电子设计技术(精选6篇)

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电子设计技术范文 篇1

1典型的设计

ASIC现在电子产品更新极快,复杂度也在不断提高,有时候一个看起来比较简单电子系统它的组成也许是数万的中小规模集成电路,这样就使电子系统经常遭遇耗能高、可靠性低等问题的挑战。ASIC芯片是对此问题进行改善的一个有效途径。它包涵了FPGA和CPLD器件,FPGA/CPLD是实现EDA的基础,也是EDA思想的最终表述手段,属于高密度的可编程逻辑器件,一般像样品的研制或者是批量不大的产品开发它们都能适用,并且极大的缩短设计周期,削减开销,避免风险,使产品能够尽快上市。FPGA和CPLD的结构有所不同,前者是标准的门阵列,而后者是与或阵列,但是二者的集成度及易用性都颇为相似,因而可以并驾齐驱。当然二者也有各自的特点,其差异表现在以下几个方面:(1)颗粒粗细不同。与CPLD相比,FPGA的颗粒相对细一些,它的一个颗粒只是逻辑宏单元,而CPLD的则是逻辑宏块。(2)适用结构不同。FPGA更适合应用于触发器相对丰富的结构之中,CPLD比较适合应用于触发器有限但是积项特别丰富的结构之中。(3)编程方式不同。FPGA在逻辑门下就可以实现编程,多采用改变内部布线的方式,具备很强的灵活性。GPLD只有在逻辑快下才可实现变成,多采用修改已经固定了的内连电路的逻辑功能的方式,速度更快。(4)功能消耗不同。FPGA消耗小,CPLD消耗比较而言大一些。

2EDA技术在电子设计中的应用

EDA技术属于一种层次比较高的电子设计方式,也可以称作系统级设计方法,它以概念来驱动,电子设计工作者并不需要利用门级原理图,只是针对确定了的设计目标就可以实现对电路的描述,这样一来,就少了电路细节的约束和限制,使设计可以更多的放开从而更具创造性,待设计人员有了概念构思之后,再讲高层次描述输入到计算机中去,EDA系统在规则驱动下就会自动完成整个电子的设计。如此,新的概念就可以在段时间中就成为产品,基于EDA技术的电子设计流程如图1所示:可以看到电子EDA技术设计的工作流程包括:系统划分、VHDL代码或图形的输入、代码级功能仿真、送配前时序仿真、编程下载、ASIC实现。电子设计的第一步是借助文本或者是图形编辑工具将设计呈现出来,即实现设计描述。第二步是借助编译器实施错排编译,也即HDL程序输入,至于选择那种输入形式并不一定,一般设计的原理图比较直观,所以不难掌握,也不难被接受,并且编辑器中可供利用的单元器件非常多,这时候就给设计者提供了根据自己需要选择表达的方式的机会,倘使是编译文件是VHDL文件,那么在进行综合之前还要进行的一项重要工作就是仿真,就是把设计原程序送入VHDL仿真器之中,这个仿真过程可以有助于及时发现结构设计上可能出现的错误。第三步就是综合,沟通软件和硬件设计,待综合后,就可以生成网表,针对网表,可以实施功能仿真,从而保证设计描述严格遵循并符合设计意图,仿真功能实际上只是从逻辑功能上对电子设计进行检测,并不涉及器件的一些硬件方面的特性,例如典型的有延迟特性,一些不甚严格的设计,这一层仿真通常可以省去。最后一步是编程下载,通过仿真确定设计正确无误后,利用FPGA/CPLD来完成逻辑映射操作,适配,最后利用JTAG编程器或者其它下载设计项目到目标器件PFGA之中,完成系统级设计。

