Конструктор Ответы (1)

Билет №1
1. Организация проектирования электронной аппаратуры. Основные этапы
разработки.
разработка
Современный процесс разработки технического устройства можно разбить на следующие
составные части:
1. научно-исследовательская работа (НИР);
2. опытно-конструкторская работа (ОКР);
3. рабочая стадия.
Стадия
НИР
Стадия
ОКР
Рабочая
стадия
Исследовательская
стадия
Проектная
стадия
- опытный образец
- установочная серия
- серийное производство
Эксплуатация
Рис.1 Процесс разработки технического устройства
Этапы разработки электронной аппаратуры(ЭА):
Государственным стандартом (ГОСТом) предусмотрен следующий порядок
разработки:
1. ТЗ (техническое задание),
2. ТП (техническое предложение),
3. ЭП (эскизный проект),
4. ТП (технический проект),
1,2,3- Стадия НИР. 4- Стадия ОКР.
Основой для разработки является ТЗ. В нем излагается назначение и область
применения разрабатываемой ЭА; техническое, конструктивное, эксплуатационное и
экономическое обоснование требований к этой ЭА, а так же условия по её хранению,
транспортированию, требования по надежности и правила проведения приёмочных
испытаний опытных образцов.
На стадии ТП проводится анализ существующих технических решений, патентные
исследования, проработка возможных вариантов создания ЭА, выбор оптимального
решения, макетирование и выработка требований для последующих этапов разработки.
На стадии ЭП осуществляют конструкторскую и технологическую проработку,
изготавливается действующий образец или серия, проводится их испытание, организуется в
полном объеме разработка необходимой КД (конструкторской документации), а так же
прорабатываются основные вопросы технологии изготовления.
На стадии ТП принимают окончательное решение о конструктивном оформлении ЭА,
разрабатывается полный комплект КД(конструкторских документов), а так же ТД
(технологическая документация), изготавливается опытная серия , проводятся испытания
аппаратуры на соответствие требованиям в ТЗ .
Применительно к технической продукции используется термин «Жизненный цикл».
Это все этапы создания изделия, начиная с ТЗ и заканчивая утилизацией.
2. Разработка компоновочных эскизов ячейки (печатной платы) и расчёт габаритных
размеров печатной платы.
SE-площадь, занимаемая элементами на плате.
SF-площадь функциональной поверхности
YK- зона коммутации
ZO-высота пайки платы(от 1.5 до 2 мм)
Х1,Х2,Y1,Y2 -краевые поля
XF,YF-размеры функциональной поверхности
h = 1.5-2.5 мм-толщина материала платы
Билет №2
1.Техническая документация
На всех этапах жизненного цикла продукции ЭА сопровождают ТД. Состав этой
документации и её содержание регламентируется ГОСТами. В настоящее время в нашей
стране действует множество систем (комплексов стандартов), которые сгруппированы по
направлениям жизненного цикла изделий в след. комплексы.
1-ый комплекс. Государственные Системы Стандартизации РФ (ГСС).
Шифр обозначения – 1
ГОСТ – межгосударственный, действующий на всей территории СНГ.
2-й комплекс. Единая система конструкторской документации (ЕСКД).
3-й комплекс. Единая система технологической документации (ЕСТД).
ЕСКД
Государственные стандарты, входящие в ЕСКД, устанавливают единые взаимосвязанные
правила и положения по порядку разработки, оформления и обращения КД на изделия.
Конструкторские документы(КД) – это графические и текстовые документы, в
совокупности или в отдельности определяющие правила, состав и устройство изделия; и
содержащие необходимые данные для его разработки и производства, контроля, приёмки,
эксплуатации, ремонта и утилизации.
Классификационные группы стандартов ЕСКД можно представить в табл.1:
Пример. ГОСТ 2.701-84
Номер стандарта состоит из: цифры, присвоенной к классу стандартов (в данном
случае 2); одной цифрой после точки, обозначающей классификацию группы стандартов по
табл.1. (7); числа, определяющего номер стандарта в данной группе (01) и, после тире,
двузначная цифра, определяющая год последнего издания или пересмотра стандарта.
Стандарты ЕСКД устанавливают 2 вида документов:
1) Графические:
Чертёж детали – это изображение детали и другие данные, необходимые для её
изготовления и контроля.
Сборочный чертеж (СБ) – это изображение сборочных единиц и других деталей,
необходимых для сборки и контроля.
Чертёж общего вида (ВО) – определяет конструкцию изделия, взаимодействие его
основных частей и поясняет принцип работы изделия.
Теоретический чертеж (ТЧ) – это геометрическая форма (обводы)изделия и
координаты расположения основных частей
Габаритный чертеж (ГЧ) – это контурное изображение изделия с габаритными,
установочными и присоединительными размерами.
Электромонтажный чертеж (ЭМЧ) – это данные для электрического монтажа
изделия.
Монтажный чертеж (МЧ) – это контурное изображение изделия и данные для его
установки на месте эксплуатации.
Установочный чертеж (УЧ) – это данные для установки изделия.
Схема – это составные части изделия в виде условных изображений или обозначений,
и связи между ними.
2) Текстовые
Спецификация – определяет состав сборочной единицы, комплекса или комплекта.
Ведомости – перечень всех документов.
Пояснительная записка (ПЗ) – это описание устройства и принципа действия
разработанного изделия, а так же обоснование разработки.
Техническое условие (ТУ) – это требования к изделию, его изготовлению, контролю
качества, приемки и поставки.
Эксплуатационные документы (ЭД) – это документы для использования при
эксплуатации, обслуживания и в ремонте изделия в процессе эксплуатации.
Ремонтные документы (РД) – это данные для проведения ремонтных работ на
специализированных предприятиях.
Инструкция – указания и правила, используемые при изготовлении изделия.
Патентный формуляр (ПФ) – это документ, содержащий результаты патентного
поиска, осуществленного при разработке данного изделия.
2. Определение толщины ПП
Толщина ПП определяется толщиной основания ПП и проводящей рисунка без
дополнительных конструкции. Ее толщина выбирают в зависимости от конструкторских,
технологических особенностей и механических нагрузок. Предпочтительными значениями
номинальных толщин ОдностороннейПП и ДвустороннейПП является: 0,8; 1,0; 1,9; 2,0мм.
Допуск на толщину ПП устанавливается по техническим условиям на материал или по
ГОСТ2.3751-86. при выборе толщины ПП необходимо учитывать следующее:
1. толщина должна соответствовать диаметрам применяемых металлических отверстий.
D/h < 0,4.( D—диаметр контактной площадки; d— диаметр отверстия)
2. длину штыревых выводов ЭРЭ и соединения косвенного сочленения.
3. размер соединителя прямого сочленения для получения надежного контакта,
кольцевых печатных кабелей ПП и соединителя.
4. механические нагрузки на ПП в процессе эксплуатации и при транспортировке.
5. использование необходимой элементной базы (ЭБ).
Билет №3
1) Техническая документация на электронную аппаратуру. ЕСТД.
Все многообразие технической документации можно разделить на три группы:
Техническая документация
НТД- нормативно-техническая
документация
Технологическая
(рабочая) документация
(на базе ЕСТД)
КД – конструкторская документация
Эксплуатационная
и ремонтная
документация
Проектная документация
(на базе ЕСКД)
ЕСТД- (единая система технологической документации ) Технологическая (рабочая)
документация, предназначенная для изготовления и испытаний опытного или серийного
образца изделия.
Классификационные группы стандартов в ЕСТД:
Шифр
Содержание группы
группы
0
Общие положения
1
Основополагающие стандарты
2
Классификация и обозначения технологических документов
3
Учет применяемости деталей и сборочных единиц в изделиях и
средств технологического оснащения
4
Основное производство. Формы ТД и правила их оформления на
процессы, специализированные по видам работ
5
Основное производство. Формы документов и правила их
оформления на испытание и контроль
6
Вспомогательное производство. Формы ТД и правила их оформления
7
Правила дополнения ТД
8
Резервная
9
Информационная база
Классификация ТД
а)по назначению: Основные документы, Вспомогательные документы, Производственные
документы
б) По виду носителя информации: На бумажных носителях, На магнитных дисках, На
магнитных лентах, На перфоносителях
в) По виду вносимой информации: Текстовые; Текстовые, разбитые на графы; графические
г) По принципу построения форм документов: С блочно-модульным построение, С
блочным построением,
С элементо-блочным построением,
С элементным
построением
д) По видам документов: Виды документов по ГОСТу
е) По специализации документов : Документы, специализированные по технологическим
методам изготовления (ремонта) изделий (их составных частей)
Стадии разработки технологической документации
Стадии разработки технологической документации определяются этапами разработки КД на
изделие. На конструкторском этапе «Техническое предложение» ТД не разрабатывается, на
этапах «Эскизный проект» и «Технический проект» ТД разрабатывается как
«Предварительный проект». В отдельных отраслях промышленности существует
«Директивная технологическая документация», предназначенная не для изготовления, а для
выполнения предварительных расчетов различного рода задач (инженерно-технических,
планово-экономических, организационных) в целях определения возможности размещения
соответствующего заказа на том или ином предприятии. Так как объем ТД при производстве
изделий достаточно велик, все виды технологических документов классифицируют по
назначению, носителю информации, виду вносимой информации, по принципу построения и
специализации.
2) Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт собственной
резонансной частоты печатной платы.
ФУ на жесткой ПП закрепленный в приборе в условиях вибрационных нагрузок обладает
собственной частотами колебания (конструктивные резонансы). Если частота вибрационных
воздействий совпадает с собственной частотой ФУ, то кваты испытывают максимальные
механические перегрузки, которые могут привести к ее разрушению, к разрушению ее
элемента, отрыва контактных площадок, к паянию проводников и контактов. Количественно
такие воздействия оценивают:
1. совпадением частот колебания собственной частоты Ffu и вибрации Fv, т.е. Ffu>=2Fv
(1)
2. стрелой прогиба платы или жесткости
3. величина удельного сопротивление изгибным деформациям
σu = 0,5σдоп.
σдоп.- дополнительное изгибное прочность материала платы.
Механические перегрузки будут минимальные, если выполняется условие формулы (1),
которая является основным при выборе способа закрепления и размещения ФУ в
приборе.
Частота вибрации, которая определяется условием эксплуатации прибора обычна, бывает
известна, следовательно, определить частоту. Собственная частота узла определяется его
механические характеристики, и находят с последующими выражениями:
Ffu = α/(2πx²) (DXY/MS)½ (2)
Где Х,У-расстояние между точками закрепления функционального узла,мм; Dцилиндрическая жесткость материала платы; Е-модуль упругости материала платы, Па; МSмасса функционального узла,г; α-коэффициент, учитвающий пропорции размеров платы.
Билет №4
1) Техническая документация на электронную аппаратуру. Схемная документация.
Схема – это графическая конструкторская документация, на которой в виде условных
изображений или обозначений показаны составные части изделия и связи между ними.
Схемы применяют при изучении принципа действия устройства, при его
изготовлении, наладке и ремонте.
По видам элементов, входящих в состав изделия, связей между ними и назначению,
схемы подразделяют на:
Виды: (табл. 3)
Типы: (табл. 4)
Наименование схемы
обозначения Наименование схемы
обозначения
Электрические
Структурные
Э
1
Гидравлические
Функциональные
Г
2
Пневматические
Принципиальные
П
3
Газовые
Соединений (монтажные)
4
Х
Подключений
Кинематические
К
5
Вакуумные
Общая
В
6
Оптические
Расположения
Л
7
Энергетические
Объединенные
0
Р
Комбинированные
С
При проектировании электронной аппаратуры используют следующие виды схем:
1) Схема электрическая структурная (Э1) – определяет основной состав
электронной аппаратуры (ЭА) и её функциональной части, а так же их назначение и
взаимосвязи. Их разрабатывают на начальных стадиях проектирования радиоэлектронной
аппаратуры (РЭА) и используют как для разработки схем других типов, так и для общего
ознакомления с РЭА.
2)
Функциональная схема (Э2) – это схема, поясняющая процессы,
происходящие в отдельных функциональных частях и узлах РЭА. Эти схемы являются
основами для разработки принципиальных схем и применяются при наладке, ремонте и
эксплуатации РЭА.
3)
Принципиальная схема (Э3) – определяет полный состав элементов и связей
между ними и дает полное представление о принципе работы отдельных узлов и устройств
РЭА. Эти схемы являются основой для разработки полного комплекта КД на РЭА.
