电子产品设计宝典可靠性原则2000条（第2版）

很多电子工程师或是初入职场的学生，对于设计一个产品，常常忽略其可靠性的问题。而现在可靠性已成为电子产品设计重中之重。而对于可靠性原则的理解，则是进行可靠性设计的前提。本书正是适应了这种情况，总结了作者多年来从事军用电子产品设计的经验，而且采用了全新的体裁形式，不仅能为初级入门读者提供指导性的建议，就算是从业多年的老工程师也能从本书2000条原则中获益，从而达到查漏补缺的目的。

 

本书从设计总则、结构材料及元器件的选用、电磁兼容设计、热设计、抗振设计、三防设计、维修性设计、测试性设计、安全性设计、电路可靠性设计、结构可靠性设计、人机设计、标识及包装设计、软件设计等14个方面系统归纳总结了在电子产品研发的全过程中，研制人员（包括总体、软硬件、结构设计师等）在设计过程中如何保障产品可靠性实现的基本原则，其中既包括强制性原则，也包括非强制性原则；既有总体性原则，也有实施细则，还有一些推荐采用的方法建议等。而且本书随章节给出了相应的实际案例，可让读者进一步巩固所学知识。之后一章针对大型的实际案例，具体讲解了可靠性原则的实际应用。

第2版前言

第1版前言

第一章总则1

第二章结构材料及电子元器件的

选用3

第一节结构材料的选用3

一、通用原则3

二、金属材料的选用3

三、非金属材料的选用5

第二节电子元器件的选用7

一、通用原则8

二、半导体集成电路9

三、半导体分立器件10

四、电阻器和电位器11

五、电容器12

六、继电器15

七、 AD、DA转换器16

八、连接器16

九、熔丝18

十、其他19

第三节应用示例20

一、电容的应用20

二、电感的应用22

第三章电磁兼容设计24

第一节通用设计原则24

第二节接地与搭接25

一、接地25

二、搭接29

第三节屏蔽与隔离31

一、屏蔽31

二、隔离33

三、缝隙处理34

第四节布线设计35

第五节滤波和抗干扰措施36

一、滤波36

二、抗干扰措施37

第六节降低噪声与电磁干扰39

第七节应用示例40

一、串模干扰的抑制40

二、共模干扰的抑制43

第四章热设计46

第一节总体设计原则46

第二节空气冷却48

一、自然冷却48

二、强制风冷48

第三节液冷50

第四节冷板、热管、散热器50

第五节热布局、热安装51

第六节PCB热设计55

第七节应用示例56

一、某机箱的热设计56

二、某产品的高低温试验58

第五章抗振设计62

第一节结构抗振设计62

第二节电路抗振设计65

第三节应用与试验67

一、几种常用的螺钉防松方式67

二、某产品振动试验介绍69

第六章三防设计75

第一节结构三防设计75

一、结构设计75

二、材料选用及接触防护77

三、表面防护79

第二节电路三防设计84

第三节霉菌与盐雾试验简介85

一、某项目霉菌试验86

二、某项目盐雾试验89

第七章维修性设计91

第一节总体原则91

第二节简化设计92

第三节模块化设计93

第四节布局设计95

第五节可达性设计97

第六节便捷性、安全性99

第七节应用示例100

第八章测试性设计105

第一节一般原则105

第二节测试点108

第三节电路设计110

一、元器件选用及电路结构

设计110

二、模拟电路设计111

三、数字电路设计112

四、LSI、VLSI和微处理机113

五、射频电路设计114

第四节BIT设计115

第五节自动测试设备（ATE）

设计119

第六节应用示例120

第九章安全性设计122

第一节总体原则122

第二节环境安全设计124

第三节结构安全设计125

第四节电气安全设计128

第五节应用示例132

第十章电路可靠性设计134

第一节通用设计原则134

第二节降额设计137

第三节冗余设计139

第四节容差设计140

第五节防静电设计141

第六节PCB设计143

一、印制板要求143

二、布局145

三、地线147

四、布线148

五、专门措施152

第七节与软件设计有关的硬件设计