3基于EDA技术的电子设计应注意的事项

电子设计技术 篇2

关键词:电子设计技术;电子系统设计;应用

电子设计技术是一种新兴技术,通过电子设备进行设计不仅能够提高设计的准确性与便捷性,提高设计效果,还能够节约设计制图的时间,并将平面的图形立体化形象化,方便设计人员进行再次修改,因此,电子设计技术在生产生活中具有重要作用,研究电子设计技术在生产生活中的应用至关重要。

1.现代电子设计技术概述

现代电子设计技术的发展速度较快,受到信息技术发展与市场需求的影响,市场需求量大,对技术的发展要求较高,资金与科研力量投入较大,现代电子设计技术的发展也就越迅速,电子设计技术也就进入了一个快速发展的阶段,并获得了一定成效。现代电子设计技术中发展最为迅速的是EDA电子设计自动化技术,下面主要围绕电子设计自动化设计进行简要概述。电子设计自动化技术为电子系统设计带来了革命性的变化,在各个领域都有广泛的应用,电子设计自动化技术经历了三个发展阶段,从计算机辅助设计到计算机辅助工程设计再发展到电子设计自动化技术,经过不断的发展变革,已经逐渐完善,在电子系统中的多个领域,尤其是微波领域以及模拟领域等发挥着无可替代的作用[1]。电子设计自动化技术的功能主要为以下几点,第一,进行电子系统设计仿真测试,第二,进行电子系统的布局布线,第三,完成电路的功能设计与逻辑分析,第四,实现印刷电路板的自动化设计。电子设计自动化技术的工作平台只需要计算机硬件以及系统软件,在具备电脑以及电子设计自动化软件的情况下,就可以进行工作,方便、快捷,投入小,回报高,具有重要的应用价值,在电路性能分析与设计方面具有重要作用。由于电子设计自动化技术的发展带动了电子产品以及通讯事业的发展,对社会的发展起到了较大的促进作用。

2.现代电子设计的发展历程与趋势

电子设计的发展经过了多次重大变革与进步,其发展历程如下,电子设计技术的原型是应用分离元件,经过不断研究,转变为SSI,SSI是电子芯片所构成的电子系统,不过当前,此电子芯片构成的电子系统已经不再使用,成为历史,在此之后,研发了微控制器MCU,微控制器MCU在电子系统设计过程中发挥了重要作用,克服了数字电路系统中存在的许多难题,实现了复杂的逻辑功能,使电子系统的智能化水平发生了质的飞跃,因此,微控制器MCU是电子系统设计的里程碑,在现代电子设计技术发展历程上具有重要价值[2]。现代电子设计技术的发展趋势还是较为乐观,随着信息技术的革新发展,为电子设计技术创造了发展的条件,提供了辅助,使电子信息技术的发展进步具有强大的动力,不仅如此,随着人们对电子产品需求的增大,电子产品市场前景越来越好,现代电子设计技术具有广阔的发展空间,科研人员的研发动力较强,相关企业部门也投入了大量的资金与技术,促进了现代电子设计技术的发展。

3.现代电子设计技术在电子系统设计中的应用

3.1系统功能仿真

系统功能仿真是验证系统设计逻辑功能的有效途径,设计人员可以通过运用电子设计技术工具与测试平台的方法进行验证,通过波形输出、文件记录输出等方式进行对比研究,将输入信号与输出矢量进行比较,验证真伪,实现系统设计模块逻辑功能的验证[3]。系统功能仿真的实施步骤如下,首先,在本系统输入EN、CP、CLR等信号,在信号输入之后,等待一段时间,得到功能仿真系统输出的波形,其次,对波形进行验证,将输出波形与输入信号测试矢量进行比较,最后,对二者结果进行对比分析,验证系统逻辑功能是否正确。

