10)    Монтажные отверстия и контактные площадки должны иметь покрытие, обеспечивающие качественную пайку выводов навесных элементов. В качестве такого покрытия использовать сплав О-С (61) 9 с последующей гальванизацией сплава ПОСВ 50;

11)   Размеры рабочего поля платы – 70*85 мм;

12)   Печатные проводники по оси x (горизонтально) располагать на лицевой стороне платы и по оси у(вертикально) на тыльной стороне;

13)   При соединение проводников цепей «Земля» и «Питание»учитывать, что сила тока, проходящего через каждое отверстие, не должна превышать 2,5А;

14)   Отклонение межцентровых расстояний не должны превышать +0,1 мм;

15)   Рабочее поле платы разбито на 6 зон, в одной зоне размещать не более одной группы отверстий;

16)   Навесные шины «Земля» и «Питание» устанавливать с двух сторон для каждого ряда микросхем;

17)   Диаметр монтажных отверстий под навесные шины выбирается в пределах 0,7-0,1 мм.

2.3 Автоматизация проектирования блока

Наиболее эффективный, быстрый и удобный способ проектирования является система автоматизированного проектирования, например пакет P-СAD. Система проектирования радиоэлектронной аппаратуры P-CAD является интегрированным набором специализированных программных пакетов, работающих в интерактивном режиме. Средства системы позволяют проектировать принципиальные электрические схемы, печатные платы, в том числе и многослойные, а также получать конструкторскую документацию.

Возможности САПР:

1)                Быстрое выполнение чертежей

Конструктор, использующий САПР, может выполнять чертежи в среднем

в три раза быстрее, чем работая за кульманом. Такая работа ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в более сжатые строки выпускать продукцию и быстрее реагировать на рыночную конъюнктуру.

2)                Повышение точности выполнения чертежей

Точность чертежа, выполненного вручную, определяется остротой зрения конструктора и толщиной грифеля карандаша. На чертеже, построенном с помощью программных средств, место любой точки определено точно, а более детального просмотра элементов чертежа имеются средство, позволяющее увеличить любую часть данного чертежа. Кроме этого САПР обеспечивает конструктора ещё многими специальными средствами, недоступными при ручном черчении.

3)                Повышение качества выполнения чертежей

Качество изображения на обычном чертеже полностью зависит от мастерства конструктора, тогда как печатающее устройство вычерчивает высококачественные линии и тексты независимо от индивидуальных способностей человека. Кроме того, большинство сделанных вручную чертежей

имеют неряшливый вид из-за частого стирания линий. Программные средства любой САПР позволяют быстро стереть лишние линии без каких-либо последствий для конечного чертежа.

4)                Возможность многократного использование чертежа

Построение изображения всего чертежа или его части можно сохранить для дальнейшей работы. Обычно это полезно тогда, когда в состав чертежа входят составляющие, имеющие одинаковые форму. Сохраненный чертеж может быть использован для последующего проектирования.

5)                Ускорение расчетов и анализа при проектировании.

В настоящее время существует большое разнообразие программного обеспечения, которое позволяет выполнять практически все проектные расчеты.

6)                Высокий уровень проектирования

Мощные средства компьютерного моделирования(например, метод конечных элементов) позволяют проектировать нестандартные геометрические модели, которые можно быстро модифицировать и оптимизировать, что позволяет снизить общие затраты до такой степени, которая раньше была не достижима из-за больших затрат времени.

7)                Сокращение затрат на усовершенствование

Средства имитации и анализа, включенные в САПР, позволяют резко сократить затраты времени и средств на исследование и усовершенствование прототипов, которые  являются дорогостоящими этапами процесса проектирования.

8)                Интеграция проектирования с другими видами деятельности

Интегрированная вычислительная сеть с высококачественными средствами коммутации обеспечивает САПР более тесное взаимодействие с другими инженерными подразделениями.

Технический чертеж схемы представляет собой единственный документальный источник, служащий основой для дальнейшего проектирования ПП.САПР, как правило, дает возможность создания схемы в интерактивном режиме. Для этого используются графические редакторы и библиотечные символы схемных элементов. Разработка чертежа схемы включает размещение символов, добавление текстовой информации (обозначения элементов, позиционные обозначения, угловой штамп, справки), нанесение связей между контактами схемных символов, введение обозначений цепей.

Чертеж схемы становится основой для составления входного описания, наиболее важную часть которого представляет так называемый список соединений, или лист связей. В нем указываются позиционные обозначения элементов, имена контактов и имена подходящих к соответствующим контактам цепей. После того, как чертеж схемы получен на экране графического дисплея или введен в список соединений, могут быть выполнены процедуры проверки логических правил конструирования. Такие процедуры включают моделирование, т.е. проверку схемы на предмет работоспособности, а также выявляют незадействованные контакты, незавершенные соединения, соотношения входных и выходных контактов.

Следующим этапом является конструкторское проектирование. При

выполнении этапа пользователь вводит конструкторско - технологические ограничения (КТО) (например, число токопроводящих слоев, размер платы, области, запрещенные для трассировки и размещения, зазор между проводниками и т.д.). Размещение и трассировка также выполняются в среде графических редакторов, которые поддерживают как автоматизиро­ванный процесс, так и возможность интерактивного вмешательства пользователя в процесс проектирования. Чаще всего задача вначале решается в автоматическом режиме, а далее дорабатывается вручную до требуемого уровня качества.

Например: при проектировании печатных плат (ПП) относительно средних размеров (~40-50 DIP) обычно конструктор в ручном режиме затрачивает 50-60ч. рабочего времени.

Трассировка аналоговой платы с помощью персонального компьютера занимает не более 30 минут. Автоматические трассировщики дают 90-95% соединений. После установки межэлементных связей осуществляется проверка спроектированной платы на наличие отклонения от геометрических параметров. Также осуществляется автоматический контроль на предмет соответствия физически реализованных соединений соединениям принципиальной электрической схемы.

Этап подготовки производства ПП заключается в выпуске полного комплекта конструкторской документации шелкографических или фотошаблонов и перфолент для сверлильных и установочных станков.

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет частоты собственных колебаний блока

Арифметическо-логическое устройство может применяется в основном в стационарных ЭВМ. Наиболее разрушающее воздействие при эксплуатации ЭВМ, оказывает вибрация. Конструкция ЭВМ представляет собой сложную колебательную систему, состоящую из конечного числа простых механических узлов. Суммарная частота колебаний складывается из частоты собственных колебаний узла и частот случайных воздействий.

Расчет частоты собственных колебаний блока производиться путем условной замены конструкции блока эквивалентными расчетными схемами.

Частоту собственных колебаний платы для всех случаев ее краев можно определить по формуле 3.1.

f = km*k* B*h*104/a2                                                               (3.1)

 где f – частота собственных колебаний;

 k - поправочный коэфицент при распределенной нагрузке;

 km - поправочный коэфицент на материал

 B - частотная постоянная, зависящая от вида закрепления платы;

 h - толщина платы;

 a - длинна платы;

Выбранные способы(способы 2,3,6) закрепления платы показаны на рисунке 3.1

                2                              3                                6

Рисунок 3.1 Способы крепления плат

Выбираем значения частотной постоянной B для выбранных способов крепления и отношения сторон платы.

Так как соотношения сторон  a и b  равно 1, то значение B для данных способов крепления равны:

Способ 2 – B=336

Способ 3 – B=181

Способ 6 – B=62

Поправочный коэфицент на материал определяется по формуле (3.2).

km = (E/Ec)*(pc/p)                                                                                   (3.2)

где  - поправочный коэфицент на материал;

E и р - модуль упругости и плотность применяемого материала;

Ec и pc - модуль упругости и плотность стали;

Так как плата не стальная, а выполнена из фольгированного диэлектрика, то поправочный коэфицент на материал равен km =  поправочный коэфицент массы элементов при распределенной нагрузке рассчитывается по формуле (3.3).

k = 1/ 1+Qэ/Qn                                                                                                                            (3.3)

где k – поправочный коэфицент при распределенной нагрузке;

Qэ - масса элементов, равномерно размещенных на плате;

 Qn  - масса платы;

В данном случае, поправочный коэфицент массы элементов при распределенной нагрузке равен k =0.6

Толщина платы h= 0.5

Длинна платы a= 95

Подставляем полученные значения в формулу (3.1), и определяем частоту собственных колебаний f0

f02 =(0.54*0.6*336*05*104)/952=0.07

f03 =(0.54*0.6*181*05*104)/952=0.03

f06 =(0.54*0.6*62*05*104)/952=0.01

На основании расчетов получены частоты собственных колебаний платы. Из трех выбираем наименьшее. Исходя из условий прочности, вынужденная частота колебаний должна быть более чем в два раза меньше частоты собственных колебаний. Поэтому данная плата должна применяться в устройствах, где вынужденные колебания не выше

3.2 Оценка уровня унификации блока

Оценить уровень унификации блока путем расчета коэфицентов применяемости и повторяемости .

Коэффициент повторяемости показывает долю элементов в модуле, которые применялись в производстве. Он рассчитывается по формуле (3.4):

                                                 (3.4)

где  кпр - коэфицент применяемости;

nст - количество стандартных изделий, применяемых в блоке;

nун - количество унифицированных изделий, применяемых в блоке;

nнорм - количество нормализованных изделий, применяемых в блоке;

nп - количество покупных изделий, применяемых в блоке;

nор - количество оригинальных изделий, применяемых в блоке;

Эти значения приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Подставляем значения и рассчитываем коэфицент применяемости по формуле (3.4):

                                                        (3.4)

Коэфицент повторяемости находится из отношения общего количества составных частей к общему количеству типоразмеров. Коэфицент применяемости рассчитывается по формуле (3.5):

kn = Nобщ / Nнаим                                                                                   (3.5)

где  - коэфицент повторяемости;

 Nобщ- общее количество применяемых изделий, применяемых в блоке (Nобщ =nст+nун+nнорм+nп+nор);

Nнаим - количество наименований(типоразмеров) изделий;

Подставляем значения и рассчитываем коэфицент повторяемости по формуле(3.6)

                                                   (3.6)

Выполнив расчеты, можно сделать вывод о том, что данный блок является технологичным, так как knр >0.7 и kn >1.

3.3 Оценка надежности блока

Надежность — это свойство объекта выполнять заданные функции в задан­ных условиях в пределах, оговоренных в ТУ.

К основным показателям надежности относятся вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, среднее время безотказной работы.

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа. Расчет вероятности безотказ­ной работы ячейки производится по формуле

P(t)=eАt

где P(t) - вероятность безотказной работы;

e — основание натурального логарифма;

A- суммарная интенсивность отказов;

t - требуемое время безотказной работы.

Интенсивность отказов показывает, какая часть элементов по отношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя в единицу времени. Интенсивность отказов ячейки определяется по формуле (3.7):

= 22.59*10-6                                                                     (3.7)

где A0 - интенсивность отказов ячейки;

Д,-э - интенсивность отказов в реальных условиях эксплуатации;

Nj — количество элементов с интенсивностью отказов Ул.

Наработка на отказ То - среднее значение наработки восстанавливаемого объекта между отказами. Среднее время безотказной работы определяется по формуле (3.8):

                                                                                        (3.8)

где То - среднее время безотказной работы;  A0- интенсивность отказов ячейки.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5