Вопросы по КТО 2013 г

ВОПРОСЫ по КТО 2013 г.

1.Технические требования к ЭВМ. v

1. Техническая характеристика (параметры изделия). (Объем памяти, частота, вх. сопротивление и т. д.)

2. Состав изделия и требования к конструкции. (Вес, габариты, требования по внешнему воздействию.. составные части изделия)

3. Показатели назначения и экономного использования материалов. Ограничения на материалы, экономное использование энергии.

4. Требования к надежности. (Вероятность безотказной работы, наработка на отказ, срок службы)

5. Требования к технологичности. Технологичность может быть производственная, эксплуатационная, ремонтная. Могут быть заданы в виде качественной и количественной характеристики. Количественный показатель - ПТК (показатель технологичности конструкции). ПТК в зависимости от типа производства.

	Массовое	Серийное	Единичное
Деталь	Максимум
Сборочная единица
Комплекс			Минимум

6. Требования к метрологическому обеспечению. Указывается перечень измерительных приборов для контроля данного прибора. Указывается периодичность контроля параметров, квалификация специалистов, документация по контролю.

7. Требования к уровню унификации и стандартизации. Унификация 80-90%.

Kус=(Nст+Nуниф/(Nст+Nуниф+Nуник)) *100%

Унифицированные – не по стандарту, но перешло из других разработок.

8. Требования по безопасности и охране окружающей среды. Изделие и его производство должно быть безопасным.

9. Эстетические и эргономические требования. Требования по созданию комфортной среды для человека-оператора.

10. Требования к патентной чистоте. Интеллектуальная собственность – изобретения, защищенные патентом, промышленные образцы, товарные знаки. До выпуска нужно произвести патентный поиск.

2. Условия эксплуатации. v

Условия эксплуатации.

Все внешние воздействия можно разбить на две группы: воздействия естественных условий (температура, влажность, давление и т. д.) и искусственные воздействия, зависят от объекта размешения аппаратуры:

·  Механические (вибрация, удар, лин. ускор.)

·  Акустические (механ. возд. высоких частот)

·  Радиационное излучение (α,β,γ лучи)

·  Биологическое воздействие (насекомые, грызуны..)

·  Хим возд (пары кислот, щелочей)

Все климатические зоны делятся на группы:

У – умеренный климат. УХЛ – умеренно-холодный. ТВ – тропический влажный. ТС – тропический сухой. Т – тропический. М – морской(холодный и умеренный). ТМ – тропический морской. ОМ – общий морской. О – общий для суши. В – всеклиматическое исполнение.

Виды помещений: 1) Открытый воздух. 2) Под навесом. 3) В закрытых неотапливаемых помещениях. 4) В помещениях с искусственным климатом. 5) Помещения с повышенной влажностью. (сырые подвальные помещения)

По расположению объекты делят на: 1) Наземные. 2) Морские 3) Бортовые 4) Космические

Наземная аппаратура делится на группы (для вычислительной техники): 1) Стационарные, в отапливаемых и неотапливаемых помещениях. 2) Автомобильный транспорт. 3) Железнодорожный транспорт 4) Водный транспорт 5) Портативные, работающие на ходу 6) Портативные, не работающие на ходу.

По всему комплексу внешних воздействий устанавливается группа жёсткости. Всего 10.

1 – самая слабая, 10 – самая сильная

3.Цикл жизни ЭВМ и этапы опытно-конструкторской работы. v

3.Цикл жизни ЭВМ и этапы опытно-конструкторской работы.

НИР→ОКР→Производство→Эксплуатация→Утилизация

1.  НИР – научно-исследовательская работа, выполняется в случаях, когда нужно получить изделие с принципиально новыми параметрами. Может иметь как положительный так и отрицательный результат. Завершается разработкой ТЗ на опытно-конструкторскую работу.

2.  ОКР – разработка конструкций изделия и выполнение документации для его изготовления

3.  Производство – изготовление изделия по конструкторской документации. 1) Подготовка производства. 2) Массовый выпуск изделий

В подготовку производства входит разработка производственно-технических процессов, приобретение необходимого технического оборудования, изготовление нестандартного оборудования. Закупка покупных изделий. Затем выпускают установочные партии, делаются испытания, подписываются акции, а затем начинают серийное производство.

4.  В процессе эксплуатации могут проводиться испытательные работы, регл. Работы, ремонт. При истечении срока службы изделия подписывается акт о списании. Может проводится комиссия и продлить срок службы.

5.  При утилизации следят чтобы не нанести вред окружающей среды и выделяют драгоценные драгметаллы

Этапы ОКР

Этап – законченная часть ОКР, в результате которой достигается результат и составляется отчет. Оплата работы выполняется по мере выполнения этапов.

ПТ→ЭП→ТП→КД

1. ПТ – предложения технические. С момента получения ТЗ. Разработчик проводит анализ ТЗ. выбор и сравнительный анализ вариантов исполнения. Выбирается предпочтительный вариант и техническо-экономическое обоснование. Выполняется пояснительная записка, эскизы внешнего вида, иллюстративный материал. Этап завершается защитой технического предложения. На всех документах устанавливается литера П. Литера – особый знак на документах, определяющий, на каком этапе находится проект.

2. ЭП – эскизный проект. Выполняется с целью установления конкретных решений в соответствии с выбранным вариантом. Прорабатывается сама конструкция. Выполняются чертежи общего вида, пояснительная записка, расчёты. Завершается защитой эскизного проекта. Документам присваивается литера Э.

3. ТП – технический проект. Выполняется с целью получения окончательного технического решения. Делаются макеты, проверяется работоспособность. Часто объединяют с ЭП. Документам присваивается литера Г.

Первые три этапа предварительные.

4. КД – разработка конструкторской документации по правилам ЕСКД. Основной, наиболее продолжительный этап. Результатом является выполнение КД, пригодной для изготовления изделий на заводе. Документам присваивается литера О – КД для опытного образца. После испытания опытного образца присваивается литера О1 (изделие сделано и прошло испытания). Составляется протокол испытаний, изготавливается установочная партия для получения статистики. После этого присваивается литера А. Для военной техники проводится испытание головной партии (литера Б).

4.Единая система конструкторской документации. v

4. Единая конструкторская документация.

- комплекс гостов по правилам оформления конструкторских документов.

1) ЕСКД – единая система конструкторской документации.

2) ЕСПД – единая система программных документов.

3) ЕСТД – единая система технологической документации.

4) ЕСТПП – единая система технологической подготовки производства.

В соответствии с ЕСКД все изделия поделены на группы:

1) деталь - изделие из одного материала, неразборное 2) сборочная единица – изделие из деталей. 3) комплекс – несколько изделий, предназначенных для выполнения общих функций. 4) комплект – несколько изделий, не соединенных между собой, но имеющих вспомогательную функцию. (комплект запасных частей). Для кадой группы изделий выполняется своя документация.

№	Наименование документа	Условные обозначения	Деталь	Сборочная единица	комплекс	комплект
1	Чертеж детали	-	++	-	-	-
2	Сборочный чертеж	СБ	-	++	-	-
3	Схема электрическая:
	-структурная	Э1	-	+	+	-
	-функциональная	Э2	-	+	+	+
	-принципиальная	Э3	-	+	+	+
	-соединений	Э4	-	+	+	+
	-общая	Э5	-	+	+	-
	-подключений	Э6	-	+	+	-
	-размещения	Э7	-	+	+
4	Спецификация		-	++	++	++
5	Технические условия	ТУ	+	+	+	+
6	Эксплутационные документы	ТО, ИЭ, Ф, В	+	+	+	+

В таблице приняты обозначения: - документ не исполняется, + документ необязателен для исполнения, ++ документ обязателен для исполнения.

Эксплуатационные документы: ТО – техническое описание. ИЭ – инструкция по эксплуатации. Ф – формуляр. В – ведомость.

Создается ведомость документов: хххх. хххххх. ххх. хх, где хххх – код организации из общероссийской классификации; хххххх – код изделий из классификатора промышленных изделий России; ххх – номер разработки; хх – сокращённое название документа.

По статусу документы делятся на:

1)  Оригинал – выполняется непосредственно исполнителем

2)  Подлинник – делается на основе оригинала, так как оригиал должен хранится в архиве предприятия

3)  Дубликат – дублёр подлинника, используется для создания копий

4)  Копия – рассылается всем заинтересованным лицам

Документ может быть поставлен в виде бумажных носителей, фото носителей и в электронном виде.

1)  Структурная схема (Э1). Указывает составные части изделия и взаимосвязи между ними. Для изучения общих принципов работы. Нет детализации.

2)  Функциональная схема (Э2).Исп-ся для изучения принципа работы устр-ва. Более подробна. Указ-ся только элементы и связи, несущие функц. нагрузку.

3)  Принцип-я схема (Э3). Опр-т полный состав элементов и связей устр-ва. Самая подробная и полная схема. Элементы обознач-ся в виде УГО. Связи между элементами могут вып-ся в виде отдельных линий и шин. У кажд. эл-та должно быть позиционное обозначение.

4)  Схема соединений. (Э4). Указ-ся соед-я между элементами, эл-ты – в упрощ. виде.

5)  Общая схема (Э5). Выполн-ся на изделия высокого уровня (чаще на комплекс). Нужна для сборки.

6)  Схема подключ-я (Э6). Указ-ся связи данного изделия с внешними подключаемыми устр-ми.

7)  Схема размещения (Э7). Показ-т размещение в пространстве составных частей изделия.

5. Принципы и методы конструирования. Модель конструкции ЭВМv

Принципы и методы конструирования. Модель конструкции ЭВМ

Модульное конструирование – разбиение ЭВМ на составные модульные конструктивные единицы.

Принципы модульного конструирования: одноуровневые и многоуровневые. При одноуровневом конструировании вся электрическая схема устройства размещается на одном конструктивном модуле (на одной плате ЭВМ). Основные достоинства – высокая надёжность, быстродействие, малые габариты. Недостатки – неремонтопригодность, сложность настройки, функциональные ограничения.

Многоуровневое – конструкция создаётся из отдельных модулей разных уровней. Основные сложности – соединение таких модулей в одно устройство. Такие конструкции могут содержать несколько модулей, причём конструкция i-го уровня устанавливается в i+1 уровень.

Требования:

1.  Требования производственной технологичности. В этом случае можно организовать параллельное производство.

2.  Требования эксплуатационной технологичности. Упрощение эксплуатации и ремонта.

3.  Психофизиологические и антропометрические характеристики человека требуют разделения сложных объектов на части.

Достоинства таких требований: высокий уровень унификации, упрощённое создание таких модификаций, возможность неограниченного по мощности наращивания системы. Недостатки: ухудшение быстродействия, надёжности.

Одна из самых сложных задач – разбиение общей электрической схемы на части, которые будут размещены в отдельных модулях.

Два метода разбиения:

1. Конструктивно-технологический. Критерии: деление на относительно равные части так, с почти равным количеством элементов и связей. Достоинства – унификация, высокий уровень технологичности (можно использовать одно и то же оборудование). Недостатки – отдельные блоки не объединены по функциональности => более сложная настройка и ремонт, низкая эксплуатационная технологичность.

2. Функционально-узловой метод. Критерии: функциональная завершенность модуля.

В настоящее время применяется многоуровневый принцип с функционально-узловым методом компоновки. Плюсы: сокращение сроков разработки, снижение стоимости разработки, высокий уровень стандартизации и сертификации, автоматизация разработки, изготовления, регулировки и контроля. Выигрывает в эксплуатационной технологичности.

Под моделью конструкции ЭВМ понимают совокупность конструктивным модулей, объединенных в иерархическую структуру.

Система (высший уровень)→Стойка (3-й уровень)→Блок (2-й уровень)→Субблок (1-й уровень)→Компонент (0-й уровень).

0-й уровень – компоненты, из которых состоят платы, обычно покупные.

1-й уровень – минимальная сборочная единица, типовой элемент замены (ТЭЗ).

2-й уровень – блок или панель, конструкция, в которую устанавливаются ТЭЗы.

3-й уровень – стойка, конструкция, в которую устанавливаются блоки.

Первая задача при конструировании проекта – создание модели будущей конструкции.

Присоздании модели решается сколько уровней и кол-во элементов на каждом уровне.

6.Геометрическая компоновка конструкции. v

Геометрическая компоновка конструкции.

Цели – обеспечение конструкторско-технологических требований, технологических характеристик, обеспечение эксплуатационной технологичности.

Задачи:

1. Выбор формы конструкции. Надо выбрать такую форму конструкции, чтобы при заданной площади или объеме связи между ее материальными точками имели минимум суммарной длины (прямоугольники, параллелепипеды).

2. Выбор компоновочной схемы. Компоновочная схема – взаимное расположение конструкций в пространстве: одномерная компоновочная схема; двумерная компоновочная схема; трехмерная компоновочная схема; комбинированная схема.

3. Выбор способов перемещения конструкций относительно друг друга. Перемещение во время ремонта: а) выдвижная конструкция. Достоинства: быстрая замена, относительно технологичная конструкция. Недостаток: при выдвижении теряется электрический контакт; б) откидывающаяся конструкция. Связана ленточными кабелями. Не теряется электрический контакт; в) веерные конструкции.

4. Расчет геометрических размеров. Сводится к решению задачи уменьшение длины связей τз=L/V (V≈15см/нс). L – длина линии связи. При заданном объеме модуля и заданной компоновочной схеме необходимо найти такое соотношение линейных размеров, чтобы получить минимальную длину связи между самыми удаленными точками (при постоянной площади платы) lmax=f1(l1,…,ln)→min, V=f2(l1,…,ln). На практике такие расчеты не всегда делают. Часто берутся просчитанные и разработанные типовые схемы: .

Критерии при выборе формы: минимальная сумма расстояний между точками (оптимальная – круг, квадрат), технологичность, возможность совмещения форм.

При взаимном расположении конструкций в пространстве должно быть оптимальное распределение теплового потока, возможности соединения между модулями.

Типовые схемы компановки: одномерные, двухмерные, трёхмерные(практически не используются).

7.Классификация конструкций 0-го уровня. v

Конструкции 0-го ур-ня. Компоненты.

Классификация 0 уровня: Стандартные детали (винты, гайки), Уникальные детали, Покупные компоненты (изделия).

Классы элементов.

1.Пассивные электронные комп. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, кварцевые резонаторы.

2.Полупроводниковые приборы. Диод, транзистор, стабилитроны, светодиоды.

3.Микросхемы

4.Индикаторы и панели. Одиночные, Линейные шкалы, цифровые.

5.Аккустически приборы. Электромагнитные, Пьезоэлектрические, (Электретные) микрофоны.

6.Электромеханические устройства. Реле

7.Коммутационные изделия. Кнопки, переключатели, jumper'ы.

8.Батареи питания

9.Радиаторы, кулеры и др.

8.Конструкция субблока. v

Конструкция субблока.

Субблок является конструктивной единицей первого уровня и объединяет на одной плате исходные схемотехнические компоненты. На одном субблоке может размещаться от десятков до нескольких сотен компонентов.

Субблок состоит из: каркаса, монтажной платы, лицевой панели, элементов электрической коммутации, элементов механического закрепления.

Каркас – несущий элемент конструкции, на который устанавливается плата, придаёт жёсткость. Если каркас отсутствует, то несущим элементом является сама плата и субблок безкаркасный. Типовая конструкция каркаса – рамка с отверстиями для крепления платы, иногда – с ручкой.

Монтажная плата предназначена для закрепления компонент и организации электрических соединений между ними. Монтаж может быть объемный, печатный и смешанный. Объемный монтаж – выводы элементов соединены проводами. Печатный монтаж – соединение выполнется по поверхности платы в виде медных полосок. Смешанный монтаж – объемный и печатный монтаж вместе (для плат с высокой плотностью, и когда необходимо выполнить соединение по кратчайшему расстоянию, например для СВЧ) .

Субпанель предназначена для размещения органов управления, элементов индикации, элементов коммутации с внешними устройствами. Может отсутствовать.

Элементы механического закрепления служат для закрепления субблока в блоке.

9.Типовые конструкции 2-го и третьего уровней ЭВМ. Системный блок ПЭВМ. v

Типовые конструкции 2-го и третьего уровней ЭВМ.

Конструкции второго уровня: блоки, каркасы, панели. Конструкции 2 ур используются для размещения конструкций 1 ур. Европейский стандарт САМАС (КАМАК) устанавливает конструкцию и размеры блоков (h – высота, b – длина, l – ширина). В блоке должна быть направляющая для платы, коммутационная плата, направляющая для блока и пространство для установки плат. Электрические соединители используют для соединения с другими блоками.

Конструкции третьего уровня – стойки, рама, шкаф. Используются для размещения конструкций 2 ур. При конструировании стоек нужно учитывать требования теплового режима, требования по защите от воздействий внешних условий, требования эстетики и эргономики. Блоки устанавливаются в шкаф, внизу обычно располагается блок вентиляторов.

10.Назначение печатных плат и элементы печатного монтажа. v

Печатные платы являются основным элементом электронной аппаратуры.

Печатные платы выполняют следующие функции:

1.  Являются несущей конструкцией для размещения электротехнических компонент

2.  Обеспечивает электр связи между компонентами

ПП содержит основание, проводящий рисунок, элементы для механического крепления, элементы маркировки.

Основание платы – пластина из одного или несколько слоёв диэлектриков. Проводящий рисунок – рисунок выполненный на верхней или нижней поверхности платы с помощью медных полосок. Состоит из монтажных отверстий, переходных отверстий, монтажно-планарные площадки, печатные проводники, печатные контакты (ламели).

Площади могут быть сплошными и термическими.

Переходные отверстия как и монтажные, без термических барьеров. Обычно меньшего диаметра чем монтажные. Используется для передачи электрического сигнала с одного слоя на другой.

Ламели предназначены для соединения платы с электрическим разъёмом.

Необязательно:

1 – крепежное отверстие. 2 – место для маркировки. 3 – основание. 4 – монтажное отверстие. 5 – печатный проводник. 6 – печатный контакт. 7- посадочное место компонента. 8 – переходное отверстие.

11. Виды и компоновочная структура печатной платы. v

Виды печатных плат и компоновочная структура.

1. Односторонняя печатная плата (ОПП). Монтаж выполняется только на одной стороне платы. Контактные площадки у монтажных отверстий с одной стороны. Платы простые, дешевые, используются в бытовой технике, функционально ограничены. Просты в изготовлении, но можно использовать только для простых схем.

2. Двусторонняя печатная плата (ДПП). Монтаж с двух сторон, контактные площадки с обеих сторон монтажного отверстия, внутри отверстие металлизировано. Широко используется (90% от всех плат), обладает высокой плотностью монтажа, можно организовать схемы любой сложности, развитые технологические возможности. Необходимо металлизировать покрытие.

3. Многослойные печатные платы. У сквозного отверстия контактные площадки между всеми слоями, бывают межслойные переходные отверстия, изоляционные прокладки помещаются между слоями, в тех местах, где нет проводников. Плотность монтажа больше, чем у ДПП, используется для схем цифровой техники, обеспечивает более высокое быстродействие, легче организовать пересечение проводников, но большая сложность и низкая ремонтопригодность.

4. Гибкие (ГПП) -  это односторонние, двухсторонние или многослойные печатные платы, изготовленные на гибком основании небольшой толщины. Они служат в качестве соединений между различными частями электронных устройств или аппаратов Так же гибкие печатные платы выступают в качестве замены кабельного соединения. Иногда гибкие печатные платы служат основой для катушек индуктивности, антенн и во многих других устройств.

5. ГЖПП - Гибко-жесткие печатные платы – это печатные платы схожие с гибкими печатными платами, но с механическим усилением в определенных местах. Чаще всего жесткий слой прикрепляется к гибкой печатной плате с тыльной стороны по отношению к контактным площадкам. Такие платы позволяют добиться более высокой надежности электрического соединения между гибкой и жесткой платой. Жесткий слой изготавливают из полиимида или стеклотекстолита.

Компановочные структуры печатных плат. Определяет способ монтажа компонентов на ПП. Типы:

1.  Компоненты устанавливаются на 1 сторону

2.  Компоненты устанавливаются на 2х сторонах

Класс А – установка в монтажные отверстия

Класс В – на планарные площадки

Класс С – смешанный монтаж

12. Класс точности и координатная сетка печатной платы. v

. Класс точности и координатная сетка печатной платы.

Класс точности устанавливает основные размеры на элементы печатного монтажа. В соответствии с ГОСТ определены 5 классов точности (1-самый грубый, 5 – самый точный), которые задают минимальные размеры элементов печатного монтажа.

t, мм, - наименьшая номинальная ширина проводника

S, мм, - наименьшее номинальное расстояние между проводниками

b, мм, - минимально допустимая ширина контактной площадки

d/H, - отношение минимального диаметра контактной площадки к толщине платы

∆t, мм - предельное отклонение ширины печатного проводника или контактной площадки от номинального значения

Tt, мм, - позиционный допуск на размещение проводника

Координатная сетка – ортогональная сетка на плоскости платы, с помощью которой определяют координаты элементов печатного монтажа. Пересечения линий – узлы, расстояния между узлами – шаг координатной сетки. Основной шаг – 0,5 и 0,05 мм. Стандарты: 2,5; 1,25; 0,625; 0,5 мм. Дополнительные шаги – все, кратные 0,05 мм.

Компоненты должны устанавливаться выводами в узлы координатной сетки, если шаг вывода не подходит то первый вывод должен быть установлен в узел сетки.

Необязательно----------------------------------------------------------------------------------------

Условные обозначения элементов печатного монтажа	Класс точности
1	2	3	4	5
t, мм, наименьшая номинальная ширина проводника	0,75	0,45	0.25	0,15	0,1
S, мм, наименьшее номинальное расстояние между проводниками	0,75	0,45	0.25	0,15	0,1
b, мм, минимально допустимая ширина контактной площадки	0,30	0,20	0,10	0,05	0,025
d/H, отношение минимального диаметра контактной площадки к толщине платы	0,4	0,4	0,33	0,25	0,2
∆t, мм предельное отклонение ширины печатного проводника или контактной площадки от номинального значения	0,15	0,10	0,05	0,03	0.03
Tt, мм, позиционный допуск на размещение проводника	0,20	0,10	0,05	0,03	0,02

13.Электрические требования к печатным платам. v

Электрические требования к печатным платам.

Электрические параметры платы зависят от материала проводника, способа покрытия проводника, материала основания печатной платы, от расположения проводника.

1. Допустимая токовая нагрузка на печатные проводники. Между точками ∆φ – 0,1 от напряжения питания. Для меди ток не более 100А на сечение в 1 мм2.

2. Допустимое рабочее напряжение между двумя элементами проводящего рисунка. Зависит от расстояния, напряжения, от диэлектрических свойств основания.

3. Объемное и поверхностное сопротивление изоляции основания.

4. Напряжение пробоя изоляции.

5. Диэлектрическая проницаемость – способность поляризации диэлектрика.

6. Погонная емкость проводников.

7. Погонная индуктивность.

8. Взаимная емкость.

14.Материалы для изготовления печатных плат. v

Материалы для изготовления печатных плат.

1)  Фольгированный диэлектрик

2)  Нефольгированный диэлектрик

3)  Керамические основания

4)  Металлические основания

Фольгированные и нефольгированные диэлектрики – слоистый диэлектрик покрытый с одной или двух сторон медной фольгой или без неё.

Используется гетинакс, стеклотекстолит, полимеры.

1. Гетинакс: наполнитель – бумага (целлюлоза), связующее – фенольные смолы. ГФ1-35 – гетинакс фольгированный, односторонний с толщиной фольги 35 микрон. Невысокая прочность, влагостойкость, низкое сопротивление.

2. Стеклотекстолит – спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксидной смолой. СФ1-35. Высокая прочность.

3. Полимеры используются для гибких пп.

Керамическое основание используется для пп находящихся в условиях повышенной температуры (жаропрочные). Но дорогие и хрупкие.

Металлические основания используются для отвода тепла.

Защитные покрытия бывают для печатных проводников и для всей печатной платы (лаки, эмали, полимерные пленки). Используются для защиты от внешних воздействий: влаги, коррозии, механических воздействий, обеспечивают паяемость, улучшают электропроводность, улучшают электрический контакт, повышают прочность проводников, улучшают товарный вид.

Покрытие печатных проводников: основной сплав – олово+свинец; сплав Розе (олово, свинец, висмут) – устойчив к коррозии, хорошо паяется; сплав ПОС (61% олово, свинец); сплавы золота, серебра, палладия, никеля, радия.

Для изготовления печатных плат применяются много материалов, такие как гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, эбонит, микалекс, винипласт и т. д. Рассмотрим несколько материалов. Гетинакс - слоистый материал, изготовляемый методом горячего прессования из специальной бумаги, пропитанной фенольдегидной или крезолальдегидной смолой. Обладает высокими электроизоляционными свойствами. Хорошо поддаётся механической обработке.Стеклотекстолит - для его изготовления применяют стеклянные ткани, пропитанные специальными смолами. Отличается высокой теплостойкостью (до 180°С), а также высокими электроизоляционными и механическими свойствами; хорошо обрабатывается.Текстолит - прессованный слоистый материал, изготовляемый из хлопчатобумажной ткани или стеклолакоткани, пропитанной фенольдегидной или крезолальдегидной смолами. Он теплостоек, обладает высокими механическими свойствами, хорошо обрабатывается и шлифуется, устойчив против истирания.

Фольгированный стеклотекстолит бывает одно - и двух-слойным.

Материалы основания: 1. Фольгированные диэлектрики. 2. Нефольгированные диэлектрики. 3. Металл. 4. Керамика.

Изоляционные прокладочные материалы, защитные лаки, защитные пленки. Диэлектрики обычно состоят из наполнителя и связующего.

1. Гетинакс: наполнитель – бумага (целлюлоза), связующее – фенольные смолы. ГФ!-35 – гетинакс фольгированный, односторонний с толщиной фольги 35 микрон.

2. Стеклотекстолит – спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксидным клеем. СФ1-35.

3. Основания на базе полиамидов.

15. Габаритные размеры и толщина печатной платы. v

Габаритные размеры и толщина печатных плат

Размер печатной платы задается ТЗ. Возникает задача упаковать всю электрическую схему на данных размерах платы. Расчет ведется с учетом конструкторских технических зон:

- для размещения элементов,

- для размещения электрического соединителя,

- для размещения электрического контроля,

- для размещения элементов механического закрепления платы,

- маркировки,

- краевые поля ПП.

Ограничения:

- отношение длина/ширина не более 3

- размеры берутся из ряда, установленного ГОСТом в большую сторону

- толщина платы, также выбирается из стандартного ряда:

- учитываются механические нагрузки,

- учитывается способ закрепления ПП в конструкции более высокого уровня,

- учитывается материал, из которого будет изготовлена ПП,

- диаметр отверстия/толщина ПП должен быть не менее значения, установленного нормативом

- толщина платы должна быть выбрана из ряда, установленного ГОСТом.

Расчет элементов ПП

- ширина проводника, исходя из допустимого тока, допустимого падения напряжения

- расстояние между проводниками, исходя из класса точности и электрических параметров

- диаметр отверстия, исходя из толщины вывода компонента, величина зазора, точность изготовления

- размер краевого поля,

- диаметр контактной площадки, исходя из диаметра отверстия и класса точности

16.Причины отказов в конструкциях ЭВМ и показатели надежности. v

16.Причины отказов в конструкциях ЭВМ и показатели надежности.

Причины отказов:

1)  Отказ ЭВМ – частичная или полная утрата работоспособности приводит к неправильному или невыполнению функций. Отказы могут быть постепенными и внезапными. Постоянные объясняются износом изделия, а внезапные – конструкторским, технологическим дефектом.

2)  Сбой – временный отказ. Причина

– ошибка конструктора при расчётах, неправильный выбор материала

- ошибки технолога, неправильный технический процесс

- производственный брак

- отклонение от технологии, неправильное оборудование, недобросовестное исполнение

- невыполнение условий эксплуатации

- естественное старение

Показатели надёжности:

1)  Вероятность безотказной работыопределяет вероятность того что в ситстеме в течении времени T не произойдёт ни одного отказа

2)  Интенсивность отказов – число отказов в единицу времени

=Nотк/(N*tнабл)
У изделия существует период приработки (100ч), после которого идёт нормальный период, длительность которого и есьб срок службы изделия.

3)  Среднее время отказа – определяется как среднее время работы изделия между 2 соседними отказами

4)  Среднее время восстановления – для обнаружения неисправностей Tв=1/n* в

5)  Коэффициент готовности k=T0/(T0+Tв)

Если система состоит из n частей и каждая часть имеет вероятность отказа pn(i), тогда суммарная вероятность отказа равна произведению всех вероятностей.

Интенсивность отказов при этом равна сумме всех этих вероятностей.

-------------------------------------------------------------------------------------

1.  Предварит расчеты

2.  КР

3.  Уточнит расчеты

4.  Удовлетв треб ТЗ? Нет = Мероприят опо повыш надежн -> (3) ; Да = (5)

5.  Статистика

Использ данные для рассчета надежности всей конструкц в целом и отдел элементов.

1)  Выявление элементов привод к отказам

2)  Электрич элементы

3)  Электрич проводники

4)  Вероятности отказа элементов

Рассчет коэф-та по:

K1 - коэффициент, учитывающий механические воздействия.

K2 - зависящий от максимальной температуры и влажности, исходя из условий эксплуатации.

Температура	Влажность	K2
	До 70%	1.0
Более	До 70%	1.5
До	70-100%	2.0
Свыше 25	70-100%	2.5

K3 – учитыв атмосферное давление.

K4 – коэф-т нагрузки. нагрузки вычисляется для компонент, исходя из электрического режима работы i-го компонента индивидуально по одному или нескольким электрическим параметрам. ,

- рабочий параметр компонента. Находится путем расчета режима работы схемы.

- допустимый рабочий параметр компонента. Находится по справочным данным.

Коэффициент зависит от К4 и от температуры корпуса компонента.

- при температуре корпуса компонента менее 30С;

- при температуре корпуса компонента от 30С до 50С;

- при температуре корпуса компонента более 50С.

Интенсивность отказов:

Последн коэф отказ элементов по типу.

	1/час
Микросхема
Резистор
Конденсатор

Интенсивность отказов печатного блока:

(1/час)

Наработка на отказ:

(час)

Вероятность безотказной работы за сутки (24 часа):

Вероятность отказа за сутки (24 часа):

17.Расчет надежности типовых конструкций. v

Расчёт надёжности типовых конструкций

Предв. расчёт – соответствует ТЗ?:

– нет – применяются методы повышения надёжности и возвращается к этапу предвар. Расчёта

- да – эксплуатация – сбор данных о надёжности – конечный расчёт

Для Предв. расчёта требуются следующие исходные данные:

·  Принц эл схема

·  Чертёж (конструкция) пп

·  Режим работы компонент

·  Условия эксплуатации

·  Интенсивность отказов. Для получения данной информации выполняют следующее:

1 этап. Выявляются элементы конструкции и компоненты, кот-е легко могут вызывать отказы. (элементы печатного монтажа, соединители)

2 этап. Вычисляем интенсивность отказов всех эл-тов λi = k1*k2*k3..*αi*λ0i

к1 – коэф, учит. мех возд-я

к2 – температура и влажность

к3 – атмосфер. давление

αi – зависит от нагрузки и температуры корпуса

3 этап. Вычисляем общую интенсивность отказов:

λ = Сумм λi Ni, Ni – однотипных эл-тов.

4 этап. Расчёт показателей надёжности.

18.Способы повышения надежности. v

Способы повышения надёжности

1.Резервирование

Нерезервированная система

 

Вероятность отказа такой системы выше, так как она вычисляется как произведение вероятностей отказа каждого элемента

Система с резервированием

 

P(t)=1-П(1-Pi(t))

2.Уменьшение взаимной индукции. Для этого нужно:

·  Уменьшить длину проводника

·  Не допускать параллельно идущих проводников, пересекающихся, вьющихся

·  Исключить петли проводника

·  Сильно точные(?) цепи с крутыми фронтами сигнала прокладывать с большими зазорами более широкими проводниками

·  Применение экранирования

-------------------------------------------------------------------------------------------

Не было в лекциях, но думаю нужно

1.Замена компонентов на более надёжные.

2.Выбор более лёгких эл-х режимов работы

3.Ослабление воздействий внешней среды

4.Ослабление мех. воздействий

19. Механизмы переноса тепловой энергии в конструкциях ЭВМ..v

Механизмы переноса тепловой энергии в конструкциях ЭВМ.

Температура элемента: Θ=Θср+ΔΘк+ΔΘ, где Θср – температура среды, ΔΘк – перегрев корпуса, ΔΘ – перегрев элемента.

Допустимая температура перегрева элемента: ΔΘдоп=Θдоп-(Θср max+ΔΘк).

При состоянии теплового баланса кол-во тепла выдел элементом равно количеству отводимого тепла.

Определяется температура компонент, состояние теплового баланса и контролируется чтобы t не превышала допустимую.

Тепло отводится с помощью теплопередачи или теплового потока: , где RT – тепловое сопротивление, характеризующее канал теплового потока.

Тепловые расчеты можно проводить по аналогии с электрическими (температура – как напряжение, тепловой поток – как сила тока, тепловое сопротивление – как сопротивление).

Задачи конструктора: 1) Определить каналы передачи тепла и рассчитать тепловые сопротивления. 2) Создать тепловую модель и тепловую схему конструкции. 3) Составить уравнения теплового баланса и решить их. 4) применить меры по улучшению теплоотвода, если результаты, полученные при решении уравнений, не удовлетворяют условиям.

Каналы передачи тепла:

1. Кондуктивный перенос тепловой энергии. Кондукция (теплопроводность) – передача теплоты посредством взаимодействия молекул твердого тела или соприкасающихся теплых тел.

, λ – коэффициент теплопроводности. (К/Вт). Хорошие теплопроводники – металлы медь, серебро, золото. Ф=α(ΘВ-ΘА)S. , α – коэффициент теплопроводности соприкасающихся тел, зависит от теплопроводности тел и от поверхности.

2. Конвективный обмен.(самый эффективный) Конвекция – перенос теплоты при перемещении жидкой или газообразной среды. Ф=αкв(ΘТ-Θср)S. , αкв – зависит от конфигурации тел, разности температур, скорости потока и т. д.

3. Теплообмен излучением – производится с помощью инфракрасного излучения. Ф=αл(ΘТ-Θср)S. αЛ – зависит от материала и состояния поверхности (шероховатости и цвета).

20.Тепловая модель. Тепловая схема конструкции ЭВМ и уравнения теплового баланса. v

Тепловая модель конструкции ЭВМ.

Многие твёрдые тела имеют сложную конфигурацию и сложное тепловое распределение. В общем случае его можно описать системой дифференциальных уравнений. Конструкция разбивается на тепловые зоны, и считают что источники тепла в данной зоне распределены равномерно по объёму и на поверхности температура также одинакова.

Тепловая модель – упрощенная, идеализированная модель конструкции, в которой учитываются основные источники тепла и тепловые потоки. Чтобы сделать модель, конструкцию разбирают и считают, что поверхностная температура зон одинакова, и источники тепла распределены равномерно.

Модель 1 – учитывается только Qзоны и Qсреды

Модель 2 Модель 3 (усложненная).

После создания модели конструктор выделяет только существующие каналы передачи тепла.

Тепловая схема – схема передачи тепла от нагретых зон в окружающую среду через каналы передачи тепла. Цель теплового расчета – определить температуру каждой тепловой зоны.

Температура элемента: Θ=Θср+ΔΘк+ΔΘ, где Θср – температура среды, ΔΘк – перегрев корпуса, ΔΘ – перегрев элемента.

Допустимая температура перегрева элемента: ΔΘдоп=Θдоп-(Θср max+ΔΘк).

При состоянии теплового баланса кол-во тепла выдел элементом равно количеству отводимого тепла.

21.Меры по улучшению теплоотвода от теплонагруженных элементов ЭВМ. v

Меры по улучшению теплоотвода от теплонагруженных элементов ЭВМ.

1. Улучшить теплоотвод конструкции. Конструкцию ЭВМ выполнять из материалов с высоким коэффициентом кондукции (теплопроводности). Применять специальные теплооотводные шины.

2. Улучшить теплоотвод конвекции. Применять радиаторы.

3. Улучшить теплоотвод излучением. Использовать темный цвет для конструкции, поверхность должна быть шероховатой и матовой.

4. Уменьшить тепловой поток за счет использования элементов с меньшей мощностью рассеивания.

5. Увеличение нагретых зон.

6. Применение систем охлаждения.

---------------------------------------------------------------------------------------------

В помощь:

Каналы передачи тепла:

1. Кондуктивный перенос тепловой энергии. Кондукция (теплопроводность) – передача теплоты посредством взаимодействия молекул твердого тела или соприкасающихся теплых тел.

, λ – коэффициент теплопроводности. (К/Вт). Хорошие теплопроводники – металлы медь, серебро, золото. Ф=α(ΘВ-ΘА)S. , α – коэффициент теплопроводности соприкасающихся тел, зависит от теплопроводности тел и от поверхности.

2. Конвективный обмен.(самый эффективный) Конвекция – перенос теплоты при перемещении жидкой или газообразной среды. Ф=αкв(ΘТ-Θср)S. , αкв – зависит от конфигурации тел, разности температур, скорости потока и т. д.

3. Теплообмен излучением – производится с помощью инфракрасного излучения. Ф=αл(ΘТ-Θср)S. αЛ – зависит от материала и состояния поверхности (шероховатости и цвета).

22.Системы охлаждения конструкции ЭВМ. v

Системы принудительного охлаждения конструкции ЭВМ.

Системы охлаждения ЭВМ:

1. Естественная.

Системы с естественным охлаждением используют свойство более теплого газа подниматься вверх. Требования при конструировании: 1. Обеспечить хорошее обтекание воздухом всех элементов конструкции. 2. Теплонагруженные элементы размещаются ближе к стенкам конструкции. 3. Теплочувствительные элементы не располагать рядом или под источниками тепла. 4. Теплонагруженные элементы должны иметь хороший тепловой контакт с несущей конструкцией. 5. Перфорация в кожухе корпуса.

2. Принудительная воздушная. Требования при конструировании: 1. Создать малое аэродинамическое сопротивление потоку воздуха. 2. Обеспечить хороший доступ воздуха к теплонагруженным и теплочувствительным элементам. 3. Обеспечить одинаковые воздушные зазоры. 4. Узлы разместить так, чтобы их наименьшая по площади грань была перпендикулярна воздушному потоку. 5. Избегать замкнутых объемов, где воздух может застаиваться.

Системы делятся на приточные и вытяжные:

Приточная система – воздух нагнетается внутрь конструкции. + возможность создания сильного воздушного потока, возможность установки воздушных фильтров, облегченный режим вентиляторов. – неравномерность распределения воздушного потока, наличие аэродинамических теней.

Вытяжная система. + более равномерное распределение воздушных потоков внутри, отсутствие застойных зон. – невозможно организовать фильтрацию воздуха, более тяжелый режим работы вентилятора, невозможно точечного охлаждения воздушных зон, мощность вентилятора должна быть на 30% больше.

3. Принудительная жидкостная.

Принципиальная разница между воздушным и жидкостным охлаждением в том, что вместо воздуха через радиатор CPU или другого охлаждаемого устройства прокачивается жидкость. Вода или другие подходящие для охлаждения жидкости отличаются хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью. Циркулирующая жидкость обеспечивает гораздо лучший теплоотвод, чем поток воздуха. Это дает не только более низкую температуру охлаждаемых элементов, но и сглаживает резкие перепады температуры работающих в переменных режимах устройств.

По своим конструктивным особенностям системы жидкостного охлаждения имеет смысл разделить на два типа:
1. Системы, где охлаждающая жидкость приводится в движение помпой в виде отдельного механического узла.
2. Беспомповые системы жидкостного охлаждения, использующие специальные хладагенты, которые в процессе переноса тепла проходят через жидкую и газообразную фазы.

4. Элемент Пельтье

В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

5. Жидкий азот ;)

23.Паразитные параметры длинных линий связи. v

Паразитные параметры длинных линий связи

Источник→l→Приемник. Vср≈15см/нс (в проводных линиях связи). τз=l/V. Если τз≥¼tф – линия связи длинная. Если τз<¼tф – линия связи короткая. tф (~5 нс) – время фронта для данной логики. Будем рассматривать длинные линии связи. U2<U1. L > 20 см (длинная).

.

Альтернативная схема: .

Активное сопротивление много меньше реактивного. L0 – собственная индуктивность на метр, С0 – собственная емкость на метр. Z0 – волновое сопротивление.

24.Типовые линии связи. Их характеристики. v

Типовые линии связи. Их характ-ки

В большинстве сетей применяются три основные группы кабелей:

• коаксиальный кабель (coaxial cable);

• витая пара (twisted pair):

неэкранированная (unshielded);

экранированная (shielded);

• оптоволоконный кабель (fiber optic).

1.Коаксиальный провод, по конструкции - волновод.

Состоит из медной жилы, изоляции, окружающей ее, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки.

Если кабель, кроме металлической оплетки, имеет и слой фольги, он называется кабелем с двойной экранизацией. При наличии сильных помех можно воспользоваться кабели с учетверенной экранизацией. Он состоит из двойного слоя фольги и двойного слоя металлической оплетки.

Жила — это один провод или пучок проводов. Оплетка играет роль заземления и защищает жилу от электрических шумов и перекрестных помех. Проводящая жила и металлическая оплетка не должны соприкасаться, иначе произойдет короткое замыкание. Коаксиальный кабель более помехоустойчив, затухание сигнала в нем меньше чем в витой паре.

Тонкий (thin-wire) коаксиальный кабель — гибкий кабель диаметром 5мм. Подключается непосредственно к платам сетевого адаптера компьютеров, способен передавать сигнал на расстояние до 185 м, семейство RG-58, его волновое сопротивление равно 50Ом.

Толстый коаксиал – жесткий с диаметром 12 мм. Имеет большую степень помехозащищен-ности, механическую прочность, позволяет подключить новый комп. к кабелю, не останавливая работу сети, с помощью коннектора «зуб вампира», который проникает через изоляционный слой и вступает в непосредственный физический контакт с проводящей жилой.

Толстый коаксиальный кабель передает сигналы на большие расстояния.

Чем толще центральная жила, тем меньше затухание.

а)коэф. затухания д/б на длину, от него зависит предельная длина кабеля, чем м. Затухание, тем длиннее.

б)характеристич. сопротивление (волновое)

r=50W. При разрыве волна отражается от разрыва и идёт обратно. Но если R нагрузки

=r, то коэфф. отраж.=0, и не отраж. Поэтому на концах ставят терминаторы (R=50W)

Напр.: если в телевизоре вход 75W, а кабель 150W, или 50W, то будет каёмка на изобр., т. к. будет отраж.

r завсит от d и e.

Для подключения тонкого коаксиального кабеля к компьютерам используются

так называемые BNC–коннекторы (British Naval Connector, BNC):

1)коннектор - либо припаивается, либо обжимается на конце кабеля.

2)Т–коннектор - соединяет сетевой кабель с сетевой платой комп-ра.

3)баррел-коннектор - применяется для сращивания двух отрезков тонкого коаксиального кабеля.

4)коннектор в сети с топологией "шина" - для поглощения отраженнвх сигналов на каждом конце кабеля устанавливаются терминаторы.

Существует два класса коаксиальных кабелей:

1)Поливинилхлорид (PVC) — пластик, применяемый в качестве изолятора или внешней оболочки у большинства коаксиальных кабелей. Кабель PVC достаточно гибок, его можно прокладывать на открытых участках помещений. Однако при. горении он выделяет ядовитые газы.

2)Пленум (plenum) — для прокладки между фальш-потолком и перекрытием.

2.Витая пара.

Те же характеристики, коэфф. затухания и r=100±15W для локальной сети.

Чем выше частота, тем меньше мы можем раскрутить кабель на концах.

UTP – неэкранированная витая пара – кабель, в котором неизолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание проводников уменьшает элек-кие помехи извне при распространении сигналов по кабелю. Сегменты сети до 100м.

Пять категорий UTP.

1). Традиционный телефонный кабель, по нему можно передавать речь, но не данные.

2). Способен передавать данные со скоростью до 4 Мбит/с. 4 витые пары.

3). Кабель, способный передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. 4 витых пар с девятью витками на метр.

4). Кабель, способный передавать данные со скоростью до 16 Мбит/с. 4 витых пар.

5). Кабель, способный передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар медного провода.

STP – экранированная витая пара – изолированная пара проводников дополнительно помещена в экранную оплетку, что увеличивает помехозащищенность.

Типы экранов:

a)экран на каждом проводнике

б)на паре проводников

в)несколько пар в одном проводе

г)фольгированый экран

д)проволочный экран

Если в проводе несколько пар, то идёт наводка др. на др. – взаимные наводки (меньше-лучше). Для уменьшения вз. наводок меняют шаг намотки для каждой пары, т. е. будет сдвиг.

Если 2 пары витых, то использ коэфф. наводок на ближн. конце.

Если много пар, то исп суммарный коэфф наводок на ближнем конце.

3.Оптоволокно – для передачи используется свет.

Состоит из центральной стеклянной нити (световода) толщиной в несколько микрон, покрытой сплошной стеклянной оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем световод.

Распространяясь по световоду, лучи света не выходят за его пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки. Все это в свою очередь спрятано во внешнюю защитную оболочку.

2 вида оптоволокна:

1)одномодовый кабель – используется центральный проводник малого диаметра, соизмеримого с длиной волны света (5-10мкм). При этом все лучи света распространяются вдоль оптической оси световода, не отражаясь от внешнего проводника. В качестве источника света используют лазер. Длина кабеля – 100км и более.

2)многомодовый кабель – используют более широкие внутренние сердечники (40-100мкм). Во внутреннем проводнике одновременно существует несколько световых лучей, отражающихся от внешнего проводника под разными углами. Угол отражения наз. модой луча. В качестве источника излучения применяются светодиоды. Длина кабеля – до 2км.

25.Учет помех во взаимодействующих линиях связи. Основные источники и приемники помех. Основные каналы паразитной связи. v

Учет помех во взаимодействующих линиях связи. Основные источники и приемники помех. Основные каналы паразитной связи.

Паразитная наводка – непредусмотренная электрической схемой передача сигнала от одной линии связи к другой. При анализе электрической схемы конструктору необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить все возможные источники помех.

2. Выявить вероятные приемники помех.

3. Выявить паразитные связи между отдельными линиями.

Возможные источники помех: 1) Сеть переменного тока. 2) Мощные генераторы (особенно импульсные). 3) Электромеханические коммутационные устройства. 4) Электродвигатели. 5) Тиристорные схемы. 6) Импульсные источники питания.

Наиболее вероятные приемники помех: 1) Устройства автоматики с внутренней памятью. 2) Запоминающие устройства. 3) Прецизионные аналоговые схемы, особенно имеющие компараторы.

Наиболее вероятные паразитные связи: 1) Через электрическое поле (емкостная). 2) Через магнитное поле (индуктивная). 3) Гальваническая связь.

Уменьшение взаимной индукции. Для этого нужно:

·  Уменьшить длину проводника

·  Не допускать параллельно идущих проводников, пересекающихся, вьющихся

·  Исключить петли проводника

·  Сильно точные(?) цепи с крутыми фронтами сигнала прокладывать с большими зазорами более широкими проводниками

·  Применение экранирования

26.Анализ емкостной паразитной связи. v

Анализ емкостной паразитной связи.

Свз – взаимная паразитная емкость между линиями связи. С0 – собственная емкость второй линии связи. R – активное сопротивление линии связи.

UП2 зависит от: крутизны фронта сигнала (чем круче фронт, тем больше помеха); от величины емкости Свз (чем больше емкость, тем больше помеха); от величины С0 (чем больше емкость, тем меньше помеха), от величины R (чем меньше сопротивление, тем меньше помеха).

Чтобы уменьшить помеху:

1. Уменьшить емкость взаимодействия: ограничить длину взаимодействующих линий связи: применять ортогональное направление на разных сторонах платы; уменьшить длину проводников.

2. Уменьшить сопротивление R0: использовать источник с малым выходным сопротивлением.

27. Анализ индуктивной паразитной связи. v

Анализ индуктивной паразитной связи.

Uэдс≈Lвз*dI/dt.

Помеха зависит от: времени фронта (чем меньше, тем больше помеха), от С0 (чем больше, тем меньше помеха), от Lвз (чем больше, тем больше помеха), от R0 (чем меньше сопротивление, тем меньше помеха).

Способы уменьшения помех:

·  Уменьшить длину проводника

·  Не допускать параллельно идущих проводников, пересекающихся, вьющихся

·  Исключить петли проводника

·  Сильно точные(?) цепи с крутыми фронтами сигнала прокладывать с большими зазорами более широкими проводниками

·  Применение экранирования

28. Анализ паразитных связей через цепи питания. v

Анализ паразитных связей через цепи управления и цепи питания.

Такие помехи характерны для цифровых схем. Помеха зависит: от числа элементов, от фронта элементов, от собственной индуктивности линии.

Для уменьшения помехи: 1. Ограничивают число нагрузок n. 2. Уменьшать собственную индуктивность. 3. Устанавливать шинные формирователи, которые обеспечивают высокую нагрузочную способность.

Известно, что каждый цифровой элемент характеризуются двумя значениями тока потребления: в статике и в динамике (значительно выше). Во время переключения микросхемы возникает помеха.

, n – число микросхем, переключающихся одновременно. Эта помеха делится примерно пополам: на шине корпуса и на шине питания.

Меры для уменьшения помех:

1. Увеличение ширины шин питания.

2. Секционирование шин питания.

3. Использование под шину питания по нескольку контактов на разъемах.

4. Установка фильтрующих конденсаторов.

5. Подключение шины корпуса ближе к плате.

6. В платах, которые имеют аналоговые и цифровые микросхемы необходимо шины питания и корпуса разделить.

29.Виды воздействий на нестационарные ЭВМ. v

Виды воздействий на нестационарные ЭВМ.

Группы нестационарных ЭВМ: 1. Переносные ЭВМ или ноутбуки. 2. Возимые ЭВМ (железнодорожный, автомобильный и речной транспорт). 3. Бортовые ЭВМ (самолеты, ракеты). 4. Морские ЭВМ.(+ речной флот)

Наиболее опасные механические воздействия:

1. Вибрация. Вибрация характеризуется: частотой, Гц, ω; амплитудой, м/с, А; ускорение, см/с2, а.

2. Ударные нагрузки. Бывают одиночные и многократные удары. Ударная нагрузка характеризуется: числом ударов в серии, N; длительностью ударного импульса, tn; мгновенная скорость при ударе, v; форма ударного импульса, ускорением, длительностью удара. Для падения есть параметр высоты.

3. Линейные ускорения. Разгон или резкое ускорение. Характеристики: ускорение, длительность.

Вибропрочность – способность противостоять разрушающему действию в нерабочем состоянии. Вибростойкость – способность противостоять разрушающему действию в рабочем состоянии.

30.Анализ механических воздействий на нестационарные ЭВМ. Способы закрепления конструкций. v

Анализ механических воздействий на нестационарные ЭВМ. Способы закрепления конструкций.

Механическая модель конструкции представляется как группа твердых тел, соединенных упругими связями. , где X – обобщенная координата, Е – вектор обобщенных возмущающих сил, М – матрица коэффициентов инерции, В – матрица коэффициентов демпфирования, С – матрица коэффициентов жесткости.

Опновная цель – найти резонансные частоты.

Технические требования:

1. Вибропрочность – максимальные механические воздействия, при которых конструкция не разрушается.

2. Вибростойкость – свойство конструкции выполнять свои функции в условиях механических воздействий.

Способы крепления плат:

1. Зажатый край.

2. Опертый край (на направляющих).

3. Точечное крепление (винты).

4. Комбинирование.

Способы крепления:

1.Зажатый край. Пр: субблок жёстко уст-ся в эл. соединитель. Плюсы: Хорош. прочность и жёскость. Минусы: сложность зажима с неск. сторон, Возможность кручения субблока – трещины.

2.Опёртый край. Пр: установка СБ в направляющие, пазы. Плюсы: возможнось фиксации по всей плоскости, Возм-ть быстрого съёма и установки. Минусы: Недостаточная жёсткость крепл-я.

3.Точечные крепления. С пом-ю винтов. Системная плата. Плюсы: Высокая прочность, Фиксация по всей плоскости. Минусы: Неоперативность съёма и установки.

На практике обычно исп-т комбинацию способов крепления.

31.Амортизация нестационарных ЭВМ. v

Амортизация нестационарных ЭВМ.

Между конструкцией и объектом установки устанавливается амортизатор. Часть механической энергии поглощается амортизатором за счет трения или демпфирования, и преобразуется в тепловую энергию. Коэффициент виброизоляции: γ=Аmвз/Аmконс, где Аmвз – амплитуда колебаний внешнего воздействия, Аmконс - амплитуда колебаний конструкции. Коэффициент динамичности: η=1/γ.

Типы амортизаторов: 1. Метало-резиновые (АП, АК, …). Резиновый амортизатор имеет малый срок службы и его характеристика может смещаться. 2. Метало-пружинные (1 – пружина, 2- демпфирующая резина). Плохо на низких частотах. 3. Комбинированный – лучше и на низких и на высоких частотах, но дороже.

Типовые схемы крепления амортизаторов:

1. Вертикальная нагрузка (вид спереди).

2. Горизонтальная нагрузка (вид сверху).

Вид спереди Вид сверху

3. Комбинированные. Амортизатор более эффективен, когда силы прикладываются к центру тяжести.

4. Конструкции башенного типа.

32.Классификация технологических процессов изготовления ПП. v

Классификация методов изготовления ПП.

Печа́тная пла́та — пластина, выполненная из диэлектрика, на которой сформирована (обычно печатным методом) хотя бы одна электропроводящая цепь. Печатная плата (ПП) предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов или соединения отдельных электронных узлов.

1.По области применения.

·  Общего назначения (бытовая техника),

·  Специального назначения (для оборонного комплекса, для специальных погодных условий).

2.По принципу получения проводящего рисунка.

·  Субтрактивные – используют фольгир линейный диэлектрик, его часть удаляется для получения рисунка

·  Аддитивные – диэлектрик без фольги, на который нанос медь для рис-ка

·  Комбинированные

3.По виду печатной платы. Для ОПП(односторонней), ДПП(двусторонней), МПП(многослойная), (ГПП(гибкая) в лекциях не указано).

4.По точности: Обычные, Прецезионные(точные)

5.По способу нанесения защитного рисунка

·  Позитивн – на пробельные участки

·  Негативн – на проводниках и контактные площадки

33.Технологические процессы изготовления односторонних печатных плат. v

Техпроцессы изготовления ОПП

Осн. методы:

·  Химический негативный (субтративный),

·  Хим. позитивный (субтративный),

·  С применением активирующих паст (аддитивный)

Хим. негативный:

1.Получение заготовки.

 

2.Нанесение защитного рисунка по размеру контактной площадки

 

3.Травление меди

 

4.Удаление защит. рисунка

 

5.Сверление отверстий

 

6.Нанесение паяльной маски

 

7.Лужение (для защиты меди от окисления и нормальной паяемости)

 

Сплав олово-свинец

Хим. позитивный: защит. рельеф наносится там, где нет проводников и площадок.

1.  Получение заготовки.

 

2.  Нанесение защитного рисунка там, где нет проводников и площадок

 

3.  Металлизация (нанесение металлорезиста)

 

4.  Удаление защит. рисунка

 

5.  Травление

 

6.  Сверление отверстий

 

7.  Нанесение паяльной маски

 

Метод с применением активирующих паст. Аддитивный.

1.Заготовка.

 

2.Нанесение активирующей пасты.

 

Активирующая паста – пастообразующее вещество которое состоит из порошка металла и синтетического связующего (синтетические смолы). После нагревания синтетическо связующего испаряется и остаётся металл.

3.Металлизация(нагревание)

 

4.Меднение

 

5. Сверление и т. д. из химического негативного метода

Достоинство данного метода в том что он экологически чист, но низкая точность.

34.Технологические процессы изготовления двухсторонних печатных плат. Комбинированные методы для плат 1-3 класса точности. v

Техпроцессы изготовления ДПП

ДПП: Методы общего применения для 1-3 класса точности (комб. позитив, комб. негатив)

Наиб. часто исп-ся Комбин. позитив. метод.

1.Получение заготовки.

 

2.Сверление отверстий.

 

Медная фольга

3.Хим. меднение

 

Химическая медь

4.Гальваническое меднение

 

Гальваническая медь

5.Нанес. защ. рисунка на пробелы

 

Медный слой и защитный рисунок

6.Нанес. металлорезиста

 

7.Удаление защитного рисунка

 

8.Травление меди

 

Процессы нанесения паяльной маски SMOTL и SMOBS

SMOTL

Паяльная масса выполняет функцию защиты от внешних воздействий.

9.Оплавление металлорезиста

 

10.  Нанес. паяльн. маски

 

11.  Нанес-е сплава Розе

 

Достоинства – защитный слой. Недостатки – при нагревании закипает металлорезист оставшийся на проводниках.

Комбинированный негативный метод

Аналогично, только защитный рисунок наносится на проводники и контактные площадки.

35. Прецизионные методы изготовления двухсторонних печатных плат для 4,5 классов точности. v

Прецизионные методы изготовления двухсторонних печатных плат для 4,5 классов точности.

Тентинг-метод – позволяет изготовить платы 4 класса точности

1.Получ-е заготовки. Берётся фольгированный стеклотекстолит, фольга 18мм

 

2.Сверление отверстий

 

3.Хим. и гальв. меднение

 

4.Нанес. плёночного фоторезистана всю пов-ть (после засветки раствор-ся)

 

5.Получ-е защ. рисунка фотохим. методом. Остаётся на отверстиях и проводниках

 

6.Травление

 

7.Удаление защитного рисунка

 

8.Дальше как в комбинированных методах

+ Более выс. точность, чем комбин. метод (за счёт исп-я тонкой фольги), Небольшая продолжительность, Экономичный

Электрохимич. метод. 4-5 класс точности

1.Получение заготовки (нефольгир)

 

2.Сверление отверстий

 

3.Меднение

 

4.Нанес. защ. рис-ка

 

5.Электрохимическая металлизация

 

6.Удаление защитного рисунка

 

7.Травление оставшейся меди

 

Дальше как в комбинированных методах

-- сложно и долго химически меднить.

+ высочайший класс точности

Метод фотоформирования

V класс точности, керамич основа.

Основан на применении фотактиваторов, которые под действием ультрафиолета превращаются в металлическую плёнку

1.Получение заготовки

 

2.Сверление отверстий

3.Нанесение жидкого фотоактиватора

 

4.Фотэкспонир-е и правка

5.Удаление фотоактив с незасвечен мест

6.Толстослойное меднение

Релье