4)
Схема соединений (Э4) – эта схема показывает соединения основных частей
РЭА и определяет провода, жгуты, кабели и другие соединительные изделия, а так же места
их присоединения и ввода. Этот тип схем используют как при конструировании, так при
ремонте и эксплуатации.
5)
Схема подключений (Э5) – это схема, показывающая подключение внешних
электронных узлов. Используется при монтаже ЭА.
6)
Общая схема (Э6) – определяет составные части РЭА и соединения их между
собой на месте эксплуатации.
7)
Схема расположения (Э7) – схема, устанавливающая взаимное расположение
отдельных устройств РЭА, а так же соединяющих их жгутов, кабелей и т. д.
2) Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт прочности
печатной платы.
Билет №5
1. Основные показатели конструкции электронной аппаратуры.
1)сложность конструкции РЭА
Срэа = К1(K2Nэ + K3Nс) (1)
Где Nэ – число элементов, составляющих РЭА
Nс – число соединений
К1, К2, К3 – масштабные и весовые коэффициенты соответственно
Выражение (1) связывает число составляющих РЭА, ИМС, полупроводников, приборов и
других ЭРЭ с числом разъемов и неразъемных соединений между ними. Следовательно, это
определяет габариты, массу, надежность и другие общие параметры РЭА.
2) число элементов, образующих ЭА
N Kn
Nэ = ∑ ∑ nij
j=1 i=1
(2)
Где N – число устройств в РЭА
Кn - число типов, применяемых элементов
N ij – число элементов i-го типа, входящих в j-ое устройство
3) объём РЭА
V = VN+VС+VК+Vут
(3)
Где Vут – общий объем устройств теплоотвода
VN - общий объем ИМС и ЭРЭ, образующих РЭА
VК – общий объем конструкции
VС - общий объем конструкции РЭА, позволяющий хранить её в исправном
состоянии при транспортировании и хранении
4) коэффициент интеграции
q = VN / V
(4)
Этот показатель характеризует степень использования физического объёма РЭА ЭРЭ-ми.
5) общая масса
m = mN+mС+mК+mут
(5)
6) общая мощность энергопотребления РЭА
N
Р = ∑ Рj
(6)
j=1
Где Рj - мощность потребления j-го устройства
N – число устройств
7) общая площадь, занимаемая РЭА
N
S = ∑ Sj
j=1
(7)
Где Sj - площадь, требуемая для эксплуатации j-го устройства
8) собственная частота колебания конструкции
f о = ½π √K/m
(8)
Где К – коэффициент жесткости конструкции
m – масса всей конструкции РЭА
9) степень герметичности конструкции РЭА
D = ∆P ∙ Vо/τсл
(9)
Где Vо – объем герметичной части РЭА
τсл - срок службы РЭА
∆P - избыточное давление газа в конструкции РЭА
10) степень унификации
Kун = Nун / Nэ
(10)
Где Nун - количество унифицированных элементов
Nэ – общее количество ЭРЭ
11) коэффициент унификации (автоматизации) конструкторских работ
Kа = Ма / М
(11)
Где Ма - количество конструкторских работ, выполненных с применением вычислительной
техники
М - общее число конструкторских работ, выполненных при проектировании РЭА
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Определение
жёсткости печатной платы.
Билет №6
1. Внешние факторы влияющие на работоспособность электронной аппаратуры.
Климатические факторы.
4. среда;
4а1. температура;
4а1.1. экстремальное значение;
4а1.2. градиентное значение;
4а1.3. среднее значение температуры;
4а1.4. переохлаждение в зоне вечной мерзлоты;
4а2. влажность;
4а3. давление;
4а4. осадки;
4а5. примеси;
4а6. ветер, гололед, обледенение;
4а7. солнечная радиация;
4а8. плотность воздуха;
4в1. ионизирующие излучения;
4в2. радиоактивность;
4в3. биологический фактор;
Климатический фактор, влияющий на работоспособность РЭА, определяется той
климатической зоной, в которой эта аппаратура используется.
Классификация климатических зон
1. Очень холодный регион. В Антарктиде средняя минимальная температура ниже
60°С, рекордная - 81°С. Особенности: наличие высокой прозрачности атмосферы. Что
благоприятно для высокой ионизации воздуха и, как следствие, накопление высокого
статического электричества на корпусе РЭА, так же обледенение, иней, ветер с мелкой
снежной пылью.
2. Умеренный климатический регион. В этот регион включены: Россия, большая
часть Европы, США, прибрежные территории Австралии, юж. Африки и юж. Америки. Для
этой зоны характерны годовое изменение температур от -35°С до +35°С. Образование инея,
выпадение росы, наличие тумана и изменение давления воздуха от 86 до 106 КПа.
3. Влажная тропическая зона. Располагается вблизи экватора, включает в себя
большую часть центральной и южной Америки, средняя часть Африки, юг Индии,
Индонезии, часть юго-восточной Азии. Для этой зоны характерны среднегодовые перепады
температуры от +25°С до +35°С. Среднесуточные перепады не более 10°С. Высокая
влажность и повышенное давление, а так же высокая концентрация солей, особенно вблизи
море и океанов, что делает атмосферу этой зоны корозионно - агрессивной.
4. Зона сухого тропического климата. К ней относятся: сев. часть Африки,
центральная Австралия, засушливые районы средней Азии, Аравийский полуостров и часть
сев. Америки. Этот регион характеризуется высокой температурой до +55°С, низкой
влажностью, интенсивным солнечным излучением 1500 Вт/м². Высоким содержанием пыли
и песка в атмосфере.
5. Умеренно холодная морская зона. В неё входят моря, океаны и прибрежные
территории севернее 30° С. Ш. и южнее 30° Ю. Ш.
2.Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Определение
числа слоёв и толщины многослойной печатной платы.
Длина связи находится по следующей формуле:
Lсв = β (Lx +Ly) nвыв Nm
(1)
Где β – коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние широко и шага
проводников, эффективности трассировки, форм корпусом ИМС и монтажного поля. β =
0,05 – 0,07
Lx ,Ly – размеры МПП.
nвыв – количество выводов ИМС.
Nm - количество ЭРЭ устанавливаемых на ПП.
Зная суммарную длину связи и задавая с шагом трассировки проводников ln можно
определить количество логических или сигнальных слоев МПП:
nлог = (β (Lx +Ly) nвыв ln)/(Lx Lyηтр) (2)
где ηтр – коэффициент эффективности трассировки,
ln – частное определение шага координатной сетки или основного шага ЭРЭ на любое
целое число, при этом суммарная минимальная длина проводника и зазора должна быть
меньше ln.
Учитывая, что МПП наружные слои используется как монтажные, количество которых не
может превышать 2. Общее число слоев определяется следующим образом:
nсл = nлог + (nлог – 1)+2=2 nлог +1 (3)
Зная количество слоев можно подчитать:
n
m
Hпп = ∑Hс +(0,09…1,2)∑Hпр +nэ Hэ
(4)
n=1
m=1
где Hс – номинальное значение толщины слоя, выбирают из стандартного ряда толщин
для конкретного материала.
n – число сигнальных слоев,
Hпр – толщина прокладок,
m – количество прокладочных слоев,
Hэ – толщина экранных слоев,
nэ - количество экранных слоев.
Предельное отклонение на толщину МПП выбирают по следующей таблице:
Толщина МПП, мм
≤ 1,5]
от 1,5 до 3]
от 3 до4,5]
Предельное отклонение на
Hп, мм
±0,2
± 0,3
± 0,5
Свыше 4,5
± 0,65
Суммарная толщину ПП и ГПП определяется как сумма толщин ПП или ГПП и
суммарной толщины покрытий наружных слоев.
Билет №7
1. Внешние факторы влияющие на работоспособность электронной аппаратуры.
Механические факторы.
Условие эксплуатации РЭА(радиоэлектронной аппаратуры) характеризуется параметром,
называемым внешним воздействующим фактором. В настоящее время выделяют 3 группы
факторов:
-механические
-климатические
-радиационные
К климатическим относят изменение температуры и влажности,тепловой удар,изменение
давления,наличие движущихся потоков пыли,грибковые образования,насекомые,грызуны ,
наличие брызг воды и дождя, и тд
К радиационным факторам относят космическую радиацию, ядерную радиацию от ядерных
источников энергии,облучение потоками свободных частиц .
Подробно рассмотрим Механические факторы
Механические воздействия: воздействие вибрации, удар, акустический шум
1.Вибрация
- представляет собой сложные колебания, которые возникают при контакте поверхности
радиоэлектронной аппаратуры с источником колебаний. Опасна вибрация, частота которой
близка к собственной резонансной частоте РЭА(радиоэлектронная аппаратура) fo.
Свойство РЭА противодействовать вибрации характеризуется виброустойчивостью и
вибропрочностью.
Виброустойчивость - способность конструкции нормально функционировать в
условиях воздействия вибрации.
Вибропрочность - способность конструкции противостоять разрушающему
воздействию вибрации, выдержать её и нормально функционировать после устранения
вибрации.
2.Удар – кратковременное механическое воздействие, длительность которого
примерно равна двойному времени распространения ударной волны через объект
подвергшийся удару.
Механический удар возникает при изменении скорости тела за короткий промежуток
времени, сопровождающийся полным или частичным переходом энергии запасённой телом в
энергию деформации и тепло. Удар происходит при резком торможении или разгоне тела,
например при падении прибора, при столкновениях.
При ударе на аппаратуру воздействуют силы. Возникают напряжения и упругие или
остаточные деформации, которые часто приводят к разрушениям..
Основные параметры удара:
а) максимальное количество ударов (серия ударов);
б) длительность ударного импульса;
в) форма ударного импульса;
г) мгновенная скорость при ударе.
3.Ускорение – механическая динамическая или статическая нагрузка на конструкцию.
Ускорение проявляется при движении объекта с переменной скоростью (например, при
разгоне или торможении, по криволинейной траектории – центробежное ускорение). Таким
образом, следует различать линейное и центробежное ускорение.
Основные параметры ускорения:
 величина ускорения;
 длительность воздействия;
 знак воздействия.
1. Акустический шум – появляется в РЭА,устанавливаемой вблизи источников шума. Шум
характеризуется давлением звука,мощностью,силой звука и спектром звуковых частот.
Повреждения вызываемые механическими воздействиями.
1) нарушение герметичности из-за нарушения паяных, сварных и клеевых швов и
появление трещин;
2) разрушение корпуса прибора и отдельных его частей вследствие механического
резонанса или усталости (обрыв, отслоения, потрескивания);
3) обрыв монтажных связей (особенно печатных);
4) расслоение многослойных печатных плат;
5) отслоение печатных проводников;
6) растрескивание керамических подложек;
7) временный или окончательный выход из строя разъёмных и неразъёмных
электрических контактов (в реле, соединителях, цепях заземления, экранирование
и т.д.);
8) появление паразитных связей;
9) смещение положения органов настройки и управления;
10) выход из строя механических узлов (подшипников, зубчатых колёс, крепежа);
11) частичные
обратимые
или
необратимые
изменения параметров
в
полупроводниковых элементов из-за смещения энергетических уровней,
изменение ширины зоны проводимости;
12) сбои цифровых устройств;
13) снижение точности работы;
14) повышение энергопотребления;
15) снижение чувствительности.
Основные методы защиты от механических воздействий.
1) уменьшение интенсивности источника механических воздействий;
2) виброизоляция;
а) демпфирование – поглощение механических колебаний за счёт трения в материале
упругой опоры (резина, поролон, вибропоглощающее покрытие);
б) амортизация – поглощение механических воздействий за счёт применения
механических колебательных устройств (пружин, гироскопов);
3) применение наиболее жёстких и прочных компонентов.
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат.Расчёт элементов
проводящего рисунка печатной платы. Расчёт диаметра монтажных отверстий.
Расчет диаметра монтажных отверстий
Номинальный диаметр монтажных металлических и неметаллических отверстий
устанавливают исходя из следующего соотношения:
d – (│∆d│)но ≥dэ +r (1)
где ∆d но – нижнее предельное отклонение диаметра отверстий определяется по
следующей таблице:
d, мм
Металлизация
Предельное отклонение
1
2
3
4
5
До 1,0] без мет-ии
±0,10
±0,10
±0,05
±0,05
±0,025
без сплавления
Более
Со сплавлением
+0,05
-0,15
+0,05
-0,18
+0,05
-0,15
+0,05
-0,12
0
-0,10
0
-0,13
0
-0,9
0
-0,13
0
-0,75
0
-0,13
без мет-ии
±0,15
±0,15
±0,10
±0,10
±0,10
1,0
без сплавления
Со сплавлением
+0,10
-0,20
+0,10
-0,23
+0,10
-0,20
+0,10
-0,23
+0,05
-0,15
+0,05
-0,18
+0,05
-0,15
+0,05
-0,18
+0,25
-0,15
+0,03
-0,18
dэ – максимальное значение диаметра вывода ЭРЭ устанавливаемого на ПП.
r – разность между минимальным значениями диаметра отверстия и максимальное
значение диаметра вывода устанавливаемого ЭРЭ. r=0,1-0,4 (при автоматических 0,40,5).
