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第一章 绪论1

1.1 系统可靠性分析与设计的意义1

1.2 系统可靠性的基本概念3

1.2.1 可靠性与可靠度及可靠度函数3

1.2.2 故障率4

1.2.3 平均故障间隔时间8

1.2.4 可维性和可用性的概念9

1.2.5 安全性的基本概念10

1.3 系统的寿命分布10

1.4 系统可靠性模型15

1.4.1 建立可靠性模型的目的和用途16

1.4.2 串联系统的可靠性模型17

1.4.3 并联系统的可靠性模型18

1.4.4 混联系统的可靠性模型21

1.4.5 表决结构系统的可靠性模型23

1.4.6 非工作储备模型(旁联模型)24

1.5 可维修系统的马尔可夫模型25

1.5.1 马尔可夫过程的基本概念25

1.5.2 可维修系统的马尔可夫模型26

1.6 提高系统可靠性的途径29

1.6.1 系统可靠性设计29

1.6.2 系统容错设计32

1.6.3 加固设计35

1.6.4 避错技术36

1.7 系统可靠性分析与设计的内容38

本章小结39

习题与思考题一40

第二章 元器件的可靠性及其选择41

2.1 元器件的失效特征41

2.2 元器件的失效机理43

2.3 元器件的选择45

2.4.1 元器件筛选的基本概念49

2.4 元器件的筛选49

2.4.2 元器件的筛选方法50

2.5 电阻器的性能及其选择52

2.5.1 电阻器的种类和性能52

2.5.2 电阻器的选择55

2.5.3 使用电阻器时应注意的事项56

2.6 电容器的性能及其选择57

2.6.1 电容器的主要性能57

2.6.2 电容器的等效电路58

2.6.3 电容器的选择59

2.6.4 电容器使用时应注意的事项61

2.7 继电器的选择62

本章小结63

习题与思考题二64

第三章 半导体元器件的性能及其选择65

3.1 半导体元器件的性能及选择要求65

3.1.1 半导体元器件的分类、性能和应用65

3.1.2 半导体元器件的应用要求66

3.1.3 半导体分立元器件的选择要求67

3.1.4 半导体分立元器件的选择69

3.2 二极管的性能及其选择69

3.2.1 二极管的种类69

3.2.2 二极管的选择69

3.3.2 功率晶体管的选择72

3.3 晶体管的性能及其选择72

3.3.1 晶体管的种类72

3.3.3 小功率晶体管的选择73

3.4 场效应管的性能及其选择73

3.4.1 场效应管的类型73

3.4.2 场效应管的选择74

3.4.3 微波场效应管的选择74

3.4.4 双栅场效应管的选择75

3.5 数字集成电路的性能及其选择75

3.5.1 数字集成电路的类型75

3.5.2 数字集成电路的特点76

3.5.3 数字集成电路的选择78

3.6 模拟集成电路的类型及其选择79

3.6.1 模拟集成电路的类型79

3.6.2 运算放大器的性能及其选择79

3.6.3 线性放大器的选择80

3.6.4 非线性电路的选择81

3.6.5 稳压器的选择82

3.7 微处理器、存储器的选择83

3.7.1 微处理器的选择83

3.7.2 存储器的选择83

3.8.1 外围接口电路的类型及选择84

3.8 外围接口电路的选择84

3.8.2 D/A与A/D转换器的选择85

3.8.3 电平转换器与电压比较器的选择86

3.8.4 驱动器的选择86

本章小结87

习题与思考题三88

第四章 系统失效分析89

4.1 系统失效分析的概念89

4.2 失效分析的意义、思路与方法90

4.3 失效分析的一般过程92

4.4.1 失效分析仪器设备的分类93

4.4.2 几种主要的功能测试分析仪器93

4.4 失效分析仪器设备93

4.4.3 几种性能分析测试仪器99

4.4.4 表面分析仪器102

4.5 故障模式影响分析103

4.5.1 概述103

4.5.2 故障模式分析104

4.5.3 分析的方法及其必须掌握的资料105

4.5.4 故障影响分析106

4.5.5 FMEA工作步骤107

4.6.2 进行FMECA的步骤109

4.6.1 概述109

4.6 故障模式、影响及危害性分析109

4.6.3 危害性分析法110

4.6.4 FMECA的过程115

4.6.5 应用FMECA时应注意的问题117

4.7 故障树分析117

4.7.1 概述117

4.7.2 故障树的基本概念及其符号118

4.7.3 故障树的建立119

4.7.4 故障树定性分析121

4.7.5 故障分析中应注意的问题123

4.8.1 概述124

4.8 事件树分析124

4.8.2 事件树的建造125

4.8.3 事件树的定量分析126

4.8.4 事件树与故障树两种分析方法的综合应用127

本章小结127

习题与思考题四129

第五章 系统可靠性预计与指标的分配130

5.1 系统可靠性要求的确定130

5.1.1 可靠性定性要求130

5.1.2 可靠性定量要求131

5.2 系统可靠性模型的建立132

5.1.3 可靠性要求的确定132

5.3 电子设备的可靠性预计135

5.3.1 可靠性预计的目的和程序135

5.3.2 电子设备的可靠性预计的特点136

