电路系统的完整设计过程概述

一个电路系统的完整设计过程，包括系统设计、功能设计、容差设计三个阶段。系统设计似乎是其中最务虚的部分，但又是最重要的部分，也是最迷茫最感觉无从下手的部分。

        在借鉴航天系统总体设计思路、FMEA工作流程、SIL功能安全设计等多方面的设计方法后，集思广益，综合出了一个基于接口单一故障状态下的错误处理措施的系统方法。本来也没觉得什么，但在多次讲课后，多次听到听众反映“此法甚妙，它可以在设计师没有可靠性设计经验的情况下，帮助打开一扇可以发现可靠性隐患和找到解决方法的大门，如果用好了，确实不错”（来自学员评语，非杜撰），于是萌生了写出来的冲动。

        系统，有多个个体组成，且个体之间通过相互作用，形成一个有机且完成一个完整功能的整体。它有两个核心点，一是多个个体，二是个体间相互作用。而个体和个体之间的相互作用就是通过接口实现的，这里的接口包括电气接口、信息接口、机械接口、环境接口，所以有的教科书上也把系统设计简化称为“接口设计”，此称呼虽显粗浅，倒也基本恰如其分。

       下面用实例来说明上图的功用。分析的方法就是先列出接口的list（以投影仪为例），如下表（以下内容仅供示意分析方法之用，因非投影专业技术人员，见谅见谅）。

接口list
单一故障list
措施
电气接口
电源插座
电源插座地线接地不良
塑料壳（容错措施）
隔离电源（容错措施）
独立地线（防错措施）
松动脱落
插座带防脱落架固定装置（防错措施）
电源波动
用带稳压功能的电源模块（防错措施）
数据线插座
接触不良
用带拧接固定的接插件（防错措施）
数据线偏长
说明书规定数据线长度限制（防错措施）
数据线受扰

误插导致信号线短路
输出端口加防短路电路
输入端加保护电路（容错措施）
信息接口
数据接口
与不同电脑、不同操作系统的匹配

键盘输入
快按

多个键同时按下，如on/off与menu同时按下
软件读键不响应（防错措施）
按键的时间过长，如ON/OFF、Menu键
电路设计采用沿触发，而不是电平触发（防错措施）
投影输出
距离远近的清晰程度

遥控器输入
连续快速按
短时间内连按的按键不响应（防错措施）
其他型号的投影仪遥控器混用互扰
制定自己的专用协议（防错措施）
机械接口
吊装安装孔
强度
多圈螺纹（防错措施）
安装不正会否影响投影效果
左右可调（纠错措施）
桌面平放支腿


环境接口
温度湿度
环境温度过高
高温保护不启动（防错措施）
环境温度过低
预热后再启动（防错措施）
散热
进出风孔积灰
过热提示灰尘大（判错措施）
长时间运行
热保护停机（判错、纠错措施）
电磁环境
静电

电压跌落与瞬时中断


        列出每一个具体的接口，这一点倒还不算难，基本了解产品的工程师都可以做得到。

        下一步就是列出每个接口的单一故障状态（SFC）了，这需要一点对产品的理解，不过有个东西可以好好利用，就是公司过去同类产品的投诉记录，当然也可以结合一些行业资深人士的经验（如上表中<单一故障list>一列）。这部分列得越全，则后面问题预防的就会越好。毕竟，发现问题是最难的，君不闻“一流的人才发现问题，二流的人才解决问题，三流的人才制造问题”嘛。

        列出了单一故障后，剩下的问题就是解决了问题了，解决的方式有多种，不是说只有唯一的选项——消灭。有些问题用消灭性的措施是很难有解、或者成本代价很大的，消灭的措施就是“防错措施”；如果系统要求不是实时性功能的话，也可以用“判错”的措施解决，判断出来并给予提示，让使用者能及时处理和发现问题，也算是功德基本圆满；当然，在判断出来后，如果能纠正，那自然是最好，这样的措施叫“纠错”。最后就是没有办法的办法了，既防不住，又判不出，自然也纠不了，那只好默认问题的发生，但发生后须有充分的措施保证，即使故障了，不会出现致命的后果，能及时悬崖勒马救命于一线，也算是不得已的最后保障了，这就叫“容错措施”。至于在工作中实际选哪一种措施解决问题，宜根据实际要求来抉择，抉择的基础是成本、技术难度、后果的可接受程度。

         以上都是设计阶段的内容，之后的测试也必不可少的需加入这些项的测试验证。验证的方法就是人为的制造单一故障，然后看故障后的系统措施是否生效，以保证系统的可靠性和安全性。