Предельное отклонение монтажных отверстий при автоматических установки ЭРЭ
устанавливают не ниже 8, 9 квалитета независимого от класса точности ПП.
При выборе ЭБ следует учитывать, что использование таких ЭРЭ усложняет
изготовление, контроль и сборку ячеек.
Минимальный диаметр металлического монтажного отверстия d0 на ПП выбирают из
следующего соотношения:
d0 ≥Hп χ (2)
Hп – толщина ПП,
χ – отношение диаметра отверстия к толщине ПП.
Позиционный допуск на расположение осей фиксирующих отверстий ПП
предназначены для автоматических установок ЭРЭ по 11 квалитету, на расположение
монтажных отверстий на ниже 8, 9 квалитета, независимо от класса точности ПП.
Билет №8
1.
Стационарная РЭ - это аппаратура, эксплуатируемая в отапливаемых и неотапливаемых
помещениях, бункерах, подвалах, помещениях с повышенной влажностью, на открытом
воздухе и производственных цехах. Условия эксплуатации и транспортировки такой
аппаратуры характеризуется в широком диапазоне температур от -50 до +50ºС, влажностью
до 90 – 98%, вибрацией до 120Гц при линейном ускорении удара до 4 – 6g, наличие
многократных до 5g, и одиночных до 75g, воздействием дождя до 3мм/мин и соленого
тумана с дисперсивностью до 10 мкм и содержанием воды около 3г/м³.
Транспортируемая РЭА - это аппаратура, устанавливаемая и эксплуатируемая на
автомобилях и автоприцепах, ж/д и гусеничном транспорте, на судах различных классов
(РЭА 3,4 и 5-х гр.), на борту самолетов, ракет, космических аппаратов и искусственных
спутников (РЭА 8 гр.). Специфика работы этого вида аппаратуры предопределяет
повышенное воздействие механических факторов. Для предупреждения повреждения такой
РЭА необходимо, что бы вся она и отдельные её части имели собственные частоты
колебаний вне того диапазона воздействия, от которого оно передается.
Портативная РЭА - 6-я и 7-я гр. жесткости. Включает в себя микрокалькуляторы, ППК
(персонально переносимые ПК типа ноутбуков), специальные вычислительные комплексы.
Для этой аппаратуры характерны небольшие габариты, малая мощность, высокая надежность
и сравнительно небольшая стоимость.
2. При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят:
 сопротивление проводников
 допустимую токовую нагрузку
 электрическую прочность
 сопротивление изоляции
 электрическую емкость
 помехозащищенность
От расстояния между проводниками зависит электрическая прочность изоляции. От
соотношения проводников толщины ПП зависит также емкость и волновое
сопротивление, чем больше соотношение, тем больше сопротивление, а также
эффективная электрическая проницаемость материала основания ПП.
Существует ряд ограничений на размеры и расположение элементов печатного монтажа,
которая связана с особенностями технического монтажа, поэтому перед проектированием
ПП необходимо провести конструкторский технически расчет ПП по постоянному току,
по переменному току (для сигнальных цепей) с учетом производственных погрешностей
элементов ПМ, фотошаблонов, операции экспонирования, сверления и др. операции по
ГОСТ2.3751-86 и РД-50-708-91.
Результаты расчетов приведенных ниже элементов ПМ используется в системах
автоматизированного проектирования (САПР) ПП, при автоматическом трассировки ПП,
при редактирования и правил прокладки трасс, параметров описания контактных
площадок, создание библиотек контактных площадок, для заполнения апертурных слоев
контактных площадок и так далее, поэтому необходимо выполнить следующие расчеты:
1. диаметр d монтажных отверстий.
2. расстояние Q1 от края ПП до элемента печатного рисунка.
3. расстояние Q2 от края паза, выреза, неметаллического отверстия до элементов
печатного рисунка.
4. ширина t печатного проводника.
5. диаметр D контактных площадок.
6. расстояние между элементами проводящего рисунка:
а) расстояние S между соседними рисунками.
б) наименьшее номинальное расстояние Lном между центрами двух неметаллических
отверстий.
в) наименьшее номинальное расстояние для размещения двух контактных площадок
номинального диаметра в узком месте.
г) наименьшее номинальное расстояние для размещения печатного проводника
номинальной ширины между двумя контактными площадками в узком месте.
д) наименьшее номинальное расстояние l для печатного проводника между двумя
отверстиями контактными площадками диаметром D1 и D2.
Выбор расстояние Q1 до элемента печатного рисунка.
Расстояние Q1 должен быть не менее толщины ПП, с учетом допусков на размеры сторон,
кроме экранов, шин земли, кольцевых печатных контактов и знаков маркировки.
Билет №9
1. Требования включают, в первую очередь, требования к параметрам РЭА, которые
характеризуют её потребительские качества (объем КЭШ-памяти винчестера). Эти
требования в основном удовлетворяются на ранних стадиях разработки РЭА, а именно, когда
определяется состав аппаратуры, её структура и требования к отдельным устройствам и т.д.
Учитывая необходимость работы будущей или спроектированной системы в составе РЭА,
необходимо предусмотреть их техническую, информационную и эксплуатационную
совместимость. В конструкции РЭА должны быть предусмотрены меры защиты от
воздействия климатических и механических факторов.
2. При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят: сопротивление проводников, допустимую токовую нагрузку,
электрическую прочность, сопротивление изоляции, электрическую емкость,
помехозащищенность.
От расстояния между проводниками зависит электрическая прочность изоляции. От
соотношения проводников толщины ПП зависит также емкость и волновое сопротивление,
чем больше соотношение, тем больше сопротивление, а также эффективная электрическая
проницаемость материала основания ПП.
Существует ряд ограничений на размеры и расположение элементов печатного монтажа,
которая связана с особенностями технического монтажа, поэтому перед проектированием
ПП необходимо провести конструкторский технически расчет ПП по постоянному току, по
переменному току (для сигнальных цепей) с учетом производственных погрешностей
элементов ПМ, фотошаблонов, операции экспонирования, сверления и др. операции по
ГОСТ2.3751-86 и РД-50-708-91.
Результаты расчетов приведенных ниже элементов ПМ используется в системах
автоматизированного проектирования (САПР) ПП, при автоматическом трассировки ПП,
при редактирования и правил прокладки трасс, параметров описания контактных площадок,
создание библиотек контактных площадок, для заполнения апертурных слоев контактных
площадок и так далее, поэтому необходимо выполнить следующие расчеты: диаметр d
монтажных отверстий, расстояние Q1 от края ПП до элемента печатного рисунка,
расстояние Q2 от края паза, выреза, неметаллического отверстия до элементов
печатного рисунка, ширина t печатного проводника, диаметр D контактных площадок,
расстояние между элементами проводящего рисунка.
Расчет расстояние Q2 от края паза, выреза, неметаллического отверстия до элемента
печатного рисунка
Q2 = q + k + 0,5 (T²d + T²D + ∆t²ВО)½ (1)
q – ширина ореола в зависимости от толщины основания ПП.
k – наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка,
которая должна быть не менее 0,3 мм для 1-го и 2-го класса точности; 0,15 – 3, 4 класса
точности; 0,1 – 5 класса точности.
TD – позиционный допуск расположение центровых отверстий, центровых контактных
площадок (определяется в зависимости конструкционных размеров и класс точности ПП).
Td – позиционный допуск расположение осей отверстий определяется в зависимости от
размера и класса точности ПП.
tВО – верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции.
Значения берут из таблиц.
Билет №10
1. Модульный принцип конструирования. Конструктивная иерархия элементов, узлов и
устройств.
Под модульным принципом конструирования понимается проектирование РЭА на основе
конструкторской и функциональной взаимозаменяемости составных частей конструкции –
модулей.
Модуль – основная часть аппаратуры, выполняющая в конструкции подчиненные
функции, имеющие функциональную законченность и конструкторское оформление,
элементы коммутации и механические соединения. Модульный принцип конструирования
предполагает разбивку (расчленение) всей схемы РЭА на функционально законченные
подсхемы (части), которые выполняют определенные функции. Эти подсхемы разбиваются
на более простые до тех пор, пока электронная схема изделия не будет представлена в виде
набора модулей разной сложности.
Возможен другой подход конструирования, когда частям, детально разработанной
функциональной схемы изделия, ставится в соответствие схема выбранной серии микросхем,
а электрическая схема «покрывается» электрическими схемами микросхем.
Выделяют 4 основных и 2 дополнительных уровня модульности.
Под основными понимаются уровни модульности, широко применяемые во всей
РЭА. Под дополнительными – используемые в специальной аппаратуре.
Модулем 0-го уровня являются РЭ компоненты. В зависимости от использования
модулем 0-го уровня служат ЭРЭ и 4 микросхемы. Модуль 1-го уровня – типовой элемент
замены, представляет собой ПП с установленными на ней модулями 0-го уровня и
электрическим соединителем. Модуль 2-го уровня – блок, основными конструкторскими
элементами которого является панель с ответственными соединителями модуля 1-го уровня.
Ответственная коммутация (межблочная) выполняется соединителями, расположенными по
периферии панели блока. Здесь модули 1-го уровня размещаются в 1 или несколько рядов.
Модуль
3-го уровня – 2-3 рамы. Модуль уровня 0,5 – микросборка, состоящая из
подложки с размещенными на ней бескорпусными элементами.
Межмодульная коммутация обеспечивается ведением по периферии подложки ряда
контактных площадок. Модуль вводится для увеличения компоновки РЭА. Модуль 2,5
уровня – рама, в которой размещаются 6-8 блоков. Рама применяется в стоячной аппаратуре,
использующей небольшие по размерам модели 1-го уровня.
Модульный принцип конструирования предусматривает несколько уровней
коммутации:
1) коммутация печатным и/или проводным монтажом электронных компонентов на
плате;
2) коммутация печатным или объемным монтажом ответных соединителей модулей
1-го уровня в блоке;
3) электрическое объединение блоков или рам в стойки и стойки между собой
жгутами и кабелями;
Уровень 0,5электрическое соединение проводов бескорпусных элементов
пленочными корпусами. Уровень 2,5- коммутация блоков в раме проводами, жгутами или
кабелями.
Конструктивным модулям можно поставить в соответствие схемные модели, которые
так же имеют многоуровневую иерархию и представляют собой функциональные узлы,
устройства, комплексы и системы.
Модульный принцип Схемный принцип
логический аналоговый
корпус ИМС
элемент
функциональный узел
ТЭЗ
(ФУ)
блок устройство
рама комплекс
стойка система
2.
Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт
элементов проводящего рисунка печатной платы. Расчёт ширины печатных
проводников.
При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят:
 сопротивление проводников
 допустимую токовую нагрузку
 электрическую прочность
 сопротивление изоляции
электрическую емкость
 помехозащищенность
Ширина П.Пр. зависит от электрических, конструкторских и технических требований.
Наименьшее номинальное значение ширины П.Пр. в мм рассчитывается по следующей
формуле:
t = tmin +│ ∆t но │ (1)
где tmin – минимальная допустимая ширина проводника рассчитывается в зависимости от
допустимой токовой нагрузки.
Минимальное допустимое ширина проводника по постоянному току для цепей питания и
заземления с учетом дополнительной токовой нагрузки определяется:
tmin = Imax / jдоп h (2)
Imax – максимальное ток протекающий в проводниках, определяет его из анализа
электрической принципиальной схемы.
jдоп - допустимая плотность тока выбирают в зависимости от метода изготовления ПП.
Наименьшее номинальное значение ширины проводника устанавливаются в зависимости от
класса точности ПП.
Билет №11
1) Печатные платы (модули 1-го уровня). Основные понятия и определения.
Печатная плата (ПП) – это изделие, состоящее из плоского изоляционного
основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок метала –
печатных проводников, которые используют для коммутации и установки ЭР изделий и
функциональных узлов соответствии со СЭП (схема электрическая принципиальная).
Печатный рисунок платы – конфигурация проводникового и/или диэлектрического
материала на ПП.
