Реферат: Диагностика отказов элементов и устройств автоматического управления - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Диагностика отказов элементов и устройств автоматического управления

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 35 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

18 Чувашский государственный университет им . И . Н . Ульянова Н ИКИФОРОВ Игорь Кронидович ДИАГНОСТИКА ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления. Реферат Научный руководитель д.т.н . профессор Пряников В.С. Чебоксары 1998 Содержание 1. Понятие надежности . ..............................................................................................3 2. Отказ . Виды от ка зов . Дефекты . ..............................................................................7 3. Обзор неразрушающих мет одов испытания элементов радиоэлектронной аппара туры . .............................................................................. .....................................10 4. Прогнозирование надежности полупроводниковых приборов по уровню собстве нных шумов . .......................................................................................................13 5. Методы измерения Н Ч шумов . .............................................................................15 6. Автоматизация измерения НЧ шумов полупроводниковых приборов и инте гральных схем . ................................................................................ ......................17 7. Список литературы . ..............................................................................................18 1. Понятие надежности. Прогресс соврем енной техники , высокие требования к точности , помехозащищенности , быстр одействию привели к усложнению электронных узлов и блоков радиоаппаратуры и оборудования. Усложнение аппаратуры резко снижает надеж ность современного радиоэлектронного оборудования . Низкая надежность приводит к тому , что стоимость эксплуатации такого обору дования в течение одного года превышает в неск олько раз стоимость самого оборудования , что приводит к огромным экономическим потерям и резко снижает эффективность использования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА ). Возникновение проблемы надежности по [1] обу сло влено , главным образом , следующими причинами : * ростом сложности элек тронной аппаратуры ; * отставанием качества элементов радиоэлектроники от их количественного определения ; * повышением ответственност и функций , выполняемых аппаратурой (цена отказ а ); исключением человека-оператора (полным и ли частичным ) при выполнении аппаратурой свои х функций ; * сложностью условий . В которых эксплуатируется РЭА. Основное противоречие современной техники состоит в том . Что если не приняты специальные меры по повы шению надежности и чем сложнее и точнее аппаратура управления , тем менее она надежна . Особую остроту приобре тает требование безопасной работы РЭА в с истеме комплексной автоматизации процессов управ ления с применением сложных многосвязных сист ем . Отказ под о бных систем может привести к катастрофическим последствиям. Проблема обеспечения надежности элементов и устройств автоматического управления включае т в себя множество этапов : от создания элементов и аппаратуры , до ее практического использования . Поэтому вс е факторы , в лияющие на надежность РЭА , условно принято рассматривать применительно к трем этапам : проектирова ния , изготовления , эксплуатации. При проектировании учитывают следующие фа кторы : * качество и количество применяемых элементов и деталей ; * реж имы работы элементов и деталей ; * стандартизация и униф икация ; * доступность деталей у злов и блоков для осмотра и ремонта. К пр оизводственным факторам , отрицательно влияющим на надежность относятся : * отсутствие качественного контроля материалов и ко мплектующих изделий , поступающих от смежных предприятий ; * нарушение сортности и недоброкачественная замена материала при изг отовлении деталей ; * установка в приборах элементов , подвергающихся длительному хранению в неблагоприятных условиях , без предва р ительной проверки ; * недостаточное внимание к чистоте оборудования , рабочего места , возд уха и т.д . (что особенно важно в произв одстве микросхем и сборке точных элементов и устройств ); * неполный контроль за ходом операций и при выпуске готовой продукц и и ; * нарушение режима слож ных технических процессов. К эк сплуатационным факторам , влияющим на надежность , относятся следующие : * квалификация обслуживающе го и ремонтного персонала ; * воздействие на прибор ы и механизмы внешних условий (климатических ; механических и т.