Реферати українською » Коммуникации и связь » Тенденції розвитку конструкцій електронних засобів та фактори, що визначають їх побудова


Реферат Тенденції розвитку конструкцій електронних засобів та фактори, що визначають їх побудова

Тенденції розвитку конструкцій електронних засобів і чинники, що визначають їх побудова


Розвиток конструкцій ЕС пройшло вже чотири етапу. Зміна покоління обумовлювалася зміною елементної бази, переважно активних компонентів РЕУ як наслідок, зміною методу і керував компонування і монтажу.

Перше покоління ЕС базувалося на лампової техніки іблочном методі компонування і монтажу. Поява вітчизняних ламп належить до 1919 р. (>Нижегородская лабораторія під керівництвомМ.А.Бонч-Бруевича), а початок радіомовлення у СРСР - до 1924 р.

>Ламповая техніка безупинно змінювалася: лампи скляній і металевої серії, пальчикові лампи, лампи серії «дріб» і «жолудь».Блочний метод компонування і монтажу полягає у виконанні конструкцій великих частин схеми якмоноблоков, найчастіше без кожухів,компонуемих в стійках і фермах ікоммутируемих і в середині себе, і між собоюпроволочно-жгутовим монтажем.

З ускладненням ЕС з'явилися вимоги крупносерійного виробництва, роздрібнення конструкцій з урахуванням уніфікованих функціональних вузлів (>УФУ). Такими першимиУФУ з'явилися «>Элемент-1» на друкованому монтажі і лампах типу «дріб». Метод компонування від блокового перейшов дофункционально-узловому.

До 1954 р. з'явилося II покоління конструкцій ЕС – промисловатранзисторная техніка (винахід транзистора належить до 1948 р.). Мініатюрні лампи було замінено на транзистори в корпусахТО-5, аУФУ «>Элемент-1» - наУФУ «>Элемент-2».Функционально-узловой метод став домінувати в багатьох конструкціях ЕС.

У період транзисторної техніки виник новий напрям в конструюванні ЕС – мініатюризація апаратури.

Зменшилися розміри і безліч пасивнихЭРЭ, транзисторів і трансформаторів, котушок індуктивності і навіть електронно-променевих трубок.

>Функциональние вузли стали випускатися як пласких і чималеньких за обсягом модулів, пласких іетажерочних мікромодулів. Проте за збереженні за дискретнимиЭРЭ основного конструктивного елемента із частотою відмов= 10-6ч-1 не змогло суттєво вплинути на надійність ЕС, і за дедалі більшеувеличающейся їх складності ймовірність безвідмовної роботи падала. Це природне протиріччя було дозволено з її появою інтегральних мікросхем (початок 1960-х років).

Третє покоління ЕС характеризується застосуванням нової елементної бази –корпусированних ІВ широко він і мініатюрнимиЭРЭ на друкованих платах із високою розрізнювальною здатністю (до 0,3 мм). Мікросхеми, зі своєї функціональної складності які мають функціональні вузли, виготовлялися ті у металевих, пластмасових і металокерамічних корпусах прямокутної і круглої форми зіштиревими і пласкими висновками.

Кількість висновків не перевищувало 15. Мікросхеми у кількості 20…30 штуккомпоновались на друкованих платах зі середніми розмірами140170мм, вивідна комутація яких здійснювалася стандартнимиразъемами. Така конструкція, найхарактерніша для цифрових пристроїв, отримав назву спочаткусубблока, а пізніше – функціональної осередки.

Осередки ЕОМ, виконані за принципом базових несучих конструкцій, називають типовими елементами заміни.

Застосування мікросхем, виготовлення яких засноване на групових методах отримання цілого набору елементів на підкладці чи обсязі кристала, дозволяє різко підвищити надійність.

Так, частота відмов однієї ІВ, що містить порядку 100 елементів, дорівнює частоті відмов лише одного дискретногоЭРЭ, тобто.ис=ере=10-6ч-1.

Отже, досягнення у галузі мікроелектроніки і її впровадження дозволили можливість перейти до створення нової покоління конструкцій ЕС – до інтегральним електронним пристроям.Интегральние електронні устрою відрізняються малими масою і габаритами, високоїнадежностью, зниженим споживанням енергії, меншою вартістю, груповий автоматизованої технології виготовлення компонентів і пристроїв, застосуваннямСАПР при конструюванні і підготовці виробництва.Интегральние ЕУ проектуються на засадахсхемотехники –микросхемотехники, основу якої закладено мікроелектроніка.

Далі мініатюризація йшла шляхом відмов від індивідуальних корпусів ІС та впровадження більших підкладок замість друкованих плат. Так з'явилася конструкція ЕС IV покоління, яку переважно у космічною і ракетною техніці.

До переваг конструкцій IV покоління слід віднести зменшення маси (в 3-4 разу) і обсягу (в 5-6 раз)моноблоков, вищу надійність рахунок винятку стандартнихразъемов заміна їх у гнучкі шлейфи, і навіть зменшення кількостіпаяних сполук (виняток висновків із корпусів), підвищеннявибро- іударопрочности.

