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第0章 可靠性设计方法论1

0.1 可靠性设计的目的1

0.2 可靠性设计的内容1

0.2.1 系统设计2

0.2.2 容差设计3

0.2.3 可靠性目标3

0.2.4 实现手段3

第1章 可靠性技术的基础内容5

1.1 嵌入式系统失效率影响要素6

1.1.1 器件选型6

1.1.2 降额7

1.1.3 环境条件8

1.1.4 机械结构因子8

1.1.5 元器件的个数10

1.2 嵌入式系统失效率曲线10

1.3 嵌入式系统可靠性模型12

1.4 可靠性与RAMS15

1.5 工作环境条件的确定15

1.6 容差分析与精度分配方法17

1.7 过渡过程20

1.8 系统方案设计21

1.8.1 系统设计的内容21

1.8.2 基于系统设计的故障模式与失效分析方法（DFMEA）25

1.9 阻抗连续性27

第2章 降额设计规范30

2.1 降额总则31

2.1.1 定 义31

2.1.2 降额等级31

2.2 电阻降额34

2.2.1 定值电阻降额36

2.2.2 电位器降额37

2.2.3 热敏电阻降额38

2.3 电容降额38

2.3.1 固定电容器降额40

2.3.2 电解电容器降额40

2.3.3 可调电容器降额41

2.4 集成电路降额41

2.4.1 模拟集成电路降额42

2.4.2 数字电路降额45

2.4.3 混合集成电路降额46

2.4.4 大规模集成电路47

2.4.5 集成电路通用降额准则47

2.5 分立半导体元件降额47

2.5.1 晶体管47

2.5.2 微波晶体管48

2.5.3 二极管48

2.5.4 可控硅50

2.5.5 半导体光电器件50

2.6 电感降额51

2.7 继电器降额52

2.8 开关降额53

2.9 光纤器件降额54

2.10 连接器降额55

2.11 导线与电缆降额55

2.12 保险丝降额56

2.13 晶体降额57

2.14 电机降额58

2.15 补充规范58

2.16 器件选型与降额实例59

第3章 嵌入式硬件系统热设计规范60

3.1 热设计基础62

3.1.1 热流密度63

3.1.2 热功率密度64

3.1.3 热 阻65

3.1.4 对流换热系数68

3.1.5 散热方式选择68

3.2 自然冷却设计方法69

3.2.1 自然冷却散热计算69

3.2.2 散热片选型70

3.2.3 自然冷却热设计规范72

3.3 强迫风冷设计方法74

3.3.1 风冷散热计算74

3.3.2 风冷散热器件选型76

3.3.3 风冷设计规范78

3.4 热电致冷79

3.5 热测试技术80

3.5.1 热测试方法80

3.5.2 热测试要求80

3.6 其他散热方式82

3.6.1 液体致冷82

3.6.2 热管导热82

3.6.3 相变冷却84

第4章 电子工艺设计规范86

4.1 PCB板86

4.1.1 PCB尺寸与形状86

4.1.2 PCB基材89

4.1.3 镀层90

4.1.4 板层数90

4.1.5 可生产性设计91

4.2 焊盘、过孔91

4.2.1 焊盘91

4.2.2 导通孔92

4.2.3 安装螺钉孔92

4.3 布局规则92

4.3.1 器件方向92

4.3.2 器件布局92

4.4 布线规则95

4.4.1 PCB布线镀层95

4.4.2 布线规则95

4.4.3 插座引脚走线109

4.5 标识109

4.5.1 标识类型109

4.5.2 标识要求109

4.6 可测试性设计115

4.7 线缆116

4.8 板级接地措施117

4.9 防护工艺117

4.9.1 MSD防护117

4.9.2 PCB三防工艺120

4.9.3 ESD防护工艺121

4.10 常用器件的失效机理124

4.10.1 电阻的失效机理124

4.10.2 电容的失效机理124

4.10.3 IC的失效机理127

4.10.4 磁珠磁环的选型与失效机理129

4.10.5 接插件的失效机理131

4.10.6 功率器件的失效机理134