п .) и факторы вре мени. На о снове вышеизложенного дается определение надежно сти по [1] . “Надежность - свойство изделия сохранять с пособность к выполнению своих Функций в з аданных условиях эксплуатации”. К основным фундаментальным понятия м теории надежности относятся надежность и отказ. Большинс тво специалистов по теории надежности разделя ют характеристики надежности на две группы : количественные и качественные . Количественное определение надежности не может быть принято по тому , что надеж ность определяется множеством количественных характеристик и ни одна из них не может в полной ме ре выражать это понятие . Поэтому таким мож ет быть только качественное определение , хара ктеризующее определенные свойства конкретного из делия . Чаще всего же стр е мятся использовать количественные характеристики , так как качественное определение надежности не позволяет выразить надежность математически (чи слом ). Это вызвало необходимость создать основ ные критерии , с помощью которых можно было бы количественно оцени т ь надежно сть различных элементов , дать сравнительную о ценку надежности различных изделий . К числу широко применяемых критериев надежности по [1] , [3] относятся : * вероятность безотказной работы за время t (1) определяе тся как вероятность события , когда время б езотказной работы T меньше , чем время t ; · вероятность отказов (2) представл яет собой интегральную функцию распределения случайной величины F(t). Плотность распределения случайно й величины определяется как производная от функции распределения (3) · среднее время безотказн ой работы (4) понимаетс я как математическое ожидание времени работы изделия до отказа ; · среднее время между соседними отка зами (наработка на отказ ) (5) где t cpi - среднее время исправной ра боты между двумя соседними отказами i -того образца аппаратуры , М - число испытываемых образцов. Понимается ка к среднее время ремонтируемого изделия между двумя соседними отказами ; · Инт енсивность отказ ов (опасность отказов ) (6) Показывает какая доля от р аботающих в момент времени t элементов отказывает в единицу времени ; · частота отказов (7) Понимаетс я плотность вероятности времени работы издели я до первого отказа , статистически о но определяется как отношение числа отказавших изделий в единицу времени к первоначальн ому числу испытываемых изделий , при условии , что все вышедшие из строя элементы не восполняются ; · средняя частота отказов (8) Понимаетс я отношение числа отказавших изделий в единицу времени к числу испытываемых изд елий при условии , что все вышедшие из строя изделия заменяются новыми. Критериями надежности могут быть также и коэффициенты , характеризующие различные по казатели надежности РЭА , как то : · коэффициент гот овно сти (9) где t p - время и справной работы РЭА, t n - время вынужд енного простоя, n - число перерывов в работе за определенный кален дарный срок. К г показы вает вероятность того , что изделие будет р аботоспособно в произвольно выбранный момент времени ; · коэффициент вынужденного простоя (10) Показывае т вероятность того , что изделие будет рабо тоспособно в произвольно выбранный момент вре мени ; · коэффициент профилактики (11) Показывае т отношение числа часов , потраченных на пр офилактику и ремонт ап паратуры , ко вре мени ее исправной работы , взятых за один и тот же календарный срок ; · частота профилактики (12) где n - число ремонтов РЭА, m - число профилактических осмотров. Понимается как отношение числа осмотров и ремонтов РЭА ко времени ее вынуж денного простоя и времени ее исправно й работы в течение определенного календарного срока ; · коэффициент отказов (13) где n i - число отказов РЭА вследствие выхода из строя данного типа элементов (например , диодов , конденсаторов и т.д .); n - число отка зов РЭА , в ызываемых выходом из строя любых элементов , входящих в ее состав. Понимаетс я как отношение числа отказов РЭА из-за выхода из строя данного типа элементов к общему числу отказов РЭА , т.е . отмечает наиболее часто выходящие из строя элементы РЭА ; · относительный коэффициент отказов (14) где N i - число элем ентов i -тог о типа РЭА, N - общее число элементов в РЭА ; · коэффициент расхода эле ментов (15) где a i - число в ышедших из строя элементов i -того типа, в i - число вышедших из стр оя элементов i -того типа , изъятых в процессе профила ктических осмотров и ремонта, t - время , в течение которого проводится испытание РЭА ; · коэффициент стоимости э ксплуатации (16) где C э - эксплуатации РЭА в течение одного год а ; C и - стоимость изготовления РЭА. Понимается как отношение одног о года эксплуатации к стоимости ее изгото вления ; · прочие коэффициенты. Критериям и надежности могут быть и различные отнош ения действительной и идеальной характеристик работы РЭА . Характеристикой надежности называют количеств енное значение критерия надежно сти для конкретной детали , узла , системы и т.д . Количественная оценка надежности позволя ет : производить расчет надежности ; сформулировать требования , предъявляемые к надежности вновь разрабатываемой РЭА ; рассчитать предполаг а емые сроки службы РЭА , сроки планового ремонта и профилактических работ. 2. Отказ . Виды отказов . Дефекты. Вторым фундаментальным понятием теории надежности явл яется понятие отказа. “Отказ - это событие , после возникновения которого изделие утрачивает спо собность выполнять заданные функции” . Отказы по [2] классифицируют по следующим признакам : * по степени влияния на работоспособность изделия (полные и непо лные ); * по физическому характ еру непосредственного проявления (катастрофические (внезапные ) и па раметрические )); * по связи с другим и отказами (зависимые и независимые ); * по времени существова ния (устойчивые (необратимые ), временные (обратимые , устранимые ) и перемежающиеся (мерцающие )). Основным является разделение отказов на внезапные и постеп енные. Внезапны м отказом НАЗЫВАЕТСЯ ТАКОЙ ОТК АЗ , КОТОРЫЙ ВОЗНИКАЕТ В РЕЗУЛЬТАТЕ СКАЧКООБРА ЗНОГО ИЗМЕНЕНИЯ Х АРАКТЕРИСТИК ИЗДЕЛИЯ. Постепенный отказ - это отказ , возникший в результате постепенного изменения характерис тик изделия . Отказ вспомогательных элеме н тов , не влияющих на надежность , называют в торостепенной неисправностью. Второстепенные неисправности подра зделяют на дефекты и неисправности . Дефектами называются неисправности , которые в момент их обнаружения не приводят к повреждению или нарушению работ ы и регулировке прибора , но могут в будущем вызвать подоб ные явления. Неполадками называются неисправности в ра боте прибора , не оказывающие влияние на вы полнение им основных функций. Отказы полупроводниковых приборов (ППП ) по [3] по их внешним проявлениям разделяются на короткие замыкания , обрывы и изменения пара метров . Первые два типа отказов относятся к “катастрофическим” , последний - к “деградационным ” отказам. Основным механизмом коротких замыканий в ППП-структурах является теплоэлектрический пробо й , ко торый условно делится на три стадии : * Электрический пробой , т.е . туннельный либо лавинный . Первая стадия считается обратимой ; * “Второй пробой” - стади я мощного , резкого увеличения тока через П ПП , что приводит к сильному локальному раз огреву одного из участков ППП ; * Необратимая трансформация ППП за счет сильного локального разогрев а , протекающим через ППП электрическим током . Образуется либо проплавленные структуры , либ о обрыв внутреннего соединительного проводника , либо образование проводящего кана ла ме жду разными структурами ППП. Перечислим основные дефекты , приводящие к короткому замыканию в результате теплоэлектрического п робоя : · плохое (неполное ) соединение кристалла с корпусом ; · неравномерное распределение тока в структуре . Сравнительно ре дко короткие замыкания возникают в результате случайного попадания внутрь корпуса ППП то копроводящих частиц . Замыкания электродов структу ры с кристаллом возникают иногда из-за про висания внутренних проводников вследствие их избыточной длины. Основными мех анизмами обрывов в цепях электродов ППП являются следующие : · механические разрушения соединений кристалла с корпусом или сварных соединений внутренних проводников с другими элементами конструкций при воздействии вибра ции , ударов , больших линейных ускорен ий ; · химические и электрохими ческие разрушения соединений и металлических пленок ; · рост интерметаллической базы в местах соединения разных металлов и “расслоение” структуры . Специфические обрывы возникают иногда вследствие значительных напря жений в про водниках прибора , залитых п ластмассой . Температурные коэффициенты линейного расширения металла проводника и пластмассы р азличны , из-за чего при больших изменениях температуры на Т в проводнике возникает достаточное напряжение где Е - модель упругости пр оволоки, - темп ературные коэффициенты расширения пластмассы и проводника. Часто обрывы по этой причине оказываются перемежающ имися и проявляются вблизи некоторой критичес кой температуры. В планарных ППП обрывы могут возника ть из-за дефектов алюминиево й металлизаци и токопроводящих дорожек и контактных площадо к. Основными механизмами отказов при измен ении и нестабильности характеристик ППП являю тся генерация и перемещение электрических зар ядов на поверхности кристалла ППП , что вед ет к изменению концентр ации подвижных носителей рекомбинации . Некоторые причины появл ения и движения поверхностных зарядов следующ ие : · появление ионов на п оверхности кристалла . Зависит от способа обра ботки кристалла , влажности и свойств окружающ ей среды . Общим свойством зарядо в этог о типа является их предрасположенность к “расползанию” по поверхности , а скорость расп олзания зависит от значения поверхностного со противления и удельной емкости диэлектрического слоя относительно полупроводника . Само повер хностное сопротивление сил ь но зависит от температуры и влажности и время р асползания рядов уменьшается с ростом темпера туры и влажности · появление заряда , образо ванного ионами внутри пленки окисла . Как п равило , даже при тщательно разработанном техп роцессе , всегда имеются положите льные ион ы натрия , которые перемещаются при высоких температурах (100-200 о С ) и наличии притягивающего электрического по ля к границе кремний-окисел . Для защиты от перемещения ионов натрия , в окисле создаю т тонкую пленку фосфорно-силикатного стекла ( SiO 2 *P 2 O 5 ) , которая за хватывает эти ионы . Кроме ионов натрия вну три пленки окисла могут перемещаться и ио ны других элементов (так , ионы золота созд ают отрицательный заряд ). Надо отметить , что при перемещении ионов имеет значение напра вление поля , поэтому при перем ене напр авления поля ионы двигаются в противоположную сторону , поэтому этот процесс считается о братимым ; · появления заряда , образо ванного избыточными атомами кремния в окисле около границы с кристаллом . Из-за того , что атомы кремния находятся в избытке п ри механизме образования окисла кремния , образуется положительный заряд , созданный ос тавшимися атомами кремния . При нормальной тем пературе этот заряд практически неподвижен , п ри очень высокой температуре и наличии си льного поля этот заряд перемещается в н а правлении к внешней поверхности окисла пленки ( SiO 2 ); · появление заряда , образо ванного е , находящимися на поверхностных уров нях . При обрыве кристаллической решетки на границе появляются атомы полупроводника с нарушенными электронными связями , т.е . е зани мают энергетические (поверхностные ) состояния , лежащие внутри запрещенной зоны энергий для данного полупроводника . Из-за этого е с такой энергией не могут проникать в глубь кристалла и остаются только вблизи поверхности . При заполнении и освобождении соот в етствующих энергетических состояний носители заряда - е и дырками возникают и исчезают поверхностные заряды . Чем дальше от полупроводника локализован поверхностный энергетический уровень , тем больше время его заполнения или освобождения . Этот процесс вызы в ает , с одной стороны , низко частотный (НЧ ) шум и является причиной нес табильности основных параметров ППП ; · появление и образование каналов проводимости вдоль поверхности крист алла . Этот процесс , как правило , приводит к изменению коэффициента усиления в б и полярных транзисторах и изменению многих хара ктеристик полевых транзисторов ( ток инжекции и “параз итного” перехода снижает эффективность эмиттера дополнительный обратный ток или ток чере з канал уменьшает усиление и крутизну тра нзисторов в режиме малых то ков ). Эксперим енты многих исследователей показали существенные изменения параметров ППП в процессе испы таний , если к переходам ППП приложено боль шое напряжение в комбинации с высокой тем пературой окружающей среды . Было доказано , что при таких напряжениях в электрическом поле происходит разделение и группировка положительных и отрицательных ионов на пов ерхности , дрейф этих ионов по направлению к электродам , имеющим соответствующий знак за ряда . Было доказано , что эти процессы явля ются источником НЧ шума и о т в етственны за изменение основных параметров ПП П во времени. 