Анализ, оценка и обеспечение надежности миниатюрного микромощного радиопередатчика (стр. 4 из 5)
5.3 Уточненный расчет надежности по деградационным отказам
Аналогично подразделу 5.1 для биполярного высокочастотного малошумящего транзистора были определены базовая интенсивность отказов λ0=0,18∙10
ч 
и по (5.6)-(5.9) некоторые коэффициенты влияния (см. табл. 5.4). 
, (5.6)где
– температура перехода, °С по (5.7). 
,(5.7)где
=50 °С – температура окружающей среды; 
=70 °С/Вт – тепловое сопротивление «переход-корпус»;P – мощность рассеивания, P=3,2 мВт.
Результат
= 50,224 °С. 
(5.8)где P – номинальная мощность, P=0.25 Вт.
(5.9)где
– коэффициент электрической нагрузки, 0<S<1.0; 
– соответственно, рабочее напряжение коллектор-эмиттер 
=2,2 В и предельное напряжение коллектор-эмиттер при оторванной базе 
=2.6 В.Таблица 5.4 – Значение коэффициентов влияния, констант и уточненное значение интенсивностей отказов для транзистора
| ЭРИ | λ0∙10 ч |  |  |  | λут.тр.∙106ч |
| VT1 | 0.18 | 1.7395 | 0.6 | 0.118 | 0.222 |
По номограмме была определена средняя наработка до отказа для транзистора VT1 (To=3,7∙105 ч).
Уточненное значение средней наработки до отказа всех элементов, подверженных деградации было рассчитано по (5.10).
,(5.10)TYT=μ=3,7
– параметр масштаба деградационного немонотонного распределения.По (5.11) была найдена вероятность деградационных отказов:
, (5.11)где
- функция Лапласа;Соответственно вероятность безотказной работы для совокупности элементов подверженных деградации определяется по (5.12).
(5.12)График зависимости вероятности безотказной работы от времени исследуемого ФУ по деградационным отказам представлен на рис. 5.2.
Рисунок 5.2 – График зависимости вероятности безотказной работы от времени при деградационных отказах исследуемого ФУ
Уточненная вероятность безотказной работы исследуемого ФУ была рассчитана по формуле (5.13).
Рут.(t)=Рут.I(t)·Рут.II(t).(5.13)
Рут.(tб.р.)=0.999
График зависимости уточненной вероятности безотказной работы от времени ФУ №2 представлен на рис. 5.3.
Рисунок 5.3 – График зависимости уточненной вероятности безотказной работы от времени ФУ №2
6. РАСЧЕТ ПОЛЯ ДОПУСКА НА ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ПАРАМЕТР ФУ №2
Для ФУ №2 была выделена та часть, которая является определяющей с точки зрения работоспособности. Эта часть выделена пунктиром на схеме ЭП (см. прил. А). Определяющими элементами в выделенной части являются транзистор VT1, резисторы R3 и R4, определяющим параметром является коэффициент усиления:
. (6.1)Было предположено, что
, 
и соответственно получена зависимость:y=f(x1,x2),(6.2)
где y=46.8– выходной параметр.
По (6.3) были рассчитаны коэффициенты влияния Квi.
Квi=
,(6.3)где xi0, y0 – номинальные значения входных и выходного параметров.
Квx1=1,93∙10-5, Квx2=8,23∙10-4.
По данным комплектующих элементов были определены средние значения поля допуска на относительную погрешность каждого первичного параметра:
М
,(6.4)где
- допустимые максимальные и минимальные значения поля допуска.Однако для всех элементов заданного ФУ допуск на их параметры является симметричным, а значит при подстановке этих значений в формулу (6.4), эта величина будет равна нулю, т.е. М
= 
=0.По (6.5) было определено среднее значение поля допуска на определяющий параметр.
М
.(6.5)М
=0.В предположении нормального закона распределения выходного параметра и независимости первичных параметров была рассчитана половина поля допуска на относительную погрешность выходного параметра:
,(6.6)где
– половина поля допуска на относительную погрешность i-го первичного параметра;γ – коэффициент гарантированной надежности, гарантирует некоторую вероятность нахождения параметров в поле допуска.
В данном случае для заданной вероятности безотказной работы объекта, равной 0.96, справочное значение γ=0.668.
=12.По (6.7), (6.8) были рассчитаны предельные значения, верхнее и нижнее (δв, δн), на относительную погрешность определяющего параметра.
,(6.7) 
.(6.8)δв=12 , δн=-12.
По (6.9), (6.10) были рассчитаны нижнее и верхнее предельные значения определяющего параметра.
ymin=y0-|
|∙y0/100%,(6.9)ymax=y0+|
|∙y0/100%,(6.10)ymin=41,2, ymax=52,4.
Таким образом, допуск на определяемый параметр (в данном случае коэффициент усиления KU) следующий:
.
7. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ФУ №2
Данный расчет учитывает как внезапные, так и постепенные (параметрические) отказы отдельных электрорадиоэлементов ЭРИ.
Используя данные расчета в разделе 6, по (7.1) были определены коэффициенты чувствительности определяющих первичных параметров (х1, х2).
Аi=Квi·y0/xi0.(7.1)
Аx1=4,1∙10-9, Ax2=8,2∙10-6.
Для первичных влиятельных элементов по (7.2) была определена интенсивность параметрических отказов.
λпi=λут.i·%парам. отказов,(7.2)
где·%парам.отказов – доля параметрических отказов, для x1 и для x2 составляет 94·%парам.отказов.
По нанограмме была определена средняя наработка до параметрического отказа: Тпx1=2,95∙105ч, Тпx2=3,75∙105ч.
По (7.3) был проведен расчет средней скорости дрейфа каждого влиятельного параметра.
ai=(xдi-x0i)/Тпi,(7.3)
где xдi- допустимое нижнее значение i-го параметра.
ax1=1.59
, ax2=0.059.По (7.4) была определена средняя скорость изменения выходного параметра вследствие дрейфа влиятельных первичных параметров:
а=∑Аi∙ai.(7.4)
а=4.838∙10-7.
Таблица 7.1 – Значения параметров параметрического отказа
| Первичные параметры | Коэф. влиянияКвi | Коэф. чувствительности,Аi | Интенсивности отказов,λут.i∙10-6 | Интенсивности парам. отказов,λпi∙10-6 | Средняя наработка до парам отказа,Тп, ч | Скорость дрейфаai |
| x1 | 1,93∙10-5 | 4,1∙10-9, | 0,913 | 0,858 | 2,95∙105 | 1,59∙10-3, |
| x2 | 8,23∙10-4 | 8,2∙10-6 | 0,2278 | 0,214 | 3,75∙105 | 0.059 |
По (7.5) была определена вероятность параметрических отказов: