KP%20RES%20lab%20rab (Методы и отчеты по лабам РЭС)

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 КОНСТРУКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙЯЧЕЙКИ БЛОКА РЭСЦель работы — изучение конструкции функциональной ячейки, определение количественных оценок относительных показателей качества конструкции и сравнение качества конструкций функциональных ячеек по комплексному показателю.Краткие теоретические сведенияИзвестно [1], что показатели качества конструкций радиоэлектронныхсредств (РЭС) классифицируются на функциональные, материальные, абсолютные, относительные и комплексные.

Среди перечисленных показателейкачества конструкций РЭС особое место занимает группа относительныхпоказателей. Это обусловлено их широким использованием при решениипроектно-конструкторских задач ранних стадий разработки, таких, как оценочные расчеты массогабаритных параметров, обоснование внешних ивнутренних параметров конструкций РЭС и др.Относительные показатели качества получают в результате нормирования абсолютных показателей. В инженерной практике наибольшее 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 в единице объема и определяется по формулеm0 =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 отдают конструкциям с большим значением m0, если высокая плотность конструкциидостигнута не за счет массы несущих и вспомогательных элементов.Известное значение плотности m0 позволяет с помощью (1.1) оценитьмассу конструкции через заданный объем или объем конструкции через заданное значение массы.3Плотность упаковки элементов принято характеризовать числом электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в единице объема конструкции.

Для определенияплотности упаковки используется соотношениеγ=N ДЭ + N ИЭ ед,,VKm3(1.2)где NДЭ - количество дискретных радиоэлементов; NИЭ - количество интегральных радиоэлементов, т.е. радиоэлементов, выполненных на кристаллахполупроводников или подложках гибридных микросхем.Чем выше плотность упаковки элементов γ, тем выше качество конструкции.При известных значениях γ и количестве ЭРЭ в конструкцииNЭЛ=NДЭ+NИЭ можно на ранних стадиях разработки с помощью (1.2) найти ожидаемый объем РЭС.Коэффициенты дезинтеграции характеризуют относительное изменение материальных показателей конструкции в целом (массы, объема, площади) по сравнению с соответствующими показателями элементной базы присоздании конструкции.Значения коэффициентов дезинтеграции находят с помощью соотношенийqm =mK;mЭЛqV =VK;VЭЛqS =SK,S ЭЛ(1.3)где mK ,VK, SK - масса, объем и площадь конструкции соответственно; mЭЛ- суммарная масса ЭРЭ; VЭЛ - суммарный установочный объем ЭРЭ; SЭЛ суммарная установочная площадь ЭРЭ.Коэффициенты дезинтеграции массы qm и объема qV могут быть использованы для оценки качества конструкций любой формы, коэффициентдезинтеграции площади qS - качества планарных конструкций.

ОбратныекоэффициентамkS =щади.4дезинтеграциивеличиныkV =1 VЭЛ=qVVКи1 S ЭЛназывают коэффициентами использования объема и пло=qSSККак следует из (1.3), для идеальных конструкций (mК=mЭЛ, VК=VЭЛ,SК=SЭЛ) коэффициенты дезинтеграции равны единице, для реальных конструкций — больше единицы.Располагая значениями коэффициентов дезинтеграции и данными о материальных показателях элементной базы, с помощью (1.3) можно получитьоценочные значения материальных показателей разрабатываемой конструкции РЭС.Как отмечалось выше, относительные параметры m0, γ, qm, qV и qS могут 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 γ позволяют проводить сравнительный анализ качества любых конструкций, то коэффициенты дезинтеграции применимы для сравнительной оценки качестваконструкций, выполненных на одной элементной базе. Это обусловлено тем,что значения коэффициентов дезинтеграции зависят от материальных показателей ЭРЭ, и, например, для аппаратуры на транзисторах (второе поколение РЭС) они могут быть меньше, чем для аппаратуры на бескорпусныхмикросборках (четвертое поколение РЭС).Сравнение качества конструкций РЭС по отдельным (дифференциальным) показателям может привести к противоречивым и часто трудно разрешимым ситуациям.

К примеру, из двух конструкций у первой выше плотность m0, у второй - выше плотность упаковки элементов γ.Поэтому выбор лучшего варианта обычно производят по результатамкомплексной оценки качества каждого из вариантов с помощью соотношения:nQ = ∑ ϕiα i* ,(1.4)i =1где ϕi - весовые коэффициенты, определяющие значимость каждого из nпоказателей 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;• обосновать значения весовых коэффициентов φi ;5• привести влияние всех показателей α1, α2, …, αn на качество конструкции либо к тенденции повышения показателя Q, либо к тенденции егопонижения;• произвести нормирование дифференциальных показателей.Выбор дифференциальных показателей αi производится в интересахнаиболее полного учета в показателе Q всей совокупности свойств конструкции.Приведение влияния обоснованных показателей αi на качество конструкции к одной тенденции состоит в замене на обратные величины показателей, воздействие которых на Q противоположно большинству дифференциальных показателей.Нормирование дифференциальных показателей позволяет исключитьразмерности αi и, как правило, выполняется с помощью соотношенияα i* =αiα i max,(1.5)где αimax - максимальное из значений i-го дифференциального показателядля сравниваемых вариантов.Назначение весовых коэффициентов производится методом экспертных оценок из условияn∑ ϕi = k ,(1.6)i =1где k=1, 10, 100 и т.д.

- число, определяющее бальность системы выбора коэффициентов.Лучший вариант конструкции выбирают либо по максимальному, либопо минимальному значению Q в зависимости от выбранной тенденции влияния 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 исследованияОбъектом исследования в лабораторной работе является функциональная ячейка блока разъемного типа. По принятой классификации ячейка бескаркасная, с односторонним размещением ЭРЭ. Несущим элементом конструкции является двухсторонняя печатная плата, выполненная комбинированным методом. На плате размещены микросхемы, дискретные радиоэлементы, вилка электрического соединителя типа ГРПМ, контрольные гнезда иобъемные шины питания и земли.

Для защиты от воздействия влаги послесборки печатная плата покрыта лаком УР-231.Порядок выполнения работы1. Получить функциональную ячейку, изучить ее конструкцию, определить габаритные размеры ячейки, составить краткое описание конструкции.2. Выполнить анализ элементной базы функциональной ячейки. Определить типы ЭРЭ. Оценить размеры корпусов ЭРЭ. Используя справочнуюлитературу и приблизительные размеры корпусов, уточнить размеры и определить массу каждого ЭРЭ. При определении установочных размеров принять во внимание размеры, расположение и формовку выводов ЭРЭ.

Данныеоб элементной базе удобно разместить в табл. 1.1.Таблица 1.1УстаЧислоноинтегр.вочнаяэлеменплотовщадь,Размеры корУстаУстановочныепуса ЭРЭ поМас- норазмеры ЭРЭ,справочнику,са, вочныммммй объем,дли- ши- вы- дли- ши- вы- дли- ши- вы32гсмсмна рина сота на рина сота на рина сотаКоли- ИзмеренныеТип ЭРЭ чество размеры корЭРЭ пуса ЭРЭ, ммОбработать данные табл. 1.1, найти суммарную массу, установочныйобъем, установочную площадь и число ЭРЭ в составе функциональной ячейки.7По формулам (1.1), (1.2), (1.3) найти относительные показатели качества функциональной ячейки m0, γ, qm, qV и qS .

Оценить полученные значения, сопоставив их с типичными значениями относительных показателейкачества для РЭС различного назначения (табл.1.2) и значениями относительных показателей качества для ФЯ на корпусированных 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.

Получив у преподавателя или у соседней бригады данные альтернативного варианта конструкции функциональной ячейки, с помощью (1.4)сравнить варианты конструкций и определить лучший вариант.4. Оформить отчет по лабораторной работе.Содержание отчетаОтчет по лабораторной работе оформляется в соответствии с требованиями методических указаний по выполнению лабораторных работ в учебной лаборатории кафедры 404 и должен содержать:1.

Цель лабораторной работы.2. Описание конструкции функциональной ячейки с приведением эскиза конструкции.83. Результаты анализа элементной базы ячейки, таблицу данных поэлементной базе, результаты обработки данных таблицы.4. Расчет относительных параметров конструкции и анализ полученных результатов.5. Сравнительную оценку двух вариантов конструкций функциональных ячеек по комплексному показателю качества.6.