3. Обзор неразрушающих методов испытания элементов РЭА. Наиболее частой причиной , по мнению многих специал истов , снижающей качество готовой продукции я вляются скрытые дефекты и важную роль в проблеме повышения качества и надежности изделий электронной техники (ИТЭ ) отводят неразрушающим испытаниям (НРИ ) - дефектологии , науке о принципах , методах и средствах обнаруже ния дефектов. Для контроля дефектов в ИТЭ разделяю т две группы НРИ . Пер вую группу со ставляют методы интегральной диагностики , наиболе е эффективными из них являются методы , осн ованные на измерении шумовых характеристик , в том числе электрических и акустических ш умов . Вторую группу составляют методы локальн ой диагностики . В на с тоящее время для контроля ИЭТ применяются общие и специальные методы НРИ . К общим относятся : визуальный контроль , испытание давлением , акуст ическая и магнитная дефектоскопия , метод капи ллярной дефектоскопии , радиография и метод ви хревых токов. К специфиче ским методам НРИ отно сятся : рентгеновские , голографические , тепловые , оп тические и электрические методы. Визуальный контроль наиболее широко рас пространенный метод НРИ . Используется для исс ледования поверхностных характеристик (повреждения , посторонние вк лючения , расположение элемен тов и пр .). Метод прост , требует малых з атрат времени и недорог [3] . При испытании давлением дефекты обнаруж иваются по проникновению газов или жидкости в полости дефектов или через эти деф екты [3] . Под акустическими испытаниям и поним ают звуковые и ультразвуковые испытания . Наиб олее широко используется ультразвуковая спектрос копия . Метод основан на использовании явлений , связанных с дифракцией света . Метод звук овой спектроскопии используется для формирования изображения путем с к анирования э хоимпульсом . Недостатком является то , что объе кты контроля сравнимы по размерам с преде лами разрешения , из-за чего , как правило , по лучается некачественное изображение . Также , больши нство объектов контроля взаимодействует с уль тразвуком сложным образом , из-за чего полученные изображения нуждаются в дополнитель ной расшифровке . [3], [6] Метод капиллярной дефектоскопии основан на использовании проникающих красящи х или люминесцентных жидкостей , которые светя тся под действием ультрафиолетового излуче ния . [3], [6] Метод магнитной дефектоскопии основан на явлении искажения магнитного по ля ферромагнитного испытуемого образца при на личии в нем дефектов. [3], [6] Метод радиографии основан на способности рентгеновских лучей ( - лучей ) прон икать сквозь не прозрачные вещества и “высвечивать” неоднородности и дефекты структуры исследуемого объекта. [3], [6] Метод вихревых токов применя ется для обнаружения аномалий электрической и ли магнитной проводимости , обусловленные различны ми механическими дефектами , нео днородностями . Изменениями структуры и неправильной криста ллизации (отклонение в режиме термообработки ). Все эти аномалии электропроводности , магнитной проводимости обнаруживаются по изменениям полн ого сопротивления катушки , питаемой переменным током , эле к тромагнитное поле которо й служит источником вихревых токов , наводимых в испытуемом образце . [3], [6] Голографические методы используются в к ачестве как общих , так и специфических мет одов НРИ . Метод базируется на глубоком зна нии физических процессов , проте кающих в исследуемых образцах . Метод очень дорогостоящий , основан на применении компьютерной техники . [3], [7] При тепловых методах НРИ получают информацию о параметрах и качестве изделий по распределению температуры на их поверхности в виде термограмм , к ото рые позволяют судить о наличии скрытых де фектов . Метод основан на излучении электромаг нитной энергии в инфракрасной области спектра любым телом , имеющим температуру , отличную от абсолютного нуля . Тепловые методы подраз деляются на пассивные и активные. Пассивные - это методы , позволяющие опреде лять распределение температуры на поверхности изделия без применения специальных источников тепловой энергии (т.е . осуществляют контроль качества изделия без искажения электрических и тепловых характеристик издели я ). При активных методах имеется источник искусс твенного тепла , который воздействует на прове ряемое изделие . Тепловые методы делятся так же на контактные и бесконтактные . В осн овном применяют контактные методы , к которым относится большинство методов НРИ . В этой области , как то : · методы измерения т емпературы с помощью термопар ; · люминесцентные методы , основанные на измерении интенс ивности свечения некоторых люминофоров под де йствием ультрафиолетового излучения ; · методы измерения темпе ратур с помощь ю те мпературно-чувствительных красок , изменяющих свой цвет при определ енных температурных режимах ; · жидкокристаллические метод ы , основанные на использовании свойств холестерических жидкокристаллических соеди нений изменять окраску под воздействием темпе ратуры и позволяющие определять разность температур до 0.1 о С. Бесконта ктные методы измерения температуры являются б олее перспективными и универсальными , они не вызывают