3.2报警电路工作原理

报警电路是电子系统中常用的系统,常与检测数据处理系统同步,在电子系统中具有重要作用,电子设计信息技术能够提高报警电路性能,增强报警线路的有效性与灵敏性,改变传统报警线路的实现方法,发挥着重要作用。传统报警电路多是由数字系统设计方法设计而成,不仅规模小、灵活性差,逻辑能力差,调试过程还较为繁杂,无法使报警电路有效工作,而运用电子设计技术研发的新型报警电路,则能够解决上述问题,提高报警电路的性能,具有重要的作用。报警电路的工作原理如下,首先,将首级电路信号输入到扫描电路中,并为扫描电路制定标准,标准规则如下,在10次连续超过标准值的情况下瞬间报警,在其他情况下,安装定时器,累计到一定次数后,发生警报。其次,严密观察规定时间内的信号变化,30分钟、8小时是较为特殊的观察点,需要做好观察研究工作,最后,安装定时控制器,以8小时为间隔,每8小时,发出一次自检信号,此自检信号的作用是对计数器进行复位。

3.3逻辑优化综合

逻辑优化综合是电子设计技术在电子系统中应用的主要方式之一,通过逻辑功能的综合优化,能够提升电子系统的应用性与实用性,使电子系统的智能化得到进一步发展,增强电子系统的各种性能,促进电子系统的进一步发展。逻辑综合是指将较高抽象层次的描述转化为较低抽象层次描述的方式,当前,电子设计技术能够利用综合器对源代码进行优化综合处理,达到理想的处理效果,还能够将逻辑电路图转化为门级电路,生成网络表文件,提升电路的性能,增强逻辑的综合性,有效进行逻辑优化,发挥重要作用。

4.总结

综上所述,电子设计技术在电子系统设计中具有较好的应用效果,不仅能够实现逻辑的优化综合,提高电子系统的逻辑性与应用性,还能够设置报警电路,实现系统功能的优化,保证电子系统的安全性与实用性,因此,研究现代电子设计技术在电子系统设计中的应用。具有重要价值。

作者:李永鸿 单位:广东省电信工程有限公司

参考文献

[1]李亚平,王亮亮。EDA技术及其在现代电子系统设计中的应用[J].山东师范大学学报(自然科学版).2015(03)

[2]亓淑敏,关可。VHDL在现代电子设计技术EDA中的应用[J].现代电子技术。2015(15)

电子设计技术 篇3

1典型的设计

ASIC现在电子产品更新极快,复杂度也在不断提高,有时候一个看起来比较简单电子系统它的组成也许是数万的中小规模集成电路,这样就使电子系统经常遭遇耗能高、可靠性低等问题的挑战。ASIC芯片是对此问题进行改善的一个有效途径。它包涵了FPGA和CPLD器件,FPGA/CPLD是实现EDA的基础,也是EDA思想的最终表述手段,属于高密度的可编程逻辑器件,一般像样品的研制或者是批量不大的产品开发它们都能适用,并且极大的缩短设计周期,削减开销,避免风险,使产品能够尽快上市。FPGA和CPLD的结构有所不同,前者是标准的门阵列,而后者是与或阵列,但是二者的集成度及易用性都颇为相似,因而可以并驾齐驱。当然二者也有各自的特点,其差异表现在以下几个方面:(1)颗粒粗细不同。与CPLD相比,FPGA的颗粒相对细一些,它的一个颗粒只是逻辑宏单元,而CPLD的则是逻辑宏块。(2)适用结构不同。FPGA更适合应用于触发器相对丰富的结构之中,CPLD比较适合应用于触发器有限但是积项特别丰富的结构之中。(3)编程方式不同。FPGA在逻辑门下就可以实现编程,多采用改变内部布线的方式,具备很强的灵活性。GPLD只有在逻辑快下才可实现变成,多采用修改已经固定了的内连电路的逻辑功能的方式,速度更快。(4)功能消耗不同。FPGA消耗小,CPLD消耗比较而言大一些。