要求153

第八节应用示例154

一、负反馈电路154

二、时钟设计156

三、电源设计157

第十一章结构可靠性设计160

第一节构造性设计160

第二节工艺性设计162

第三节装配设计164

第四节紧固件的选用166

第五节应用示例168

第十二章人机设计170

第一节一般原则170

第二节视觉系统171

第三节听觉系统173

第四节人体协调性174

第五节操作习惯175

第六节把手176

第七节应用示例177

第十三章标识及包装设计179

第一节标识设计179

一、通则179

二、说明性标识180

三、警告标识181

第二节包装设计182

第三节应用示例186

第十四章软件设计188

第一节总则188

第二节计算机系统设计188

第三节软件需求分析189

第四节文档编制要求190

第五节具体软件设计194

一、通则194

二、安全关键功能的设计195

三、冗余设计196

四、接口设计197

五、软件健壮性设计200

六、简化设计201

七、裕量设计202

八、数据要求202

九、防错程序设计202

第六节编程要求204

第七节多余物处理及软件更改

要求208

一、多余物处理208

二、软件更改要求208

第八节测试要求209

第九节应用示例215

一、多组条件判别的完全性

示例215

二、函数调用返回设计示例215

三、避免潜在死循环的设计

示例217

四、某部件测试软件编写示例217

第十五章案例介绍222

第一节PCB设计示例222

一、PCB接地设计223

二、PCB叠层设计225

三、PCB布局设计229

四、PCB布线设计233

第二节某设备可靠性设计示例237

一、设备技术要求及设备设计238

二、抗振设计及振动试验241

三、电磁兼容设计及试验244

四、热设计及高低温试验255

五、可靠性预计257

第三节某系统设计示例261

一、系统概述261

二、系统电路的可靠性设计261

三、系统机柜的可靠性设计263

四、环境应力筛选介绍267

结束语270

参考文献271

第2版前言

不管我们多么努力，也不管我们多么不愿意承认，要想真正做出百分之 百可靠的产品是不太现实的。这里面不仅有技术上的原因，还包含一些非技 术原因，比如费用，有时候可能基于成本角度的考虑，不得不降低对元器件 或零部件使用等级的要求或者省略掉一些费用高昂的试验验证环节;又如时 间因素，现代电子产品更新换代的速度实在太快，为了抢占市场先机，很多 产品并没有完全成熟稳定就推向市场，就连Windows都在不停地“维修” （打补丁）。 而这时，经验就成为了我们行为的指南，它能让我们在不断地坚持对可 靠性追求的同时又能对时间、成本压力的不妥协成为可能，从而找到一种最 佳的平衡点。本书的目的就是想将这些经验与众分享，通过借鉴前人的经验 从而更快速有效地找到这个平衡点。上一版的书由于本人的原因显得教条了 一点，正好出版社给了我这次机会，让我感到非常幸运的可以对本书的内容 进行一些修订充实以显得更丰富。本次修订除了更正了上一版中的一些错漏 之外，还在相应的章节后补充了一些更细致的应用说明和相关试验介绍，在 本书的最后更是独立增加了一整章的案例介绍，从“板卡级”、“设备级”、 “系统级”三个不同层次产品研发的角度介绍了可靠性应用过程中采取的一 些措施。由于受本人能力限制，其不尽全面，权当抛砖引玉，望各位读者谅 解并同时提出改进意见。 本书的再版得到机械工业出版的大力支持，本书的责任编辑任鑫先生也 倾注了极大的心血和付出了艰辛的努力，在此表示特别的谢意。此外还有校 对人员，他们认真严谨的工作态度令我钦佩，还有版式设计、封面设计、印 制等朋友们的共同努力才有了本书的面市，值此成书之际在此表示衷心的感 谢。本次修订的过程中，同样得到了袁献章老师、苏桦老师、张景全老师及 秦玉宝老师的帮助。此外，钟勇老师和杨朝久老师在修订的过程中也给予了 极大的关注和支持，并且根据自身的经验提出了许多修订意见。在此再次表 示深深的感谢!我的邮箱是 [email protected]。 张 赪