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集成电路可靠性范文1
关键词：教学创新 教学方法 实践能力
一、课程背景
就CI设计课程而言，它是一门实践性强应用性较强的专业课程，内容涉及十分广泛，综合平面设计专业所有课程也是广告学、设计学、品牌学均包含的核心专业课程，对培养适应市场环境的变化与行业需求的专业人才具有很高的实用性。这门课程主要是为企业品牌设计与企业形象及理念策划与传播，它依托中国经济环境的快速成长，以成为高职艺术设计专业一门核心专业课程。CI设计既涉学科广泛，相关专业知识及企业文化理念、制作材料、生产环节，整个过程中是对学生综合方面专业素质的考察，要求学生涉猎的知识广泛。因此，在“CI”课程教学中加入对学生创新能力的培养具有很大的现实意义。
二、广告设计专业CI课程教学存在的问题
近几年，广告设计媒介环境正在发生巨大的变革，传统广告形式以变为历史逐渐被新媒体冲击。而学科及课程建设在高速发展环境中面临着种种考验，众多的因素难以跟上人才培养的需要，尤其表现在课程设计及课程导入过程中缺乏创新性、和市场脱节，理论和实践脱离，在实践教学环节中能力培养训练不足。无法适应就业岗位的实际需要。对此，教育模式及课程教学改革的创新迫在眉睫。
（一）人才培养及课程内容实施方向定位不准确
在新媒体环境下，行业市场对人才需求不断的提高、广告人才培养无论是人才培养方向还是课程实施定位，都要充分的考虑市场对人才的需求。在整体培养模式定位要清晰的明确，精英教育、大众教育、实用教育。就CI课程教学实施定位要适应市场经济运行体制，及市龆孕幸等瞬乓求标准。要以学科课程实施为基准，人才培养为目标，行业市场为导向。
CI课程传统教学轻理念（MI）重表现（BI、VI），整个CI系统中MI是支撑系统核心，而（BI、VI）是理念升华符号表现。但是往往缺乏市场对人才标准需要的导向、及课程标准定位模糊，导致学生对课程错误的判断、理念有无无谓，表现才是核心。没有真正的理解企业策划意义。学生作品无疑成为皇帝的新衣，缺乏灵魂的躯壳。
（二）理论与实战脱离
CI课程是一门极强的理论与实践相结合的课程，需要缜密的思维构理念造策划及很强的社会实践性。因此要特别重视实际操作能力培养构建应用型人才为目标，要构建多层次的教学体系。加强建设人才培养实践基地建设，搭建校企共建合作平台，构建信息化平台。打破传统教学课程模式，纸上谈兵、虚拟课题教学模式已不再符合应用型人才培养标准。也正因为在教学过程中积极探索这样的校企互动的人才培养模式，才突出学生创意能力培养，使之真正进入情境中进行实践能力的训练，增强学生的创新精神、创业意识、团队协作、交流沟通能力，具备从理论到实践的能力，培养具有良好职业道德、创新精神和实践能力的高级技术应用型人才。
三、广告设计 CI设计课程教学创新点
更新教学理念、创新教学方法寻求新的教学方式提升教学效率、课题教学质量。实施教师角色互换，打破传统的填鸭、灌输式、教师一言堂教学方法。把课堂教还给学生，教师由主导变为引导。
使用多种教学方法，提升学生团队的合作能力及专业设计综合能力，对于该课程的教学，主要采用案例教学法和体验式互动教学法、新媒体教学法。
（一）案例教学法：通过导入案例，理论联系实际，激发学生学习探索的兴趣
项目化教学以培养关键能力为核心，以学生为主体，通过在教学中应用实践项目使学生各方面的能力得到提高。具体方法如下：
实际项目导入：从具体操作的情况来看，这种以项目实训为导向的教学模式起到了很好的效果。例如在CI设计课程当中，我们可以导入一些行业实际项目和合作企业的真实项目或者利用网络“威客”平台以线上线下模式获取实际项目设计案例。比如标志设计、CI系统设计、品牌策划方案等作为实践教育题目。
设计竞赛导入：将实际项目引入课堂，在教学过程中，适时将设计竞赛内容与课堂内容相结合，以大赛主题作为实践项目进行讨论与设计，比虚拟课题更具实用性，发现的问题更切合实际，解决问题更具针对性。教师在实践指导时能及时发现设计构思过程中存在的问题，并对学生予以纠正，使学生充分感受项目设计的全过程，使设计的成果更具实际效应。使学生在校期间就能增强实战能力，积累丰富经验，在进入社会后才能快速融人工作岗位。