2EDA技术在电子设计中的应用

EDA技术属于一种层次比较高的电子设计方式,也可以称作系统级设计方法,它以概念来驱动,电子设计工作者并不需要利用门级原理图,只是针对确定了的设计目标就可以实现对电路的描述,这样一来,就少了电路细节的约束和限制,使设计可以更多的放开从而更具创造性,待设计人员有了概念构思之后,再讲高层次描述输入到计算机中去,EDA系统在规则驱动下就会自动完成整个电子的设计。如此,新的概念就可以在段时间中就成为产品,基于EDA技术的电子设计流程如图1所示:可以看到电子EDA技术设计的工作流程包括:系统划分、VHDL代码或图形的输入、代码级功能仿真、送配前时序仿真、编程下载、ASIC实现。电子设计的第一步是借助文本或者是图形编辑工具将设计呈现出来,即实现设计描述。第二步是借助编译器实施错排编译,也即HDL程序输入,至于选择那种输入形式并不一定,一般设计的原理图比较直观,所以不难掌握,也不难被接受,并且编辑器中可供利用的单元器件非常多,这时候就给设计者提供了根据自己需要选择表达的方式的机会,倘使是编译文件是VHDL文件,那么在进行综合之前还要进行的一项重要工作就是仿真,就是把设计原程序送入VHDL仿真器之中,这个仿真过程可以有助于及时发现结构设计上可能出现的错误。第三步就是综合,沟通软件和硬件设计,待综合后,就可以生成网表,针对网表,可以实施功能仿真,从而保证设计描述严格遵循并符合设计意图,仿真功能实际上只是从逻辑功能上对电子设计进行检测,并不涉及器件的一些硬件方面的特性,例如典型的有延迟特性,一些不甚严格的设计,这一层仿真通常可以省去。最后一步是编程下载,通过仿真确定设计正确无误后,利用FPGA/CPLD来完成逻辑映射操作,适配,最后利用JTAG编程器或者其它下载设计项目到目标器件PFGA之中,完成系统级设计。

3基于EDA技术的电子设计应注意的事项

第一,考虑到电子电路延时的时间具备不确定性,和部分自动编译可能会为冗余的电路所简化两个因素,将EDA技术应用于电子设计中时,不宜采用偶数个数的反向器,并以并联的方式将它们连接以构成“延时电路”;第二,输入引脚不能置于悬空状态,一者要有有源信号来驱动,再者一些不用的引脚必须时刻保持接地;第三,要切实保证各大器件的电源和地线引脚是始终连接着的,且它们之间有必要进行滤波及去耦;第四,为了使设计扩展及修改更容易更方便进行,在使用器件的过程中,不管是逻辑单元还是引脚都要有一个多余的量;第五,环境问题也应警惕,尽可能避免器件过热。总之,EDA技术是对传统电子设计技术的一种突破与创新,如果失去了EDA技术的支持,是不可能顺利完成出大规模集成电路设计制造的,反过来思考,现代集成电路技术发展需求对EDA技术提出了更高的要求,可以预见,在不久的将来,EDA技术定会成为电子设计中的主导力量。

电子设计技术 篇4

关键词:电子电路;单元电路;设计方法

1 前言

在我国,电子技术是随着我国的改革开放发展起来的,虽然起步晚,但是当今的发展也在世界发展水平之列。经过几十年的发展,电子技术从电路的设计和应用的领域都发生了翻天覆地的改变,应用范围越来越广,对于我国的电子电路的工程师和设计人员来说,合理的设计出一个符合要求的完整的电路图是非常重要的。

2 电子技术和单元电路的概念

所谓的电子技术,就是在我们解决实际的电路问题时,电路工程师根据电子学的原理,将电子的某种特性设计在一个实际的电子器件上的一门新兴的技术。电子技术主要分为电子信息技术和电子电路技术两大类。在电子信息技术中,从前只有电子模拟技术,但是最近几年又新发展出一门数字电子技术,后者处理电路的能力更强,因此,成为现今社会电子技术的主流。在电子电路中,组成电子电路系统的一个主要部分就是我们要分析的单元电路。单元电路很复杂,对电子工程师要求的技术严格,为了将电子电路设计的水平不断的进行提高,我们电子工程师就要对单元电路进行设计的研究,通过这些来增加单元电路的经验。

