Блок обмена сообщениями коммутационной станции

корпусом, заливают электроизоляционным материалом, который после отвердения образует достаточно толстый защитный слой. Так как заливочный материал имеет большую массу, то при отвердении в нем возникают внутренние напряжения, которые в ряде случаев могут отрицательно сказаться на работоспособности аппаратуры. Поэтому для устройств, чувствительных к таким напряжениям, следует применять пластичные электроизоляционные материалы, которые, полемеризуясь, образуют упругую резинообразную массу. Обычно заливка составляет 10-20% общего объема изделия, что существенно увеличивает его массу. Поэтому там, где это необходимо, следует применять пенообразующие материалы, содержащие большое число несоединяющихся воздушных полостей.

Герметизация обволакиванием по технике исполнения аналогична операции пропитки, однако здесь используют вязкие изоляционные материалы, обладающие хорошей адгезией к элементам изделия. Слой материала, образующегося на поверхности деталей, сравнительно толст и надежно защищает их от воздействия агрессивной среды.

Опрессовку деталей и узлов производят в специальных формах термопластичными массами. Однако этот способ герметизации не получил большого распространения.

Защита изделий непроницаемыми для газов оболочками - наиболее совершенный способ защиты узлов и устройств, так как кроме эффективной защиты он может обладать возможностью разгерметизации в производственных условиях и при эксплуатации.

Условия нормальной работы изделий, защищенных вакуумно-плотной герметизацией, зависят не только от качества герметизации, но и от защиты от агрессивных компонентов, входящих в материалы и среду защищаемого объема. Выделение свободных молекул воды и других агрессивных веществ в герметизированном объеме изделия может свести к минимуму эффективность вакуумноплотной герметизации.

При разработке герметичных корпусов следует учитывать условия эксплуатации и прежде всего изменение барометрического давления, внешние механические воздействия и возможные перепады температуры. Вакуумно-плотная герметизация может быть выполнена с неразъемными и разъемными швами: первую используют для защиты малогабаритных узлов и устройств, вторую - для сравнительно больших блоков, требующих профилактической проверки и нуждающихся в смене ее отдельных элементов. Неразъемные герметичные конструкции делают со швами, выполняемыми пайкой, сваркой, клепкой, заливкой, склеиванием или замазкой специальными компаундами.

В разъемных герметичных конструкциях между соединяемыми деталями (корпусом и крышкой) помещают эластичную прокладку, а в герметизированный объем влагопоглотитель. Условие непроницаемости такого герметичного соединения - сохранение во все время его службы контактного давления между прокладкой и соединяемыми поверхностями.

5.4 Обоснование необходимости защиты от механических воздействий

В процессе эксплуатации и транспортировки РЭА подвергается различным видам механических воздействий в виде вибраций (основные параметры: частота вибраций f, и возникающее при этом ускорение g ), ударов (основные параметры: ускорение и длительность) и линейных ускорений.

Вибрации подвержена аппаратура, устанавливаемая на автомобильном и железнодорожном транспорте, в производственных зданиях, на кораблях, самолетах и т.п. Практически диапазон частот вибрации, действующей на аппаратуру, имеет широкий предел. Например, для наземной аппаратура, переносимой или перевозимой на автомашинах, частота достигает 120 Гц при ускорении, действующем на приборы, до 6g. Для самолетной аппаратуры диапазон вибрации находится в пределах 3-3000 Гц при ускорении от 4 до 10g. Работающая в таких условиях РЭС должна обладать вибропрочностью и виброустойчивостыо.

Под вибропрочностью понимают способность аппаратуры противостоять разрушающему действию вибрации в заданных диапазонах частот и при возникающих ускорениях в течение срока службы, а под виброустойчивостью аппаратуры - способность выполнения всех функций в условиях вибрации в заданных диапазонах частот и возникающих при этом ускорений [15].

Во время действия на систему ударного импульса силы движение ее происходит по закону вынужденных колебаний, а после действия - по закону вынужденных колебаний. Формой ударного импульса в простейших случаях может быть полусинусоида, трапеция или прямоугольник с длительностью до половины периода.

Практически удар может произойти в любом направлении, а нарастание и спад его измеряются долями секунды. В результате удара происходят колебания с большой амплитудой, действие которой и может вызвать значительные повреждения в аппаратуре, но благодаря демпфирующей способности упругих элементов они быстро затухают.

