КРЭС лаб раб 2006_ (КРЭС лаб раб 2006)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮМОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)Конструкторское проектирование РЭСУчебное пособие к лабораторным работамУтвержденона заседании редсовета26 сентября 2005 г.МоскваИздательство МАИ2006УДК: 621.396.6 (075)Авторы: В.Ф.

Борисов, Ю.В. Каширин, М.Ф. Митюшин, А.А. Мухин,М.Н. Ушкар, Ю.В. ЧайкаКонструкторское проектирование РЭС: Учебное пособие клабораторным работам / В.Ф.Борисов, Ю.В.Каширин, М.Ф.Митюшин,А.А.Мухин, М.Н.Ушкар, Ю.В.Чайка. — М.: Изд-во МАИ, 2006. — 72 с.: ил.Помещены описания лабораторных работ по основным разделамдисциплины «Конструкторское проектирование радиоэлектронных средств».Приводятся краткие теоретические сведения, описание моделей и методоврасчета, описание объекта исследования, методические указания повыполнению лабораторных работ. Для самостоятельной подготовки клабораторным занятиям описание каждой работы снабжено контрольнымивопросами и списком дополнительной литературы.Предназначено для студентов радиотехнических специальностей.Рецензенты: кафедра КиТ РЭС Арзамасского политехнического институтаНижегородского государственного технического университета(зав. кафедрой д-р техн. наук, проф.

Н.П. Ямпурин);канд. техн. наук., доцент Ю.Н. КорниенкоISBN 5-7035-1745-1© Московский авиационный институт(государственный технический университет), 2006Работа 1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЯЧЕЙКИ БЛОКА РЭСЦель работы — изучение конструкции функциональной ячейки,определение количественных оценок относительных показателей качестваконструкции и сравнение качества конструкций функциональных ячеек покомплексному показателю.Краткие теоретические сведенияИзвестно [1], что показатели качества конструкций радиоэлектронныхсредств (РЭС) классифицируются на функциональные, материальные,абсолютные, относительные и комплексные.

Среди перечисленныхпоказателей качества конструкций РЭС особое место занимает группаотносительных показателей. Это обусловлено их широким использованиемпри решении проектно-конструкторских задач ранних стадий разработки,таких, как оценочные расчеты массогабаритных параметров, обоснованиевнешних и внутренних параметров конструкций РЭС и др.Относительные показатели качества получают в результатенормирования абсолютных показателей.

В инженерной практикенаибольшее применение находят следующие относительные показатели:• плотность конструкции m0;• плотность упаковки элементов γ;• коэффициенты дезинтеграции массы qm, объема qV и площади qS.Плотность конструкции m0 характеризует массу конструкции вединице объема и определяется по формулеm0 =1.mK,кг/м3,VK(1.1)где mK и VK - масса и объем конструкции соответственно.По значению m0 конструкции РЭС делятся на "плавающие"(m0≤1000 кг/м3) и "тонущие" (m0>1000 кг/м3). Предпочтение отдаютконструкциям с большим значением m0, если высокая плотностьконструкции достигнута не за счет массы несущих и вспомогательныхэлементов.Известное значение плотности m0 позволяет с помощью (1.1) оценитьмассу конструкции через заданный объем или объем конструкции череззаданное значение массы.3Плотность упаковки элементов принято характеризовать числомэлектрорадиоэлементов (ЭРЭ) в единице объема конструкции.

Дляопределения плотности упаковки используется соотношениеγ=N ДЭ + N ИЭ ед,,VKm3(1.2)2.где NДЭ - количество дискретных радиоэлементов; NИЭ количествоинтегральныхрадиоэлементов,т.е.радиоэлементов,выполненных на кристаллах полупроводников или подложках гибридныхмикросхем.Чем выше плотность упаковки элементов γ, тем выше качествоконструкции.При известных значениях γ и количестве ЭРЭ в конструкцииNЭЛ=NДЭ+NИЭ можно на ранних стадиях разработки с помощью (1.2)найти ожидаемый объем РЭС.Коэффициентыдезинтеграциихарактеризуютотносительноеизменение материальных показателей конструкции в целом (массы, объема,площади) по сравнению с соответствующими показателями элементной базыпри создании конструкции.Значения коэффициентов дезинтеграции находят с помощьюсоотношенийqm =3.mK;mЭЛqV =VK;VЭЛqS =SK,SЭЛ(1.3)где mK ,VK, SK - масса, объем и площадь конструкциисоответственно; mЭЛ - суммарная масса ЭРЭ; VЭЛ - суммарныйустановочный объем ЭРЭ; SЭЛ - суммарная установочная площадь ЭРЭ.Коэффициенты дезинтеграции массы qm и объема qV могут бытьиспользованы для оценки качества конструкций любой формы, коэффициентдезинтеграции площади qS - качества планарных конструкций.

ОбратныекоэффициентамkS =1 S ЭЛ=qSSКдезинтеграциивеличиныkV =1 VЭЛ=qVVКиназывают коэффициентами использования объема иплощади.4Как следует из (1.3), для идеальных конструкций (mК=mЭЛ, VК=VЭЛ,SК=SЭЛ) коэффициенты дезинтеграции равны единице, для реальныхконструкций — больше единицы.Располагая значениями коэффициентов дезинтеграции и данными оматериальных показателях элементной базы, с помощью (1.3) можнополучить оценочные значения материальных показателей разрабатываемойконструкции РЭС.Как отмечалось выше, относительные параметры m0, γ, qm, qV и qSмогут быть использованы для сравнительной оценки качества конструкцийРЭС.

Предпочтительны конструкции с большими значениями m0 и γ именьшими значениями qm, qV и qS. Однако если показатели m0 и γпозволяют проводить сравнительный анализ качества любых конструкций,то коэффициенты дезинтеграции применимы для сравнительной оценкикачества конструкций, выполненных на одной элементной базе. Этообусловлено тем, что значения коэффициентов дезинтеграции зависят отматериальных показателей ЭРЭ, и, например, для аппаратуры натранзисторах (второе поколение РЭС) они могут быть меньше, чем дляаппаратуры на бескорпусных микросборках (четвертое поколение РЭС).СравнениекачестваконструкцийРЭСпоотдельным(дифференциальным) показателям может привести к противоречивым ичасто трудно разрешимым ситуациям.

К примеру, из двух конструкций упервой выше плотность m0, у второй - выше плотность упаковки элементовγ.Поэтому выбор лучшего варианта обычно производят по результатамкомплексной оценки качества каждого из вариантов с помощьюсоотношения:nQ = ∑ ϕiα i* ,(1.4)i =14.где ϕi - весовые коэффициенты, определяющие значимость каждогоиз n показателей качества, по которым проводится сравнение вариантов; α i*- нормированные значения показателей.Для получения комплексной оценки в виде (1.1) необходимо:• обосновать набор дифференциальных показателей качестваα1, α2, … , αn, исчерпывающе характеризующих особенности сравниваемыхконструкций;5• обосновать значения весовых коэффициентов φi ;• привести влияние всех показателей α1, α2, …, αn на качествоконструкции либо к тенденции повышения показателя Q, либо к тенденцииего понижения;• произвести нормирование дифференциальных показателей.Выбор дифференциальных показателей αi производится в интересахнаиболее полного учета в показателе Q всей совокупности свойствконструкции.Приведение влияния обоснованных показателей αi на качествоконструкции к одной тенденции состоит в замене на обратные величиныпоказателей, воздействие которых на Q противоположно большинствудифференциальных показателей.Нормирование дифференциальных показателей позволяет исключитьразмерности αi и, как правило, выполняется с помощью соотношенияα i* =αi,α i max(1.5)5.где αimax - максимальное из значений i-го дифференциальногопоказателя для сравниваемых вариантов.Назначениевесовыхкоэффициентовпроизводитсяметодомэкспертных оценок из условияn∑ ϕi = k ,(1.6)i =16.где k=1, 10, 100 и т.д.

- число, определяющее бальность системывыбора коэффициентов.Лучший вариант конструкции выбирают либо по максимальному, либопо минимальному значению Q в зависимости от выбранной тенденциивлияния дифференциальных показателей αi на качество конструкции.Содержание задания1. Изучить конструкцию и дать краткое описание функциональнойячейки.2. Провести анализ элементной базы функциональной ячейки.3. Выполнить расчет относительных показателей качества m0, γ, qm, qVи qS и проанализировать полученные значения.64.

Произвести сравнение качества конструкций двух функциональныхячеек по комплексному показателю качества.Краткое описание объекта исследованияОбъектомисследованиявлабораторнойработеявляетсяфункциональная ячейка блока разъемного типа. По принятой классификацииячейка бескаркасная, с односторонним размещением ЭРЭ. Несущимэлементом конструкции является двухсторонняя печатная плата,выполненная комбинированным методом.

На плате размещены микросхемы,дискретные радиоэлементы, вилка электрического соединителя типа ГРПМ,контрольные гнезда и объемные шины питания и земли. Для защиты отвоздействия влаги после сборки печатная плата покрыта лаком УР-231.Порядок выполнения работы1. Получить функциональную ячейку, изучить ее конструкцию,определить габаритные размеры ячейки, составить краткое описаниеконструкции.2.

Выполнить анализ элементной базы функциональной ячейки.Определить типы ЭРЭ. Оценить размеры корпусов ЭРЭ. Используясправочную литературу и приблизительные размеры корпусов, уточнитьразмеры и определить массу каждого ЭРЭ. При определении установочныхразмеров принять во внимание размеры, расположение и формовку выводовЭРЭ. Данные об элементной базе удобно разместить в табл. 1.1.Таблица 1.1РазмерыУстаИзмеренныеУстанЧислоКоликорпуса ЭРЭ УстановочныеновочразмерыМасс овочнинтегр.Тип ЭРЭ чествопоразмеры ЭРЭ,наякорпуса ЭРЭ,а,ыйэлементЭРЭммсправочнику,площаммобъем,овммдь,длин шир высо длин шир высо длин шир высо32гсмсма ина таа ина таа ина таОбработать данные табл. 1.1, найти суммарную массу, установочныйобъем, установочную площадь и число ЭРЭ в составе функциональнойячейки.7По формулам (1.1), (1.2), (1.3) найти относительные показателикачества функциональной ячейки m0, γ, qm, qV и qS . Оценить полученныезначения, сопоставив их с типичными значениями относительныхпоказателей качества для РЭС различного назначения (табл.1.2) изначениями относительных показателей качества для ФЯ накорпусированных микросхемах (табл.1.3).Таблица 1.2НаименованиепоказателяпередатчикиЗначение показателей для РЭСустройствапитанияустройстваиндикациивычислительные устройстваm0, кг/м3600 – 800700 – 900500 – 700400 – 600kV0,3 – 0,40,5 – 0,70,2 – 0,40,3 – 0,5Таблица 1.3ГраницыпоказателейЗначения относительных показателейm0, г/см3γ, эл/смqmqVqSМинимальное0,1391,541,333,672,51Среднее0,64,62,814,36,3Максимальное1,82710,28,724,616,23.