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嵌入式硬件可靠性培训分享

一：常见的嵌入式工作异常

发收

VOH

MinVIH

MIN

电压容限

电压容限

VOH

VOLMax

Max

在电路设计中，为保证可靠性，芯片的发送端的高电平是高于接

收端的高电平的，低电平同理，预留充足的电压容限。

一般芯片设计中，发送和接受也符合以上规律，如下图，以华大芯片

HC32L110为例，VCC为3.3V时，VOHMIN为VCC-0.6V，为2.7V，

VINMIN为0.7VCC，为2.31V，VOLMAX为VSS+0.6V，为0.6V，VIL

MAX为0.3VCC，为0.99V，因此在相同VCC供电系统中，除了要考虑

不同系统之间的供电关系，还要考虑信号的串扰等因素产生的影响。

产生电容压线的常见原因：

1：回路阻抗导致产生压降，导致各逻辑器件之间存在电位差。

2：某些逻辑系列产品的门限电平是温度的函数，低温门电路到高温

门电路的信号传送可能容限减少。

3：快速变化的返回信号电流，流经接地通路电感，引起逻辑器件之

间的对地电压变化。

4：临近线路信号耦合，对特定线路产生串扰。

二：上拉电阻

VCC

R

iV

Cin

1：上拉电阻一般选择10K，5.1k有些选择2.2K等；

2：端口类型分OD门，OC门，推挽，强上拉，弱上拉（上拉电阻大），

当一个OD门输出时，需要外部加上拉电阻，上拉电阻会决定这

个引脚的驱动能力和速率

3：速率

首先芯片内部有结电容，找到结电容的值

i=c*dv/dt上拉电阻的电压Vcc=V+RCdv/dt

那么V（t）=Vcc-Vcc*e^(-t/rc)（e为常数2.71828）

当t=0V（t）=0

当t=∞V（t）=Vcc

当t=RC(1-1/e)Vcc即0.63Vcc

当t=2RC为0.86VCC

当t=3RC为0.95VCC

而通常芯片认为的高电平是0.7Vcc低电平是0.3vcc

2RC的0.86也不是特别稳定，用3rc的0.95就很稳定了

所以高电平的时间一定要大于3RC系统才会稳定

频率f小于等于1/6rc系统才安全

如果R取10k电容C为10pf6*10^4*10(-11)

1/6RC=10^7/6=5/3M

但当你算好一个芯片和电阻时，后面多加了一个芯片会使电容改变，

上升时间变小，此时需要减电阻或者减频率

三：元器件失效分析

1：功率MOS管失效分析及解决方式

MOS管常见失效原因有电压失效和电流失效，电压失效的特点是电流

小，时间短，如ESD，浪涌等尖峰冲击；电流失效特点是能量大，一

般损坏会有外观烧毁和异味。

解决方式：

1）增加RCD吸收回路，降低电压尖峰