容差容错分析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 以上几种容差分析方法的使用范围有所不同，其中的最坏情况试验法适用于所有电路，最坏情况分析法适用于所有模拟电路，而伴随网络法和阶矩法只适用于线性等模拟电路。由于最坏情况试验法成本高，实现起来复杂，所以除非有特殊要求，一般不采用这种方法。因此，在进行容差分析时，首先选择最坏情况分析法和蒙特卡罗法。表11列出了对几种容差分析方法的比较结果。 * * * * V1和V2是电路的直流电源，提供+15V电源VCC和-15V电源VEE。V3是电路的信号源，提供1V的频率可变的交流电压信号。 * V1和V2是电路的直流电源，提供+15V电源VCC和-15V电源VEE。V3是电路的信号源，提供1V的频率可变的交流电压信号。 * V1和V2是电路的直流电源，提供+15V电源VCC和-15V电源VEE。V3是电路的信号源，提供1V的频率可变的交流电压信号。 * * * * * * * * * * 容差分析示例 举例：带通滤波器电路 带通滤波器电路在标称值下的频率响应曲线 30.489mv * * 容差分析示例 最坏情况分析 电阻和电容都具有5%的批偏差范围 使输出变量与标称值运算时相差最大的点的数值增大或减小 35.384mv 26.302mv * * 容差分析示例 蒙特卡罗仿真 电阻和电容都具有5%的批偏差范围，正态分布 仿真次数300次，种子数17533 * * 容差分析示例 蒙特卡罗仿真 电阻和电容都具有5%的批偏差范围，正态分布 仿真次数300次，种子数17533 最大幅值直方图 * * 容差分析示例 蒙特卡罗仿真 电阻和电容都具有5%的批偏差范围，正态分布 仿真次数300次，种子数17533 带宽直方图 * * 容差分析示例 温度影响分析 电阻和电容的线性温度系数为0.1 按-55，-25，0，25，55，80，100，125度进行温度分析 * * a) 需要进行容差分析的电路一定是关键电路，要根据任务的重要性、经费与进度的限制条件以及它的故障严重后果来确定。 b) 电路容差分析应在电路初步设计完成，并获得设计、材料、元器件等方面详细信息后进行。 c) 电路容差分析工作应由设计人员为主来完成。 d) 尽可能利用成熟软件来进行容差分析，不仅可以提高分析的精度，而且可以降低复杂电路的分析难度。 e) 为简化手工计算的工作量，可以根据经验来确定容差分析必须考虑的重要设计参数，以缩小分析范围。 容差分析工作要点 * * 对于容差分析合格的电路，当发生设计改动时，应该再次进行容差分析。 对于容差分析不合格的电路，应该首先考虑控制灵敏度最大的设计参数的偏差范围，然后才考虑多数器件采用低公差、高稳定性元器件的方案。 当全部器件采用低公差、高稳定性元器件的改进方法仍然不能满足要求时，应该考虑重新进行电路的参数设计，以使电路性能参数更稳定。如果没有更合理的设计参数供选择，则应考虑修改电路的结构。 容差分析工作要点 * * 对容差分析不合格电路的改进措施 找出对系统参数影响较大的元器件，并提出低公差、高稳定的要求，而对那些影响不大的元器件，则采用一般的要求。 全部采用低公差、高稳定性元器件。 更改电路的参数设计，选择稳定性最优的元器件参数方案。 更改电路的结构设计，使电路允许元器件有较大的公差。 容差分析工作要点 * * 基本概念 冗余设计程序 冗余设计方法 工作要点 冗余容错设计 * * 系统容错 ? 指当构成系统的某一个或若干个组成部分出现故障时,系统采用其他单元或利用相关算法,确保系统继续保持规定性能指标,或在可接受的性能降级指标下继续稳定运行的能力。 ? 系统在其组成部分出现特定故障或差错的情况下仍能执行规定功能的一种设计特性。 冗余 ? 产品通过采用一种以上的手段保证在发生故障时仍能 完成同一种规定功能的一种设计特性。 冗余容错基本概念 * * 容错设计 ? 是当系统内部存在缺陷时，仍能保持系统正常工作（也许是在降低功能水平下工作，但必须是在可接受水平上的工作）的一种设计手段。 ?冗余是实现产品容错能力的一种重要手段。 容错设计目的 是使在系统出现故障时,重构后的系统应尽量接近原有系统的性能,从而避免生产停车等事故带来的巨大经济损失，换言之就是阻止缺陷的扩散，使系统不发生故障。 冗余容错基本概念 * * 适用时机 ? 应根据产品任务可靠性要求，在设计/研制阶段的初期，与其他设计工作同步开展 ? 应与可靠性建模、分配、预计等可靠性分析工作相结合，并反复迭代，以确保最终的产品设计满足预期要求 ? 冗余容错基本概念 * * 适用对象 (1) 通过提高质量和基本可靠性的方法（如采用更好的元器件、降额设