Для компоновки блоков радиоаппаратуры необходимо иметь принципиальную схему устройства, а также габаритно-установочные размеры деталей, узлов и приборов.
Аналитическую компоновку производят на начальных этапах проектирования аппаратуры с целью получения обобщенных характеристик, на основании которых складывается первое представление о некоторых конструктивных параметрах.
Формула для расчета коэффициента заполнения платы имеет вид:
,
где К зап -коэффициент заполнения
S уст - установочная площадь элементов
S об - общая площадь платы
S уст = A * B * N ,
где А,В – установочные размеры элемента
N – количество элементов
Тип элемента
Установочные размеры, мм.
Количество элементов, шт.
Площадь
мм2
А
В
N
S
Резисторы:
ОМЛТ 0,125
10
4
7
280
ОМЛТ 0,25
12
6
22
1584
ОМЛТ 0,5
14,8
8,2
8
970,88
Конденсаторы:
Транзисторы
КТ814-КТ817
12
7
12
1008
Диоды
КД510А
8
6
6
288
КС515А
19
11
8
1672
Расчет надежности схемы
Данное устройство содержит большое количество элементов и соединений, которые потенциально могут оказаться причиной отказа всего устройства в целом. Поэтому необходимо рассчитать надежность устройства, учитывая все эти элементы. Для удобства расчетов все эти элементы сведены в таблицу.
Таблица
№
п/п
Элементы схемы, подлежащие расчету
Количество, шт.
Значение интенсивности отказов l, 1/ч
1
Германиевые транзисторы
2
0,6·10-6
2
Интегральные микросхемы
1
2,5·10-6
3
Керамические монолитные конденсаторы
9
0,44·10-6
4
Контактные площадки
178
0,02·10-6
5
Кремниевые диоды
2
2,5·10-6
6
Кремниевые транзисторы
7
0,3·10-6
7
Металлодиэлектрические резисторы
30
0,04·10-6
8
Отверстия
197
0,0001·10-6
9
Пайки
178
1·10-6
10
Переменные пленочные резисторы
3
4·10-6
11
Печатная плата
1
0,0005·10-8
12
Пленочные подстроечные резисторы
1
2·10-6
13
Проводники
68
0,005·10-6
14
Разъемы
2
2,5·10-6
15
Электролитические конденсаторы
14
1,1·10-6
Интенсивность отказов всей схемы можно рассчитать по формуле:
Найдем среднюю наработку до первого отказа по формуле:
Тср=1/L=1/ 232,279305·10-6 =4305,16 час
где Тср - средняя наработка до первого отказа.
Далее найдем вероятность безотказной работы:
Р(t )=1-L·tср=1-232,279305·10-6·500=0,89
где Р( t ) - вероятность безотказной работы
tср - среднее время нормальной работы изделия
Заключение
В последнее время научно-исследовательские и производственные предприятия радиотехнической и электронной промышленности передовых стран мира тратят много сил и средств на отыскание путей уменьшения габаритов и массы радиоэлектронной аппаратуры. Работы эти получают поддержку потому, что развитие многих отраслей науки и техники, таких как космонавтика, вычислительная техника, кибернетика, бионика и другие, требуют исключительно сложного электронного оборудования. К этому оборудованию предъявляются высокие требования, поэтому аппаратура становится такой сложной и громоздкой, что требования высокой надежности и значительного уменьшения габаритов и массы приобретают важнейшее значение. Особенно эти требования предъявляются ракетной технике. Известно, что для подъема каждого килограмма массы аппаратуры космического корабля необходимо увеличить стартовую массу ракеты на несколько сотен килограммов. Чтобы удовлетворить эти требования, необходимо миниатюризировать аппаратуру. Это достигается несколькими методами конструирования радиоэлектронной аппаратуры.
При микромодульном методе конструирования повышение плотности монтажа достигается за счет применения специальных миниатюрных деталей и плотного их монтажа в микромодуле. Благодаря стандартным размерам микромодули размещаются в аппаратуре с минимальными промежутками.
Применение гибридных интегральных микросхем и микросборок также дало возможность миниатюризации радиоэлектронной аппаратуры. При использовании микросхем повышение плотности монтажа достигается тем, что на общей изоляционной подложке располагаются в виде тонких пленок резисторы, проводники, обкладки конденсаторов, такой же принцип используются и в устройствах, изготовленных методом молекулярной электроники, при этом для создании пассивных (резисторы и конденсаторы) и активных (диоды, транзисторы) элементов схем используются слои полупроводниковых материалов.
Следующий этап развития технологии производства радиоэлектронной аппаратуры - технология поверхностного монтажа кристалла (ТПМК). ТМПК обеспечивает миниатюризацию радиоэлектронной аппаратуры при росте ее функциональной сложности. Навесные компоненты намного меньше, чем монтируемые в отверстия, что обеспечивает более высокую плотность монтажа и уменьшает массогабаритные показатели. ТПМК допускает высокую автоматизацию установки электрорадиоэлементов вплоть до роботизации.
Повышение надежности радиоэлектронных устройств, выполненных указанными методами микроминиатюризации, достигается тем, что во первых, все методы основаны на автоматизации производственных процессов, при этом предусматривается тщательный контроль на отдельных операциях.
Вторая причина состоит в том, что в изделиях, изготовленных на базе микросхем, значительно уменьшается количество паяных соединений, которые являются причиной многих отказов. Метод молекулярной электроники исключает отказы, связанные с различными коэффициентами линейного расширения материалов, ибо при этом методе предусматривается, что конструкция выполняется из однородного материала.
Увеличение надежности конструкций, выполненных методами микроминиатюризации, объясняется также гораздо большими возможностями обеспечить защиту от воздействия внешней среды. Малогабаритные узлы могут быть гораздо легче герметизированы, что к тому же увеличит и механическую прочность. Наконец, применение миниатюрных узлов и деталей позволяет лучше решить задачи резервирования как общего, так и раздельного.
Как видно из сказанного, задача уменьшения габаритов и массы тесно связана с увеличением надежности. Стоимость радиоэлектронной аппаратуры, выполненной на базе микроминиатюризации, в настоящее время приближается к стоимости аппаратуры, выполненной в обычном исполнении. Значительное снижение стоимости микроминиатюрных блоков, сборочных единиц может быть достигнуто только путем полной автоматизации производства, а автоматизация, как было указано ранее, является одним из условий повышения надежности и, следовательно, условием целесообразности микроминиатюризации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.“Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы средней и большой мощности”, под редакцией А.В. Голомедова. М., “Радио и связь”, 1994.
2.“Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы малой мощности”, под редакцией А.В. Голомедова. М., “Радио и связь”, 1994.
3.С.Г. Мякишев “Справочник. Полупроводниковые приборы: диоды”, М., “Радио и связь”, 1986.
4. В.И. Блаут-Блачева, А.П. Волоснов, Г.В. Смирнов "Технология производства радиоаппаратуры", М., "Энергия", 1972
5. А.Т. Белевцев “Монтаж и регулировка радиоаппаратуры”, М., “Высшая школа”, 1966
6. “Черчение”, под редакцией проф. А.С. Куликова, М., “Высшая школа”, 1989
7. “Единая система конструкторской документации. Основные положения”, М., Государственный комитет СССР по стандартам, 1983
2019-10-11
261
Обсуждений (0)
,