искажения температурного поля издел ий , мало инерционны , обладают высокой разрешаю щей способн остью . Здесь наиболее перспект ивным является метод , сущность которого состо ит в регистрации каким-либо способом инфракра сного излучения , исходящего от исследуемого о бъекта , без непосредственного механического конта кта термоприемника с ним (фотография , при б оры разного назначения ). [3], [6], [8] Электрические методы относятся к методам интегральной диагностики . Основаны на возможности оценки и прогнозирования ра ботоспособности и величине характерных электриче ских параметров . Например , для контроля качест ва ПП П измеряют параметры вольтамперной характеристики. Резисторы проверяют по уровню третьей гармоники . Тонкопленочные конденсаторы (ТПК ) про веряют на пробой диэлектрика , используют пара метры , характеризующие надежность внутреннего пол я в диэлектрике , рассмат ривают плотность объемного заряда , накапливаемого при приложе нии к ТПК постоянного напряжения вблизи м икровыступов , т.е . в областях локализации поля. К электрическим методам также относится метод контроля шумовых характеристик . [3], [4], [6] 4. Прогнозир ование надежности П ПП по уровню собственных шумов. Многие исследователи , занимающиеся надежностью РЭА , в ряде своих работ , показали , что собственн ые шумы ППП , электровакуумных приборов , резист оров , штепсельных разъемов , контактов реле и других элементов Р ЭА несут информацию об их надежности. По [3] физической основой метода прогнозирования отказов ППП по их низкочастотным шумам является зависимость уровня шума от наличи я дефектов структуры и контактов прибора . Основными источниками шума в электрических це п ях и активных элементах по [3], [6], [9], [10] являются : * теплово й шум. Существует в любом проводнике или полупроводнике . Среднеквадратичное значение напряжения теплового шума определяе тся по формуле Найквиста : (18) где к - постоянная Больцмана ; Т - п остоянная температура ; R - активн ое внутреннее сопротивление прибора ; f - эквивалентная шумовая полоса. Этот шум вызывается хаотическим тепловым движением носителей заряда ; * дробовы й шум. Этот шум возникает вследствие флуктуации концентрации носител ей заряда за счет случайности процессов г енерации и рекомбинации . Чаще всего для ег о определения пользуются формулой Шоттки и среднеквадратичное значение шумового тока опре деляется как (19) где q - заряд e ; I - ток , протекающий через компенсаторный пер еход. Для ППП с p-n переходами учитывают , что ток через переход является суммой прямого и о братного токов , причем каждому их них прис ущ дробовый шум . Поэтому в транзисторах др обовые шумы возникают в эмиттерном и колл екторном переходах : (20) (21) где Г э , Г к - дифференциальные сопротивления эмиттерного и коллекторного переходов ; I эбо , I кбо - их обратные токи ; I э - прямой ток эмиттерного перехода. Многими исследователями отмечено , что те пловой и дробовый виды шумов прямо не связаны с дефектами приборов и не содержат дополнительной информации о потенциал ьной надежности исследуемого прибора. НЧ шумы. В литературе по надежности РЭА нет еще единой терминалогии для данного вида шума . Встречаются названия : фликкер-шум , шумы мерцан ия , шумы типа 1/f , избыточные шумы и НЧ шумы. Причиной возникновения этого шума являю тся различные дефекты в структурах ППП . Дл я этого вида шума обычно рассматривают сп ектральную плотность мощности этого шума , кот орая пропорциональна величине , где коэффициент характеризует в ид спектра . Энергетический спектр шума зависит от источника флуктуа ции , а так же от полосы пропускания це пей , через которые проходит сигнал . Спектральн ая плотность мощности шума равна усредненной по времени мощности . Приходящейся на един ицу полосы частот, и характеризует распределение мощности в спектре частот . [3] . Спектральная плотность G(f) измеряется следующим образом (22) Используется так же часто коэффициент шума (23) где U 2 ш.