（二）新媒体教学
利用新媒体互动幕课模式构建网路教学平台。同学们可通过平台涉猎更多的专业知识，及互相学习交流。教师角色变为观察者、引导者。可通过这种形式掌握学生对CI课程学习状态及项目实施过程进行实时指导及互动反馈。
（三）体验式互动教学法
通过分组教学的方式来完成教学任务，通过分组创作的方式进行项目实施。选定小组负责人，个其分工根据项目进展情况，进行讨论与讲义。教师可通过讨论得知教学反馈信息，制定测评标准。反馈和测评对教学工作而言是至关重要的。同时能更好地锻炼学生的团队合作能力，提高人际沟通等综合素质和能力。师生关系是一种强大的教育工具，双发都建立在认知和信任的基础上。通过此环节拉近了老师与学生距离，便于在今后的学习中更容易交流。
四、广告设计 CI设计课程教学创新实施
在该门课的理论教学上，我将CI的三大组成部分MI、BI、VI的概念及相互之间的关系和地位作用给学生讲授清楚，并在讲课中注意结合实例。这样使得学生对CI理论形成了一个整体的认识，对CI策划的顺序、VI设计的方法等有了一个全面的认识。
其次，在CI策划方法的讲授上，主要采用案例教学法，教师需要收集国内外成功运用CI系统塑造企业品牌形象的案例，从该品牌CI策划的市场调研阶段开始，包括企业理念的提炼和升华、新Logo的设计、营销和推广方案的制定、为企业重新带来的生机和活力等方面进行深入的分析。通过案例分析，使学生能拓宽眼界，更加深刻地领会CI策划的内涵。再次，在VI视觉系统的核心标志设计的方法讲授上，我根据广告专业学生的自身特色，制定了适合广告专业学生的教学计划。整个授课中，采用阶段教学的方法，将教学目的分阶段完成。
第一阶段为优秀赏析，教师分类收集整理标志设计的成功案例，针对其行业共性和企业个性，结合审美发展趋势、企业文化理念等进行赏析，这样，学生更容易掌握设计的思路。
第二阶段为设计创意提案阶段，这一阶段可以采用项目驱动教学法，导入一些实习基地和合作企业的真实项目或者利用网络“威客”平台以线上线下模式获取实际项目设计案例，然后进行设计创意的提案。
第三阶段为提案讨论修改阶，建立师生专业交流平台，教师与学生的交流是学生思维的主要动力。在这一阶段中，鼓励学生展开课堂讨论，对自己和同学们的方案进行积极的评价和建议，通过课堂讨论，学生能够更好地认识到自己方案存在的不足从而进行修改，提高设计水平。
最后，是CI手册的制定，通过前面几个阶段的教学，学生已经形成了完整的CI设计方案，在最后这个阶段，就是要求学生在实验室里上机操作，将前期的准备工作形成完整的手册。手册的制作同样要求学生以小组的形式完成，进一步培养学生的团队合作能力，同时严格要求学生在制作上力求精致，避免抄袭和粗制滥造，教师应从整体上对学生的设计要素进行把控。
集成电路可靠性范文2
关键词：负载突降；LED；组件可靠性
背景
在美国，用户已购买的汽车已经超过2.44亿辆(截至2006年6月)，同时每年大约再售出1800万辆(这个数字中包括轻型卡车)。即使把歇业率考虑在内，这也意味着每年的净增车辆达800万部之多!美国公众通常将其座驾视为其特有个性延伸。因此，他们要保留并使用自己的汽车，而不是使用公共交通工具。由于这个原因，美国对汽车的需求不会下降，而是会持续增长，因为随着年轻的消费者达到法定年龄，他们也将购买自己的汽车。
另外，随着世界各地实施了多种新的尾气排放标准，一种称为“Hybrid(混合动力)”的新型汽车日益受到欢迎。这种新趋势的势头只会增强，并给汽车领域注入新的活力。结果，预计到2015年，全球汽车销售量将达到8200万辆，而2007年为6600万辆。令人关注的是，增长最快的将是中国市场，中国汽车销量预计将从2007年的700万辆激增到2015年的1400万辆，年复合增长率约为9％。显然，这表明汽车电子产品有极大的增长潜力。
这对汽车电子产品的增长意味着什么?
首先，汽车电子产品必须能够承受极宽的极限温度范围。在北方，温度可能下降至-40℃，而在引擎仓内，温度可能升高到+125℃。这与对军用级组件的期望一样高，但却是在一个对成本非常敏感的市场。
汽车中的12V电池电源被称为“炼狱中的电源”，这种叫法有充分的理由。在非常冷的天气中启动发动机，常常被称作“冷车发动”，这种情况可能导致电池电压下降至4V。而在有些汽车公司，这一电压要求甚至降得更低。电池连接不牢固或重负载断开常常导致出现“负载突降”情况。在这种情况下，12V电池电压也许瞬间超过100V，就一个所谓的12V系统而言，这也许不是人们期望出现的情况。让事情更加棘手的是，即使电池装反了，也不允许电子产品有任何损坏。
显然，从环境温度和工作电压的角度来看，汽车电子产品所处的环境非常严酷，不仅如此，汽车环境在其它一些方面也呈现出同样的挑战性。由于汽车中的电子产品越来越多，因此容纳这些系统的空间越来越小了。复杂的电子系统现在必须塞进引擎仓、仪表板、头垫等狭小空间中。
LED 正在取代自炽灯
豪华汽车制造商正在越来越多地利用最新的固态LED照明技术增强其汽车的美感，将这些更轻、更小和更可靠的产品用于内部和外部照明。例子之一是奥迪(Audi)新的A8豪华跑车，通过这款车，奥迪第一次提供完整的LED前灯组装作为选项。LED还有望降低成本并延长寿命，这与白炽灯用于内部照明相比是明显的优点，例如，高强度放电(HID)和卤素灯用于前灯。
不过，用汽车电池驱动LED需要一个DC／DC转换器，以准确调节LED电流，确保一致的光强和颜色一致性并保护LED。另外，依照LED打算用作前灯、尾灯、信号指示灯、内部气氛灯或阅读灯而定，DC／DC稳压器还应该为具体的电源需求而优化。图1显示了LED在汽车中各个部位用来照明的例子。
另外，一个巨大的挑战是，用可能低于、等于或高于负载电压的电池电压为一个或几个LED串供电。另一个令人担忧的问题是，以大调光比和高效率为LED调光，同时在低亮度端和高亮度端保持颜色特性不变。DC／DC驱动器高效率工作是一个关键要求，尤其在驱动高亮度(HB)LED时更是这样，因为未转换成发射光的功率都通过发热浪费了。未来趋势和可靠性问题
将来，汽车中的电子产品将会普遍得多，这是事实。如果不采取不同的方法来解决与日益增多的电子产品有关问题，那么今天看到的可靠性问题注定会变得更严重。而且问题不仅是客户满意度，它还正在变成对行车安全的担忧。收音机不能正常工作是一回事，但是如果电动转向系统失灵，汽车需要驶到路边以重启系统，那问题就大得多了!
那么可以做些什么来解决这些令人担忧的问题，又不会倒退回汽化器和燃点时代呢?也许可以从日本厂商那里得到启示。毕竟，雷克萨斯(Lexus)1995年在可靠性上排名第一，2005年仍然位居第一。日本人也成功地实现了一致的高质量标准，不管他们的车是在哪里生产的。在日本名谷屋或美国俄亥俄州生产的汽车质量一样高。日本人是通过与供应商紧密合作并在设计阶段关注每一个细节做到这一点的。
客户发现的绝大多数问题都源自设计阶段而不是生产阶段。缺点一旦设计进去了，任何工人都不可能在生产中将其剔除出去。另外，没有可靠的组件，也不可能造出可靠的汽车。很明显，只采用系统级的方法不能解决所有问题。系统级和组件级需要齐头并进。
因此我们需要用两步走的方式完成汽车电子产品设计。要提高未来汽车的质量，同时需要卓越的系统级设计和出色的组件级可靠性。怎样才能做到这一点?首先，必须确定所有系统级问题并仔细规划，因为系统架构问题在后来的设计阶段是很难解决的。
由于汽车的网络化程度越来越高，因此在开发初期就确定系统间传递信息的类型和系统通信控制方式是至关重要的。功率、热量和空间限制也必须在系统级规划阶段解决。尽管单个子系统在备用状态可能只消耗两三毫安，但是在未来的汽车中，可能有100个这样的子系统，会迅速耗尽汽车电池的电量。诸如此类的限制因素可能对电源系统类型的选择产生重大影响。而且，正如前面提到的那样，必须在系统级规划时考虑防止子系统间可能产生干扰的措施。
经过多年的模拟集成电路开发，凌力尔特公司深知，最成功的产品一定是与客户紧密合作的产品，我们根据客户需求，确定最佳集成电路。我们并不是一上来就问客户，需要什么类型的集成电路或希望实现什么样的性能规格，而是问“这个项目的目标是什么?你们试图解决什么问题?”集成电路设计师与系统设计师的着眼点不同，常常提出客户并不知道也无从要求的创新性解决方案。系统设计师与集成电路设计师思路开阔地合作，总是会产生性能最佳、成本最低和最可靠的解决方案。
正如前面已经提到的那样，只采用系统级方法明显是不够的。组件级可靠性也是至关重要的。从历史上看，汽车设备制造商一直把重点放在单个组件的质量上，以此确保集成电路的质量。这个过程确实很重要，但是只有这种过程还不能确保系统的可靠性。例如，一个DC／DC控制器集成电路可能出色地通过了组件级合格性测试，但是如果工作模式没有确定好，同时接通了顶部和底部的栅极驱动器，那么即使该集成电路本身不会有任何问题，也可能损坏外部MosFET。而这类问题不容易由组件级合格性测试检测出来。
由于组件级合格性测试检测不到这类问题，因此汽车设备制造商必须非常仔细地选择集成电路供应商。汽车制造商应该检查目标供应商过往的现场故障率，也应该花力气了解该供应商的“质量文化”。电路设计师、测试工程师和芯片工厂操作员做了哪些工作来确保其集成电路具有一致的质量和可靠性?
汽车制造商要考虑“总体拥有成本”，而不是在满足最低要求的情况下简单地选择最便宜的集成电路，这一点也很重要。在选择集成电路厂商时，不够充分的应用支持、交货不够准时以及附加的外部组件所带来的成本都要予以考虑。最后，只要有可能，就应该选择专门为苛刻的汽车环境而设计的集成电路。
集成电路可靠性范文3
芯片封测肯定是有技术含量的。芯片即集成电路，集成电路（英语：integratedcircuit，缩写作IC），或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、晶片/芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。
晶体管发明并大量生产之后，各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用，取代了真空管在电路中的功能与角色。到了20世纪中后期半导体制造技术进步，使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件，集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片，是一个巨大的进步。
集成电路的规模生产能力，可靠性，电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化集成电路代替了设计使用离散晶体管。集成电路对于离散晶体管有两个主要优势：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术，作为一个单位印刷，而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关，消耗更低能量，因为组件很小且彼此靠近。
（来源：文章屋网 ）
集成电路可靠性范文4
【关键词】电子元件 失效分析 技术 发展
1 失效分析的常用方法
1.1 拔出插入法
拔出插入法是监视将组件板上的电子元件拔出又插入的过程，通过监视判断故障是否发生，确定失效的具体部位。这种方法看似操作简单，但拔出插入法不一定有效，因为有时会存在特殊情况，例如焊接不牢和接触不良，这些因素会使技术人员产生错误的判断，影响下一步分析的实行。
1.2 感官辨别法
感官判断法就是通过人体的一些感官判断是否故障。包括眼睛观察电子元件外形是否正常，手触摸电子元件判断电子元件的温度、软硬程度等，鼻子嗅电子元件的味道是否正常，耳朵倾听电子元件的声音判断电子元件工作过程中发声是否正常。感官辨别法的优势是操作简单，节约成本，但要求工作人员有丰富的经验，并且技术人员的判断容易受到环境和感官敏感程度的影响。
1.3 电源拉偏法
电源拉偏法就是将正常电源电压升高或降低，使器件的工作处于异常状态，从而使损坏的电子元件将故障或薄弱环节暴露，以此确定故障电子元件的的位置。但是电源拉偏法通常适用于器件工作较长时间后造成的故障或是电压波动造成的故障，而且不管是拉高电源还是拉低电源都对电子元件会产生一定的破坏性，会对器件造成一定的损伤，操作不慎就会使器件完全损坏。
1.4 换上备件法
换上备件法就是将怀疑有问题的那个电子元件取下，换上一个新的、合格的备件，如果换上后，整个器件工作正常，说明换下的电子元件是有问题的，如果没有正常工工作则说明有问题的电子元件不是换下的电子元件。这样通过一次次的换上备件法可最终确定器件的故障部分。但这种方法的缺陷之一是耗时长，操作不便。
2 失效分析的思路
失效分析不仅受技术的限制，还收思路的影响。为了对电子元件进行准确有效的分析，清晰的思路是必备的。一般情况下，电子元件的失效分析思路有以下几步：（1）确定电子元件是否失效。（2）从失效的现象入手，运用理论分析确定某些可能失效的电子元件。（3）确定排除疑点的方案，对可能失效的电子元件一个个分析。（4）通过实践，运用分析方法找出失效的电子元件。（5）结合理论，分析失效可能存在的原因。（6）用分析方法进行检验找出失效的电子元件。（7）针对电子元件失效的原因提出可行性的建议。（8）用大量实验检验建议是否有效。（9）通过对进一步的实验结果进行分析找到更可行、更合理的方案。
3 失效技术挑战
电子元件的发展中最有代表性的产品就是集成电路，未来的集成电路必将向更精细，更精密，更复杂的方向发展，但现有分析技术已经不能适应集成电路的发展。随着集成电路的发展，分析技术必须实现相应的发展速度才能适应它的变化。
3.1 失效定位与电测
失效定位是通过各种各样的分析方法一步步缩小电子元件故障的范围，并最终确定失效的具体部位。如果是对集成电路进行失效分析，可以将范围从整个电路板缩小到某个范围更小的部分，通过进一步的分析、判断、试验，最终确定失效的具置。但是未来的集成电路是朝着规模更大，精细度越高的方向发展，这会使失效定位变得越来越困难。
3.2 系统级芯片
失效分析的另一个难题就是系统级芯片。随着科技发展，集成电路的电路也会变得越来越复杂，晶体管数量越来越大，互联层的数量也变得越来越多使得失效分析越来越困难，同时由于一般的系统级芯片的频率都较高，要想使电子元件故障再现，通过系统级芯片是难以实现的。
3.3 新材料处理
失效分析中至关重要的一步是物理分析，对物理分析影响较大的是金属化层，传统的金属化层材料，如二氧化硅、氮化硅、铝等都已经找到相应的处理方法，分析技术已经发展得较为成熟。但随着集成电路的快速发展，越来越多的新材料也被应用在集成电路上，同时因为新材料的应用，技术人员对新材料的相关属性并不了解，这使新材料的处理面临着难题。
电子设备提高其可靠性是通过不断与失效作斗争实现的，通过对电子元件进行失效分析，研究失效原因，找到失效的原因，发现电子元件本身存在的缺陷，针对电子元件自身缺陷进行工艺上的改良，使电子元件的可靠性得以提高，最终使电子设备和电子系统运行正常，某种程度上也会使电子设备或电子系统的寿命增加。
4 结语
随着科技的发展，对电子元件的失效分析技术发展的也也越来越快，很多都使用到高科技产品进行失效分析，例如光学显微镜分析技术、红外分析技术、声学显微镜分析技术、液晶热点检测技术、光辐射显微分析技术、微分析技术等。但传统的分析方法仍然有它自己的优势，在依赖高科技产品进行分析的同时也要注重传统分析方法及技术。
参考文献
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作者简介
刘逸潇（1990-），男，四川省广安市人。大学本科学历。研究方向为机械电子。
集成电路可靠性范文5
关键词：单片机、可靠性、电磁兼容性
随着半导体技术的飞速发展，单片机本身的设计中不断采用了一些新的抗干扰技术，使单片机的可靠性不断提高。除选择抗干扰能力强的单片机外，单片机系统中其它辅助元器件的可靠性也至关重要，一些抑制干扰的元器件的使用有助于提高系统的可靠性。此外，单片机系统在电路设计、印制电路板的设计、布线与制造工艺、系统安装时有无良好的接地等，都直接影响应用系统的可靠性。
单片机自身的抗干扰措施
为提高单片机本身的可靠性。近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性。这些技术主要体现在以下几方面。
1.降低外时钟频率
外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术，将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高到8MHz乃至更高。
2.低噪声系列单片机
传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。