4.10.7 器件失效测试（V-I曲线）135

第5章 电路系统安全设计规范137

5.1 定 义138

5.1.1 Ⅰ类设备138

5.1.2 Ⅱ类设备139

5.1.3 应用部分140

5.1.4 漏电流141

5.1.5 电气间隙与爬电距离141

5.2 标记的要求141

5.2.1 外部标记141

5.2.2 内部标记142

5.2.3 控制器件及仪表标记143

5.2.4 导线143

5.2.5 指示灯的颜色144

5.2.6 不带灯按钮的颜色144

5.2.7 符号144

5.3 环境条件145

5.4 对电击危险的防护146

5.5 对机械危险的防护150

5.6 随机文件的要求153

5.7 电气连接154

5.8 静电防护154

5.9 电 晕155

5.10 超温与防火155

5.11 溢流和液体泼洒155

5.12 泄漏、受潮和进液155

5.13 清洗、消毒和灭菌155

5.14 压力释放装置156

5.15 中断复位156

5.16 危险输出的防止156

5.17 必须考虑的涉及安全方面的危险156

5.18 单一故障的要求157

5.19 元器件的要求157

5.20 连接的要求157

5.21 保护装置158

5.22 电池和指示灯158

5.23 控制器的操作部件158

5.24 有电线连接的手持式和脚踏式控制装置159

5.25 与供电网的分断159

5.26 电源软电线160

5.27 网电源161

5.28 保护接地端子和连接162

5.29 内部布线162

5.30 绝缘162

5.31 过电流和过电压保护163

第6章 嵌入式接口软件可靠性设计规范164

6.1 概述165

6.1.1 定 义165

6.1.2 一般要求165

6.1.3 软件分级166

6.2 编译器常见问题防护设计规范167

6.3 代码问题防护设计规范168

6.3.1 架构设计169

6.3.2 可视化与简单化171

6.3.3 代码设计规范172

6.4 存储与变量编程及定义规范182

6.5 软硬件接口设计规范184

6.6 人机接口设计规范189

6.7 报警设计规范190

第7章 嵌入式系统EMC设计规范195

7.1 概述195

7.1.1 电阻高频等效特性196

7.1.2 电容高频等效特性196

7.1.3 电感高频等效特性197

7.1.4 磁环磁珠高频等效特性198

7.1.5 导线高频等效特性198

7.1.6 差模干扰与共模干扰199

7.2 整机外部接口199

7.2.1 按键面膜199

7.2.2 电源接口199

7.2.3 显示窗口201

7.3 接地201

7.3.1 安规接地与EMC接地的区别203

7.3.2 接地的分类203

7.3.3 单点接地与多点接地204

7.3.4 接地规范206

7.4 电路板209

7.4.1 电路原理图设计209

7.4.2 布线213

7.4.3 元器件布局214

7.4.4 安装固定215

7.4.5 EMC元器件选型216

7.5 接插件和电缆分类218

7.6 机械结构219

7.6.1 材料219

7.6.2 机壳喷涂工艺及接缝219

7.6.3 机壳开口219

第8章 嵌入式系统可维修性设计规范222

8.1 维修性分级222

8.2 维修性的定性要求223

8.2.1 良好的可达性223

8.2.2 标准化互换性224

8.2.3 防差错措施及识别标志224

8.2.4 可测试性要求224

8.2.5 维修性的人机环工程要求225

8.2.6 预防性维修设计225

8.2.7 维修安全要求225

8.2.8 改进维修作业程序226

8.3 可维修性定量评价指标227

8.4 维修性设计规范与设计技术227

8.4.1 零部件布局227

8.4.2 紧固件选型228

8.4.3 维修通道的设置230

8.4.4 基于维修性的设计更改231

第9章 嵌入式系统可用性设计规范233

9.1 色彩与显示布局233

9.2 操作控制布局要求238

9.3 听觉与报警设计240

9.3.1 声音报警基础要求240

9.3.2 报警设计准则240

参考文献244