До вад та майбутнім негараздам у розвитку IV покоління конструкцій ЕС ставляться підвищенатеплонапряженность в блоках й необхідність запровадження додатковихтеплоотводов (металевих рамок),незащищенностьбескорпусних елементів і компонентів МСБ від чинників зовнішнього середовища й необхідність повної герметизації корпусів блоків із створенням інертному газовому середовища всередині них, вища вартість рахунок складного й дефіцитного технологічного устаткування, більші терміни розробки через необхідність розробки самих МСБ, як виробів приватного застосування, недостатня кількість фахівців цього профілю (як інженерів, і технічного персоналу).

Проте розробникам вдається помітно поліпшити як якісніенергоинформационние параметри ЕС, а й у деяких випадках тактико-технічні характеристики об'єкта.

Поява нової елементної бази (функціональних компонентів,микрокорпусов ІВ), нових несучих підстав (друкованих плат із нових матеріалів із високою розрізнювальною здатністю до0,1мм і металізованих отворів), нових засобів складання і монтажу (груповий автоматизованого складання і пайки), нових принципів компонування пристроїв зсуперкомпонентов (інтеграції на цілої пластині) створило ЕС ще більше компактних, надійних і за нижчу вартість, ніж відомі прототипи.

Конструкції таких пристроїв, виконані на засадах монтажу на поверхню й інтеграції на цілої пластині, можна зарахувати до п'ятому поколінню.

Основну вимогу під час проектуванняРЭА у тому, щоб створюване пристрій було ефективніше свого аналога, тобто. перевершувало його за якості функціонування, ступеня мініатюризації і техніко-економічній доцільності (рис. 1).

>Рис. 1 Показники ефективностіРЭА

Загалом вигляді ефективністьРЭА можна оцінити основною цільовою функцією:


 ,

де

;  

Така функція дає кількісну оцінку ступеня досягнення мети і тому називається цільової функцією.ЭлементамиZi безлічі Z є приватні цільові функції, тобто. окремі якісні ці показники, що визначають придатність застосуванняРЭА відповідно до призначенням. Такими показниками дляРЭА є: маса, обсяг, енергоспоживання, діапазон частот, швидкодія, чутливість, коефіцієнт посилення, смуга пропускання, дальність дії, вихідний напруга, точність,електромагнитная сумісність,ударопрочность, вологостійкість, рівень уніфікації і мініатюризації, технологічність, безпеку, собівартість, економічність тощо.

З схеми розробки ефективноїРЭА (див. рис. 1.) видно, що конструкціяРЭА впливає на всі показники і має вирішальне значення, бо має забезпечувати стійке функціонуванняРЭА із необхідною точністю, надійністю й безпекою за наявності впливу з боку об'єкта, довкілля, людини – оператора, взаємодії елементівРЭА через електромагнітне полі.

Від, наскільки досконалі конструкції і нові методи конструювання, великою мірою залежить прогрес в радіоелектроніки.

Успішне вирішення проблеми формалізації конструкторської діяльності можливе лише за її алгоритмізації і автоматизації з допомогою математичних методів, теорії графів, алгоритмів, математичного програмування, використання операцій, обчислювальних методів та інших.

Одне з основних особливостей процесу розробки нових моделейРЭА – перехід до системним методам вирішення завдань під час проектуванняРЭА. Системні методи пов'язані з визначенням «система».

Під системою усвідомимо сукупність взаємозалежних різнорідних пристроїв, частин, підсистем, спільно виконують задані функції, вирішальних спільне завдання за умов взаємодії із зовнішнього середовищем, з урахуванням розвитку та протиріч. При системний підхідизучаемий проектований виготовлений об'єкт сприймається як система.

Системний підхід виходить з розгляді досліджуваного об'єкта у взаємозв'язку з оточуючими об'єктами. Його завданнями є дослідження специфічних зв'язків, встановлення закономірностей, властивих окремим типам систем, розробка цій основі певних методів, їх письмо речей та вивчення.

>Сформулируем основні тези підходу:

1.Параметрическое опис, що є найпростішої формою наукового аналізу. Воно є дослідження будь-якого об'єкта, яка базується на емпіричних спостереженнях, опис властивостей, ознак і стосунків досліджуваного об'єкта решти.

>2.Структурное опис досліджуваного об'єкта, яке виконують після виявлення параметрів. Воно передбачає перехід до визначенняподелементного будівлі досліджуваного об'єкта. Основне завдання у тому, аби з'ясувати взаємозв'язку властивостей, ознак, виявлених припараметрическом описі досліджуваного об'єкта.

3. Функціональне опис досліджуваного об'єкта, що може виконати з функціональних залежностей між параметрами (функціонально –параметрическое опис) чи частинами об'єкта (функціонально – структурне опис). Специфіка у тому, що функція частини об'єкта задається з урахуванням характеристики всього об'єкта.

