Диссертация (1090183), страница 24

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

Этотребовало дополнительной подстройки схемы, подбора компонентов в процессеимитации, что неприемлемо для комплексной отладки системы в условияхпроизводства.176Выходомизэтойситуацииявляетсясозданиецифровойпошаговосамонастраивающейся схемы по топологии печатной платы, изменяющей частотувозбуждения и анализирующей выходное напряжение посредством обратнойсвязи. Такой подход позволил бы создать оригинальное техническое решение,которое без вмешательства оператора автоматически осуществляет подстройкучастоты возбуждения, причем процесс подстройки длится миллисекунды и неможет быть замечено оператором.К тому же на каждый тип модуля нужно создавать программы управленияэтой установкой, что при штучном изготовлении модулей это уже неоправданно.Появление микросхем с шариковыми или балочными выводами окончательноотодвинуло эту идею, к тому же был внедрен более эффективный методвыявления потенциально ненадежных микросхем, который и раскрыт вследующем подразделе 3.5.3.5 Метод оценивания параметрической надежности электронного модуля навыходном контроле3.5.1 Постановка задачиОбеспечение качества ответственных электронных модулейсистемывусловияхединичныхинерегулярныхкомплекснойвыпусковтребуетспецифического подхода к построению контроля технологического процессапроизводства.Этасистемапоследовательныхоперацийконтроля.Предлагаемыйпрактический метод определения параметрической надежности электронногомодуля является последней операцией в этой системе.Электронныймодульможетнаходитьсялибовбезотказном(работоспособном), либо в отказовом, либо в промежуточном (“мерцающем”)состоянии при переходе из первого состояния во второе.“Мерцающие” отказы или сбои возникают по трем причинам [113]:- наличие прогрессирующих производственных дефектов;177- наихудшее сочетание внешних воздействий, причем подчас с превышениемдопустимого уровня;- уход параметров входящих элементов за пределы ТУ в результате старения,износа, развития коррозийных процессов, тепловых ударов и т.п.

– однимсловом “деградация”.“Мерцающие” отказы или сбои могут привести либо к останову хода рабочейпрограммы управления, либо к случайному переходу на несуществующие адресакоманд. Такие сбои в нормативной литературе называются “отказами сбойногохарактера”. Определению источников таких потенциальных неисправностейпредназначена прежде всего технологическая тренировка, но часть потенциальноненадежных (ПН) ИМС остается.Предлагаемый метод и призвал к выявлению большей части этих (ПН)микросхем, но это только первое его предназначение.Но предлагается и другое. Электронный модуль, который в настоящее времяуже представляет собой законченное функциональное устройство, должен иметьнекий “запас прочности”, особенно при длительной автономной эксплуатации.Этот“запаспрочности”эквивалентенпонятию“параметрическаянадежность”, что по принятому в инженерном сообществе означает устойчивостьмодуля к уходу за допустимые пределы внешних и внутренних параметров.Заметим, что характеристики параметрической надежности определяются нево временном аспекте (как это принято в теории и практике классической теориинадежности),авпространстве“материальных”физических параметров:напряжение питания, температура, давление, опорная частота синхронизации ит.п.Наступлениепараметрическихотказовможнопрогнозироватьпоповедению параметров состояния, используя при этом различные методы.Поэтому разработчики и изготовители аппаратуры изобретают различныекосвенные методы выявления и устранения скрытых дефектов в электроннойаппаратурепутем применения различных вариантов приложения внешних178воздействий к испытываемому модулю на выходном контроле.

Выделимосновные подходы в решении этой задачи [114].Первый – метод max-min, который сводится к испытаниям на наихудшеесочетаниепараметроввнешнихвоздействий.Однако,какпоказываетмноголетний опыт, для большинства случаев сформировать такой наборневозможно из-за противоречивого влияния параметров различных внешнихвоздействий на основные выходные характеристики модуля.Второй – метод граничных испытаний. В этом случае выбирается входнойопределяющий параметр, от которого в наибольшей степени зависит правильнаяработа модуля.

Для электронных модулей обычно выбирают одно из питающихнапряжений. В процессе его изменения по линейному закону анализируютвыходные характеристики испытуемого модуля. В итоге получаем интервал егоработоспособности для дальнейшего анализа на «запас прочности», который внормальном случае естественно должен перекрывать требования ТУ. Методпростой в реализации.

Однако поскольку возможно наличие и других внешнихвоздействий, существенно влияющих на работоспособность модуля, то результатполучается неоднозначный.Третий метод – метод матричных испытаний. При этом возможные диапазоныизменения входных воздействий (факторов) разбиваются на ряд участков(квантов),ипроверяетсяработоспособностьмодуляпривсевозможныхслучайных сочетаниях этих квантов. При этом по правилам, каждый квант можетвстретиться только один раз.

