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 (T_o=3,7∙10⁵ ч).

Уточненное значение средней наработки до отказа всех элементов, подверженных деградации было рассчитано по (5.10).

,(5.10)

T_YT=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).

Р_ут.(t)=Р_ут.I(t)·Р_ут.II(t).(5.13)

Р_ут.(t_б.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 К_вi.

К_вi=

,(6.3)

где x_i0, y₀ – номинальные значения входных и выходного параметров.

К_вx1=1,93∙10^-5, К_вx2=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 (δ_в, δ_н), на относительную погрешность определяющего параметра.

,(6.7)

.(6.8)

δ_в=12 , δ_н=-12.

По (6.9), (6.10) были рассчитаны нижнее и верхнее предельные значения определяющего параметра.

y_min=y₀-|

|∙y₀/100%,(6.9)

y_max=y₀+|

|∙y₀/100%,(6.10)

y_min=41,2, y_max=52,4.

Таким образом, допуск на определяемый параметр (в данном случае коэффициент усиления K_U) 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).

А_i=К_вi·y₀/x_i0.(7.1)

А_x1=4,1∙10^-9, A_x2=8,2∙10^-6.

Для первичных влиятельных элементов по (7.2) была определена интенсивность параметрических отказов.

λ_пi=λ_ут.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: Т_пx1=2,95∙10⁵ч, Т_пx2=3,75∙10⁵ч.

По (7.3) был проведен расчет средней скорости дрейфа каждого влиятельного параметра.

a_i=(x_дi-x_0i)/Т_пi,(7.3)

где x_дi- допустимое нижнее значение i-го параметра.

a_x1=1.59

, a_x2=0.059.

По (7.4) была определена средняя скорость изменения выходного параметра вследствие дрейфа влиятельных первичных параметров:

а=∑А_i∙a_i.(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: