质量和可靠性的区别
质量：产品特性满足要求的程度，可以以参数衡量。
可靠性：产品维持质量的持久程度，无法以参数衡量。
产品寿命和产品个体故障之间的关系
产品寿命和产品个体故障之间均为一种统计数据，产品寿命重在“统计平均”这个概念。比如在同一批产品里，购买了一个产品，寿命为1年，当你使用了2个月后就出现了故障，是否就可以说明这个产品的寿命存在问题。这是不可以的，因为这是个体故障而不是产品寿命。在一批产品中平均寿命在1年，而个体故障是有概率的。
在产品寿命中，需要提供一些制造商做产品寿命的数据：测试数量，测试温度，测试时间，出现几台故障。
硬件研发中不可忽略的墨菲法则
墨菲法则
- 任何事情都没有表面看起来那么简单。
- 所有的事都会比你预计的时间长。
- 会出错的事情总会出错—只要发生过一次故障，那么这个故障最终会在客户端爆发。
- 如果你担心某种情况发生，那么它就更有可能发生。
硬件电路设计中提高可靠性的两个主要方法
控制功耗
降额：每个元件都有偏差，在产品设计中温度，功率都需要预留。一般降额30%。
板内电路测试与系统测试的关系
问：系统测试（包括可靠性相关测试）通过，但板内某测试项目未通过，产品测试是否算通过？
当然不能算通过， 因为有时候，即使你的板内测试未通过也不会影响你的系统测试，例如纹波噪声超过你的标准之类的。
关注温度变化引起的电路特性改变
例如户外监测设备在数据传输时，低温环境下无法正常工作。
在设计时，详细阅读芯片手册，需要注意。
- 一般内核芯片，MOS管，I/O口速率<3G的都使用的是CMOS工艺的器件，内阻与温度成正比。
- 一般模拟信号，I/O速率>3G使用TTL工艺的器件，内阻与温度成反比。
关注温度变化引起的电路特性变化
- 在阅读数据手册时，必须关注参数随温度变化的图表，按设备工作温度范围中最坏情况设计。
- 在原理图检查阶段时，芯片内部的上拉和下拉电阻情况需要特别关注。
- 芯片内部的判决门限会随着温度改变，因此从可靠性设计而言，需留足够裕量。
最重要的是距离门限的裕量
- 从门限裕量的角度分析设计中潜在的问题：纹波噪声，温升，信号串扰等。
稳态和瞬态冲击对电路的应力及其差别
- 在数据手册中需要关注数据参数是稳态要求还是瞬态要求。
针对可靠性，电路设计需要特别关注的关键点是什么？
- 在功能，性能的基础上，在电路设计中，可靠性在一下层面提出了新要求：
1：器件个体之间的偏差。
2：温度等环境因素的影响。
3：客户端可能出现的各种情况。
电阻选型要点
- 电阻的几个重要参数：阻值，类型，额定功率，精度。
- 电阻比较容易被忽略的参数：感性，温度稳定性，功率-温度曲线。
电阻选型要点
薄膜电阻VS绕线电阻
（寄生参数：容性。感性小）
- 适合薄膜电阻的场合：高频带；额度功耗低；电压低。
- 适合绕线电阻的场合：额定功耗高；耐高温；阻值随温度变化非常小。在10M频带以下。
精度和温度稳定性
- 精度：在选择电阻时，需要将电阻精度范围计算进去。对于对电阻分压精度要求很高的电路下，需要列出误差最大和最小情况下的值。
- 温度稳定性：当输出电压的温度系数比基准源的温度系数大，且差异不大时，一般选取电阻的温度系数与基准源的相同或相近（但要小于输出电压的温度系数）。
额度功率和额度温度
一颗额度功率未0.1W的电阻，额定环境温度为155°。实际功率为0.07W，降额30%。
问：实际工作环境温度为100°，降额30%，是否可行？
- 首先第一步需要看该电阻的功率与温度的变化。一颗额定功率为0.1W的电阻，在实际工作环境为100的时候，功率是多少？这里举一个例子：该电阻在100°环境下，额定功率已经降额38%左右，为0.06W左右，再降额30%，则0.04W，低于实际功率0.07W。所以在实际选型时，需要注意这个点。
上拉电阻的阻值，功耗与抗干扰能力
- 如图：右端是芯片端，左边为上拉电阻。我们知道，当没有3.3V时芯片该引脚未高阻态，当有3.3V时，引脚处于高电平。当上拉电阻很大的时候，未通电是，上拉电阻也可以认为是高阻态状态，从而产生了左端高阻态，右端也是高阻态，则中间就形成了悬空的线，那么这条线就很容易变成天线。
- 解决方案：中间这条线要尽量短，则在PCB阶段将电阻放置离芯片近。
- 还需要注意一种情况。有些芯片厂商在手册中会注明引脚的上拉电阻大小。如果电阻太大，则驱动电流太小，导致芯片无法正常启动。
0欧电阻的用处
- 做兼容性设计
- 放一个小阻值电阻在电路上作为电流测量的备选电路
- 不同地之间的短接方式
- 配置电路。
电容在电路板上所起到的作用
理解两类电容在PCB上起到的作用，以及电容和电源的关系，PCB设计要点
一般在设计上，芯片的每对电源地之间都加一个1uF的电容，电容要贴近引脚，另感性小，容值要够大。一般电容可以放置芯片下方。即使不在芯片下方，在同一层也可以，只要满足电容阻抗控制在芯片所需要的阻抗，即电源和地之间的阻抗。
优点：高频能量补偿。缺点：电容太大导致瞬态电流大。
- 一般情况下0402的1uF电容的频带比0603的1uF宽。在选择封装小的电容，容值越大越好。选型时考虑：价格和电压
电容的阻抗：Z=1/jwc，C越大，阻抗越小。
大容值电容的选型和计算实例
大电容的选型技巧
容值的确定计算
由公式可知C为电容容值，△V为电压变化最大值，P为供电给负载的最大功率；△t为大电容外为开关电源无法响应时间。
△t如何得出：
由开关频率得出。例如500KHZ的相应速度为50Khz，响应延迟为20us左右。这就是开关电源无法相应时间。
即在公示中只有C为未知数，所以可以得出电容容值。但是计算出的容值必须留有一定的余量。
假如你使用的是钽电容，则实际容值=理论值x1.2。陶瓷电容，实际容值=理论值x1.2x（1+误差值）。
ESR确定
在计算ESR时，需要考虑的是ESR上的电压。Vesr。
一般△VESR<<△V，一般小于1/5△V即可。
即ESRx△V=△V
△V=1/2xImax。
即可计算出ESR值。纹波电流
纹波的控制需要做到3点：
1，Iripple＞△I
2，ESR足够大
3，选择大电容实际工作电压离电容的额定电压越小，则电容容值衰减越小。
小容值电容的选型
- 对电源地的电容：补偿
- 对高频超标的场合：某一个频带噪声大时，选择对应频点的电容。
L为电容贴装感性。
电容选型与应用中的可靠性问题
陶瓷电容潜在的可靠性问题
—–避免采用陶瓷电容的8个场合——
- 需要精密容值的场合
模拟电路中RC——容值偏差大。 - 电源入口需要大容值电容的场合
陶瓷电容ESR小，容值大导致冲击电流大。 - 对微弱能力极端敏感的场合
陶瓷电容的外壳是有碳酸钡组成，所以电容本身会产生△V，影响到电容充电放电时的微弱信号电压。 - 需要ESR零点保证的电源稳定性场合
陶瓷电容小ESR，输出电源无法稳定。
输出电源稳定的3种办法：1，ESR增大。2，输出导线减短。3，电容增大。 - 有长线缆供电的设备的电源入口
有谐振峰存在。在长距离传输中，导线上有寄生电容，输入端有电容，从而形成一个低通滤波器。而在输入端会形成谐振峰，可能会导致入口被打坏。
- PCB存在变形可能的场合
由于电容的封装原因，当PCB板卡产品了应力差时，可能会导致电容产生裂缝，从而在长时间中空气和水分的不断侵蚀，最后短路。一般在螺丝钉附近的电容会产生应力差。 - 对压点效应导致的啸叫敏感的产品
一般是在谐振点比较接近产生的啸叫。 - 高可靠性产品
一般来说电容的容值随工作电压的增大产生大幅度的衰减。
电源的输出电容的ESR时其形成低频零点，从而输出稳定。
增大电容容易产生尖峰电流。
R，L，C的关系：增大ESR，或减小感值或增大电容都是解决输出电压稳定的方案
铝电解电容潜在的可靠性问题
———–避免使用铝电解电容的6个场合———–
- 存在交流能力的场合
铝电解电容存在极性。 - 需要承受极限低温，电容作为滤波方式工作
当处于低温环境是，电解电容中的电解质形成固态，导致ESR增加。而充放电形成的△I，因为ESR的增加形成△V，从而不能滤波。当然不是在滤波方式工作是可以的。 - 需要承受机械冲击的场合
容易断裂。 - 噪声以高频段为主的场合
铝电解电容的感值较大，一般在1M以内。所以无法率高频。 - 元器件库存积压太久
导致电解液耗尽。 - 需要较高寿命的场合
寿命差，电容越大，额定电压越大，寿命越低。
钽电容潜在的可靠性问题
——–避免采用钽电容的5个场合———
- 对成本敏感
- 对爆裂形成的火花敏感
钽电容容易爆炸 - 供货紧急的产品
一般钽电容很少人使用 - 很容易产生冲击电流和冲击电压的场合
容易产生分解反应和氧化反应容易升温爆炸。 - 交流场合
电感，磁珠应用中的可靠性问题
电感磁珠的作用是在线路中增加障碍，可以是线路优先使用近的电容，让电容很好的滤波。一般近的电容形成一阶滤波，电感磁珠产生二阶滤波
- 电感感值
L与N2正相关。即增大绕线则增大电感。
电感，磁珠的差异
磁珠解决高频中电感无法解决的器件。
磁珠N小，一般在一匝以内。则C小，L小，则F大，可以解决高频滤波。
电感，磁珠中的电流。
在电感芯片中一般存在2个电流：Irms均方根电流和Isat保护电流。均方根电流与温度有关，一般仅做参考。Isat电流为保护电流，任意情况下都不能大于该电流。
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