п. - квадрат эффективног о напряжения шума , приведенного на вход ; R г - со противление источника сигна ла. Отмечено , что коэффициент шума сильно зависит от сопротивления источника сигнала , что является недостатком этого параметра. Многие исследователи отметили , что основ ные виды отказов ППП и интегральных схем (ИС ) прогнозируютс я по уровню их Н Ч шумов , поэтому считается , что чрез харак теристики НЧ шума можно получить показатели надежности ППП и ИС . В качестве прогн озирующего характера можно использовать любую из рассматриваемых характеристик : Эффективное н апряжение шума , коэффиц и ент шума , спектральную плотность мощности , функцию автокорр еляции . Отмечено , что функция автокорреляции и спектральная плотност ь мощности любого случайного процесса тесно взаимосвязаны и для получения данных об этом процессе ( где отражаются наиболее п олн о физическая сущность и параметры эт000ого процесса ) достаточно измерить одну из этих характеристик . Но , с точки зрения удобства измерений в производственных условиях предпочтение . отдается спектральной плотности мощности шума. 5. Методы измерения НЧ шумо в. По [3] при измерении электрических шумов применяют следующие мето ды : метод сравнения. Исследуемый шум сравнивается с эталонн ым сигналом или шумом . В этом методе и змеряются относительные величины и чаще всего метод применяют при измерении коэффициента ш ума ; компенсаторный метод ; модуляционный метод. Оба метода дают высокую чу вствительность и точность измерений , но реали зуются только на высоких частотах . Применяют эти методы при исследовании тепловых и дробовых шумов ; метод непосредственного измерени я НЧ шума . Метод основы вается на получении спектральной плотности мо щности шума на некоторой частоте через из мерение эффективного напряжения шума при помо щи высокочувствительного измерителя с известной полосой пропускания . Измеритель в общем с лучае должен содер жать : линейный полосово й фильтр (с достаточно узкой полосой пропу скания f) , квадратичный детектор , интегратор , регистрирующее устройство . В настоящее время наиболее целе сообразным считается импульсный режим измерения НЧ шума . Это связано с трудностью уст ановления стационарного теплового режима ППП и ИС , так как доказано , что темпера тура оказывает сильное влияние на основные электрические параметры ППП и ИС . Рассмотрим по [3] практические схемы , реализующие измерение НЧ шумов ППП. Структурная схема устано вки для и змерения шумов транзисторов по [3] приведена на рис . 1. Путем измерения питающих напряжений имеем возможность менять режим работы тран зистора в широких пределах . При известных режимах [3] (ток эмиттера I э > 1 mA , н апряжение коллектора U к > 3 В ), имее м возможность выявления постепенных отказов за счет изменения состояния поверхности , так и внезапных оотказов за счет объемных дефектов и дефектов контактных соединений . Для маломощных транзисторов используют режим измерения коэффициента шума , указанный те х ническими условиями . Описание работы подробно дается [3] . Измеряют эффективное напряжение ш ума , приведенное к базе транзистора U ш.б. через коэффициент усиления измерительной установки по напряжению К и (24) где U с.вых - калибровочное напряжен ие , измеренное на выходе установки ; U с.вх - калибровочное напряжение на ходе исследуемого транзистора. Для более точного измерения спектрально й плотности шума измеряют ширину пропускания фильтра , которая определяет ошибку измерения. (25) где К ( f ), К (f 0 ) - значения к оэффициентов передачи линейного фильтра н а некоторой частоте f и на резонансной частоте f 0 соответственно . Коэффициент К и по [24] можно также определять следующим образом по [3] (26) где К п.у. ,К и.т - коэффициенты усиления предваритель ного усиления и усили тельной схемы на исследуемом транзисторе. Надо отметить , что для стабильности К и.т применяется отрицательная обратная связь по току . В общем виде принципиальная схема включения исследуемого транзистора по [3] показана на рис .2. Малошумящий уси литель - наи более важная часть установки , определяющей уровень собственных шумов . В н астоящее время разработано достаточное количеств о схем малошумящих усилителей. Структурная схема для измерения шумов диодов приведена по [3] на рис .3. Чтобы исключить заметный разброс зн ачений дифференциального сопротивления при задан ном токе соблюдают условия R н << R диф , тогда напряжение шума исследуемог о диода определяется по формуле : (27) где U ш.изм. - напряжение шума , из меренное на выходе предварительного усилителя. Следует отмети ть , что погрешность измерения шума диода в сильной степени зависят от нестабильности коэффициента К п.у ., поэтому его необходимо периодически проверять . Также следует отметить , что уровень шумов диодов значит ельно меньше транзисторных . Некоторые особеннос ти имеются при измерении шума мощных транзисторов . Как пра вило , здесь используется импульсный метод изм ерения . Схема включения мощных транзисторов п о [3] прив едена на рис .4. Описание схемы и процедуры измерения шума подробно дается в [3] Разработаны измер ители ш умов ИС , в частности , структурная схема од ного из них по [3] имеет следующий вид .