а) Односторонняя печатная плата (ОПП)
Это ПП на одной стороне которой выполнены элементы проводящего рисунка. Они просты в
конструкции и экономичны в изготовлении. Их применяют для монтажа бытовой радио
аппаратуры, блоков питания и устройств техники связи.
б) Двусторонняя печатная плата (ДПП)
Это ПП, на обеих сторонах которой выполнены элементы проводящего рисунка и все
требуемые соединения в соответствии со схемой электрической принципиальной.
Электрическая связь между сторонами осуществляется с помощью металлизированных
отверстий. Размещать ЭРЭ можно как на одной, так и на обеих сторонах. Используют в
измерительной технике, системах управления , автоматического регулирования и т.д.
в) Многослойная печатная плата (МПП)
Это ПП, состоящая из чередующихся слоёв изоляционного материала, с проводящими
рисункам и на двух или более слоях, между которыми выполнены требуемые соединения.
Электрическая связь между проводящими слоями может быть выполнена специальными
объёмными деталями, печатными элементами или металлизированными отверстиями. МПП
характеризуется повышенной надежностью и плотностью монтажа, устойчивостью к
климатическим и механическим воздействиям, уменьшенным числом контактов и
уменьшенными размерами.
Помимо этого существуют также гибкие ПП, гибкий печатный кабель и гибко – жесткие
ПП.
Гибкая ПП (ГПП) – эта ПП, имеющая гибкое основание или ПП, использующая гибкий
печатный материал. Гибкая ПП является аналогом жесткой ПП, но преимущественно для
расположения на ней из корпусных ЭРЭ и ИМС, поверхностно монтируемых компонентов,
элементов для монтажа на поверхности.
Гибкий печатный кабель (ГПК) – это печатный кабель, имеющий тонкое изоляционное
основание ( иногда длиной до нескольких метров) с расположенными на нём параллельно
друг другу печатными проводниками, ширина и шаг которых соответствует стандартным
соединителям.
Гибко – жесткая ПП (ГЖПП) – является самой сложной соединительной структурой в
РЭА. Простая ГЖПП имеет один гибкий и один жесткий слой. Сложные имеют более 20
наборов в сочетании.
По своему конструктивному назначению модули 1-го уровня обычно предназначены
для установки в блоки, поэтому выбор варианта конструкции ячейки ПП связан с вариантом
конструкции блока, в который входит разработанная ячейка. Существует 3 варианта
конструкции блоков:1) разъемная. 2) книжная.3) кассетная.
Конструктивно ПП различаются по различиям в несущей конструкции: рамочное или
безрамочное исполнение ПП. При исполнении базовых несущих конструкций рамочные и
безрамочные ПП выполняют на основе унифицированного ряда ПП.
Рамки предназначены для исключения деформации ПП и улучшение
эксплуатационных параметров функциональных узлов на ПП. Выбор рамочной или
безрамочной конструкции зависит от механических воздействий и размеров ПП.
2) Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт элементов
проводящего рисунка печатной платы. Расчёт диаметра контактных площадок.
При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят:
 сопротивление проводников
 допустимую токовую нагрузку
 электрическую прочность
 сопротивление изоляции
электрическую емкость
 помехозащищенность
Все монтажные отверстие располагаются в зоне монтажных площадок, они могут иметь
произвольную форму. Предпочтительнее является круглая форма. Наименьшее номинальное
значение диаметра контактной площадки определяется по формуле:
D = d+ ∆dво+2b+∆tВО +2∆dтр +(T²d + T²D + ∆t²но)½
dво – верхнее предельное отклонение отверстия
b – гар-ый поясок для характеристики класса точности,
dтр – величина подтравливания диэлектрика в отверстие,
tВО – верхнее предельное отклонение ширины проводника,
tно – нижнее предельное отклонение ширины проводника.
Расчетное значение диаметра контактных площадок следует округлить в большую сторону
до десятой доли миллиметра. Для контактных площадок в форме отличается от круга
минимальный диаметр, определяется диаметром вписанной окружности с центром в узле
координатной сетке.
Билет №12
1)Конструкторские требования и характеристики печатных плат.
Конструкторские требования к печатным платам, как к несущей конструкции, на
которой смонтированы ЭРЭ, определяют:
1) механическую прочность ПП в заданных условиях эксплуатации,
2) сохранение характеристик ПП.
ГОСТ 23751-86 устанавливает 5 классов точности выполнения элементов конструкции ПП, а
также предельных отклонений, наименьшие номинальные размеры которых для самого
узкого места
Класс точности ПП указывают в КД на эту ПП. Выбор класса точности всегда связан с
конкретным производством, т.к. он обусловлен уровнем технологического оснащения
производства. Ширину проводника t рассчитывают и выбирают в зависимости от токовой
нагрузки, свойств токопроводящего материала, температуры окружающей среды при
эксплуатации и т.д.
Шаг координатной сетки (КС) – расстояние между 2-мя параллельными линиями
координатной сетки.
Координатная сетка – ортогональная сетка – определяющая места расположения
соединений ЭРЭ с ПП.
Шаг КС для конкретных исполнений выбирают в соответствии с шагом большинства ЭРЭ.
Если есть необходимость использовать шаг КС, который отличается от основных шагов, то
он должен быть кратным основным шагам. Предпочтительными являются следующие шаги
КС:
n∙0,05мм; где n = 5;10;15;20;25
n∙0,5мм; где n = 1;2;5;6;10.
Дополнительные шаги координатной сетки – дюймовые шаги, которые используют в
конструкциях ПП использующих ЭРЭ с шагом кратным 2,54мм. n∙2,54мм; n∙0,635мм.
Диаметры монтажных и переходных отверстий металлизированных и неметаллизированных
должны соответствовать ГОСТ 10317-79
Кривизна ПП – это цилиндрическое или сферическое искривление основания ПП. Может
появляться вследствие воздействия высокой температуры и влажности.
z  0,1XPmax – условие, при котором ПП не сломается.
Коробление ПП – спиральное искривление противоположных кромок платы. Может
привести к разрыву печатных проводников, осложнить процесс изготовления ПП и
установки ЭРЭ при сборке модуля.
Величина деформации определяется механической прочностью фольгированного
диэлектрика, характером напряженного состояния после стравливания фольги.
Правильностью режимов нагрева и охлаждения.
Для уменьшения деформации ПП необходимо добиться максимальной
симметричности рисунка и структуры внутренних слоев.
Предельное отклонение и позиционные допуски на расположение элементов
конструкции приведены в ГОСТ.
2) Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт элементов
проводящего рисунка печатной платы. Расчёт расстояния между элементами
проводящего рисунка.
При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят:
 сопротивление проводников
 допустимую токовую нагрузку
 электрическую прочность
 сопротивление изоляции
электрическую емкость
 помехозащищенность
От расстояния между проводниками зависит электрическая прочность изоляции.
Существует ряд ограничений на размеры и расположение элементов печатного монтажа,
которая связана с особенностями технического монтажа, поэтому перед проектированием
ПП необходимо провести конструкторский технически расчет ПП по постоянному току, по
переменному току (для сигнальных цепей) с учетом производственных погрешностей
элементов ПМ
Результаты расчетов приведенных ниже элементов ПМ используется в системах
автоматизированного проектирования (САПР) ПП, при автоматическом трассировки ПП,
при редактирования и правил прокладки трасс, параметров описания контактных площадок,
создание библиотек контактных площадок, для заполнения апертурных слоев контактных
площадок и так далее
Билет №13
1)Электрические требования и характеристики печатных плат.
Печатная плата (ПП) – это изделие, состоящее из плоского изоляционного
основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок метала –
печатных проводников, которые используют для коммутации и установки ЭР изделий и
функциональных узлов соответствии со СЭП (схема электрическая принципиальная).
Печатный рисунок платы – конфигурация проводникового и/или диэлектрического
материала на ПП.
Конструкторские требования и характеристики ПП
Конструкторские требования к печатным платам, как к несущей конструкции, на
которой смонтированы ЭРЭ, определяют:
1) механическую прочность ПП в заданных условиях эксплуатации,
2) сохранение характеристик ПП.
ГОСТ 23751-86 устанавливает 5 классов точности выполнения элементов конструкции ПП, а
также предельных отклонений
Класс точности ПП указывают в КД на эту ПП. Выбор класса точности всегда связан с
конкретным производством, т.к. он обусловлен уровнем технологического оснащения
производства. Ширину проводника t рассчитывают и выбирают в зависимости от токовой
нагрузки, свойств токопроводящего материала, температуры окружающей среды при
эксплуатации и т.д.
Шаг координатной сетки (КС) – расстояние между 2-мя параллельными линиями
координатной сетки.
Координатная сетка – ортогональная сетка – определяющая места расположения
соединений ЭРЭ с ПП
Шаг КС гарантирует совместимость ПП изделий электронной техники, ЭРЭ,
электротехнических изделий и т.д., т.е. всех элементов, которые монтируют в узлах КС в
узлах ПП. Основным шагом КС до 1.01.1998г. был 1,25мм, после 1.01.1998г. для выполнения
соединений на ПП основным шагом на ПП является шаг 0,5мм. Если КС с шагом 0,5мм не
удовлетворяет конкретным требованиям конструкции, то должна применятся КС с основным
шагом 0,05мм. Шаг КС для конкретных исполнений выбирают в соответствии с шагом
большинства ЭРЭ. Если есть необходимость использовать шаг КС, который отличается от
основных шагов, то он должен быть кратным основным шагам. Предпочтительными
являются следующие шаги КС:
n∙0,05мм; где n = 5;10;15;20;25
n∙0,5мм; где n = 1;2;5;6;10.
Дополнительные шаги координатной сетки – дюймовые шаги, которые используют в
конструкциях ПП использующих ЭРЭ с шагом кратным 2,54мм. n∙2,54мм; n∙0,635мм.
Диаметры монтажных и переходных отверстий металлизированных и неметаллизированных
должны соответствовать ГОСТ 10317-79, который устанавливает следующий
предпочтительный ряд: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0;
2,1; 2,2; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.
Размеры ПП если они не оговорены в ТЗ, определяют с учетом количества ЭРЭ,
установочных площадей ЭРЭ, размера зон установки соединителя. Линейные размеры
выбираются в соответствии с ГОСТ 10317-79
Кривизна ПП – это цилиндрическое или сферическое искривление основания ПП. Может
появляться вследствие воздействия высокой температуры и влажности.
∆
z
z  0,1XPmax – условие, при котором ПП не сломается.
Коробление ПП – спиральное искривление противоположных кромок платы. Может
привести к разрыву печатных проводников, осложнить процесс изготовления ПП и
установки ЭРЭ при сборке модуля.
Величина деформации определяется механической прочностью фольгированного
диэлектрика, характером напряженного состояния после стравливания фольги.
Правильностью режимов нагрева и охлаждения.
Для уменьшения деформации ПП необходимо добиться максимальной
симметричности рисунка и структуры внутренних слоев.
Предельное отклонение и позиционные допуски на расположение элементов
конструкции приведены в ГОСТ.
Электрические требования к характеристикам ПП
Основными техническими требованиями к ПП как к коммутационному устройству
являются: максимальная электропроводность печатных проводников и минимальные токи
утечки между этими проводниками.
Электропроводность печатных проводников зависит:
1) от характеристик проводникового материала (используют медь)
2) от способа получения покрытий (химическое, вакуумное и гальваническое осаждение):
 Покрытие, полученное химическим осаждением, имеет более высокое удельное
сопротивление, которое увеличивается при повышении влажности и при понижении
давления;
 Покрытие, полученное вакуумной металлизацией, имеет лучшие характеристики, но
они зависят от его толщины;
 Гальванические покрытия имеют кристаллическую структуру, благодаря которой они
обладают наилучшими характеристиками из всех приведенных выше покрытий.
3) от площади поперечного сечения печатного проводника
4) от режима токовой нагрузки
5) от внешних воздействий
От токов утечки зависит сопротивление изоляции и взаимной наводки между
печатными проводниками. Они определяются материалом диэлектрика и расположением
печатных проводников.
Допустимая токовая нагрузка на элементы печатного проводника:
для медной фольги (100 – 250)∙ 106 А / м 2
для гальванической меди (60 – 100) ∙ 106 А / м 2 .
Она выбирается в зависимости от допустимого повышения средней температуры проводника
относительно температуры окружающей среды.
