Nejhorší případová analýza obvodu - Worst-case circuit analysis
Nejhorší analýza obvodu (WCCA nebo WCA) je nákladově efektivní prostředek prověřování návrhu, který s vysokou mírou jistoty zajistí, aby byly potenciální vady a nedostatky identifikovány a odstraněny před a během zkoušky, výroby a dodávky.
Jedná se o kvantitativní posouzení výkonu zařízení, zohlednění účinků výroby, životního prostředí a stárnutí. Kromě analýzy obvodu zahrnuje WCCA často stres a snížení výkonu analýza, kritické režimy poruch a účinků (FMECA ) a předpověď spolehlivosti (MTBF ).
Specifickým cílem je ověřit, zda je návrh dostatečně robustní, aby poskytoval provoz, který splňuje technické parametry systému po celou dobu životnosti za nejhorších podmínek a tolerancí (počáteční, stárnutí, záření, teplota atd.).
Analýza stresu a hodnocení má zvýšit spolehlivost poskytnutím dostatečné rezervy ve srovnání s přípustnými limity napětí. To snižuje podmínky přetížení, které mohou vyvolat poruchu, a snižuje rychlost změny parametrů vyvolaných stresem po celou dobu životnosti. Určuje maximální aplikované napětí na každou komponentu v systému.
Obecná informace
Analýza obvodů v nejhorším případě by měla být provedena u všech obvodů, které jsou bezpečnostní a finančně kritické. Analýza obvodu v nejhorším případě je analytická technika, která zohledněním variability komponent určuje výkon obvodu v nejhorším případě (za extrémních podmínek prostředí nebo za provozních podmínek). Podmínky prostředí jsou definovány jako vnější napětí působící na každou součást obvodu. Zahrnuje teplotu, vlhkost nebo záření. Mezi provozní podmínky patří externí elektrické vstupy, úroveň kvality součásti, interakce mezi součástmi a drift v důsledku stárnutí součásti.
WCCA pomáhá v procesu budování spolehlivosti designu do hardwaru pro dlouhodobý provoz v terénu. Elektronické dílce selžou ve dvou odlišných režimech:
Meze tolerance: Tímto způsobem obvod nadále funguje, i když se sníženým výkonem, a nakonec překračuje požadované provozní limity obvodu.
Katastrofické poruchy lze minimalizovat prostřednictvím MTBF, stres a derating, a FMECA analýzy, které pomáhají zajistit, aby byly všechny komponenty správně sníženy, stejně jako že k degradaci dochází „elegantně ...“
WCCA vám umožňuje předvídat a posuzovat limity výkonu obvodu pod všemi kombinacemi polovičních tolerancí.
Existuje mnoho důvodů k provedení WCCA. Zde je několik, které mohou mít vliv na plán a náklady.
| Potřeba | Důvod |
|---|---|
| Ověření návrhu a spolehlivost | Ověřuje provoz obvodu a kvantifikuje provozní rozpětí nad tolerancemi dílů a provozními podmínkami - Bude obvod plnit své funkce a splňovat specifikace? / WCCA kvantifikuje riziko |
| Zlepšit výkon obvodu - Určuje citlivost komponent na určité charakteristiky nebo tolerance, aby bylo možné lépe optimalizovat / porozumět designu a co pohání výkon | |
| Ověřuje, že obvod správně spolupracuje s jiným designem | |
| Určuje dopad selhání součásti nebo mimo režimy tolerance | |
| Testování snížení nákladů | Vyhodnoťte aspekty výkonu, které je obtížné, nákladné nebo nemožné měřit (tj. Určuje dopad vstupního stimulu a výstupního zatížení, aby nedošlo k poškození hardwaru) |
| Pomáhá nastavit limity ATP | |
| Ověří úpravy Select-in-Test a zda jsou potřebné / jaké by měly být jejich limity | |
| Snižuje rozsah a rozsah testování | |
| Hodnocení dílů | Určuje, zda jsou díly vhodné pro zamýšlené použití (jsou příliš levné, příliš drahé, správné vlastnosti) nebo zda lze použít novou technologii |
| Podporuje / nastavuje kritické parametry a požadavky SCD / definice screeningu | |
| K provádění analýz přechodných událostí jedné události (SET) lze použít modely | |
| Plán, snížení nákladů nebo snížení smluvního rizika | Snižuje otáčení desky - určuje dopad pozdního stadia designu nebo změn dílů |
| Ověří dopad změn na dědické obvody nebo výměny dílů | |
| Umožňuje získat lepší pojistné sazby nebo snížit smluvní závazky | |
| Analýza vám pomůže vyhnout se katastrofickým nebo nákladným incidentům |
Metodologie
Analýza nejhorších případů je analýza zařízení (nebo systému), která zajišťuje, že zařízení splňuje jeho výkonové specifikace. Obvykle se jedná o tolerance, které jsou způsobeny počáteční tolerancí komponent, teplotní tolerancí, věkovou tolerancí a expozicí prostředí (například záření pro vesmírné zařízení). Analýza začátku životnosti zahrnuje počáteční toleranci a poskytuje limity datového listu pro výrobní testovací cyklus. Analýza konce životnosti poskytuje další degradaci vyplývající z účinků stárnutí a teploty na prvky v zařízení nebo systému.
Tato analýza se obvykle provádí pomocí SPICE, ale ke stanovení citlivosti nebo nejhoršího výkonu jsou potřebné matematické modely jednotlivých obvodů v zařízení (nebo systému).[1] K součtu a shrnutí výsledků se často používá počítačový program.
WCCA postupuje podle těchto kroků:
- Generování / získání modelu obvodu
- Získejte korelaci k ověření modelu
- Určete citlivost na každý parametr komponenty
- Určete tolerance komponent
- Vypočítejte rozptyl každého parametru komponenty jako citlivost krát absolutní tolerance
- K zajištění výsledku použijte alespoň dvě metody analýzy (např. Ruční analýza a SPICE nebo Sabre, SPICE a naměřená data)
- Vytvořte formální zprávu, která zprostředkuje získané informace
Návrh je rozdělen do příslušných funkčních sekcí. Je vyvinut matematický model obvodu a aplikovány účinky různých tolerancí součásti / systému. Výsledky obvodů EVA a RSS jsou určeny pro stavy na začátku a na konci životnosti.
Tyto výsledky se používají k výpočtu namáhání součásti a aplikují se na další analýzu. Aby bylo WCCA užitečné během celého životního cyklu produktu, je nesmírně důležité, aby byla analýza dokumentována v jasném a stručném formátu. To umožní budoucí aktualizace a kontrolu jiným než původním návrhářem. Je vygenerována matice shody, která jasně identifikuje výsledky a všechny problémy.
externí odkazy
- Jednoduché porovnání různých metod WCCA: DOI: 10.13140 / RG.2.2.13287.75689
- Mil-Std 785B má krátkou sekci o WCCA
- Proč provádět analýzu horších případů
- Aerospace Corporation - Aerospace Corp. Mission Assurance Improvement Workshop: Electrical Design Worst-Case Circuit Analysis: Guidelines and Draft Standard (REV A) (MAIW), TOR-2013-00297
- Evropská spolupráce v oblasti standardizace vesmíru, viz Analýza nejhorších případů obvodů - ECSS-Q-30-01A a ECSS-Q-HB-30-01A a spolehlivost ECSS-Q-ST-30C