Очевидно, матричные испытания требуют большогообъема работ, к тому же организовать перебор значений внешнего воздействия послучайному закону противоречит их естественному плавному изменению.Аналитическим методам оценки параметрической избыточности в литературеуделено достаточно внимания, в частности, в работах Константиновского В. М.,Проникова А.С., Огнева И. В., Скачкова С. А. и других, ссылки на которыхприведены по тексту.При этом подходе к пространственной надежности автором предлагаетсяколичественно оценивать параметрическую избыточность через соотношение179области устойчивой работы модуля в координатах значений внешних воздействийк области, ограниченной требованиями по ТУ на модуль.3.5.2 Описание предлагаемого методаВ процессе проведения такого контроля путем построения областиустойчивой работы (ОУР) модуля используем следующие внешние факторы: изменение температуры внешней среды T C ; разброс величины вторичного питания  E ; флуктуация опорной частоты синхронизации  Fo .Указанные воздействия, с одной стороны, практически возможно реализоватьна стенде контроля, с другой стороны они существенно влияют на устойчивостьфункционированиямодуля,т.е.эффективнопровоцируютвозникновениесбоеустойчивого отказа из-за внутренних дефектов.Внешние источники сбоев практически погашены различными известнымиметодами(фильтрывцепяхпитания,электромагнитноеэкранирование,поглотители ионизирующего излучения и т.п.).Естественно, если при аналитическом анализе проявляются сбои внутридиапазона требований ОТУ, то проект корректируется.

Однако проект устройствадолжен иметь запас по параметрической избыточности на возможные изменениясверхнормативных характеристик внешних воздействий.В разделе 2, посвященному теоретическому описанию системы в условияхвоздействия случайных возмущений, состояние представляется совокупностьюфизических параметров Z1 , Z 2 ,, Z n . Эти параметры можно считать компонентаминекоторого вектораИсходяизZв n -мерном пространстве состояний исследуемой системы.назначенияфизическихпринциповфункционированияэлектронного модуля, разделим фазовое пространство его состояний некоторойграничной поверхностью  (поверхностью предельных состояний) на двеобласти: область  работоспособных состояний и область отказов – рис. 3.35.180Рис. 3.35 − Область устойчивой работы модуля (ОУР) в координатахT0, E / E относительно требований технических условий (область ТУ)Предложение автора [115] сводится к реализуемому на практике методуанализа параметрической избыточности через соотношение области устойчивойработы модуля с требованиями ТУ на него, т.е.

к пространственному анализунадежности.Такиеобластипредлагаетсяисследоватьприразныхсеченияхгиперповерхности  (Т о , Е / Е , F о / F о )  0 .Естественно, чем область ОУР больше требований ТУ, тем больше запас вфункционированииотносительнопараметрическихуходоввнутреннихпараметров устройства. Условие равномерного охвата ОУР требований ТУявляется наиболее желательным вариантом.Заметим, что по нормативным документам Заказчика при проведениииспытанийаппаратурадолжнаподвергатьсявоздействиюодновременноизменению двух внешних факторов.

Например, изменение Т о и величиныпитания Е  Е , изменение Е  Е и опорной частоты F0  F0 и т.д. Иначе, вданном случае мы должны провести испытания 3 раза:  E 0    E F0 ,,T  , ,F0  E  E F0 0 , T  F0181Такимобразом,рассматриваетсязадачанахождениявеличинпараметрической избыточности PS для фиксированной области техническихусловий  ТУ , лежащей в области устойчивой работы  о в двумерномпространстве исследуемых параметров F, E  из трех указанных выше и так трираза.Имеется F, E  – двумерное пространство внешних параметров эксплуатациимодуля.

В этом пространстве фиксируется точка ( Fp , E p ), являющаяся центромтяжести области технических условий. Затем в плоскости ( F , E ) фиксируетсянепосредственно область технических условий  ТУ ; границы области обозначаемчерез  ( ТУ ) , которая представляет из себя прямоугольник - рис.3.36.На рис.

3.36 этот прямоугольник заштрихован и определяется как:a2  a1 | F - Fp |2b2  b1| E  E p |2или  (0)Рис.3.36−Областиработоспособностивнешних воздействий E и Fустройствапривлиянии182После этого производится тестирование модуля с целью нахождения вплоскости ( F , E ) области устойчивости работы модуля и ее границы  (  о ) . Вданной задаче областью устойчивости работы  о называется множество точек о  на плоскости F , E  таких, что при условии перебора этих точек внутриобласти электронный модуль работает без сбоев в режиме тестового контроля.Для построения ОУР выбирается одна из переменных, например F .

Вправо ивлево от значения Fp строится сетка значений Fi  Fр  i  1 , i  0,  1,  2 и т.д.,причём 1 – шаг сетки по оси F . Для каждого значения Fi вверх и вниз от E рстроится сетка значений Е j  Е р  j   2 , j  0,  1,  2 и т.д., причём  2 – шаг сетки пооси Е . В результате на плоскости ( F , E ) возникает двумерная сетка ( Fi , E j ) , гдеi  0,  1,  2, ..., j  0,  1,  2, ..., с шагом 1 по оси F и шагом  2 по оси E .Заполняется полученная сетка по результатам тестирования. Зафиксировавi -й столбец, проводится тестирование электронного модуля по каждой строкесетки j в порядке 0,  1,  2, ... .В каждой точке ( Fi , E j ) фиксируется факт возникновения хотя бы одного сбояза время тестирования t , либо факт работы модуля без сбоев за это же время.Предполагается, что в начальной точке Fp , E p  модуль заведомо работает безсбоев.В итоге на плоскости ( F , E ) возникает конечное дискретное подмножество о сетки ( Fi , E j ) , в точках которого модуль работает без сбоев за времятестирования.Итак, полученная при тестировании область устойчивой работыопредставляет дискретный набор точек.

Характеристики

Список файлов диссертации