5.3.3 电子设备的可靠性预计方法136

5.3.4 CRT显示器的可靠性预计实例145

5.4 机械产品的可靠性预计147

5.4.1 机械产品可靠性预计的特点147

5.4.2 机械产品的可靠性预计方法147

5.4.3 机械产品的可靠性预计实例148

5.5.1 系统可靠性预计的目的149

5.5.2 系统的可靠性预计方法149

5.5 系统的可靠性预计149

5.5.3 系统研制阶段可靠性预计方法的选择157

5.5.4 进行系统可靠性预计时应注意的问题157

5.6 系统的可靠性分配158

5.6.1 系统可靠性分配的目的158

5.6.2 可靠性分配的准则158

5.6.3 无约束条件的系统可靠性分配方法159

5.6.4 有约束条件的系统可靠性分配方法172

5.6.5 不同研制阶段可靠性分配方法的选择和使用时应注意的问题175

5.7 计算机设备可靠性评估软件175

5.7.1 计算机设备可靠性评估软件的功能176

5.7.2 计算机设备可靠性评估软件的特点179

5.8 计算机设备可靠性评估软件的应用179

5.8.1 CRT显示器可靠性评估179

5.8.2 计算机系统可靠性评估185

本章小结186

习题与思考题五187

第六章 系统的可靠性设计189

6.1 系统可靠性设计的内容及其设计准则189

6.2 元器件的降额设计192

6.3 元器件的容差和漂移设计195

6.3.1 容差和漂移设计的概念195

6.3.3 最坏情况法197

6.3.2 容差和漂移设计的方法197

6.3.4 蒙特卡罗法198

6.3.5 其他容差和漂移设计方法200

6.4 环境保护设计201

6.4.1 环境保护设计的内容201

6.4.2 环境因素对系统可靠性的影响201

6.4.3 环境防护原则203

6.4.4 耐环境设计措施204

6.5 系统的热设计204

6.6 系统的三防设计209

6.7 系统抗振动冲击设计210

6.8.1 印制电路板可靠性设计的目的213

6.8 印制板的可靠性设计213

6.8.2 覆铜箔印制板的选择214

6.8.3 印制板上元器件的布局215

6.8.4 元器件的安装技术216

6.8.5 表面贴装技术的应用217

6.8.6 印制板的布线原则与印制导线设计217

6.9 可维性和可用性设计218

6.9.1 可维性设计218

6.9.2 可用性设计224

本章小结227

习题与思考题六228

7.1 冗余设计的基本概念229

7.1.1 冗余设计的概念229

第七章 冗余设计229

7.1.2 本章介绍的冗余结构230

7.1.3 冗余系统处理故障的方式230

7.2 冗余设计要考虑的主要问题231

7.3 电路冗余设计234

7.3.1 二倍冗余电路234

7.3.2 四倍冗余电路235

7.4 静态冗余设计236

7.4.1 三模冗余(TMR)237

7.4.2 表决技术238

7.4.3 三模表决系统的典型应用240

7.4.4 自动重构容错系统241

7.5 动态冗余设计242

7.5.1 双机比较242

7.5.2 并联结构244

7.5.3 其他动态冗余技术247

7.6 动态冗余中的可重组技术247

7.6.1 重组技术247

7.6.2 后援备份重组247

7.6.3 缓慢降级重组248

7.7.1 二模协同冗余模式在Bell ESS-2和铁路交通控制中的应用249

7.7 双机容错设计的应用249

7.7.2 双机系统在石油测井控制与数据处理中的应用251

7.7.3 双机系统在过程控制监测中的应用253

7.8 三模冗余系统设计的应用254

7.8.1 航天系统中的三模冗余结构的应用254

7.8.2 航空系统中应用的三模冗余结构的应用256

7.8.3 工业过程控制与监测系统中的三模冗余结构的应用259

本章小结261

习题与思考题七262

第八章 系统的电磁兼容性设计264

8.1 电磁兼容性的基本概念264

8.2 系统的电磁干扰268

8.3 电磁干扰的耦合方式271

8.4 电磁兼容性标准276

8.5 滤波和屏蔽技术278

8.5.1 滤波器278

8.5.2 铁氧体磁珠滤波器284

8.5.3 电磁屏蔽285

8.6 电磁干扰的隔离和控制289

8.6.1 光电隔离289

8.6.2 继电器隔离292

8.6.3 变压器隔离292

8.6.4 布线隔离293

8.7.1 雷击危害及其防护294

8.7 雷击与静电的危害及其防护294

8.7.2 静电危害及其防护296

8.8 系统的接地技术299

8.8.1 接地的基本概念299

8.8.2 接地干扰的产生原因及其危害300

8.8.3 工作地302

8.8.4 安全地303

8.8.5 屏蔽地305

8.8.6 微机应用系统接地技术307

本章小结309

习题与思考题八310

第九章 系统的防电磁泄漏设计312

9.1 计算机应用系统的电磁泄漏312

9.2 系统的电磁泄漏特性313

9.3 系统辐射信息的接收与测试317

9.3.1 对计算机应用系统辐射信息的接收与恢复317

9.3.2 测试计算机应用系统泄漏电磁信息的仪器317

9.3.3 对计算机应用系统设备辐射泄漏的测量319

9.3.4 对计算机应用系统设备传导泄漏的测量320

9.4 TEMPEST技术321

9.5 计算机的防电磁泄漏设计322

9.6 外围设备的防电磁泄漏设计324

9.7 计算机设备的电磁辐射标准325

9.8 发展我国TEMPEST技术的措施329

本章小结330

习题与思考题九331

第十章 系统数据传输的可靠性设计333

10.1 数据传输差错的自检与校正333

10.1.1 数据传输的主要故障333

10.1.2 传输故障的解决办法335

10.1.3 编码检错与纠错的有关概念335

10.2 系统信息的差错自检与校正装置337

10.2.1 自检校验装置337

10.2.3 奇偶校验树339

10.2.2 编码检错与纠错能力339

10.3 奇偶校验错及纠错340

10.3.1 奇偶校验在计算机系统中的应用340

10.3.2 自动定位纠错功能的扩充342

10.4 多重校验检错及校正343

10.4.1 多重校验的原理343

10.4.2 多重校验的应用344

10.5 海明校验检错及校正348

10.5.1 海明校验的原理348

10.5.2 海明校验的实现352

10.5.3 海明校验的应用353

10.6 循环冗余校检错与纠错354

10.7.1 开关触点抖动的抑制357

10.7 数字传输信道的抗干扰设计357

10.7.2 负逻辑传输数字信号359

10.7.3 提高输入端门限电压360

10.7.4 线间串扰的抑制360

10.7.5 提高数字信号的电压等级361

10.8 容错条件下的故障处理362

10.8.1 计算机中的校错中断362

10.8.2 容错情况下的故障处理364

本章小结365

习题与思考题十366

11.1.1 软件危机367

第十一章 软件可靠性设计367

11.1 软件可靠性的概念与软件可靠性技术367

11.1.2 软件可靠性的概念368

11.1.3 软件可靠性技术370

11.2 软件可靠性设计技术371

11.2.1 软件的一般研制过程371

11.2.2 软件可靠性设计技术373

11.2.3 汇编语言程序设计技巧和避错方法375

11.2.4 软件的设计管理技术376

11.3 软件正确性验证377

11.4 软件容错设计技术379

11.4.1 软件容错的概念及基本原理380

11.4.2 软件容错设计基本技术381

11.4.3 容错算法的设计383

11.4.4 接口软件的容错设计384

11.4.5 容错软件常用方法386

11.5 信息保护技术387

11.5.1 信息保护技术概述387

11.5.2 内存和外存的保护387

11.5.3 身份鉴别与口令390

11.5.4 信息编码与加密395

11.6 防火墙技术395

11.6.1 设置防火墙的目的和作用395

11.6.2 防火墙的类型396

11.6.3 防火墙的安全体系结构397

11.6.4 防火墙的发展趋势401

11.7 软件可靠性模型402

11.7.1 概述402

11.7.2 杰林斯基-莫洛达模型403

11.7.3 葛尔-奥肯莫特的NHPP模型405

11.7.4 Little Wood贝叶斯排错模型408

11.7.5 软件可靠性模型的应用410

11.8 软件的错误分析及其测试410

11.8.1 软件错误的特征410

11.8.2 软件错误的分类411

11.8.3 软件错误测试方法414

11.8.4 软件错误测试工具415

11.9 软件可维性设计417

11.9.1 软件的可维性417

11.9.2 改正性维护设计419

11.9.3 改造性维护设计419

本章小结420

习题与思考题十一422

第十二章 系统可测试性设计423

12.1 系统可测试性的概念423

12.1.1 计算机应用系统的测试423

12.1.2 故障可测试性424

12.1.3 系统故障的诊断测试425

12.1.4 测试的评价427

12.2 逻辑模拟与故障辞典427

12.2.1 逻辑模拟428

12.2.2 故障模拟431

12.2.3 数字模拟433

12.2.4 故障辞典436

12.3 改善系统可测试性的基本方法438

12.3.1 改善逻辑的可控性439

12.3.2 改善电路故障的可观性441

12.4 通路敏化与故障定位测试法443

12.3.3 改善系统和电路可测性443

12.4.1 通路敏化的概念444

12.4.2 测试码的生成445

12.4.3 故障定位测试方法446

12.5 临界通路敏化法451

12.6 D算法454

12.6.1 D算法的原理454

12.6.2 D算法的过程457

12.6.3 D算法的应用460

12.7 因果函数分析法463

12.7.1 因果函数及其主要性质463

12.7.2 Paoge法464

12.7.3 Bossen法465

12.8 机内自测试设计467

12.8.1 内建自测试设备468

12.8.2 BITE的结构468

12.8.3 测试点的选择和评价471

本章小结472

习题与思考题十二473

附录475

附录一 元器件降额标准475

附录二 计算机设备可靠性设计准则479

附录三 武器装备可靠性设计准则482

主要参考文献485