Удары могут возникать вследствие падения прибора, столкновения движущихся объектов, приземления самолета или маневрирования вагонов железнодорожного транспорта и т.д. Мгновенно действующие нагрузки при этом достигают l000g. Работающая в таких условиях РЭА должна обладать ударостойкостью, т.е. способностью противостоять разрушающему действию ударов определенного значения и после их воздействия нормально функционировать.

При воздействии на аппаратуру удара самопроизвольно срабатывают подвижные и неуравновешенные вращающиеся части механических систем (реле, муфты, фиксаторы), самоотвинчиваются крепежные детали, нарушается регулировка, ломается несущая конструкция и т.д.

При изменении скорости на прямолинейном участке движения или криволинейном движении установленные на объекте приборы испытывают ускорение, что эквивалентно увеличению массы и при значительной длительности воздействия требует увеличения прочности конструкции. Практически в долях ускорения силы тяжести в этих случаях может достигать 10-12g и более.

Механическое воздействие шумов и акустических ударов вызывают значительные колебания звуковой частоты. Сильный шум вызывает в аппаратуре ряд нежелательных явлений, нарушающих ее нормальное функционирование. Так, возбуждается вибрация управляющих реле, усиливается процесс обгорания контактных пар и т.д. Явления резонансных колебаний в области звуковых частот могут вызвать различные неисправности и поломки в чувствительных элементах РЭА.

Одним из основных и наиболее эффективных методов повышения устойчивости конструкции РЭА, как транспортируемой, так и стационарной, к воздействию вибраций, а также ударных и линейных нагрузок является установка ее на упругие опоры. В качестве таких опор используют резиновые, металлорезиновые или металлопружинные амортизаторы. Действие амортизаторов основано на демпфировании резонансных частот, т.е. поглощении части колебательной энергии.

Амортизаторы подразделяются на низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные. У низкочастотных амортизаторов частота собственных колебаний в нагруженном состоянии не превышает 4, для среднечастотных находится в пределах 8-12 и у высокочастотных - в пределах 20-30 Гц.

Низкочастотные амортизаторы виброизолируют частоты возмущающих колебаний, лежащие в диапазоне 5-600, среднечастотные - в диапазоне 15-600 и высокочастотные в диапазоне 35-2000 Гц.

Между амортизаторами, изолирующими вибрацию, и амортизаторами, изолирующими удары, имеется существенная разница. Если первые (мягкие опоры) призваны изолировать от перегрузки колебательную систему, обеспечив ей собственную частоту ниже частоты вынужденных колебаний, то вторые (жесткие опоры) призваны изолировать систему, обеспечив ей собственную частоту выше частоты вынужденных колебаний.

Однако РЭА может подвергаться одновременно вибрациям и ударам. В этих случаях в условиях сравнительно слабой вибрации и частых ударов используют противоударные амортизаторы. Если же преобладают вибрации со сравнительно редкими ударами, используют виброизолирующие амортизаторы.

Амортизаторы используют также и для звуковой изоляции оснований от шумящих объектов. При этом изоляция звуковых колебаний широкого диапазона частот иногда требует последовательного соединения амортизаторов с различными жестокостями.

5.5 Обоснование необходимости экранирования

При прохождении мощных сигналов по цепям связи последние становятся источниками электромагнитных полей, которые, пересекая другие цепи связи, могут наводить в них дополнительные помехи. Источниками электромагнитных помех могут быть также мощные промышленные установки, транспортные коммуникации, двигатели и т.д. Для того чтобы локализовать, где это возможно, действие источника полей или сам приемник помех, используют экранирование [11]. По принципу действия различают электростатическое, магнитостатическое и электромагнитное экранирования.

Электростатическое экранирование заключается в шунтировании на корпус большей части паразитной емкости, имеющейся между источником и приемником наводок. В качестве металлического листа, соединенного с корпусом, служат детали шасси, каркасов; обшивки стоек, панелей, субблоков, кассет, специальные листовые металлические прокладки на монтажной стороне плат, блоков, субблоков; экранные сплошные металлические слои н многослойных печатных платах и т.д.

