Analiza obwodu w najgorszym przypadku

Analiza obwodu w najgorszym przypadku (WCCA lub WCA) to opłacalny sposób sprawdzania projektu w celu zapewnienia z wysokim stopniem pewności, że potencjalne wady i braki zostaną zidentyfikowane i wyeliminowane przed i podczas testowania, produkcji i dostawy.

Jest to ilościowa ocena wydajności sprzętu, uwzględniająca skutki produkcyjne, środowiskowe i związane ze starzeniem się. Oprócz analizy obwodów, WCCA często obejmuje analizę obciążenia i obniżenia wartości znamionowych , tryby awarii i krytyczność skutków ( FMECA ) oraz przewidywanie niezawodności ( MTBF ).

Celem szczegółowym jest sprawdzenie, czy konstrukcja jest wystarczająco solidna, aby zapewnić działanie zgodne ze specyfikacją wydajności systemu przez projektowany okres eksploatacji w najgorszych warunkach i tolerancjach (początkowe, starzenie, promieniowanie, temperatura itp.).

Analiza warunków skrajnych i obniżonych ma na celu zwiększenie niezawodności poprzez zapewnienie wystarczającego marginesu w porównaniu z dopuszczalnymi limitami warunków skrajnych. Zmniejsza to stany przeciążenia, które mogą powodować awarie, oraz zmniejsza szybkość zmian parametrów wywołanych stresem w okresie eksploatacji. Określa maksymalne naprężenie przyłożone do każdego elementu w systemie.

Informacje ogólne

Analiza obwodu w najgorszym przypadku powinna zostać przeprowadzona na wszystkich obwodach, które mają krytyczne znaczenie dla bezpieczeństwa i finansów. Analiza obwodu w najgorszym przypadku to technika analizy, która poprzez uwzględnienie zmienności komponentów określa wydajność obwodu w najgorszym przypadku (w ekstremalnych warunkach środowiskowych lub operacyjnych). Warunki środowiskowe są definiowane jako naprężenia zewnętrzne przyłożone do każdego elementu obwodu. Obejmuje temperaturę, wilgotność lub promieniowanie. Warunki pracy obejmują zewnętrzne wejścia elektryczne, poziom jakości komponentów, interakcje między częściami i dryf spowodowany starzeniem się komponentów.

WCCA pomaga w procesie budowania niezawodności projektowej sprzętu do długotrwałej pracy w terenie. Części elektroniczne zawodzą w dwóch różnych trybach:

Limity poza tolerancją : Dzięki temu obwód nadal działa, chociaż z obniżoną wydajnością, i ostatecznie przekracza wymagane limity operacyjne obwodu.

Katastrofalne awarie można zminimalizować dzięki MTBF , stresowi i obniżeniu wartości znamionowych oraz analizom FMECA , które pomagają upewnić się, że wszystkie komponenty są odpowiednio obniżone, a także że degradacja zachodzi „z gracją…”

WCCA pozwala przewidzieć i ocenić granice wydajności obwodu poniżej wszystkich kombinacji połówkowych tolerancji.

Istnieje wiele powodów, dla których warto wykonać WCCA. Oto kilka, które mogą mieć wpływ na harmonogram i koszty.

Potrzebować	Powód
Weryfikacja projektu i niezawodność	Weryfikuje działanie obwodu i określa ilościowo marginesy operacyjne w stosunku do tolerancji części i warunków pracy - Czy obwód będzie spełniał swoje funkcje i spełniał specyfikacje?/WCCA określa ilościowo ryzyko
	Popraw wydajność obwodu — określa wrażliwość komponentów na określone charakterystyki lub tolerancje w celu lepszej optymalizacji/zrozumienia projektu i tego, co wpływa na wydajność. Weryfikuje,
	czy obwód
	prawidłowo łączy się z innym projektem.
Redukcja kosztów testów	Oceń aspekty wydajności, które są trudne, kosztowne lub niemożliwe do zmierzenia (tj. określa wpływ bodźca wejściowego i obciążenia wyjściowego, aby nie uszkodzić sprzętu)
	Pomaga ustawić limity ATP
	Weryfikuje korekty Select-in-Test i czy są potrzebne/jakie powinny być ich limity
	Zmniejsza ilość i zakres testów
Ocena części	Określa, czy części nadają się do zamierzonego zastosowania (czy są za tanie, za drogie, mają odpowiednie właściwości) lub czy można zastosować nową technologię
	Obsługuje/ustawia parametry krytyczne i wymagania SCD/definicje badań przesiewowych
	Modele mogą być używane do przeprowadzania analiz pojedynczych zdarzeń przejściowych (SET)
Redukcja harmonogramu, kosztów lub ryzyka kontraktowego	Zmniejsza obroty deski — określa wpływ późnego etapu projektowania lub zmian części
	Weryfikuje wpływ zmian w obwodach dziedzictwa lub wymiany części
	Umożliwia uzyskanie lepszych stawek ubezpieczeniowych lub zmniejszenie zobowiązań umownych
	Analiza pomaga uniknąć katastrofalnych lub kosztownych incydentów

Metodologia

Analiza najgorszego przypadku to analiza urządzenia (lub systemu), która zapewnia, że urządzenie spełnia specyfikację wydajności. Zwykle uwzględniają tolerancje wynikające z początkowej tolerancji komponentów, tolerancji temperatury, tolerancji wieku i ekspozycji środowiskowych (takich jak promieniowanie w przypadku urządzenia kosmicznego). Analiza początku życia obejmuje początkową tolerancję i dostarcza limity arkusza danych dla cyklu testów produkcyjnych. Analiza końca życia zapewnia dodatkową degradację wynikającą ze starzenia się i wpływu temperatury na elementy w urządzeniu lub systemie.

Ta analiza jest zwykle przeprowadzana za pomocą SPICE, ale do określenia czułości lub wydajności w najgorszym przypadku potrzebne są modele matematyczne poszczególnych obwodów w urządzeniu (lub systemie). Program komputerowy jest często używany do sumowania i podsumowywania wyników.

WCCA wykonuje następujące kroki:

Wygeneruj/uzyskaj model obwodu
Uzyskaj korelację, aby zweryfikować model
Określ czułość dla każdego parametru komponentu
Określ tolerancje komponentów
Oblicz wariancję każdego parametru składowego jako czułość pomnożoną przez bezwzględną tolerancję
Użyj co najmniej dwóch metod analizy (np. analizy dłoni i SPICE lub szabli, SPICE i danych pomiarowych), aby zapewnić wynik
Wygeneruj formalny raport, aby przekazać uzyskane informacje

Projekt podzielony jest na odpowiednie sekcje funkcjonalne. Opracowywany jest model matematyczny obwodu i stosowane są efekty tolerancji różnych części/układów. Wyniki EVA i RSS obwodu są określane dla stanów początku i końca życia.

Wyniki te są wykorzystywane do obliczania naprężeń części i są stosowane do innych analiz. Aby WCCA była użyteczna przez cały cykl życia produktu, niezwykle ważne jest, aby analiza była udokumentowana w jasnej i zwięzłej formie. Umożliwi to przyszłe aktualizacje i przeglądy przez osoby inne niż oryginalny projektant. Generowana jest macierz zgodności, która jasno identyfikuje wyniki i wszystkie problemy.

Linki zewnętrzne