最壞情況分析方法將傳統電子可靠性和電路仿真分析方法有機結合，產生一種全新的可靠性技術。與傳統的可靠性技術相比，這種新技術具有優良的實用性，能對電路進行深入而全面的可靠性分析。

　　容差分析是當前電子可靠性設計中最先進的技術之一，代表著電子可靠性設計的一個重要發展方向。最壞情況分析(WCCA)是容差分析的一種主要技術。這是一種電路可靠性分析設計技術，用來評估電路中各器件參數同時發生最壞情況變化時的電路性能，用以保證電路在整個壽命周期內都能夠可靠工作。WCCA是一種全面系統分析電路可靠性的方法，在電子可靠性設計中將占據重要地位。

　　電路中各電子器件在初始容差外還存在著潛在的大幅變化，器件參數變化可能是壽命或環境應力影響的結果，這種變化能使電路性能超出規格要求，WCCA可以用來檢查這種變化引起的電路性能變化。

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　　圖1：一個帶通濾波器的最壞情況分析。

　　電子器件失效有兩種模式：一種是災難性的，即電路突發異常，導致災難性結果;另一種是隨著器件參數變化，在超過典型和初始容差極限時，盡管電路可以繼續工作，但是其性能已經降低，超出電路要求的工作極限。為了避免器件災難性失效，采用最壞情況電應力和降額分析可保證電路中所有器件都正確降額。

　　WCCA現已成為行業標準，其主要內容包括：

　　A. 針對器件參數變化，評估電路容差。1. 在各種環境應力處于極限情況下，對電路性能容差極限進行嚴格的數學評估;2. 器件參數變化的最壞情況;3. 環境極限、溫度等;4. 輸入功率;5. 輸入激勵上下限;6. 極端情況下的負載變化;7. 最大的接口干擾。

　　B. 器件評估。1. 最壞情況下的過應力(最壞情況電應力分析);2. 不正確的器件應用。

　　C. 形成正式文檔。

　　有三個主要原因需要應用這些分析方法：1. WCCA可將可靠性落實到硬件設計中，使硬件長期無故障工作;2. WCCA已被FDA(美國聯邦食品藥品管理局)正式接受為設計驗證工具;3. 使用最壞情況器件參數變化數據庫，WCCA可以更經濟、更容易實現。

　　WCCA的產出價值在于投資回報既有短期的，如減少設計重復、設計更改、和測試時間，也有長期的，如生產效率的增加、長壽命、無故障工作等。

　　WCCA分析過程

　　對一個電路板原理圖進行WCCA分析，首先將電路分為幾個簡單的功能模塊，然后對每個模塊進行WCCA分析。分析人員應首先對每個模塊給出詳細的描述文檔，然后對電路中的所有器件的關鍵參數進行最壞情況變化分析，給出每個參數的最大值和最小值。建立每個模塊的關鍵電路性能需求。使用根據最壞情況下的最大最小值，分析人員可判斷出電路的實際性能是否超過了電路要求。最后，分析人員要確定在最壞情況下，所有電路模塊一起工作時能否滿足整個電路板的規格要求。

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　　圖2：典型值為1,200uF的電容的最壞情況器件參數變化。

　　下面對圖1中的帶通濾波器進行案例分析，給出WCCA分析的性能和結果。對電路的中心頻率放大器增益進行分析。假設U6是一個理想放大器(RIN=∞, ROUT=0, AVOL=∞)，不考慮它，電路的放大增益計算公式如下，Eq1

　　性能要求Af0最小值為7V/V，電阻和電容的典型值和初始容差如下：

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　　將器件的典型值代入Eq1得到Af0=11.08V/V，顯示結果是滿足要求的。如果考慮較差的情況，代入每個器件參數的初始容差(±1%)，得到Af0=7.84V/V，也在要求范圍內。必須注意，器件電阻和電容的初始容差是電路在典型設計和分析時經常采用的，但是，這些值并不表示電路在實際環境中的真正情況。

　　最壞情況器件參數變化庫

　　器件供應商設定器件的初始容差(采購容差)，這僅僅保證器件在采購時，所有器件的各個批次都在初始容差范圍內，并不保證器件參數會一直在這個容差范圍內。器件在工作環境中，其參數會偏移初始值。在許多情況下，特別是在長時間使用后，器件參數偏移會大于初始容差。每種可能的最大偏移都累加在初始容差上，如圖2所示。

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　　圖3：電阻和電容的最壞情況最大最小值。

　　WCCA是假設器件使用后，其參數已經處在初始容差值。同時又假設電路中的所有器件同時處于最大偏移值。雖然這種情況似乎不可能發生，但它是可能存在的一個最壞情況。比較可能的情況是一些器件的部分參數超過了初始容差，但不會都達到最大偏移值。如果在最壞情況下，所有器件的所有參數都處在最大偏移值時，器件都是可靠的，那么就可以保證器件參數在一定偏移組合情況下，器件也是可靠的。計算最壞情況下的電路性能，如果沒有超過規格要求，那么就可以保證整個設計對于器件參數的偏移都是可靠的。

　　開發最壞情況器件數據庫是WCCA的一個重要工作，也是主要的成本所在。此工作的目標是開發一個最壞情況數據庫的表格，給出器件關鍵參數變化的最大最小值。這個表格也給出了影響參數變化的因素，如環境、初始容差、溫度、壽命和輻射等。表格還會注明這些因素是偏置型的，還是隨機型的變量。此外，表格中還必須包括數據來源(美軍標、供應商數據手冊等)，以備跟蹤?？傊@個表格體現了器件工作的各種環境因素和壽命因素對器件參數影響的一個量化評估。