Допустимое рабочее напряжение между элементами проводящего рисунка расположенными
в соседних слоях ПП и ГПК зависит от расстояния между ними, материала основания ПП
или ГПК
Допустимое рабочее напряжение между элементами проводящего рисунка находящимися на
наружном слое ПП зависят от расстояния между этими элементами, от материала основания,
от условий эксплуатации
Объемное сопротивление изоляции между проводниками, расположенными на разных
сторонах ПП или слоя зависит:
1) от удельного объемного сопротивления диэлектрика;
2) от толщины слоя диэлектрика
3) от длины участка проводников расположенных друг на друге
4) от средней ширины проводников.
Сопротивление изоляции между двумя электрически не связанными элементами
проводящего рисунка в нормальных климатических условиях должно быть не менее:
гетинакс – 5000 Ом
стеклотекстолит 10000 МОм
лавсан, полиимид – 10000 МОм.
Погонная емкость проводников ПП объективно составляет 1-10 пФ.
Погонная индуктивность проводников зависит от ширины и длины проводников,
ширины ПП, а также от величины магнитной проницаемости и составляющей обычно 1-10
нГ/см.
Мощность потерь ПП – это мощность, рассеиваемая в диэлектрике под действием
напряжения на печатных проводниках и определяемая диэлектрическими потерями
изоляционного материала, определяется по формуле:
P  U 2  C  tg
Где U – значение переменного синусоидального напряжения.
  2f , f - частота в Гц.
с – емкость участка диэлектрика в Ф.
tg - тангенс угла диэлектрических потерь диэлектрика.
2) Разработка компоновочных эскизов ячейки (печатной платы) и расчёт габаритных
размеров печатной платы.
SE-площадь, занимаемая элементами на плате.
SF-площадь функциональной поверхности
YK- зона коммутации
ZO-высота пайки платы(от 1.5 до 2 мм)
Х1,Х2,Y1,Y2 -краевые поля
XF,YF-размеры функциональной поверхности
h = 1.5-2.5 мм-толщина материала платы
Билет №14
1.Требования по устойчивости печатных плат к климатическим воздействиям. Группы
жесткости (ГОСТ 23752).
ПП и ГПК(гибкие печатные кабели) должны обеспечивать работоспособность при
воздействии на них на них климатических факторов одной из групп жесткости, указанных в
ГОСТ 23752-79 на ПП.
Наименование воздействующего Допускаемые значения воздействующего фактора
фактора
по группам жесткости
Температура
окружающей среды,
Верхнее
значение
1
55
2
85
3
100
4
120
°С
Нижнее
значение
Относительная влажность
воздуха, %
-25
-40
-60
75
98
98
при температуре до 35 °С
Смена температур, °С
От -25
до +55
Атмосферное давление, Па (мм Нормальное
рт.ст.)
при температуре до 40
°С
От -40
От -60
От -60
до +85
до +100
до +120
53600
666
(400)
(5)
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Определение
толщины печатной платы.
Толщина ПП определяется толщиной основания ПП и проводящей рисунка без
дополнительных конструкции. Ее толщина выбирают в зависимости от конструкторских,
технологических особенностей и механических нагрузок. Предпочтительными значениями
номинальных толщин ОПП(односторонние печатные платы) и ДПП(двусторонние печатные
платы)является: 0,8; 1,0; 1,9; 2,0мм. Допуск на толщину ПП устанавливается по ТУ на
материал или по ГОСТ2.3751-86. при выборе толщины ПП необходимо учитывать
следующее:
1. толщина должна соответствовать диаметрам применяемых металлических отверстий.
D/h < 0,4.
2. длину штыревых выводов ЭРЭ и соединения косвенного сочленения.
3. размер соединителя прямого сочленения для получения надежного контакта,
кольцевых ПК ПП и соединителя.
4. механические нагрузки на ПП в процессе эксплуатации и при транспортировке.
5. использование необходимой элементной базы (ЭБ).
6. для высокоточной РЭА для увеличения волнового сопротивления, необходимо для
коммутации МКС, толщина МПП(Многослойные печатные платы) должна быть
увеличена.
При совпадения собственных частот ПП с частотой возмущающих воздействии перегрузки
на ПП увеличивается в значительной степени, поэтому собственная частота f0, f не должна
находится в спектре частот внешних воздействии.
Билет №15
1. Эргономичность электронной аппаратуры (ЭА). Основные эргономические
принципы конструирования пультов ЭА.
Эргономичность техники.
Основные составные части Эргономичности техники.
Раскроем содержание понятия "эргономичность техники". Ниже изображена схема
эргономических свойств технических систем (техники), см.рис. Эргономичность
складывается из ряда эргономических составных частей (свойств), к которым относятся
управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость. Первые три описывают
свойства техники, при которых она органично включается в оптимальную
психофизиологическую структуру деятельности человека (группы людей) по управлению,
обслуживанию и освоению техники. Под обитаемостью понимается эргономическое
свойство
техники, при котором условия ее функционирования приближаются к
оптимальным с точки зрения жизнедеятельности работающего человека (группы людей), а
также
обеспечиваются уменьшение или ликвидация вредных последствий
функционирования техники для окружающей среды. Эргономические свойства техники
представляют собой определенные предпосылки, возможности деятельности человека,
относящиеся к ее объективным условиям.
Классификация СЧМ
Пока не
существует общепринятой единой системы классификации СЧМ.
Существует несколько способов классификации:
- по функциям выполняемым оператором
- по числу действующих операторов
- по назначению СЧМ
- по способу обработки информации
- по особенностям обмена информацией между СЧМ и оператором
- по особенностям оборудования пункта оператора.
Наиболее распространённые из них являются следующие классификации:
1. Классификация систем по функциям, выполняемым оператором:
а) системы первого рода, в которых функционирование СЧМ осуществляется в
основном автоматически, а оператор подключается к работе эпизодически.
б) системы второго рода, деятельность оператора заключается в разрешении
непрерывной цепи, возникающих у него задач.
2. Классификация по числу, действующих операторов:
- один оператор
- несколько операторов
При этом в зависимости от уровня решаемых в процессе работы операторами задач,
различают следующие разновидности СЧМ:
а) уровень выполняемых задач одинаковы для любого оператора
б) иерархический уровень деятельности операторов
3. Классификация СЧМ по их назначению содержит очень большое разнообразие
систем:
- по способу обработки информации
- по особенностям обмена информацией между СЧМ и оператором
- по особенностям оборудования пункта оператора.Основные свойства
эргономичности техники
Управляемость
Обслуживаемость
Освояемость
Обитаемость
Соответствие
Соответствие
Заложенные
в Соответствие условии
распределения
конструкции
технике
функционирования
функций
между технического
возможности
техники
человеком (группой объекта
(или быстрейшего
ее биологически
людей) и техникой, отдельных
его освоения
оптимальным
оптимальная
элементов)
(приобретения
параметрам рабочей
структура
их оптимальной
необходимых
среды,
взаимодействия при психофизиологичес знаний , умения и обеспечивающим
достижении
кой
структуре навыков
человеку нормальное
поставленных
деятельности по его управления).
развитие,
хорошее
целей.
эксплуатации,
Задаваемые
здоровье и высокую
Соответствие обслуживанию
и техникой
работоспособность.
конструкции
ремонту.
требования
к Возможность
технического
уровню
развития уменьшения
или
объекта
(или
профессинально
ликвидации вредных
отдельных
ее
значимых
для природной среды
элементов)
и
психофизиологичес условий
организации
ких
функций функционирования
рабочего
места
человека.
техники.
оптимальной
Задаваемые
психофизиологичес
техникой
кой
структуре
требования
к
деятельности по его
характеру и степени
управлению.
группового
Соответствие
взаимодействия при
содержания
задаваемой
техникой
деятельности
по
управлению,
оптимальному
уровню сложности
и
разнообразия
действий человека.
Соответствие
задаваемой
техникой
напряженности
деятельности,
минимальной
напряженности
,
при
которой
достигается
наивысшая
эффективность
управления.
Соответствие
задаваемых
техникой режимов
трудовых процессов
оптимальной
временной
структуре действий
работающих людей.
ее управлении.
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт
собственной резонансной частоты печатной платы.
ФУ на жесткой ПП закрепленный в приборе в условиях вибрационных нагрузок обладает
собственной частотами колебания (конструктивные резонансы). Если частота вибрационных
воздействий совпадает с собственной частотой ФУ, то кваты испытывают максимальные
механические перегрузки, которые могут привести к ее разрушению, к разрушению ее
элемента, отрыва контактных площадок, к паянию проводников и контактов. Количественно
такие воздействия оценивают:
1. совпадением частот колебания собственной частоты Ffu и вибрации Fv, т.е. Ffu>=2Fv
(1)
2. стрелой прогиба платы или жесткости
3. величина удельного сопротивление изгибным деформациям
σu = 0,5σдоп.
σдоп.- дополнительное изгибное прочность материала платы.
Механические перегрузки будут минимальные, если выполняется условие формулы (1),
которая является основным при выборе способа закрепления и размещения ФУ в
приборе.
Частота вибрации, которая определяется условием эксплуатации прибора обычна, бывает
известна, следовательно, определить частоту. Собственная частота узла определяется его
механические характеристики, и находят с последующими выражениями:
Ffu = α/(2πx²) (DXY/MS)½ (2)
Где Х,У-расстояние между точками закрепления функционального узла,мм; Dцилиндрическая жесткость материала платы; Е-модуль упругости материала платы, Па; МSмасса функционального узла,г; α-коэффициент, учитвающий пропорции размеров платы.
Билет №16
1. Эргономичность электронной аппаратуры (ЭА). Основные эргономические
принципы (рекомендации) по конструированию пультов ЭА.
Эргономичность техники.
Основные составные части Эргономичности техники.
Раскроем содержание понятия "эргономичность техники". Ниже изображена схема
эргономических свойств технических систем (техники), см.рис. Эргономичность
складывается из ряда эргономических составных частей (свойств), к которым относятся
управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость. Первые три описывают
свойства техники, при которых она органично включается в оптимальную
психофизиологическую структуру деятельности человека (группы людей) по управлению,
обслуживанию и освоению техники. Под обитаемостью понимается эргономическое
свойство
техники, при котором условия ее функционирования приближаются к
оптимальным с точки зрения жизнедеятельности работающего человека (группы людей), а
также
обеспечиваются уменьшение или ликвидация вредных последствий
функционирования техники для окружающей среды. Эргономические свойства техники
представляют собой определенные предпосылки, возможности деятельности человека,
относящиеся к ее объективным условиям.
Основные свойства эргономичности техники
Управляемость
Обслуживаемость
Освояемость
Обитаемость
Соответствие
Соответствие
Заложенные
в Соответствие условии
распределения
конструкции
технике
функционирования
функций
между технического
возможности
техники
человеком (группой объекта
(или быстрейшего
ее биологически
людей) и техникой, отдельных
его освоения
оптимальным
оптимальная
элементов)
(приобретения
параметрам рабочей
структура
их оптимальной
необходимых
среды,
взаимодействия при психофизиологичес знаний , умения и обеспечивающим
достижении
кой
структуре навыков
человеку нормальное
поставленных
деятельности по его управления).
развитие,
хорошее
целей.
эксплуатации,
Задаваемые
здоровье и высокую
Соответствие обслуживанию
и техникой
работоспособность.
конструкции
ремонту.
требования
к Возможность
технического
уровню
развития уменьшения
или
объекта
(или
профессинально
ликвидации вредных
отдельных
ее
значимых
для природной среды
элементов)
и
психофизиологичес условий
организации
ких
функций функционирования
рабочего
места
человека.
техники.
оптимальной
Задаваемые
психофизиологичес
техникой
кой
структуре
требования
к
деятельности по его
характеру и степени
управлению.
группового
Соответствие
взаимодействия при
содержания
ее управлении.
задаваемой
техникой
деятельности
по
управлению,
оптимальному
уровню сложности
и
разнообразия
действий человека.
Соответствие
задаваемой
техникой
напряженности
деятельности,
минимальной
напряженности
,
при
которой
достигается
наивысшая
эффективность
управления.
Соответствие
задаваемых
техникой режимов
трудовых процессов
оптимальной
временной
структуре действий
работающих людей.
Основными принципами конструирования пультов является:
Наиболее эффективное управление системой может быть достигнуто, если
конструирование пульта оператора проведено в соответствии со следующими принципами:
1. Принцип значимости и частоты использования элементов: все связанное и наиболее
существенными и часто повторяющимися операциями должно располагаться в наиболее
удобных местах (в поле зрения и под рукой оператора).
2. Принцип последовательности действий: на пульте элементы целесообразно
располагать в порядке выполнения операций слева направо, сверху вниз (принцип чтения
книги).