С целью улучшения экранировки особо чувствительных к помехам цепей на обеих сторонах печатных плат сигнальные и заземленные экранные проводники чередуют таким образом, чтобы против сигнальной линии, проходящей с одной стороны платы, всегда располагалась заземленная линия с другой стороны платы. При этом каждая сигнальная линия оказывается окруженной тремя заземленными линиями, в результате чего достигается не только эффективная экранировка сигнальной линии от внешних помех, но и для полезного сигнала обеспечивается подобная волноводу цепь от источника до нагрузки.

Магнитостатические экраны используют для защиты чувствительных цепей, элементов и устройств от постоянного и медленно изменяющегося переменного магнитного поля. В этом случае источник или приемник наводки заключают в сплошной экран, изготовленный из ферромагнитных материалов. Если в такой экран заключен источник наводки, то магнитные силовые линии замыкаются в нем и далее не распространяются. Если в экран заключен приемник наводки, то силовые линии магнитного поля не проникают в полость экрана.

С ростом частоты возрастает роль вихревых токов, происходит вытеснение магнитного поля из толщи экрана, что эквивалентно уменьшению магнитной проницаемости, и экран переходит в электромагнитный режим работы. Магнитный экран одинаково пригоден для защиты от воздействия внешнего магнитного поля и внешнего пространства от магнитного поля, созданного источником внутри экрана.

Качество экранирования постоянных или медленно изменяющихся магнитных полей зависит от магнитной проницаемости экрана и сопротивления магнитопровода, которое будет тем меньше, чем толще экран и чем меньше в нем стыков и швов, идущих поперек направления линий магнитной индукции.

Электромагнитное экранирование применяют на частотах выше 3000 Гц. Экраны изготавливают из немагнитных и ферромагнитных металлов, что дает одновременное ослабление электрической и магнитной составляющих поля. Суть экранирования сводится к тому, что под действием источника электромагнитной энергии на стороне экрана, обращенной к источнику, возникают заряды, а в его стенах - токи, образующие во внешнем пространстве поля, по напряженности близкие к полю источника, а по направлению - противоположные ему. В результате внутри экрана происходит взаимная компенсация полей, а с снаружи его - вытеснение внешнего поля полями вихревых токов. Кроме того, происходит поглощение поля за счет потерь на джоулеву теплоту и на перемагничивание.

На АТС воздействуют электромагнитные поля в диапазоне частот: 0,15 МГц- 1000МГц.

Поля частот большой напряженности могут быть вызваны находящимися поблизости радиопередающими центрами, передатчиками радиолюбителей, источниками предназначенными для медицинских целей, передатчиками для телефонной связи с подвижными объектами и т.п.

Электрическая составляющая электромагнитных полей максимально может достигать 10 В/М.

Магнитная составляющая электромагнитных полей максимально может достигать 2*10-3 А/М.

В указанных условиях требования к воздействию электромагнитных полей на оборудование АТС нормируется согласно таблице 5.2.

Таблица 5.2 - нормирование электрической и магнитной составляющих

Категория	Электрическая составляющая Е, В/М	Магнитная составляющая Н, А/М
А	3	8*1 0 3
В	10	27*1 0 3

6. РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЯ

6.1 Компоновочный расчет

Под компоновкой понимается процесс размещения комплектующих модулей, ЭРЭ и деталей на плоскости или в пространстве с определением основных геометрических форм и размеров. При компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость и стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации, ремонта.

Блок обмена сообщениями разработан в виде ТЭЗа, что предопределяет его конструктивные особенности. Конструкция типовых элементов замены предусматривает размещение в ней печатной платы, соответствующей международному стандарту с размерами 233,35 х 280 мм. Таким образом, нам необходимо определить разместятся ли элементы БОС на одном ТЭЗе или необходимо разбиение его на несколько ТЭЗ, Для этого рассчитаем установочную площадь элементов блока по формуле:

, (6.1)

где S - полная установочная площадь элементов;

Sycm - площадь установки i-го типоразмера;

п - количество элементов i- го типоразмера;

N - число типоразмеров.

Исходные данные для расчета сведены в таблицу 5.

Сложив установочные площади всех элементов получим 8=21308,4 мм2. Площадь печатной платы S=65338 мм2 Таким образом, можно сделать вывод о том, что все элементы БОС, с большим запасом, можно скомпоновать на печатной плате заданных размеров.

