模拟电路在武器装备中扮演着非常重要的角色,模拟电路中一个很小的问题可能会引起一次军事事故。为了减少模拟电路的故障率,准确的预测和及时的维护非常有必要。目前,国内外已经开展了大量的模拟电路寿命预测工作,主要分为数据驱动与物理分析两种方法。如今的大数据时代,数据驱动方法取得很好成果;然而由于电路结构的复杂性和多样性问题难以攻克,基于物理分析的方法发展缓慢。对于一些军事装备,由于设备自身结构以及使用场景的局限性,很难获取其不同时间阶段的性能数据,只能通过对其内部结构进行物理分析,从而预测设备的使用寿命。因此,本文以基于物理失效-电特征分析的模拟电路寿命预测为研究课题,主要研究内容分为以下四部分:1.基于物理失效分析的元器件电特征参数退化建模。首先分析了电阻器和电容器的退化模型,然后重点研究了MOSFET器件的退化效应。研究表明,引起MOSFET器件退化的主要原因是由于器件内部发生热载流子效应和负偏压温度不稳定性,然后通过分析其产生机理建立MOSFET器件的退化模型。最后利用Silvaco TCAD软件对退化模型进行验证,结果表明退化模型与仿真结果基本一致。2.基于灵敏度分析的模拟电路退化趋势预测方法研究。本文研究了一种灵敏度指标分析算法,根据电路的传输函数计算元器件电特征参数对电路性能参数的灵敏度,通过忽略灵敏度较小的参数,建立元器件电特征参数与电路性能参数的关系。然后分析元器件参数发生退化时,电路性能的退化趋势。3.电路退化行为研究。根据元器件电特征参数的退化模型,对电路性能参数退化行为进行分析。首先分析电路在不考虑元器件退化情况下的行为,并建立其行为模型。然后引入元器件电特征参数退化模型,分析电路输入与元器件电特征参数退化模型参数之间的关系,建立电路参数与元器件退化模型的关系式。接下来分析元器件退化参数对电路性能参数的影响并建立其关系式,将电路行为模型中不含退化信息的参数替换成含元器件退化信息的性能参数,即得到电路的退化行为模型,通过对其模型进行仿真即可分析电路的退化行为。4.电路寿命预测软件设计与实现。软件主要实现了元器件退化分析模块、电路元器件灵敏度分析模块、电路退化分析与寿命预测模块三个模块。并通过低通滤波电路对软件的可行性进行验证。