3. Принцип совмещения воздействия и ответа на воздействие: информационные
элементы должны быть максимально сближены или хотя бы пространственно соотнесены, то
есть расположены на одной вертикали или горизонтали.
4. Принцип объединения: все однотипные, работающие по одной программе элементы
панели управления должны образовывать выделенную каким–то образом единую группу
элементов (одновременно загорающиеся и погасающие транспаранты, приборы с
одинаковыми показателями, тумблеры одновременного включения и т.п.).
5. Принцип функционального соответствия: элементы управления и информационные
элементы должны группироваться по их назначению применительно к подсистемам
(разбиение панели на блоки).
6. Принцип оптимизации: число элементов панели должно быть минимизировано при
сохранении надежной и точной работы системы.
7. Принцип соответствия двигательным психофизиологическим особенностям
человека: положениям «включено», «пуск», «работа», должны соответствовать включения
ручек вверх, от себя, по часовой стрелке, при кнопочном управлении - нажатию верхних
левых кнопок.
8. На практике удовлетворить одновременно всем требованиям этих принципов
невозможно, тем более что ряд из них противоречат друг другу. В таких случаях приоритет
отдается принципам, обеспечивающим наибольшее удобство работы оператора в каждом
конкретном случае.
2) Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт прочности
печатной платы.
Билет №17
Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Выбор
компоновочной структуры ячеек электронной аппаратуры
Конструкция, масса, габариты РЭА, а также сами ПП практически полностью
определяются типом используемой элементной базы и способами её монтажа. Возможны
следующие конструктивно-технологические направления монтажа ПП:
1 – коммутационная ПП
2 – кристалл ИМС
3 – корпус ИМС, БИС/СБИС, микросборки МСБ
4 – подложка МСБ
5 – несущая конструкция (ребра жесткости).
Варианты 4, 5, 6, 7 – представлено второе направление развития компоновочных
структур ячеек – бескорпусных ИМС, БИС/СБИС и МСБ, в отличие от классических сборок
1, 2, 3.
Недостатком этих вариантов 4-7 компоновки является сложность автоматизации
сборочно-монтажных работ.
В варианте 4 БИС/СБИС, ИМС устанавливают на многослойную керамическую плату
4, которая обеспечивает дополнительный теплоотвод ячейки. Затем ячейку герметизируют.
Коммутация между ячейками осуществляется за счет МПП, на которой
устанавливают эти ячейки.
В варианте 5 бескорпусные ИМС, БИС, СБИС в бескорпусных микросборках устанавливают
на подложке из ситала, поликора или полиимидную пленку, коммутация на которых
выполнена по тонкопленочной технологии. Затем бескорпусные микросборки размещают на
специальных рамках, которые выполняют роль теплоотвода и несущей конструкции.
Коммутацию между ними осуществляют МПП.
В варианте 6 бескорпусные ИМС, БИС/СБИС и ЭРЭ устанавливают на ДПП и МПП с
основанием на полиимиде, а затем на металлическое основание, которое обеспечивает
механическую прочность и теплоотвод.
В варианте 7 монтаж безвыводных кристаллов БИС/СБИС осуществляется на
микрокоммутационных платах. Существует специальный стандарт по поверхностному
монтажу, в котором представлены основные типы сборок, разбитые на классы.
Тип 1. ЭРЭ и ИМС с установкой на поверхность ПМК с установленными только на
верхнюю сторону ПП. (Сторона А).
Тип 2. ЭРЭ и/или ПМК(поверхностно монтируемые компоненты) установлены на 2
стороны ПП. (А и Б).
Класс А. ЭРЭ монтируют в отверстие.
Класс Б. ЭРЭ монтируют поверхностным монтажом.
Класс С. ЭРЭ монтируют смешанной сборкой.
Каждому типу сборок соответствует своя последовательность сборочно-монтажных
операций:
1А – монтаж ЭРЭ в отверстие.
1В – монтаж на поверхность ПМК на верхней стороне ПП.
2В – монтаж на поверхность, ПМК с обеих сторон ПП.
1С – смешанный монтаж. ЭРЭ монтируют в отверстие и ПМК на верхней стороне А,
ПП.
2С – смешанный монтаж. ЭРЭ в отверстия, ПМК с обеих сторон А и Б, ПП.
В варианте 3 (1В) – поверхностный монтаж ИМС, БИС/СБИС в корпусах ПМК монтируют
на многослойные керамические ПП, которые помещают на МКПП.
8. (1В или 2В) – это поверхностный монтаж: одно и/или двусторонний монтаж на ДПП или
МПП.
9. (2С) – смешанный двусторонний монтаж на ДПП или МПП:
1) ЭРЭ монтируют на стороне А;
2) компоненты монтируют на стороне В.
10. (2С) – смешанный двусторонний монтаж на ДПП или МПП.
2.Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Определение
жёсткости печатной платы
При вибрациях ПП ломаются редко, гораздо чаще под действием механических воздействий
уменьшается жесткость конструкции.
Количественно жесткость конструкции определяется прогибом (допустимым) ∆z.
Конструкция считается жесткой, если стрела прогиба удовлетворяет следующее условие:
∆z≤0,01X (12)
При действии конкретных механических нагрузок стрела нагрузок рассчитывается
следующим образом:
∆z = (5 Pηv X³)/(384EI) (13)
Где P, ηv, E,X – обозначение параметров взятых из расчета прочности платы.
I – момент инерции прямоугольный, сплошной.
I = YS h³/12 (14)
Формула прогиба примет следующий вид:
∆z = 1531 (MS ηv X³)/(EYSh³) (15).
Билет №18
Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Выбор типа
конструкции печатной платы.
ГОСТ 2.3751-86 предусматривает следующие типы конструкции ПП:
 Односторонние печатные платы (ОПП). Применяются в бытовой технике, техники
связи и в блоках питания на РЭА. Имеют низкую стоимость, высокую надежность,
низкую плотность компоновки.
 Двухсторонние печатные платы (ДПП). Применяются в измерительной,
вычислительной техники, техники управления и автоматического регулирования, в
техники связи и высокочастотной техники.
 Многослойные печатные платы (МПП). Применяются в технике автоматического
управления и регулирования, в вычислительной и бортовой аппаратуры для
коммутации интегральных микросхем (ИМС) БИС/СБИС и МСБ, в элементарной
аппаратуре с высокими требованиями по быстродействию, плотности монтажа,
волновому сопротивлению, времени задержки сигнала и т.д.
 Гибкие печатные платы (ГПП). Применяются в электрической аппаратуре высокой
надежности при реализации уникальных и сложных технических решении,
конструкция которых исключает применение жестких (ПП).
В зависимости от условия эксплуатации конструктор по ГОСТ 2.3752-79 определяет
группу жесткости ЭА (классификацию см. выше) и соответствующей требования к
конструкции ПП материала основания и необходимости применения дополнительной
защиты от климатических, механических и другие воздействий указанных в нормативе.
При выборе типа конструкции ПП следует учитывать:
1. тип элементной базы: традиционная (корпусная), безкорпусная, поверхностный
МК и смешанный.
2. вариант компоновочной структуры ячейки (см. табл. выше).
3. возможность выполнения всех коммутационных соединений, что зависит от
функциональной и конструктивной сложности узла.
4. техника экономических показателей (стоимость, технологичность, уровень
унификации и стандартизации.
5. возможность автоматизации процессов изготовления, контроля и диагностики,
установки ЭРЭ с учетом применяемого в конструктивном производстве
технологического оборудования.
2.Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Определение
числа слоёв и толщины многослойной печатной платы.
Длина связи находится по следующей формуле:
Lсв = β (Lx +Ly) nвыв Nm
(1)
Где β – коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние широко и шага
проводников, эффективности трассировки, форм корпусом ИМС и монтажного поля. β = 0,05
– 0,07
Lx ,Ly – размеры МПП.
nвыв – количество выводов ИМС.
Nm - количество ЭРЭ устанавливаемых на ПП.
Зная суммарную длину связи и задавая с шагом трассировки проводников ln можно
определить количество логических или сигнальных слоев МПП:
nлог = (β (Lx +Ly) nвыв ln)/(Lx Lyηтр) (2)
где ηтр – коэффициент эффективности трассировки,
ln – частное определение шага координатной сетки или основного шага ЭРЭ на любое целое
число, при этом суммарная минимальная длина проводника и зазора должна быть меньше ln.
Учитывая, что МПП наружные слои используется как монтажные, количество которых не
может превышать 2. Общее число слоев определяется следующим образом:
nсл = nлог + (nлог – 1)+2=2 nлог +1 (3)
Зная количество слоев можно подчитать:
n
m
Hпп = ∑Hс +(0,09…1,2)∑Hпр +nэ Hэ
(4)
n=1
m=1
где Hс – номинальное значение толщины слоя, выбирают из стандартного ряда толщин для
конкретного материала.
n – число сигнальных слоев,
Hпр – толщина прокладок,
m – количество прокладочных слоев,
Hэ – толщина экранных слоев,
nэ - количество экранных слоев.
Предельное отклонение на толщину МПП выбирают по следующей таблице:
Толщина МПП, мм
≤ 1,5]
от 1,5 до 3]
от 3 до4,5]
Свыше 4,5
Предельное отклонение на Hп,
мм
±0,2
± 0,3
± 0,5
± 0,65
Суммарная толщину ПП и ГПП определяется как сумма толщин ПП или ГПП и суммарной
толщины покрытий наружных слоев.
Билет №19
Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Выбор класса
точности печатной платы.
ГОСТ 2.3751-86 устанавливает 5 классов точности ПП, каждая из которых характеризуется
минимальным допустимым значением номинальной ширины проводника, расстояние между
проводниками S, расстояние от края просверленного отверстия до края контактной
площадки b, отношение диаметра отверстия к толщине γ.
Основными критериями выбора класса точности ПП является следующее:
1) конструктивная сложность функционального узла (ФУ).
2) Степень насыщения поверхности ПП ЭРЭ.
3) Тип, число, шаг выводов ЭРЭ: безвыводные, матричные, компланарные, ид.р.
4) Быстродействие.
5) Надежность.
6) Массогабаритные характеристики.
7) Стоимость.
8) Условие эксплуатации.
9) Максимальный ток и напряжение.
10)Уровень технологического оснащения и конкретного производства.
Исходя из приведенных факторов областями применения и технологическим
обоснованием класса точности является следующая таблица:
Класс
Область
ОборудоОсновные Вспомогательн
Тип
точност применения
вание
материалы ые материалы
производств
и
а
Дискретные Без
Без огран.
Без огран.
От мелкосеЭРЭ при
огран-ия
рийного до
1 и2
малой,
крупносесредней
рийного
насыщ. ПП
Для ПП с
ФотокарНа основе
Сухой
От мелкосеМСБ и ЭРЭ дионограф,
стеклоткане пленочный
рийного до
штыревые и фотоплоттер, с гальвано- резистор
крупносепланарные
сверлильностойкой
рийного
3
выводы, а
фрезерный
фольгой с
также
станок,
толщиной
безвыводные линии
не более 35
ЭРЭ при
химико
мкм
сред. и выс. гальвонистепени
ческой
насыщ. ПП
металлизации
Для ПП с
ЭРЭ и КМП
имеющие
штыревые и
Фотоплоттер
ы и плоттеры
Травящие
термостати
ческие
термо-
Малоусадочная
фотопленка с
относительной
усадкой не более
От
единичного
до
мелкосерийно
4
5
планарные
выводы, а
также
безвыводны
ми
элементами
при ср. и
выс. степени
насыщ. ПП
Для ПП с
БИС и МСБ
имеющие
штыревые и
планарные
выводы и
для
поверхности
МК с очень
высокой
степенью
насыщ.
поверхн. ПП
диэлектрик 0,03% и сухой
ис
пленочный
тонкомерно резистор
й фольгой и
диэлектрик
ис
обдезированным
слоем
Специальные
прицедионны
е
оборудовани
я,
фотоплоттер
ы, плоттеры
и лазеры
Травящие
термостати
ческие
термодиэлектрик
ис
тонкомерно
й фольгой и
диэлектрик
ис
обдезированным
слоем
го
Фоторезистор с
От единого до
высокой
мелкосерийно
разрешающей
го
способностью и
толщиной не
более 35 мкм,
фоторезистор
лазерным
экспонированием
Изготовления ПП определенного класса точности обеспечивают, применяя техническое
оснащение и материалы, характерные которые приведены в таблице.
2.Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт
элементов проводящего рисунка печатной платы. Расчёт диаметра монтажных
отверстий
Расчет элементов проводящего рисунка ПП
При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят:
 сопротивление проводников
 допустимую токовую нагрузку
 электрическую прочность
 сопротивление изоляции
 электрическую емкость
 помехозащищенность
От расстояния между проводниками зависит электрическая прочность изоляции. От
соотношения проводников толщины ПП зависит также емкость и волновое
сопротивление, чем больше соотношение, тем больше сопротивление, а также
эффективная электрическая проницаемость материала основания ПП.
Существует ряд ограничений на размеры и расположение элементов печатного монтажа,
которая связана с особенностями технического монтажа, поэтому перед проектированием
ПП необходимо провести конструкторский технически расчет ПП по постоянному току,
по переменному току (для сигнальных цепей) с учетом производственных погрешностей
элементов ПМ, фотошаблонов, операции экспонирования, сверления и др. операции по
ГОСТ2.3751-86 и РД-50-708-91.
Результаты расчетов приведенных ниже элементов ПМ используется в системах
автоматизированного проектирования (САПР) ПП, при автоматическом трассировки ПП,
при редактирования и правил прокладки трасс, параметров описания контактных
площадок, создание библиотек контактных площадок, для заполнения апертурных слоев
контактных площадок и так далее, поэтому необходимо выполнить следующие расчеты:
7. диаметр d монтажных отверстий.
8. расстояние Q1 от края ПП до элемента печатного рисунка.
9. расстояние Q2 от края паза, выреза, неметаллического отверстия до элементов
печатного рисунка.
10. ширина t печатного проводника.
11. диаметр D контактных площадок.
12. расстояние между элементами проводящего рисунка:
а) расстояние S между соседними рисунками.
б) наименьшее номинальное расстояние Lном между центрами двух неметаллических
отверстий.
в) наименьшее номинальное расстояние для размещения двух контактных площадок
номинального диаметра в узком месте.
г) наименьшее номинальное расстояние для размещения печатного проводника
номинальной ширины между двумя контактными площадками в узком месте.
д) наименьшее номинальное расстояние l для печатного проводника между двумя
отверстиями контактными площадками диаметром D1 и D2.
Расчет диаметра монтажных отверстий
Номинальный диаметр монтажных металлических и неметаллических отверстий
устанавливают исходя из следующего соотношения:
d – (│∆d│)но ≥dэ +r (1)
где ∆d но – нижнее предельное отклонение диаметра отверстий определяется по
следующей таблице:
d, мм
Металлизация
Предельное отклонение
1
2
3
4
5
До 1,0] без мет-ии
±0,10
±0,10
±0,05
±0,05
±0,025
без сплавления
Более
1,0
Со сплавлением
+0,05
-0,15
+0,05
-0,18
+0,05
-0,15
+0,05
-0,12
0
-0,10
0
-0,13
0
-0,9
0
-0,13
0
-0,75
0
-0,13
без мет-ии
±0,15
±0,15
±0,10
±0,10
±0,10
без сплавления
+0,10
-0,20
+0,10
-0,23
+0,10
-0,20
+0,10
-0,23
+0,05
-0,15
+0,05
-0,18
+0,05
-0,15
+0,05
-0,18
+0,25
-0,15
+0,03
-0,18
Со сплавлением
dэ – максимальное значение диаметра вывода ЭРЭ устанавливаемого на ПП.
r – разность между минимальным значениями диаметра отверстия и максимальное
значение диаметра вывода устанавливаемого ЭРЭ. r=0,1-0,4 (при автоматических 0,40,5).
Предельное отклонение монтажных отверстий при автоматических установки ЭРЭ
устанавливают не ниже 8, 9 квалитета независимого от класса точности ПП.
При выборе ЭБ следует учитывать, что использование таких ЭРЭ усложняет
изготовление, контроль и сборку ячеек.
Минимальный диаметр металлического монтажного отверстия d0 на ПП выбирают из
следующего соотношения:
d0 ≥Hп χ (2)
Hп – толщина ПП,
χ – отношение диаметра отверстия к толщине ПП.
Позиционный допуск на расположение осей фиксирующих отверстий ПП
предназначены для автоматических установок ЭРЭ по 11 квалитету, на расположение
монтажных отверстий на ниже 8, 9 квалитета, независимо от класса точности ПП.
Билет №20
Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Выбор метода
изготовления печатной платы.
Выбор типа конструкции, класс точности, зная элементную базу и конструктивную
сложность, можно определить метод изготовления ПП
Тип ПП( Опп и слой МПП). Два типа изготовления Хим негатив ( конструкция печатного
проводника1) и хим позитив. Класс точности 1. Конструктивная сложность изготовлениянизкая
Тип ПП (Дпп и слой МПП). 5 типов изготовления: Комбинированный позитив,
комбинированный негатив,( средняя сложность конструкции) аддитативный,
фотоформирование, Электрохимический.( высокая сложность конструкции). 1 класс
точности
Тип ДПП на металич основании. Электрохимическийи аддитативный способ
изготовления. Используется- алюминий, медь, сталь и титан. Высокая сложность
изготовления. 1 (4,5) класс точности
Мпп с МСП – полность аддитативное формирование. Высокая сложность, 1,2 класс
точности
Мпп для ПМк с металич. Сердечниками. Аддитивная( чередование слоев) и
электрохимическая ( полиэмиды). Высокая сложность. 1,2 иногда 4 и 5 класс точности
Рельефные ПП. Субстрактивный. Полуаддтивный. Аддтивный. В основном это
безкорпусные ПМК. Высокаяя сложность изготовления. 1 иногда 4 и 5 класс точности.
Мпп без межслойных переходов. Методы открытых контактных площадок и метод
открытых выступающих выводов. Высокая сложность. 1, 2 класс.
ЖПП. Метод ММСО и метод открытых контактных площадок. В основном корпусные
МС и монтируются на жестком основании. Высокая сложность 0 и 1 класс точности
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт элементов
проводящего рисунка печатной платы. Выбор расстояния Q 1 от края печатной платы
до элементов печатного рисунка.
Расстояние Q1 должен быть не менее толщины ПП, с учетом допусков на размеры сторон,
кроме экранов, шин земли, кольцевых печатных контактов и знаков маркировки Расчет
расстояние Q2 от края паза, выреза, неметаллического отверстия до элемента печатного
рисунка
Q2 = q + k + 0,5 (T²d + T²D + ∆t²ВО)½ (1)
q – ширина ореола в зависимости от толщины основания ПП.
k – наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка,
которая должна быть не менее 0,3 мм для 1-го и 2-го класса точности; 0,15 – 3, 4 класса
точности; 0,1 – 5 класса точности.
TD – позиционный допуск расположение центровых отверстий, центровых контактных
площадок (определяется в зависимости конструкционных размеров и класс точности ПП).
Td – позиционный допуск расположение осей отверстий определяется в зависимости от
размера и класса точности ПП.
tВО – верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции.
Билет №21
Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Выбор материала
основания печатной платы.
При выборе материала основания в первую очередь необходимо обратить внимание на:
1) Предполагаемые механические воздействия (вибрация, удары, линейная ускорение и др.).
2) Класс точности ПП.
3) Реализуемые электрические функция.
4) Аспект на который устанавливается РЭА.
5) Быстродействия.
6) Условие эксплуатации.
7) Стоимость.
Материалы основания выбираются по техническим условиям на материалы конкретного
вида и по ГОСТ 10.316-78 с учетом электрических и физика механических параметров ПП и
ГПП (гибкие) во время и после механических нагрузок, климатических факторов и
химически агрессивных средств в процессе производстве и эксплуатации
Для изготовления ГПП способного выдерживать прогибы в разные стороны на 90° с
радиусом 3мм применяют полиимид, фольгированный лавсан и фторопласт.
При поверхностном монтаже увеличивается удельная тепловая нагрузка и возникает
проблема, связанная с различными температурными коэффициент линейного расширения
(ТКЛР) ПП и ПМК. Эти проблемы решают путем создания специальных структур, которая
способна скомпенсировать направление деформации, возникающее в ЭРЭ при этом способе
монтажа. Поэтому для ПП с ПМК необходимо использовать материал основание с ТКЛР
сопрягаемым с этим параметром ПМК.
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт элементов
проводящего рисунка печатной платы. Расчёт расстояния Q2от края паза, выреза,
неметаллизированного отверстия до элементов печатного рисунка.
Расстояние Q1 должен быть не менее толщины ПП, с учетом допусков на размеры сторон,
кроме экранов, шин земли, кольцевых печатных контактов и знаков маркировки Расчет
расстояние Q2 от края паза, выреза, неметаллического отверстия до элемента печатного
рисунка
Q2 = q + k + 0,5 (T²d + T²D + ∆t²ВО)½ (1)
q – ширина ореола в зависимости от толщины основания ПП.
k – наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка,
которая должна быть не менее 0,3 мм для 1-го и 2-го класса точности; 0,15 – 3, 4 класса
точности; 0,1 – 5 класса точности.
TD – позиционный допуск расположение центровых отверстий, центровых контактных
площадок (определяется в зависимости конструкционных размеров и класс точности ПП).
Td – позиционный допуск расположение осей отверстий определяется в зависимости от
размера и класса точности ПП.
tВО – верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции.
Билет №22
САПР печатных плат. Алгоритмические методы трассировки.
САПР Система автоматизированного проектирования ПП представляет собой сложный
комплекс программ применяемых для автоматизации и проектирования и подготовки
производства ПП. Начиная с прорисовки электрической принципиальной схемы и
заканчивая выводом на печать конструкторской и технологической документации на
спроектированных ПП. Таким образом, САПР ПП представляет собой сквозные системы
проектирования.
Основная задача трассировки формулируется следующим образом: по заданной схеме
соединений проложить необходимые проводники на плоскости (плате, кристалле и т. д.),
чтобы реализовать заданные технические соединения с учётом заранее заданных
ограничений. Основными являются ограничения на ширину проводников и минимальные
расстояния между ними.
Исходной информацией для решения задачи трассировки соединений обычно являются
список цепей, параметры конструкции элементов и коммутационного поля, а также данные
по размещению элементов. Критериями трассировки могут быть процент реализованных
соединений, суммарная длина проводников, число пересечений проводников, число
монтажных слоёв, число межслойных переходов, равномерность распределения
проводников, минимальная область трассировки и т. д. Часто эти критерии являются
взаимоисключающими
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт элементов
проводящего рисунка печатной платы. Расчёт ширины печатных проводников.
При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят:
 сопротивление проводников
 допустимую токовую нагрузку
 электрическую прочность
 сопротивление изоляции
электрическую емкость
 помехозащищенность
Ширина П.Пр. зависит от электрических, конструкторских и технических требований.
Наименьшее номинальное значение ширины П.Пр. в мм рассчитывается по следующей
формуле:
t = tmin +│ ∆t но │ (1)
где tmin – минимальная допустимая ширина проводника рассчитывается в зависимости от
допустимой токовой нагрузки.
Минимальное допустимое ширина проводника по постоянному току для цепей питания и
заземления с учетом дополнительной токовой нагрузки определяется:
tmin = Imax / jдоп h (2)
Imax – максимальное ток протекающий в проводниках, определяет его из анализа
электрической принципиальной схемы.
jдоп - допустимая плотность тока выбирают в зависимости от метода изготовления ПП.
Наименьшее номинальное значение ширины проводника устанавливаются в зависимости от
класса точности ПП.
Билет №23
САПР печатных плат. Классификация алгоритмов размещения электро-радио элементов
(ЭРЭ) на печатной плате.
Известные алгоритмы трассировки печатных плат можно условно разбить на три большие
группы:
волновые алгоритмы, Получили широкое распространение в существующих САПР,
поскольку позволяют легко учитывать технологическую специфику печатного монтажа со
своей совокупностью конструктивных ограничений. Гарантируют построение трассы, если
путь для неё существует;
ортогональные алгоритмы, обладающие большим быстродействием, чем алгоритмы первой
группы. Для реализации на ЭВМ требуют в 75-100 раз меньше вычислений по сравнению с
волновыми алгоритмами. Применяются при проектировании печатных плат со сквозными
металлизированными отверстиями. Недостатки этой группы алгоритмов связаны с
получением большого числа переходов со слоя на слой, отсутствием 100%-ой гарантии
проведения трасс, большим числом параллельно идущих проводников;
алгоритмы эвристического типа. Частично основаны на эвристическом приёме поиска пути в
лабиринте, при котором каждое соединение проводится по кратчайшему пути, обходя
встречающиеся на пути препятствия.
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт элементов
проводящего рисунка печатной платы. Расчёт диаметра контактных площадок.
При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят:
 сопротивление проводников
 допустимую токовую нагрузку
 электрическую прочность
 сопротивление изоляции
электрическую емкость
 помехозащищенность
Все монтажные отверстие располагаются в зоне монтажных площадок, они могут иметь
произвольную форму. Предпочтительнее является круглая форма. Наименьшее номинальное
значение диаметра контактной площадки определяется по формуле:
D = d+ ∆dво+2b+∆tВО +2∆dтр +(T²d + T²D + ∆t²но)½
dво – верхнее предельное отклонение отверстия
b – гар-ый поясок для характеристики класса точности,
dтр – величина подтравливания диэлектрика в отверстие,
tВО – верхнее предельное отклонение ширины проводника,
tно – нижнее предельное отклонение ширины проводника.
Расчетное значение диаметра контактных площадок следует округлить в большую сторону
до десятой доли миллиметра. Для контактных площадок в форме отличается от круга
минимальный диаметр, определяется диаметром вписанной окружности с центром в узле
координатной сетке.
Билет №24
САПР печатных плат. Основные требования предъявляемые к современным САПР печатных
плат.
Основными требованиями предъявляемые САПР ПП является следующее:
1) полное русификации системы.
2) Поддержка системы сквозного проектирования в реальном времени.
3) Возможность адаптации технологии проектирования и производства ПП на конкретных
предприятий.
4) Наличие отечественных и импортных базы данных на ЭРЭ.
5) Наличие интерфейса технологическим оборудованием.
6) Наличие автоматического размещения ЭРЭ и трассировки ПП.
7) Автоматизированный выпуск КД в соответствии с ГОСТ 2.123-93.
8) Возможность импорта и экспорта с др. САПР через список целей и перечень элементов.
9) Расширение функциональности.
10) Невысокая стоимость.
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт элементов
проводящего рисунка печатной платы. Расчёт расстояния между элементами проводящего
рисунка.
При разработки конструкции ПП должны учитывается размеры проводящего рисунка
(длина, ширина проводников, размеры контактных площадок) и их взаимное расположение,
например расстояние между ними, так как они связаны с электрическими параметрами
электрической принципиальной схемы, а также с электрическими параметрами ПП. К таким
параметрам относят:
 сопротивление проводников
 допустимую токовую нагрузку
 электрическую прочность
 сопротивление изоляции
электрическую емкость
 помехозащищенность
От расстояния между проводниками зависит электрическая прочность изоляции.
Существует ряд ограничений на размеры и расположение элементов печатного монтажа,
которая связана с особенностями технического монтажа, поэтому перед проектированием
ПП необходимо провести конструкторский технически расчет ПП по постоянному току, по
переменному току (для сигнальных цепей) с учетом производственных погрешностей
элементов ПМ
Результаты расчетов приведенных ниже элементов ПМ используется в системах
автоматизированного проектирования (САПР) ПП, при автоматическом трассировки ПП,
при редактирования и правил прокладки трасс, параметров описания контактных площадок,
создание библиотек контактных площадок, для заполнения апертурных слоев контактных
площадок и так далее
Билет №25
Система человек-машина (СЧМ). Структурная схема системы типа СЧМ.
Любая технологическая система работает на человека, на удовлетворения его
потребностям. При этом возникает необходимость изучения самого человека как
часть сложной технологической системы, его особенностей, его возможности его
рабочих характеристик, т.е. необходимо осуществлять по двум по аппаратуре
способность человека, а не наоборот.
2. Разработка компоновочных эскизов ячейки (печатной платы) и расчёт габаритных
размеров печатной платы.
В общем виде ПП может иметь разнообразные формы и размеры, определяющие объем
пространства, который определяется ей в приборе. Если жестких ограничений нет, то
предпочтения отдаются прямоугольной форме.
Краевые поля Х1, Х2, У1, У2 необходимы для удобства изготовления и закрепления платы.
2) функциональная область XF∙ УF=SF – область, где располагаются элементы и проводники
3) коммутационная область ХК, УК – область, где размещаются контактные площадки,
разъемы, гнезда, штыри, обеспечивающие соединение между электрическими цепями (с
внешними) их может быть несколько (комбинационных областей). 1 ЧАСТЬ РАСЧЕТКИ.
Билет №26
Система человек-машина (СЧМ). Отличие СЧМ от обычных технических систем.
Любая технологическая система работает на человека, на удовлетворения его потребностям.
При этом возникает необходимость изучения самого человека как часть сложной
технологической системы, его особенностей, его возможности его рабочих характеристик,
т.е. необходимо осуществлять по двум по аппаратуре способность человека, а не наоборот.
Отличие СЧМ от обычных технических систем заключается в следующем:
1) Универсализмом. Каждая конкретная система предназначена для выполнения
ограниченного числа задач. Чем в принципе может выполнять огромное количество задач,
кроме того, различными способами. Поэтому и СЧМ также обладает широкой
универсальностью, которая заключается в том, что человек используя по-новому те или иные
свойства системы, можно применять для решения других задач.
2) Повышенная адаптивность. Адаптивность СЧМ заключается в значительно большом
диапазоне приспособленности системы и изменяется с условием функционирования. Это
приспособленность осуществляется двумя путями: изменениями алгоритма системы работы
и изменениями характеристик системы по отношению входных сигналов.
3) Высокая помехоустойчивость. Благодаря наличию у человека информационных каналов с
различными уровнями помехоустойчивостями (зрение, слух, осязание,…).
4) Повышенная резервирование. Возможность контроля и в некоторых случаях выполнения
функций отдельных элементов системы человеком-оператором.
5) изменчивость – способность работать по разному при изменение условия работы и
состояния человека-оператора.
Плюсы СЧМ – это высокая совершенство и универсальность человека.
Минусы – большое количество по сравнению с обычными техническими требования
большое количество промахов, ошибок, не точности.
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Определение толщины
печатной платы.
Толщина ПП определяется толщиной основания ПП и проводящей рисунка без
дополнительных конструкции. Ее толщина выбирают в зависимости от конструкторских,
технологических особенностей и механических нагрузок. Предпочтительными значениями
номинальных толщин ОПП и ДПП является: 0,8; 1,0; 1,9; 2,0мм. Допуск на толщину ПП
устанавливается по ТУ на материал или по ГОСТ2.3751-86. при выборе толщины ПП
необходимо учитывать следующее:
1. толщина должна соответствовать диаметрам применяемых металлических отверстий. D/h
< 0,4.
2. длину штыревых выводов ЭРЭ и соединения косвенного сочленения.
3. размер соединителя прямого сочленения для получения надежного контакта, кольцевых
ПК ПП и соединителя.
4. механические нагрузки на ПП в процессе эксплуатации и при транспортировке.
5. использование необходимой элементной базы (ЭБ).
6. для высокоточной РЭА для увеличения волнового сопротивления, необходимо для
коммутации МКС, толщина МПП должна быть увеличена.
При совпадения собственных частот ПП с частотой возмущающих воздействии перегрузки
на ПП увеличивается в значительной степени, поэтому собственная частота f0, f не должна
находится в спектре частот внешних воздействии.
Билет №27
Система человек-машина (СЧМ). Отличие СЧМ от обычных технических систем.
Любая технологическая система работает на человека, на удовлетворения его потребностям.
При этом возникает необходимость изучения самого человека как часть сложной
технологической системы, его особенностей, его возможности его рабочих характеристик,
т.е. необходимо осуществлять по двум по аппаратуре способность человека, а не наоборот.
Отличие СЧМ от обычных технических систем заключается в следующем:
1) Универсализмом. Каждая конкретная система предназначена для выполнения
ограниченного числа задач. Чем в принципе может выполнять огромное количество задач,
кроме того, различными способами. Поэтому и СЧМ также обладает широкой
универсальностью, которая заключается в том, что человек используя по-новому те или иные
свойства системы, можно применять для решения других задач.
2) Повышенная адаптивность. Адаптивность СЧМ заключается в значительно большом
диапазоне приспособленности системы и изменяется с условием функционирования. Это
приспособленность осуществляется двумя путями: изменениями алгоритма системы работы
и изменениями характеристик системы по отношению входных сигналов.
3) Высокая помехоустойчивость. Благодаря наличию у человека информационных каналов с
различными уровнями помехоустойчивостями (зрение, слух, осязание,…).
4) Повышенная резервирование. Возможность контроля и в некоторых случаях выполнения
функций отдельных элементов системы человеком-оператором.
5) изменчивость – способность работать по разному при изменение условия работы и
состояния человека-оператора.
Плюсы СЧМ – это высокая совершенство и универсальность человека.
Минусы – большое количество по сравнению с обычными техническими требования
большое количество промахов, ошибок, не точности.
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт собственной
резонансной частоты печатной платы.
ФУ на жесткой ПП закрепленный в приборе в условиях вибрационных нагрузок обладает
собственной частотами колебания (конструктивные резонансы). Если частота вибрационных
воздействий совпадает с собственной частотой ФУ, то кваты испытывают максимальные
механические перегрузки, которые могут привести к ее разрушению, к разрушению ее
элемента, отрыва контактных площадок, к паянию проводников и контактов. Количественно
такие воздействия оценивают:
1. совпадением частот колебания собственной частоты Ffu и вибрации Fv, т.е. Ffu>=2Fv (1)
2. стрелой прогиба платы или жесткости
3. величина удельного сопротивление изгибным деформациям
σu = 0,5σдоп.
σдоп.- дополнительное изгибное прочность материала платы.
Механические перегрузки будут минимальные, если выполняется условие формулы (1),
которая является основным при выборе способа закрепления и размещения ФУ в приборе.
Частота вибрации, которая определяется условием эксплуатации прибора обычна, бывает
известна, следовательно, определить частоту. Собственная частота узла определяется его
механические характеристики, и находят с последующими выражениями:
Ffu = α/(2πx²) (DXY/MS)½ (2)
XY- расстояние между точками закрепления ФУ, в мм.
D- цилиндрическая жесткость материала ПП. D=0,09Eh;
E- модуль упругости материала платы в Па;MS- Общая масса ФУ
Билет №28
Система человек-машина (СЧМ). Классификация систем типа СЧМ
Пока не существует общепринятой единой системы классификации СЧМ. Существует
несколько способов классификации:
- по функциям выполняемым оператором
- по числу действующих операторов
- по назначению СЧМ
- по способу обработки информации
- по особенностям обмена информацией между СЧМ и оператором
- по особенностям оборудования пункта оператора.
Наиболее распространённые из них являются следующие классификации:
1. Классификация систем по функциям, выполняемым оператором:
а) системы первого рода, в которых функционирование СЧМ осуществляется в
основном автоматически, а оператор подключается к работе эпизодически.
б) системы второго рода, деятельность оператора заключается в разрешении
непрерывной цепи, возникающих у него задач.
2. Классификация по числу, действующих операторов:
- один оператор
- несколько операторов
При этом в зависимости от уровня решаемых в процессе работы операторами задач,
различают следующие разновидности СЧМ:
а) уровень выполняемых задач одинаковы для любого оператора
б) иерархический уровень деятельности операторов
3. Классификация СЧМ по их назначению содержит очень большое разнообразие
систем:
- по способу обработки информации
- по особенностям обмена информацией между СЧМ и оператором
- по особенностям оборудования пункта оператора.
2. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат. Расчёт
прочности печатной платы
Под действием вибрационных воздействии платы также испытывает изгибные деформации.
Если нагрузка превышает изгибной прочности материала, происходит перелом наиболее
ослабленном сечении. Для количественной оценки этого явления предполагается
многократный изгиб ПП под действием таких нагрузок, а сама плата рассматривается как
прямоугольная пластина на двух опорах
σu = Mu/W≤ 0,5σдоп (7)
Mu – изгибающий момент в режиме резонансных колебаний,
W – момент сопротивление изгиба.
Ослабленное сечение YS выбирается следующей формулой:
kj
YS =YP-∑dj (8)
j=1
dj – размер j-го отверстия сечения XS,
kj – количество отверстий в этом сечения.
Изгибающий момент в режиме резонансных колебаний:
Mu = 0,25 P ηv X (9)
ηv – коэффициент перегрузки
P=MS q
q = 9800мм/с²
W = 1/6 YSh² (10)
С учетом выражения (8) и (9) получаем выражение для расчета изгибной прочности:
σu = 1,47*10^7 (MS ηv X)/(YSh²) ≤ 0,5σдоп (11)
Выбранная перегрузка выбирается исходя из назначения аппаратуры и способа
транспортировки, используя различные справочные данные