(рис .5) Описание работы данной структурной схем ы приводится в [3] . 6. Автоматизация измерения НЧ шумов полупроводниковых приборов и интегральных схем. Исследовани я НЧ шумов различных элементов РЭА проводи тся давно . Но с каждым годом разрабатывают ся все новые элементы РЭА . Меняется подчас элементная база РЭА , создаются новые техн ологии производства и контроля РЭА . В наст оящее время считается целесообразным автомати з ировать процесс измерения и конт роля параметров элементов РЭА для отбраковки непригодных элементов и сокращения времени контроля. По [3] предлагается в целях повышения качеств а выпускаемой продукции предприятий электронной промышленности разработать и вне дрить автоматические системы управления технологическим процессом (АСУТП ). В качестве одной из подсистем АСУТП использовать контроль технологич еского процесса производства ППП (диоды , транз исторы , тиристоры , интегральные сборки и т . д .) по уровню НЧ шума. Считается , что этот метод универсален именно для ППП , т.к . все они состоят из различных структур с одним и более p-n переходами . В настоящее время широкое внедрение и распространение получили АСУТП с применением компьютерных технологий и компьютерной техн ики. Предлагается следующая функциональная схема для одноразового измерения НЧ уровня шум ов ППП. От звукового генератора подается напряж ение U г определенной частоты (от 20 Гц до 1 кГц ), которое коммутируется через пере ключающий блок на одну из схем включ ения образцов . Для каждого подвида ППП (диод , транзистор , тиристор , интегральная сборк а ) своя схема включения . Переходной блок о пределяет от какой из схем включения идет сигнал и на выходе выдает напряжение U х , которое проходит через узкополосный селективн ый усилитель , на выходе кото рого получаем напряжение шума U ш на частоте , заданной звуковым генератор ом . Величина напряжения шума фиксируется на табло цифрового вольтметра , который связан с компьютером шиной данных . В компьютере з аложены данные по среднему значению шум а G ср и дисперсии D на каждый тип ППП , проходящий контроль . При этом учитывается , что G ср определяется по (22) и уровень отбраковки потенциально ненадежных ППП опред еляется статистической обработкой данных. Исполнительное устройство работает о т команд компьютера . При обнаружении п отенциально ненадежного ППП , в процессе контр оля , компьютер дает команду на “изъятие” и сполнительному устройству элемента из выборочной партии . На компьютер так же поступает информация от переключающего блока , которая автоматически (программой в компьютер е ) устанавливает данные для контроля каждого из подвидов ППП . Малошумящий источник пит ания необходим для наиболее важных узлов : схемы включения образцов и узкополосного селе ктивного фильтра . От качества напряжения мало ш умящего источника питания зависит качество полученных результатов измерения и в конечном итоге качество контроля ППП. 7. Список литературы. 1. Маликов И.М . Надежность судовой электронной аппарату ры и систем автоматического управления . Ленин град : Судост роение , 1967 - 316с. 2. Физические основы надеж ности интегральных схем . Под редакцией Ю.Г . Миллера. М .: С оветское радио , 1976 - 320с. 3. Пряников В.С. Прогнозирование отказов полупроводниковы х приборов . М .: Энергия 1978 - 112с. 4. Испытания элементов радиоэлектронной аппаратуры (Физические методы надежности ). Некрасов М.М ., Платон ов В.В ., Дадеко Л.И. Киев : Вища школа , 1981 - 304с. 5. Перроте А.И ., Карташов Г.Д ., Цветаев К.Н. Основы уск оренных испытаний радиоэлементов на надежность . М .: Советское рад ио , 1968 - 224с. 6. Неразрушающий контроль элементов и узлов радиоэлектронной аппаратуры . Под редакцией Б.Е . Бердичевск ого М .: Советское радио , 1976 - 296с. 7. Гинзбург В.М ., Власов И.Г. Голография в измерительной технике . М .: Советское радио , 1974 - 120с. 8. Кузнецов Ф.К . Тепловые параметры транзисторов и и х изменение . Киев : Техн i ка , 1966 - 80с. 9. Придорогин В.М. Шумовые свойства транзисторов на низких частотах . М .: энергия , 1976 - 160с. 10. Жалуд В ., Кулешов В. Н . Шумы в полупроводнико в ых устройствах . Под общей редакцией А.К . Нарышкина . Совместн ое советско-чешское издание . М .: Советское радио 1977 - 416с.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Когда Дмитрий Медведев не может заснуть, он пересматривает открытие сочинской Олимпиады.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Диагностика отказов элементов и устройств автоматического управления", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru