可靠性分析报告..

可靠性工程结课论文

题目：混频器组件可靠性分析

学院：机电学院

专业：机械电子工程

学号： ************ 学生姓名：***

指导教师：***

2014年6月

目录

摘要 (3)

关键词 (3)

1. 元器件清单 (3)

2. 可靠性预测 (4)

3. 可靠性分析 (6)

3.1可靠性数据分析 (7)

3.2故障模式影响 (7)

3.3 危害性分析 (8)

4. 结论和建议 (10)

参考文献 (10)

混频器组件可靠性分析

郭守鑫

（中原工学院机电学院河南郑州 451191）

【摘要】变频，是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为变频器（或混频器）。输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。混频器通常由非线性元件和选频回路构成。

【关键词】混频器，变频，组件

【Abstract】frequency conversion, is to signal frequency by a value transform into another process of the value. Which has the function of the circuit is called inverter (or mixers). The output signal frequency is equal to the sum of two input signal frequency, or for both other combination of the circuit. Mixer is usually composed of nonlinear components and frequency selective circuit.

【keywords】mixer, frequency conversion, components

1.元器件清单

2 可靠性预计

VCO混频组件由混频器、VCO二个功能模块组成。元器中包括8类11种30个。其中任一元器件失效，都将造成整个组件失效，即组件正常工作的条件是各元器件的正常工作。因此，本组件的可靠性模型是一个串联模型。

本组件是可修复产品，寿命服从指数分布，根据可靠性理论，其平均故障间隔时间与失效率成反比，即

MTBFs = 1/∑piλ（1）

由于本组件已完成初样的研制，现已转入正样设计阶段，所用元器件的种类、型号规格、质量水平、工作应力及环境条件都已基本确定，其失效率因子等有关可靠性参数可以从《GJB/Z299B-98电子设备可靠性预计手册》查到，因此采用应力分析法来预计本组件的可靠性指标。

已知本组件工作于飞机座舱内，环境代号A

IF

，工作温度

-45℃~+60℃。现对其可靠性指标计算如下：

2.1场效应管的工作失效率λ

P1

本组件所用场效应管属低噪声类型，其工作失效率模型为

λ

P1 = λ

b

π

E

π

Q

π

A

π

T

π

M

（2）

查得基本失效率λ

b =0.408×10-6/h 环境系数π

E

=15 质量系数π

Q

=0.05

应用系数π

A =3 温度系数π

T

=3.73 匹配网络系数π

M

=1

本组件使用场效应管2只，故其工作失效率为

λ

P1

= 0.408×10-6×15×0.05×3×3.73×1×2=6.84828×10-6/h

2.2单片混频器的工作失效率λ

P2

单片混频器是矩形8引出端密封扁平封装的半导体集成电路，其工作失效率模型为

λ

P2 =π

Q

[C

1

π

T

π

V

+（C

2

+C

3

）π

E

] π

L

（3）

查得环境系数π

E =17 质量系数π

Q

=0.5 成熟系数π

L

=1.0

温度应力系数π

T =0.8 电压应力系数π

V

=1.0 电路复杂度失效率C

1

=0.346

×10-6/h C 2=0.020×10-6/h 封装复杂度失效率C 3=0.022×10-6/h

本组件使用1只单片混频器，故其工作失效率为

λP2=0.50×[0.346×10-6×0.8×1+（0.020+0.022）×10-6×17] ×1×1=0.4954×10-6/h 2.3变容管的工作失效率λP3

本组件所用的检波管为微波砷化镓二极管型，其工作失效率模型为λP3 =λb

πE πQ πK

查得环境系数πE =13 质量系数πQ =0.5 质量系数πK =0.5 基本失效率λb =0.534×10-6/h

本组件使用变容管1只，故其工作失效率为

λP3 =0.534×10-6×13×0.5×0.5=1.7355×10-6/h 2.4三端稳压器的工作失效率λP4

三端稳压器是园形3引出端密封金属壳封装的半导体集成电路，其工作失效率模型为

λP4 =πQ [C 1πT πV +（C 2+ C 3）πE ] πL （4）

查得环境系数πE =17 质量系数πQ =0.5 成熟系数πL =1.0

温度应力系数πT =1.51 电压应力系数πV =1.0 电路复杂度失效率C 1=0.263×10-6/h C 2=0.010×10-6/h 封装复杂度失效率C 3=0.004×10-6/h

本组件使用三端稳压器1只，故其工作失效率为

λP4 =0.50[0.263×10-6×1.51×1+（0.010+0.004）×10-6×10] ×1×1=0.268565×10-6/h 2.5隔离器工作失效率λP5

隔离器为磁性器件，其工作失效率模型为 λP5 =λb πE （6）

查得基本失效率λb =0.08×10-6/h 环境系数πE =6.0

本组件使用2只隔离器，故其工作失效率为 λP5 = 0.08×10-6×6.0×2=0.96×10-6/h 2.6金属膜电阻器和片状电阻器的工作失效率λP6

本组件选用的固定电阻器，其工作失效率模型为 λP6=λb πE πQ πR （7）

查得环境系数得πE =5.0 质量系数得πQ =0.3 阻值系数得πR =1.0 基本失效率λb =0.01×10-6/h

本组件使用固定电阻器8只，故其工作失效率为

λP6 =0.01×10-6×5.0×0.3×1.0×8=0.12×10-6

/h 2.7钽电容器的工作失效率λP7

本组件选用固体钽电解电容器，其工作失效率模型为 λP7=λb πE πQ πCV πSR （9）

查得环境系数πE =8.3 质量系数πQ =0.3 电容系数πCV =1.3 串联电阻系数πSR =1 基本失效率λb =0.0458×10-6/h

本组件使用钽电容器4只,故其工作失效率为

λP7=0.0458×10-6×8.3×0.3×1.3×1×4=0.593×10-6/h 2.8片状电容器的工作失效率λP8

本组件选用的片状电容器属1类瓷介电容器，其工作失效率模型为 λP8=λb πE πQ πCV （10）