3 单元电路的设计步骤和方法

3.1 单元电路的设计步骤

在传统的电路设计时,一般的步骤有三步。单元电路在设计上也一样,都是明确设计任务、计算单元电路的参数以及画出最后的单元电路图。

在单元电路设计前,一定要明确设计的目的和任务。主要考虑的是设计出的单元电路的性能,在单元电路设计时,我们要将电压、电阻、电流设计为最佳的状态,以使设计出的单元电路的性能达到最好,当然,在设计时,还要考虑到设计出的电路体积要小,成本要低,结构要简单,方便使用和维护、

在计算单元电路参数时,我们一定要运用我们电子工程师的专业知识,将设计的参数计算准确,保证设计出的单元电路功能达到预期的目标。举例说明,当我们在设计单元电路中的放大器电路时,我们一定要计算准确电阻值及其放大的倍率,这样才能保证放大器电路正常的工作。在参数计算时,我们要计算不止一次,将计算的结果进行比较,在误差范围内才能使用。

在单元电路设计参数计算出来后,接下来就是画单元电路图。画出完整的单元电路图主要是让我们能总体的了解单元电路和整机电路间的相互联系和转换。在画单元电路图时,要确保所画的电路图简单、明了、准确。尽可能的将电路图画在一张图纸上,这样方便电子工程师检查其中的问题和错误,单元电路的主要部分要在图纸上标明,有必要的还要画出主要部件的详细电路图。

3.2 单元电子电路的设计方法

前面详细的讲解到单元电路的设计步骤,这都是为单元电路的设计方法做准备,一个单元电子电路正常运行与否,根本还要看单元电路的设计是否合理,因此单元电子电路的设计方法尤为重要。下面主要讲三种实际生产中常用的设计方法。

第一种就是线性的集成运放组成的稳压电源的设计方法,在稳流网络,稳压电源中的电压变压器只有通过输入电压才能借助滤波网络进入最后的稳压网络中去,因此,在电子工程师设计电路时,要将电流的短路保护考虑在内,防止负载的电流超过额定电流,对电路产生损害,一般的稳压电路都是串联式,因此在设计时,要将负载区的纹波系数降低,保证电路的稳压效果,带动负载一定不能选用直流电,防止出现短路。

第二种就是单元电路的级联设计方法。在将各个分单元的电路设计好后,就要设计他们之间的级联图了,一些涉及的是模拟电路的联系,一些是数字电路的联系,更多的是两者结合的综合电路,这些电路总体是要提高电路的放大倍数和提高其负载能力,因此,我们设计时要综合考虑对电路进行匹配设计。在耦合信号的设计中,要考虑不同耦合种类的相互影响,对电路进行最优设计。对于电路中的时序配合,要总体的先对系统进行分析,确定电路系统的时序,在按照最简原则进行设计。

第三种就是对电路中的放大器的设计。放大器在电路中的作用主要是放大电路中的单元倍数,加强电路中某个模块的功能。放大器要考虑的因素主要是电源的单、双供电,电源的最优电流,最佳输入和输出电压等,在放大器设计中,一定要处理好各个参数的关系,在设计中要避免出现两级以上的放大级别,减少出现的消振问题。

4 结语

现在的电路中的单元电路种类很多,因此在设计方法上会有很多版本,随着科学技术的不断发展,集成电路逐渐成为电子市场的新宠,并且已经形成集成电路的新兴器件,这对电路的单元电路设计要求提出了更加严格的要求。这就需要我们电子工程师在电路的设计上要积极地积累设计经验,参考国外的先进技术,将我国的电子设计推向一个新的台阶。

[参考文献]

[1]徐雷。关于电子技术单元电路的级联问题[J].电子制作,2013,(9):17-19.

电子设计技术 篇5

随着半导体工艺技术的不断发展,EDA技术也不断地推动着电子设计技术的发展。IC设计产业在不断高度发展的同时也面临着巨大的挑战,产品上市周期越来越短、成本越来越低等要求都迫使设计者在进行电子设计时选用更高效的EDA技术。设计者在设计的过程中必须全面的考虑问题,不仅要考虑硬件的物理特性对设计时序及功能可靠性等的影响,同时也要选用合适的设计术语及抽象形式等数据来描述设计。EDA技术不仅需要测试深验证亚微米技术的物理效应的能力同时也需要提供抽象设计的能力。EDA技术的发展离不开计算机、电子系统设计及集成电路等,EDA技术的发展大致上可以分为计算机辅助阶段、计算机辅助工程设计阶段及电子设计自动化阶段这三个阶段。电子辅助阶段主要是在计算机辅助的前提下进行的电路原理图编辑,用PCB进行布线布局,从而使得设计师从传统的绘图工作中解放出来。计算机辅助工程设计阶段主要是解决电路设计中的电路检测等问题,CAE以逻辑模拟、故障仿真及定时分析等为核心,从而使得设计可以提前预知产品的相关性能及功能。电子设计自动化阶段主要是通过高级描述语言、综合技术及系统仿真等“自上而下”的完成设计前期的高层次设计。

2EDA技术的要点分析

2.1硬件描述语言硬件描述语言是一种进行电子系统硬件设计的计算机语言,它通过软件编程来具体的描述电子系统中的电路结合、连接形式及逻辑功能等,硬件描述语言适应于设计大规模的电子系统。高速集成电路(VHDL)硬件描述语言于1985年美国国防部推出的目的是为了克服EDA产品不兼容问题,同时也可以进行多层次设计。IEEE以VHDL为硬件描述语言柄滩以覆盖之前的硬件描述语言的各种功能。IEEE是一种全方位的硬件描述语言,包括系统行为级、逻辑门级及寄存器传输等多个设计层次,同时也支持数据流、结构及行为等三种形式进行混合描述整个项目。VHDL硬件描述语言不仅移植性好,同时它的设计也方便了工艺间的转换,而且VHDL使得设计人员的主要工作是进行实现与调试系统功能。

2.2ASIC设计在集成电路的设计中加入ASIC芯片可以解决电子系统集成电路存在的功耗的、可靠性差及体积大等主要问题。随着现代电子产品市场的门槛不断提高,ASIC芯片分为全定制或半定制ASIC及可编程,因此在设计ASIC芯片时应该尽可能的是芯片获得最优的性能,从而达到高利用率、高速度及低耗能的目标。

3EDA技术在电子设计流程

EDA技术是系统级的设计方法,是一种层次相对较高的电子设计方式,EDA技术以概念为驱动从而使电子设计工作者在设计时无需利用门级原理图,电子设计工作者在确定设计目标之后就可以用EDA技术来表述电路,这样不仅可以减少电路细节的约束及限制,同时也可以使设计者的设计更具创造性。EDA系统在电子设计人员将概念构思及高层次的描述输入计算机之后在系统规则下完成对电子产品的设计。EDA技术的电子设计工作流程大致包括系统划分、代码级功能仿真、VHDL代码或图形的输入、送配前时序仿真及ASIC实现部分。首先,电子设计借助文本或者图形编辑器呈现出设计描述,也就是实现设计表述。其次,电子设计借助编译器对设计进行错排编译,即输入HDL程序。然后,设计人员需要沟通软件和硬件设计,以便实施功能仿真,即综合。最后,在确认仿真设计无误时,通过FPGA或CPLD完成逻辑映射操作,即编程下载,系统级设计完成。基于EDA技术电子设计流程如图。

4EDA技术的应用

EDA技术在电子工程设计中扮演着非常重要的角色,它的作用体现在不同的方面。首先,电子自动化技术可以验证电路设计方案的正确性,在进行电子设计时,待设计方案确定之后,会利用结构模拟或者系统仿真等方式来验证设计方案的正确性,在验证过程中系统中的各个环节的传递函数确定之后设计方案便可以实现。这种系统仿真技术推广到非电子专业的系统设计也会得到充分的发展。EDA技术在系统进行仿真之后的电路结构进行模拟分析,从而使得电路设计方案的可行性及正确性得到充分的保障。其次,电子自动化字数也可以对电路特性进行优化设计。电路的稳定性能受到元器件容差及工作环境温度等的影响。在传统设计过程中难以对电路的整体进行优化设计,也无法全面的分析电路稳定性的影响因素。EDA技术中的温度分析及统计分析等功能的应用则可以全面的分析电路特性影响因素,从而对电路特性进行整体的优化设计。最后,电子自动化技术也可以实现电路特性的全功能模拟测试。

5以EDA技术为基础电子设计的注意事项

在利用EDA技术进行电子设计时,首先应充分的考虑电子电路延时的不确定性,以及在系统进行自动编译时会被冗余的电路简化,因此,在应用EDA技术时,应注意采用的反向器个数避为偶数,同时以并联的方式将反向器连接成延时电路。其次,在设计过程中输入的引脚不能处于置空状态,要保证有信号源来驱动引脚,及保持部分不用的引脚保持接地,同时,器件的电源应始终与地线引脚保持相连,彼此之间可以进行滤波及去耦。最后,在设计中药避免器件过于发热。结束语:我国经济的进步带动着我国科学技术的不断发展,从而也使得了电子产品得到了飞速的发展。在现阶段的电子设计中,EDA技术是电子设计过程中的核心技术,是电子产品研制开发的源动力。随着EDA技术的不断深入发展,EDA技术将引发电子产业界及电子设计领域的技术革命变革,EDA技术的不断完善使得电子设计的水平在不断的提升。为了使电子系统朝着集成化及规模化等方向的发展,电子设计工程师应该充分的掌握EDA技术,以便开发出更多的高性能电子产品。

电子设计技术范文 篇6

关键词:可靠性设计 可靠性指标 电磁兼容 热设计 软件可靠性

1.引言

在竞争趋于白热化的今天,用户越来越重视产品的质量,电子设备制造商仅靠降低成本来获取市场的举措已不大可能解决问题。影响产品质量的因素很多,其中产品的可靠性对于提高其质量起到了很大的作用。

目前,许多企业已经了从“以检验手段来保证产品质量”这一传统的质量观念转变为当代质量观。这是因为后者的内容比前者有了很大的扩展和延伸、而可靠性是其重要内容之一。强调实施全方位、全过程的管理,提出“产品可靠性是设计出来的,生产出来的,管理出来的”,将可靠性技术融入到产品的设计中,从源头上确保产品的可靠性,达到提高可靠性和降低开发成本的双重目的,从而提高产品的市场竞争力。电子设备的可靠性设计技术包括的内容很多,笔者认为可以从以下几个方面进行考虑:保障可靠性指标的设计技术、EMC设计技术、热设计技术、耐环境设计技术和软件可靠性设计技术等。

2.保障可靠性指标的设计技术

对于用户而言,最关心的是设备的可用性。对于电子通讯设备而言,常用可靠性指标和维修性指标来定量要求其性能。影响设备的可靠性指标的因素有很多,一般通过采用元器件的控制、降额设计、简化设计、冗余设计和健壮设计等可靠性设计技术来保障和提高设备的可靠性指标。

2.1元器件的控制

电子通讯设备主要是由电子元器件组成。元器件的可靠性,将直接影响设备的可靠性。因此,为了保证电子通讯设备的可靠性,减少元器件的品种和规格,正确选择和合理应用元器件,降低综合保障费用和寿命周期费用,必须对元器件进行控制。为了确保元器件使用的可靠性,必须对设备的研制、生产及使用各阶段的元器件的选择、采购、监制、验收、筛选、贮存、保管和使用等选用全过程实施有效的质量与可靠性管理。

2.2降额设计技术

降额设计就是使元器件或电子设备工作时承受的工作应力适当低于元器件或电子设备的额定值,从而达到降低基本故障率、提高使用可靠性的目的。电子通讯设备的可靠性对电应力和温度应力较敏感,因此降额设计就显得更加突出,是必不可少的可靠性设计技术。

2.3简化设计技术

从系统的基本可靠性模型中可以看出,组成设备的单元数目越多,设备的可靠度就越低。由此可见,在保证设备性能要求的前提下,尽可能地使设备的设计简单化,即采用简化设计技术。在提高可靠度的同时,采用简化设计也可以降低设备的维修工作量以及生产成本。

2.4余度设计技术

以软件功能代替硬件功能。余度设计技术余度(冗余)设计是设备获得高可靠性的一种较常用的设计方法。“余度”就是指设备具有一套以上能完成给定功能的单元,只有当规定的几套单元都发生故障时设备才会丧失功能,从而使得设备的任务可靠性得到提高。但是余度设计使得设备的复杂性、重量、成本和体积增加,使设备的基本可靠性降低。工程经验认为只有在采用更好的元器件和采用简化设计、降额设计等技术都无法满足设备的可靠性要求时,或者改进元器件所需的费用比设备采用余度技术的费用更高时,才采用余度设计技术。

2.5健壮设计技术

所谓健壮设计就是使设备的性能对制造期间的变异或使用环境的变异不敏感,并且使设备在其寿命周期内,不管其参数、结构发生漂移或老化(在一定 www.jingyou.net 范围内),都能持续满意地工作的一种设计技术。健壮设计主要是一种寻求低成本和高稳定性的系统优化设计方法。它的指导思想就是以用户需求为牵引,采用质量功能展开(QFD)、三次设计等方法精心优化设计方案,把问题解决在设计阶段,以最小的代价获得高稳定性,即健壮的产品。

QFD采用加权评分的方法,对设计、工艺等要求的重要性作出评定,标识出了产品的关键部件、关键工艺,从而为三次设计的开展指出了方向。一个完整的质量功能展开包括产品规划、零件规划、工艺规划和生产规划等4个阶段。三次设计指的是系统设计、参数设计及容差设计。此外,FMEA、FTA、WCCA和DOE等都是实现健壮设计的重要方法。

3.电磁兼容(EMC)设计技术

随着电子设备的普及,电子设备的种类迅猛增加,电磁频谱日益紧张,电子设备的EMC问题不断地暴露出来,加上国内EMC技术开展得比较晚,这方面的问题就更加突出。不过,近年来EMC设计技术也得到了很大的发展,形成了一些比较完整的理论体系和问题解决方案。集中体现在接地设计、屏蔽设计、滤波设计和瞬态抑制技术等几个方面。

4.热设计技术

随着电子通讯设备向高密度、集成化的方向发展,设备的散热问题越来越突出,成为影响其性能和可靠性的重要因素之一。因此,热设计得到了普遍的关注,热设计技术得到了广泛的应用。所谓热设计就是指采用冷却、加热或恒温等措施,保证电子设备及元器件在规定的温度范围内正常工作的一种可靠性设计方法。电子通讯设备热设计的目的就是要根据设备的热特征及可靠性指标,确定其合理的散热方法,用较少的成本获得高可靠的设备。电子设备的热设计要与电路设计、结构设计和维修性设计等同时进行,以满足设备的可靠性和维修性要求。

参考文献:

[1]电子科学研究院。电子设备三防技术手册[M].北京:兵器工业出版社,2000

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