Використання підходу спрощувати процес дослідження. Особливість системного походу залежить від нової орієнтації всього ходу дослідження, яке із метою побудувати цілісну картину досліджуваного об'єкта.

Системний підхід виходить з наступних принципах:

1. При дослідженні об'єкта як системи описи його частин немає самостійного значення, оскільки кожна частина об'єкта описується не окремо, і з урахуванням роллю в усьому об'єкті.

2. Специфіка системного об'єкта не вичерпується особливостями складових його частин, а пов'язані з характером взаємозв'язків між окремими частинами.

3. Один і хоча б досліджуваний об'єкт постає як у якого одночасно різними характеристиками, параметрами, функціями, структурою. Проявом цього єиерархичность будівлі систем

4. Дослідження системи, зазвичай, невіддільне від дослідження умов її функціонування.

5. При дослідженні складного об'єкта враховується залежність стану частин стану всієї системи.

6. Аналіз функціональної характеристики досліджуваного об'єкта може бути недостатнім, оскільки дуже важливо встановити доцільність функціонування системи.

Розглянемо за приклад системного об'єкта проектування, компонуванняРЭА.

Компонування (від латів. «>compono» - складаю) – складання із окремих частин (компонентів) одного узгодженого цілого відповідно до певним задумом.

Що стосується радіоелектронної апаратурі компонування – це процес розміщення у просторі чи площині основних елементів конструкціїрадиоизделия чи його моделей з впровадження основних геометричних форм і дрібних розмірів з-поміж них. Компонування є одним із основних цілей розробки конструкціїРЭА з метою забезпечення необхідних вимогТЗ.

На вибіркомпоновочного рішенняРЭА впливають низка чинників, які можна об'єднують у умовні групи, зв'язок між якими утворюють так званий «трикутник взаємозв'язків» (мал.2). Ці зв'язку виявлятися безпосередньо чи опосередковано.

Перша зв'язок – це пряма інформаційна зв'язок від індикаторних чи звукових пристроїв дорецепторному апарату людини-оператора. Ця зв'язок присутній як у етапах виготовлення й регулювання апаратури, і на етапі експлуатації.

Друга (зворотна) зв'язок дозволяє оператору тих-таки етапах впливати на апаратуру з метою забезпечення її нормальної роботи за наявності тих чи інших збурюючих факторів.

>Рис. 2 Трикутник взаємозв'язків

Третя зв'язок видає оператору даних про існуючої обстановці (крен літака, підвищення в автофургоні РЛС тощо.), впливаючи з його психічний стан.

Що стосується відхилень від норм нормального життєзабезпечення чи польоту літака оператор може безпосередньо скористатися четвертої зв'язком (включити вентилятор) або скористатися зв'язку 2, 5 (усунути крен літака з допомогоюРЭА).

П'ята зв'язок може бути як безпосередньої (управління польотом черезРЭА), і непрямої (вимога полегшеного доступу доРЭА тощо.). Більше сильної зв'язком є шоста, яка накладає часто дуже жорсткі експлуатаційні ігабаритновесовие вимоги доРЭА.

До першої групи чинників («власнеРЭА»), потрібно врахувати при компонуванні, ставляться:

1. Принципово – функціональні зв'язку.

2.Энергетическо – вагові іенергетичеко – об'ємні вимоги.

3. Вимога електромагнітну сумісність і мінімальних паразитних зв'язків.

4. Вимога забезпечення нормального теплового режимуРЭА.

Ця група чинників визначає так звану «внутрішню» компонуванняРЭА.

До другої групи чинників («оператор»), врахованих при компонуванні задля забезпечення вимог ергономіки (узгодження параметрів оператора зРЭА і об'єктом), ставляться:

1. Кількість і якість сприймають інформації.

2. Розміри, форма і місцезнаходження індикаторних приладів, органів управління і функцію контролю.

3. Форма і колірна гама індикаторного пульта.

4.Психофизиологические і антропометричні особливості і параметри оператора.

Ця група чинників визначає так звану «зовнішню» компонування радіоапаратури.

До третьої групи чинників («об'єкт») ставляться чинники, зумовлені впливом зовнішнього середовища й особливостями умов експлуатації, і навіть комплексом ТТТ на об'єкт. Можна відзначити головні їх, саме:

1. Вимога функціонально – конструктивного розчленовування на блоки до формі, обсягу, вазі, становищу центру ваги.

2. Вимоги захисту від температури довкілля, вологи, механічних впливів, пилу, фонового випромінювання, біологічної середовища, зниженого тиску тощо.

3. Вимога створення конкретного варіанта компонування комплексуРЭА на об'єкті, тобто. забезпечення заданого розміщення конкретних блоків в заданих місцях та обсяги.

Ця група чинників впливає як у розробку «внутрішньої», і «зовнішньої» компонуванняРЭА.

Отже, компонуванняРЭА розглянута з урахуванням системних чинників, визначальних побудова електронних коштів.


Схожі реферати:

Навігація