3.时钟监测电路、看门狗技术与低电压复位
监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一对矛盾。只能使用其中之一。
看门狗技术是监测应用程序中的一段定时中断服务程序的运行状况，当这段程序不工作时判断为系统故障，从而产生系统复位。
低电压复位技术是监测单片机电源电压，当电压低于某一值时产生复位信号。由于单片机技术的发展，单片机本身对电源电压范围的要求越来越宽。电源电压从当初的5V降至3.3V并继续下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低电压复位功能时应根据具体应用情况权衡一下。
4.EFT技术
新近推出的MotorolaM68HC08系列单片机采用EFT(ElectricalFastTransient)技术进一步提高了单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受到外界干扰时，其波形上会叠加一些毛刺。以施密特电路对其整形时，这种毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波可以使这类毛刺不起作用，这就是EFT技术。随着VLSI技术的不断发展，电路内部的抗干扰技术也在不断发展之中。
5.软件方面的措施
单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片机应用系统程序是事先写好的，不可能有非法指令或寻址。一定是系统受到干扰，CPU读指令时出错了。
以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的内部抗干扰措施。在选用单片机时，要检查一下这些性能是否都有，以求设计出可靠性高的系统。
在应用软件设计方面，设计者都有各自的经验。这里要提醒的是最后对不用的ROM要做处理。原则是万一程序落到这里可以自恢复。
用于单片机系统的干扰抑制元件
1.去耦电容
每个集成电路的电源、地之间应配置一个去耦电容，它可以滤掉来自电源的高频噪声。作为储能元件，它吸收或提供该集成电路内部三极管导通、截止引起的电流变化(di/dt)，从而降低系统噪声。要选高频特性好的独石电容或瓷片电容作去耦电容。每块印制电路板电源引入的地方要安放一只大容量的储能电容。由于电解电容的缠绕式结构，其分布电感较大，对滤除高频干扰信号几乎不起作用。使用时要与去耦电容成对使用。钽电容则比电解电容效果更好。
2.抑制高频的电感
用粗漆包线穿入轴向有几个孔的铁氧体芯，就构成了高频扼制器件。将其串入电源线或地线中可阻止高频信号从电源/地线引入。这种元件特别适用于隔开一块印制电路板上的模拟电路区、数字电路区、以及大功率驱动区的供电。应该注意的是它必须放在该区储能电容与电源之间而不能放在储能电容与用电器件之间。
3.自恢复保险丝
这是用一种新型高分子聚合材料制成的器件，当电流低于其额定值时，它的直流电阻只有零点几欧。而电流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起发热，而越热电阻越大，从而阻断电源电流。当温度降下来以后能自动恢复正常。这种器件可防止CMOS器件在遇到强冲击型干扰时引起所谓“可控硅触发”现象。这种现象指集成电路硅片的基体变得导通，从而引起电流增大，导致CMOS集成电路发热乃至烧毁。室外使用的单片机系统或电源线、信号线从室外架空引入室内的，要考虑系统的防雷击问题。常用的防雷击器件有：气体放电管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，气体放电管是当电源电压大于某一值时，通常为数十伏或数百伏，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导入大地，TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管，当电两端电压高于某一额定值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃至上千安培的电流。这类元器件要和抗共模和抗差模干扰的电感配合使用以提高抗干扰效果。
提高单片机系统抗干扰能力的主要手段
1.接地
这里的接地指接大地，也称作保护地。为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。不能把地线随便接在暖气管子上。绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。
2.隔离与屏蔽
典型的信号隔离是光电隔离。使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开，一方面使干扰信号不得进入单片机系统，另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。屏蔽则是用来隔离空间辐射的，对噪声特别大的部件，如开关电源，用金属盒罩起来，可减少噪声源对单片机系统的干扰。对特别怕干扰的模拟电路，如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。
3.滤波
滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。低通滤波器用在接入的交流电源线上，旨在让50周的交流电顺利通过，将其它高频噪声导入大地。低通滤波器的配置指标是插入损耗，选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用，而过高的插入损耗会导致“漏电”，影响系统的人身安全性。高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。
印制电路板的布线与工艺
印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合，尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。当你设计单片机用印制电路板时，不仿对照下面的条条检查一下。
·印制电路板要合理区分，单片机系统通常可分三区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区（干扰源）。
·印刷板按单点接电源、单点接地原则送电。三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。
·时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来。让周围电场趋近于零。
·I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近印刷板的边，靠近引出接插件。
·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在关键的地方。
·使用满足系统要求的最低频率的时钟，时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件。
·石英晶体振荡器外壳要接地，时钟线要尽量短，且不要引得到处都是。
·使用450的折线布线，不要使用900折线,以减小高频信号的发射。
·单面板、双面板，电源线、地线要尽量的粗。信号线的过孔要尽量少。
·4层板比双面板噪声低20dB。6层板比4层板噪声低10dB。经济条件允许时尽量用多层板。
·关键的线尽量短并要尽量粗，并在两边加上保护地。将敏感信号和噪声场带信号通过一条扁带电缆引出的话，要用地线-信号-地线......的方式引出。
·石英振荡器下面、噪声敏感器件下面要加大地的面积而不应该走其它信号线。
·任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小。
·时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小，时钟线要远离I/O线。
·对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉。噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行。
·单片机及其它IC电路，如有多个电源、地端的话，每端都要加一个去耦电容。
·单片机不用的I/O端口要定义成输出。
·每个集成电路要加一个去耦电容，要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容。去耦电容焊在印制电路板上时，引脚要尽量短。
·从高噪声区来的信号要加滤波。继电器线圈处要加放电二极管。可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。
·用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作电路充电的储能电容。因为电解电容分布电感较大，对高频无效。使用电解电容时要与高特性好的去耦电容成对使用。
·需要时，电源线、地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件阻断高频噪声的传导。
·弱信号引出线、高频、大功率引出电缆要加屏蔽。引出线与地线要绞起来。
集成电路可靠性范文6
【关键词】可靠性；抗干扰技术
许多控制系统，如pLC、单片机等，其编程简单、可靠性高、通用性好、功能强等，而且越来越广泛地应用于工业控制领域。由于直接用于工业控制中，要把它设计成能在各种环境条件下可靠的工作，并且每个控制环节都有自己的技术条件。尽管如此，在现场环境过于恶劣，如温度过高、湿度过大、震动和冲击太强，以及电磁干扰严重或安装使用不当等，都会直接影响设备的正常、安全、可靠的运行。因此，分析研究系统可靠性和抗干扰技术是十分必要的。
1.系统应用中的可靠性分析设计
1.1环境技术条件分析设计
环境对系统的影响主要体现在温度、湿度、振动和冲击的影响。过高的温度，会使集成电路、晶体管半导体器件性能恶化，寿命降低，电容器件漏电流增大，模拟电路的工作点偏移等。温度过低，可能会引起控制系统动作不正常，特别是温度的急剧变化，由于电广器件热胀冷缩，更容易引起器件的特性变坏。温度过大的环境中，水分容易通过模块上的集成电路的金属表面缺陷浸入内部，印刷板可能由于高压或高温使电路引起短路；极干燥的环境下，绝缘物体上可能带静电，特别是MOS集成电路，由于静电感应强而损坏。一般系统能承受的振动和冲击频率为10-55Hz，振幅为0.5mm，超过这个极限，可能会引起电磁阀或断路器误动作，机械结构松动，电气部件疲劳损坏以及连接器的接触不良等后果。针对卜述问题，必须对具体应用场合采用相应的改善环境的措施。
（1）控制系统的环境温度极限超过55℃时，盘、柜内必须设置风扇或冷风机，通过滤波器把自然风引入。有条件的还可把控制系统置于空调室内，防止阳光直射，同时在安装如电阻器或电磁接触器等发热元件时，要远离控制器或把控制器安装在下面。为了保证可靠性，环境温度最好控制在30℃以下，即留有三分之一的富余量；对于温度过低，盘、柜内可设置加热器，控制温度保持在所要求的范围之内。
（2）若环境的湿度过大，盘、柜设计成密封型，并放入吸湿剂，或把外部干燥空气引入柜内，印刷板上最好再覆盖一层保护层，如喷松香水等，在湿度低即干燥的场台进行检修时，人体尽量个接触集成电路块的电子元件，以防感应电损坏器件。
（3）在有振动和冲击时，如果来自盘、柜之外，可采用、防振橡皮或远离振源的地方。如果振动来自盘、柜内，则拖产生振动的设备移㈩单独设置。同时强固控制器或I/O模块及印刷板等可产生松动的器件。
1.2供电系统的分析设计
供电系统的设计直接影响控制系统的可靠性，因此在设计供电系统时考虑到电源系统的干扰能力以及供电方式的要求，通常最好用下列几种设计方案。
1.2.1使用隔离变压器的供电系统
为使用隔离变压器的供电系统图，控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。这样当某一部分电源出了故障时，而不会影响其它部分，如输入、输出供电中断时控制器仍能继续供电。提高了供电的可靠性。
1.2.2使用UPS供电系统
不间断电源UPS是电子计算机的有效保护装置，当输入交流电失电时，UPS能自动切换到输出状态继续向控制器供电，是UPS的供电系统图，根据UPS的容量在交流电失电后可继续向控制器供屯10～30min。因此对于非长时间停电的系统其效果更加显著。
1.2.3双路供电系统
为了提高供电系统的可靠性，交流供电最好采用双路，其电源就分类来自两个不同的变电站。当一路出现故障时，能自动切换到另一路供电。是双路供电系统图。KV为欠电压继电器，若先合A开关，KV-A线圈得电，铁芯吸合，其常闭触点断开B路，这样完成A路供电控制。然后合上B开关，而B路此时处于备用状态。当A路电压降低到整定值时，KV―A欠压继电器铁芯释放，其触点复位，则B路开始供电，以此同时KV-B线圈得电，铁芯吸合，其常闭触点KV-B断开入路，完成A路到B路的切换。
2.系统应用中的抗干扰技术
2.1电源抗干扰技术
一般机电一体化产品的控制系统包括弱电系统和强电系统。为了确保系统稳定运行，常采用强电与弱电、交流和直流等部分的相互隔离措施。隔离的方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等。使用隔离变压器将电网与控制器侧供电有效的隔离，为了改善抗干扰性能，使用隔离变压器将屏蔽层良好接地，并且两侧连线使用双绞线，以减轻电源线间的干扰.对于有条件的还可以接滤波器，干扰信号经滤波器和隔离变压器两者的连接方式。
2.2大容量负载抗干扰技术
通常交流接触器的触点在通断大容量负载电路时会产生电弧干扰，因此可在主触点两端连接C、R浪涌吸收器，若电动机或变压器开关干扰时，可在线间采用C、R浪涌吸收器。
3.外部配线抗干扰技术
3.1输入、输出信号线的配置
为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出信号应分别使用各自的电缆，如果在30m以上长距离配线时，输入信号与输出信号线也应分别使用各自的电缆，对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线，必须使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制器侧接地，其处理方式。另外输入、输出信号线与大电流的动力线要分开配线，以防相互之间的干扰。
3.2输入、输出信号线配线距离要求
在30m以下的短距离配线时，直流和交流输入、输出信号线最好不要使用伺一电缆，如走同一配线管时，输入信号线要使用屏蔽电缆，30～300m为中距离配线时，直流和交流输入、输出信号线必须分别使用各自的电缆，并且输入信号线一定要用屏蔽线；300m以上长距离配线州，可使用远程I/0通道。
4.装置的接地
良好的接地是保证控制系统可靠工作的重要条件之一，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相联，基本单元必须接地，如果选用扩展单元，其接地点与基本单元接地点接在一起。为了抑制附加布电源及输入、输出端的干扰，应给系统接以专用地线，接地线与动力设备（如电动机）的接地点分开，若达小到此要求，则可与其它设备公共接地，严禁与其它设备串联接地。