6.2 Расчет теплового режима

Блок РЭА представляет собой сложную систему тел с множеством внутренних источников теплоты. Точное аналитическое температурных полей внутри блока невозможно из-за громоздкости задачи и неточности исходных данных: мощности источников теплоты, теплофизических свойств материалов, размеров границ. Поэтому при расчете теплового режима блоков РЭА используют приближенные методы анализа и расчета. Целью расчета является определение температур нагретой зоны и среды вблизи поверхности РЭА.

Таблица 6.1 - Данные для компоновочного расчета.

№ п/п	Тип элемента	Кол, n	SУСТ, мм2	SУСТ·n, мм2
1	Генератор ГК 1 –07	1	300	300
2	Диод 2Д522Б	1	25	25
3	Индикатор единичный АЛ307БМ	1	42	42
4	Конденсатор К 10- 17- 16-М 1500	1	33,8	33,8
5	Конденсатор К 1 0- 1 7- 1 6-Н90	63	33,8	2129,4
6	Конденсатор К 1 0- 1 7-26-Н90	1	180	180
7	Конденсатор К53-4А-16В	4	76,5	306
8	Микросхема АВ2	1	78,8	78,8
9	Микросхемы ООТО, 04ТО, 74ТО, 10ТО, 08ТО, 03WO, 32ТО, 90ТО,64МО	18	146,3	2633,4
10	Микросхемы UC2, 85ТО, 55МО, 38МО, 75МО, 61МО, 57NO, 66МО, 75NO	24	150	3600
11	Микросхемы С584, 73DO,45NO, 40QO	20	183,8	3676
12	Микросхемы 09 1 0, С453	3	480	1440
13	Микросхемы 0970, С451, С559,	4	525	2100
14	Розетка соединительная РС-28-7	2	712,5	1425
15	Розетка соединительная РС-40-7	1	1016,5	1016,5
16	Набор резисторов HP 1-4-9	1	67,5	67,5
17	Резистор С2-ЗЗН	5	25	125
18	Резонатор РК169МА	1	230	230
19	Соединитель СНП 221-64	2	950	1900

Исходными данными для расчета теплового режима блока в перфорированном корпусе является:

- мощность, рассеиваемая в блоке P3, Вт;

- мощность, рассеиваемая рассчитываемыми элементами Pэл, Вт;

- размеры корпуса блока l1, l2, l3, м;

- площадь поверхности элементов SЭЛ, м2;

- коэффициент заполнения К3;

- площадь перфорационных отверстий SП, м;

- давление окружающей среды H1, Па;

- температура окружающей среды TC К.

Последовательность расчета.

Рассчитываются: поверхность корпуса блока по формуле

; (6.2)

условная поверхность нагретой зоны по формуле:

; (6.3)

удельная мощность корпуса блока по выражению:

; (6.4)

удельная мощность нагретой зоны по формуле:

; (6.5)

2. Находятся коэффициенты ζ1 и ζ2 в зависимости от удельной мощности блока корпуса блока и удельной мощности нагретой зоны [12].

3. Находятся коэффициенты, зависящие от атмосферного давления окружающей среды, КН1 - КН2 = 1,0.

4. Рассчитывается коэффициент перфорации по формуле

; (6.6)

5. Находится коэффициент Кп в зависимости от коэффициента перфорации.

6. Определяется перегрев корпуса блока по формуле

; (6.7)

7. Определяется перегрев нагретой зоны по формуле

; (6.8)

8. Определяется средний перегрев воздуха в блоке

; (6.9)

9. Рассчитываются: удельная мощность элементов по формуле

; (6.10)

перегрев поверхности элементов по формуле

; (6.11)

перегрев окружающей среды у элементов по формуле

; (6.12)

10. Находятся температура корпуса блока по выражению

; (6.13)

температура нагретой зоны по формуле

; (6.14)

температура поверхности элементов по формуле

; (6.15)

средняя температура воздуха в блоке

; (6.16)

температура окружающей среды у элементов

; (6.17)

Расчет теплового режима произведен при помощи ЭВМ. Исходные данные и результаты расчета приведены в приложении.

6.3 Расчет конструктивно-технологических параметров ПП

6.3.1 Выбор и обоснование методов изготовления ПП

Миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры в большой степени зависит от технологии производства печатных плат, особенно многослойных. Многослойные печатные платы, сохраняя свойства обычных ПП, имеют свои особенности: высокая плотность монтажа; однотипность и воспроизводилось электрического взаимодействия между проводниками различных цепей (возможность учета паразитных связей и наводок, применение экранирующих слоев); размещение монтажа в однородной диэлектрической среде; более высокая устойчивость внутренних слоев к климатическим воздействиям; лучшая теплоотдача, меньшее число контактов входа и выхода [10].

Эти особенности МПП обусловили основные области применения: для выполнения соединений между интегральными микроузлами; в аппаратуре, размеры и масса которой должны быть минимальными, а также требуется экранирования большого числа электрических цепей; в аппаратуре, где должна быть обеспечена электрическая стабильность по всему тракту прохождения сигнала.

Требования, предъявляемые к аппаратуре, такие как надежность, малые габаритные размеры и масса, обеспечение теплоотводов, оптимальное резервирование, ремонтопригодность, а также экономичность конструкции, определили появление многочисленных методов изготовления MПП. В настоящее время известно около двухсот конструктивно-технологических способов получения MПП. В лабораторных условиях осуществляются 10-20 методов, а некоторые требования производственного, экономического и конструктивного характера ограничивают число методов, применяемых в промышленности до двух-трех. Широкое распространение получили метод открытых контактных площадок и метод металлизации сквозных отверстий,

В методе открытых контактных площадок межслойные соединения выполняются с помощью пайки выводов компонентов к контактным площадкам любого слоя. В этом способе главным критерием качества является малый сдвиг слоев, для определения максимально допустимого смещения слоев МПП относительно друг друга следует установить технологические критерии сдвига, руководствуясь при этом электрическими, технологическими и конструкционными требованиями. Говоря об электрических параметрах, в первую очередь необходимо иметь в виду обеспечение высокой надежности печатного монтажа, для чего надо избегать пробоев и электрических замыканий между проводниками и контактными площадками ПП. Отдельные слои МПП изготавливаются фотохимическим способом на одностороннем фальгированном диэлектрике. В слоях штампом вырубаются отверстия так, чтобы после их сборки в МПП ко всем контактным площадкам имелся свободный доступ. После сборки в пакет платы совмещаются и спрессовываются. Однако наибольшее распространение получил метод металлизации сквозных отверстий.

Этот метод является сравнительно простым и широко используется нас в стране и за рубежом. В мировой практике достигнуты определенные успехи в технологии изготовления МПП с применением химико-гальванической металлизации для создания электрических межслойных соединений. Металлизация позволяет повысить плотность монтажа, сократить число контактов, снизить продолжительность производственного цикла. Метод металлизации сквозных отверстий по существу, единственный метод создания конструкций МПП с наиболее оптимальной электрической структурой, обеспечивающий надежную передачу наносекундных импульсов и распределение питания между активными элементами быстродействующих вычислительных машин. Изготовление этим методом MПП имеют: более короткие линии связей; возможность электрического экранирования; улучшение характеристик, связанное с устойчивостью к воздействию окружающей среды в результате расположения всех печатных проводников в массе монолитного диэлектрика; возможность увеличения числа слоев без существенного возрастания стоимости и длительности процесса. Более 80% всех MПП изготавливаются методом металлизации сквозных отверстий. Такие платы могут быть жесткими, гибкими и комбинированными. Сущность метода состоит в следующем. Сначала собирают пакет из отдельных слоев с монтажными схемами на внутренних слоях (выполненными химическим способом или позитивным) и из склеивающихся прокладок. На каждом отдельном слое с проводящим рисунком пробивают базовые (фиксирующие) отверстия, с помощью которых совмещают контактные площадки по вертикали. Число отверстий устанавливается в зависимости от размеров платы. Данная операция проводится на установке совмещения и пробивки фиксирующих отверстий. Аналогичные отверстия пробиваются и в листах прокладочной стеклоткани.

После склеивания прессованием слоев в монолитный пакет проводят сверление - на стенках отверстий вскрывают торцы контактных площадок внутренних слоев. Соединения их друг с другом и с контактными площадками наружного слоя осуществляется в результате металлизации отверстий. Недостаток - необходимость подтравливания диэлектрика, что вызывает опасность загрязнения изоляционного основания продуктами травления. Однако подтравливание диэлектрика в отверстиях МПП позволяет увеличить поверхность фольги в переходном отверстии примерно на 300%. Это повышает надежность межслойного соединения.

Таким образом, вышеуказанные достоинства метода металлизации сквозных отверстий обуславливают его использование при производстве печатной платы.

6.3.2 Расчет параметров печатного монтажа

Последовательность расчета:

1. Исходя из технологических возможностей производства выбирается метод изготовления и класс точности 1111. Для изготовления МИН выбираем химический способ изготовления, класс точности 3.

2. Определяем минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

; (6.18)

где Jмах - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках, А;

Jдоn - допустимая плотность тока, А/мм2 ;

t- толщина проводника, мм.

;

3. Определяем минимальную ширину проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем по формуле

; (6.19)

где р - удельное объемное сопротивление, Омּмм2 /м;

l - длина проводника, м;

Uдоп - допустимое падение напряжения, В.

4. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий d:

; (6.20)

где dэ - максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

ΔdНО - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, мм.

r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ.

5. Определяем наименьший номинальный диаметр контактной площадки по формуле

; (6.21)

где d - диаметр отверстия, мм;

Δd - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия, мм;

Δtво - верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки,

Δtmp - значение подтравливания диэлектрика в отверстии, для МПП принимается равным 0,03 мм;

b - гарантийный поясок, мм;

Δtno - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;

Td - допуск расположения осей отверстий, мм.

TD - допуск расположения центров контактных площадок.

6. Определяем наименьшее номинальное расстояние l между двумя контактными площадками по формуле:

; (6.22)

где D1, D2 - диаметры контактных площадок, мм;

п - количество проводников проходящих между контактными площадками;

S, t - наименьшие значения основных размеров для узкого места. Для третьего класса точности S=0,25, t=0,25;

Т1 - значение допуска расположения печатного проводника, мм.

6.4 Полный расчет надежности

Расчет выполняется на заключительной стадии проектирования, когда имеется (по результатам соответствующих расчетов) точная информация об условиях работы элементов с учетом влияния внешних и внутренних воздействующих факторов (температуры, вибраций, влажности и т.п.) [16].

Расчет выполняется для периода нормальной эксплуатации при следующих основных допущениях:

- отказы случайны и независимы;

- учитываются только внезапные отказы;

-имеет место экспоненциальный закон надежности.

При полном расчете надежности учитываются не только электрической схемы, но и элементы конструкции (монтажные соединения, печатные платы, монтажные проводники, несущие конструкции и т.д.). Кроме того, при полном расчете надежности учет электрического режима и эксплуатационных условий работы элементов должен быть произведен точно.

Исходными данными для полного расчета надежности устройства должны быть следующие:

1. Электрическая принципиальная схема и перечень используемых в конструкции элементов.

2. Значения коэффициентов электрической нагрузки элементов. Если по результатам разработки схемы устройства эти данные отсутствуют, то значения коэффициентов электрических нагрузок должны быть рассчитаны путем сравнения расчетных уровней нагрузок элементов схемы с рабочими характеристиками соответствующих элементов конструкции.

3. Справочные значения интенсивностей отказов элементов.

4. Условия эксплуатации элементов с учетом внешних и внутренних воздействующих факторов.

5. Заданное время работы, t [17].

Последовательность расчета:

1. Принимают решение о том, какие факторы, кроме коэффициента электрической нагрузки, будут учтены.

Используя результаты конструкторских расчетов, определяют значения параметров, описывающих учитываемые факторы, причем эти значения желательно иметь для каждого элемента.

2. Формируются группы однотипных элементов.

Признаками объединения элементов в одну группу в данном расчете является не только функциональное назначение элемента, но и примерное равенство коэффициентов электрической нагрузки и параметров, описывающих другие учитываемые эксплуатационные факторы.

Если для элементов одного и того же функционального назначения значения КН≤0.05 … 0.1, то такие элементы по коэффициенту электрической

нагрузки допускается объединять в одну группу.

3. Определяется суммарная интенсивность отказов элементов с учетом коэффициентов электрической нагрузки и условий их работы в составе устройства. Пользуются формулами

; (6.23)

; (6.24)

где λj(v) - интенсивность отказов элементов j - группы с учетом электрического режима и условий эксплуатации;

λoj - справочное значение интенсивности отказов элементов j-й группы, j=1,…,k;

nj - количество элементов в j-й группе, j=l,…,к;

к - число сформированных групп однотипных элементов;

а(хi) - поправочный коэффициент, учитывающий влияние фактора xi , i=1,…,m;

т - количество принимаемых во внимание факторов.

4. По общепринятым формулам для экспоненциального распределения подсчитывают показатели T0, PΣ(tз),Tcp,Tγ.

5. Подсчитывают показатели восстанавливаемости РЭУ. Среднее время восстановления рассчитывают по формуле:

; (6.25)

Вероятность восстановления РЭУ за заданное время t3 рассчитывают в предположении, что время восстановления распределено по нормальному закону по выражению

; (6.26)

Данные необходимые для полного расчета надежности сведены в таблицу 6.

Расчет произведен при помощи ЭВМ. Результаты расчета приведены в приложении.

6.5 Расчет электромагнитной совместимости

Цель расчета электромагнитной совместимости является определение работоспособности устройства в условиях воздействия перекрестных помех в линиях связи.

Блок обмена сообщениями выполнен в виде ТЭЗа на многослойной печатной плате третьего класса точности из стеклотекстолита СТФ 2-35, покрытой лаком УР231. Ширина проводников равна 0,2 мм, расстояние между ними - 0,15 мм. Максимальная длина области связи проводников активной и пассивной линии составляет 0,11 м. Максимальное напряжение в активной линии равно 5,2 В на частоте 190 кГц. В блоке использованы микросхемы серии 1533.

В состоянии логической “1” помеха слабо влияет на срабатывание логического элемента, поэтому рассмотрим случай, когда на входе микросхемы логический “0”. При этом Uвх0=0,4 В, Iвх0=0,4 мА, Uвых0=0,4 В, Iвых0=4,8 мА.

Таблица 6.2 - Данные для расчета надежности.

№ п/п	Тип элемента	Кол. П	Инт. Отказов, х!0"6/ч	Время вост., ч	Кн	Попр. Коэф
1	Микросхема цифровая	72	0,05	0,5	0,6	0,5
2	Микросхема аналоговая	2	0,1	1,2	0,5	0,5
3	Генератор ГК 1 –07	1	0,3	1,0	0,5	0,6
4	Диод 2Д522	1	0,15	0,6	0,7	0,2
5	Индикатор АЛ307БМ	1	0,1	1,5	0,5	0,8
6	Конденсатор К 10- 17	65	0,02	1,1	0,4	0,15
7	Конденсатор К53-4А	4	0,05	0,55	0,4	0,15
8	Набор резисторов НР1	1	0,03	0,5	0,4	0,3
9	Резистор С2-ЗЗН	5	0,05	0,5	0,4	0,3
10	Резонатор РК169-МА	1	Од	0,6	0,5	0,6
11	Соединитель	204	0,1	2,0	0,5	0,2
12	Пайка	1658	0,01	0,5	–	0,5
13	Плата	1	0,2	3,0	0,4	1

Тогда можно определить входное и выходное сопротивления по формулам:

, (6.27)

,

,

Определяем взаимные емкость и индуктивность параллельных проводников на поверхности ПП по формуле:

, (6.28)

где l - длина области связи проводников, м;

δ - расстояние между проводниками, м;

t - толщина проводника, м;

b - ширина проводника;

ε – диэлектрическая проницаемость среды между проводниками, расположенных на наружных поверхностях платы, покрытой лаком.

, (6.29)

где εп и εл- диэлектрические проницаемости материала платы и лака (для стеклотекстолита εП = 6, для лака УР-231 εЛ =4)

.

Взаимная индуктивность определяется по формуле:

. (6.30)

.

Вычисляем сопротивление изоляции между проводниками активной и пассивной линии связи по формуле:

, (6.31)

где ρ- удельное поверхностное сопротивление основания ПП, для стеклотекстолита р = 5 • 1010 Ом.

.

Определяем действующее напряжение помехи на входе микросхемы в режиме логического “О” по формуле:

. (6.32)

Сравниваем действующее напряжение помехи с помехоустойчивостью микросхемы. Для микросхем серии 1533 Un=0,4 В. Следовательно, действие помехи не приведет к нарушению работоспособности блока.

7. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Одной из важнейших задач конструирования РЭА является максимальное внедрение методов автоматизированного проектирования, что в итоге должно