設(shè)計(jì)佈線時應(yīng)儘量避免長距離的平行走線，盡可能拉開線與線之間的距離，信號線與地線及電源線盡可能不交叉。在使用一般電路時，印製導(dǎo)線間隔和長度設(shè)計(jì)可以參考表2.5所列規(guī)格。第一百一十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日表2.5印製電路板防串?dāng)_設(shè)計(jì)規(guī)則第一百一十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

高頻數(shù)位電路PCB設(shè)計(jì)中的佈局與佈線為了避免高頻信號通過印製導(dǎo)線時產(chǎn)生的電磁輻射，在印製電路板佈線時，應(yīng)注意以下要點(diǎn)：

(1)高頻數(shù)位信號線要用短線。

(2)主要信號線最好集中在PCB板中心。

(3)時鐘發(fā)生電路應(yīng)在板中心附近。第一百二十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(4)電源線盡可能遠(yuǎn)離高頻數(shù)位信號線或用地線隔開，電路的佈局必須減少電流回路，電源的分佈必須是低感應(yīng)的(多路設(shè)計(jì))。

(5)資料匯流排的佈線應(yīng)每兩根信號線之間夾一根信號地線，最好是緊挨著最不重要的地址引線放置地回路，因?yàn)獒嵴叱］d有高頻電流。輸入、輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)儘量避免相鄰平行，如圖2.14所示。第一百二十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.14資料匯流排的佈線方式第一百二十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(6)儘量減少印製導(dǎo)線的不連續(xù)性，例如導(dǎo)線寬度不要突變，導(dǎo)線的拐角大於90°，禁止環(huán)形走線等。這樣也有利於提高印製導(dǎo)線耐焊接熱的能力。

(7)匯流排驅(qū)動器應(yīng)緊挨其欲驅(qū)動的匯流排。

(8)在印製板佈線高速、中速和低速邏輯電路時，應(yīng)按照圖2.15的方式排列器件。

(9)由於突出引線存在抽頭電感，因此要避免使用有引線的元件。第一百二十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日圖2.15不同工作速度的邏輯電路在印製板上的排列順序第一百二十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日

特殊元器件在電磁相容性設(shè)計(jì)中還要遵循以下原則：

(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分佈參數(shù)和相互間的電磁干擾。

(2)某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，避免放電，使引線意外短路。

(3)根據(jù)電路的功能單元對電路的全部元器件進(jìn)行佈局時，要符合以下要求：第一百二十五頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日①按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使佈局便於信號流通，並使信號方向盡可能保持一致。②以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行佈局。③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分佈參數(shù)。第一百二十六頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.4.3混合信號電路PCB設(shè)計(jì)中的佈局與佈線混合信號電路PCB是指含有類比電路和數(shù)位電路的PCB。混合信號電路PCB的設(shè)計(jì)很複雜，元器件的佈局、佈線以及電源和地線的處理將直接影響到電路性能和電磁相容性能。第一百二十七頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日1.混合信號電路PCB的電磁相容設(shè)計(jì)中的佈線原則

(1)遵守常規(guī)的佈線原則。

(2)在印製電路板的所有層中，數(shù)位信號只能在印製板的數(shù)位部分佈線，類比信號只能在印製板的類比部分佈線。

(3)實(shí)現(xiàn)類比和數(shù)位電源分割。第一百二十八頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.混合信號電路PCB的電磁相容設(shè)計(jì)中的佈局原則

(1)遵循常規(guī)的元器件佈局原則。

(2)將PCB分區(qū)為獨(dú)立的、合理的類比電路區(qū)和數(shù)位電路區(qū)。

(3)?A/V轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置。

(4)電源和地線單獨(dú)引出。第一百二十九頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.4.4單片機(jī)系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)

1.單片機(jī)系統(tǒng)印製電路板設(shè)計(jì)要求印製電路板的設(shè)計(jì)對單片機(jī)系統(tǒng)能否抗干擾非常重要。要本著儘量控制噪音源，儘量減少噪音的傳播與耦合，以及儘量減少噪音的吸收這三大原則設(shè)計(jì)印製電路板和佈線。印製電路板要合理分區(qū)。印製電路板按單點(diǎn)接電源、單點(diǎn)接地的原則送電。第一百三十頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.單片機(jī)系統(tǒng)印製電路板設(shè)計(jì)技巧

(1)把時鐘振盪電路、高速邏輯電路部分用地線圈起來，讓周圍電場趨近於零。

(2)I/O驅(qū)動器件、功率放大器儘量靠近印製電路板的邊沿，靠近接外掛程式。

(3)能用低速的器件就不用高速的器件，高速器件只用在關(guān)鍵的地方。

(4)使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時鐘，時鐘發(fā)生器要儘量靠近用到該時鐘的晶片。第一百三十一頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(5)使用45°的折線佈線，不要使用90°折線，以減小高頻信號的發(fā)射。電源線、地線要儘量粗。信號線的過孔要儘量少。

(6)關(guān)鍵的線儘量短而粗，並在兩邊加上保護(hù)地。若將敏感信號和雜訊場帶信號通過一條扁帶電纜引出，則要用地線—信號—地線方式引出(見圖2.14)。

(7)任何信號線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)儘量小。第一百三十二頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(8)對A/D類器件，數(shù)位部分與類比部分寧可繞一下也不要交叉。雜訊敏感線不要與高速線、大電流線平行。

(9)單片機(jī)及其他積體電路如有多個電源、地端，則每端都要加一個去耦電容，每個積體電路也要加一個去耦電容(獨(dú)石電容或瓷片電容)。

(10)單片機(jī)不用的I/O埠程式設(shè)計(jì)時要定義成輸出。

(11)需要時，電源線、地線上可加銅線繞制的高頻扼流圈，用來阻斷高頻雜訊的傳導(dǎo)。第一百三十三頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日(12)儘量不要使用積體電路插座，把積體電路直接焊在印製板上，因?yàn)椴遄休^大的分佈電容。

(13)若經(jīng)濟(jì)條件允許，可用多層板製作印製電路板。第一百三十四頁，共一百五十五頁，2022年，8月28日2.5PCB電磁相容設(shè)計(jì)中的地線設(shè)計(jì)2.5.1地線阻抗干擾任何導(dǎo)線(包括地線)都有一定的阻抗。阻抗指的是交流狀態(tài)下導(dǎo)線對電流的阻抗，這個阻抗主要是由導(dǎo)線