Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 4
Текст из файла (страница 4)
11ифровые микропроцессорные комплекты выпускаются электронной промышленностью, аналоговые функциональные комплекты находятся в стадии исследования. Развитие аналоговых функциональных комплектов как элементной базы для комплексной мнниатюрнзацин РЭА будет проходить в сбалансированном сочетании с цифровыми микропроцессорными комплектами. Идея включения в состав элементной базы, поставляемой электронной промышленностью, комплектов ИС плодотворна по многим соображениям. С конструкторской точки зрения она особо эффективна для высоких уровней миниатюризации и стандартизации. Например, комплект ИС, установленный на соединительной плате в РЭА У поколения, в функциональном смысле в РЭА 1У поколения эквивалентен блоку, а в РЭА 111 поколения — стойке.
Высокий уровень стандартизации обусловлен применением в комплекте ограниченного набора ИС, обеспечивающих при желаемом сочетании входящих в комплект ИС и различных включениях получение множества характеристик без доработки или введения согласующих дополнительных устройств, Неизбежная в этом случае функциональная избыточность не снижает показателей, так как она достигнута за счет высокой степени интеграции, заложенной в элементную базу. Вторая задача современного конструирования РЭА — охлаждение — в современном сложном виде возникла как побочное следствие миниатюризации.
Чем выше степень миниатюризации функционального узла, тем выше удельная рассеиваемаямощность (если, конечно,неприниты меры к снижению энергопотребления). Без тщательно продуманного и выполненного охлаждения нельзя обеспечить надежность и эффек. тивность современной РЭА. Задача охлаждения разбивается на две части: теплоотвод внутренний и теплоотвод внешний. Наиболее сложным является внутренний теплоотвод, т. е. отвод тепла от первичных тепловыделяющих элемен.
тов, расположенных внутри конструкции РЭА. Здесь эффективным решейием является применение теплостоков с использованием псевдотеплопроводности тепловых трубок. Тепловая трубка, использующая наиболее эффективный механизм отвода тепла на основе испарения и выполненная в составе несущей конструкции, в сочетании с УГИК на металлических н высокотеплопроводных подложках позволит осуществить отвод тепла изнутри РЭА на наружные несущие конструкции. Третья задача современного конструнронания РЭА — технолщнч. ность — решается конструктором в первую очередь на основе унифн -',;:„-=:~л-;.
кации и стандартизации. Избыточное разнообразие существующих в настоящее время конструкторских и схемотехнических решений резко '.!,';.::'" снижает технологичность, порождает мелкосерийность и многономеи клатурность. Стремление разрабатывать РЭА преимущественно по функ циональному назначению с оттеснением вопросов технологичности и стандартизации на второй план приводит к передаче в производство нетехнологичных конструкций Комплексная миниатюризация, существенно снижая габариты РЭА.
создает предпосылки для разработки РЭА с минимальным разнообразием по коаструктнвному выполнени1о, В соответствив с основными направлениями экономического и социального развитии нашей страны предусмотрено применять при создании новой аппаратуры модульный принцип с использованнем унифицированных узлов. Модульный принцип обеспечивает высокую технологичность на основе унификации и стандартизации и полностью приме. пим к конструированию РЭА, С раэвитвем комплексной миниатюризации модульный принцип прн создании новых конструкций РЭА получит наибольшее распространение [101. 'СЦ Раздел ОБЪЕКТ И ПРОЦЕСС КОНСТРУИРОВАНИЯ Глава 1 ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ти стРуктуРА кОнстРукции Конструкция РЭА как система.
Понятие ксистема» в технике означает сложную совокупность объектов и связей между ними, предназначенную для реализации заданных функций. Как любая сложная сборочная единица машиностроения или приборостроения, конструкция РЭА отвечает трем главным условиям системности: возможности композиции и декомпозиции, образованию при композиции новых качеств, не равных сумме свойств исходных частей, наличию иерархического порядка в структуре. Первые два условия системности означают, что в результате процесса конструирования (композиции) должно быть найдено и отражено в конструкторской документации новое структурное образование — конструкция РЭА (или ее части), состав" ленное из входящих в него готовых (покупных) и вновь спроектированных частей, причем это структурное образование должно обладать новыми качествами, не равными сумме свойств входящих в него частей.
Третье условие системности (иерархический порядок) проявляется в разделении конструкции на структурные уровни, или уровни входимости. Это значит, что высокий уровень структуры конструкции составляется из частей ее, относящихся к более низким уровням, или в терминах КД: составная часть, относящаяся к более низкому уровню входимости, входит в спецификацию части более высокого структурного уровня.
Структурные уровни. Структурное дробление конструкции дает экономические преимущества при разработке, производстве и эксплуатации РЭА и преследует три цели; 1)' параллельное конструирование частей; 2) параллельное изготовление частей; 3) повышение ремонтопригодности.
Параллельное конструирование частей, входящих в конструкцию, значительно ускоряет процесс конструирования. Оно возможно благодаря выполнению условий размерной совместимости, предусматривающей взаимное назначение . для сопрягаемых частей габаритных и присоединительных размеров, а также совмещаемых электрических параметров в пределах предусмотренных допусков. Параллельное изготовление частей, входящих в различные структурные ::,:-"":.,' уровни, идет по независимым производственным циклам, соприкасающимся только при сборке конструкции. Это ускоряет производство в десятки раз.
Ремонтопригодность при эксплуатации повышается благодаря упрощению поис. ка неисправностей и возможности ремонта агрегатным способом, т.е. путем замены крупных частей. В дальнейшем возможен ремонт этих частей Как<дан конструкция РЭА в зависимости от назначения имеет свою, присущую ей конкретную структуру. Однако требования стандартизации налагают ограничительные Л рамки на это разнообразие.
Можно представить некоторую обобщенную типовую структуру и на ее основе рассмотреть в общем виде основные структурные особенности, справедливые в принципе для всех конструкций. ,~' Типовая структура конструкции современной РЭА состо'ит из элементной базы как исходного функционального ма- '', териала и четырех уровней, от нулевого до третьего, из ко торых нулевой и первый называются низшими, а второй и третий — высшими (рис. 1-1). Рассмотрим эти составляю- лементная база состоит из электрорадиоиздслий ЭРИ), входящих в перечень элементов электрической ринципиальной схемы РЭА (илн частей РЭА) как ком- тующие изделия.
ЭРИ включают в себя следующие '"~~"'!:;: лаосы: 1) электрорадиоэлементы (ЭРЭ) — дискретные резисторы, конденсаторы, кварцевые фильтры и т. п., моточ. ные изделия (трансформаторы, дроссели, катушки индуктивности, электромагнитные линии задержки и др.); 2) электровакуумные изделия (ЭВИ) — радиолампы, электронно-лучевые приборы, электрические сигнальные лампы ":;;„",,п)табло и т. пл 3) полупроводниковые приборы (ППП)— транзисторы, тиристоры и т.
дл 4) интегральные схемы (ИС); б) изделия электропривода и автоматики (ИЭПА); 6)' 'контрольно-измерительные приборы (КИП); 7) комму;,;'.; ''-звационные изделия (КИ) — соединители, переключатели и гз т.д.; 8)' микропроцессорные комплекты (МПК); 9) волоконно-оптические кабели с соединителями (ВОКС) Отдельные нестандартизованные виды ЭРИ, имеющие узкое назначение, централизованно не поставляются, нх приходится изготовлять в специализированных цехах радиотехнических предприятий. Это относится в первую очередь к РЭА, идущей в производстве по заказам прошлых лет. В новых разработках нестандартизованные ЭРИ применяются все реже.
ЭРИ, предназначенные для установки на платы, называются навесными элементами, В ряде случаев для повышения уровня интеграции навесные элементы применяют в бескорпусном исполнении (рис. 1-2) или в виде пластин полупроводникового кристалла, не разделенных на отдельные элементы. Эти специальные случаи поставки элементной базы оговариваются в технических условиях прнменительно к технологии доработки их у потребителя. Элементная база — еще не конструкция РЭЛ. Конструкция начинается с функционального узла. Функциональный узел представляет собой первичное структурное образование и относится к нулевому структурному уровню. Существуют три разновидности функциональных узлов: микросборки, печатные узлы и гибридно-интегральные узлы Микросборки относят к подуровню нулевого уровня ";":~~!:-;:;: структуры РЭА.
Они входят в состав печатных узлов (корпусные микросборки) и гибридно-интегральных узлов (бескорпусные микросборки). Как показано на рис. 1-1, схема структуры РЭЛ имеет две параллельные ветви: по печатному (левая часть схемы) и гибридно-интегральному исполнению узлов (правая часть). В современной РЭА находят применение оба конструктивно-технологических исполнения Первый уровень состоит из модулей, второй — из бло- ков, а третий представляет собой окончательно оформлен'.:;~~'":.",-';., ную конструкцию РЭА в целом, т.е самостоятельное в :~:„:',,:: эксплуатационном отношении изделие в видесборочной еди- ницы.
Следует оговориться, что в радиотехнических ком'"',:;:-::;::;,':,плексах и системах сборочная единица, которую мы назы- "'". "иаем РЭА, обладает условной эксплуатационной самостоя::;" „:-' .. тедьностью, поскольку входит в комплекс как его часть. ,"'!-.",.,::!,;:!;,',Однако рассматриваемая структура конструкции РЭА от'„'-=--'-,й6йится к сборочным единицам и на комплексы не распро- -'~": 'Пзраняется. Отличительным признаком перехода от одного струкЪфрного уровни к другому,„бпл борочч, -'~ВО и у-й Баэодые несущце уробень юонипрунцин д-гп уродка(БНК 3) Манадлою, юриборы, Натеки, мо нван ные рамы, иуяьты синею, исрауса и льптд 2-и Боэодые несущие Ууабень нонтнрунцио 2-го уродил(БНК-2! Корпуса миироблокоВ Иаарйиою (ИБ) У-й Нассопач ВаэоВые несущие бродень ктиагунции 1-га урадня (БНК-1) Корпуса гидридно- итпеграаьнык модулео КУ Осюдания лплинерньче или мелтилиыыие Ыурюбеиь иуледюьо корпуса микросырок Ори Ьн КИ Ииирэсйрни (ИС! аорлусные мнкросборко(ис) Везкороусиые Элентрорадиттделоя (ЭРН)с злеаврорабиоглененты (ЭРЗ), электроВакууниые иателия (ЭВИ), полрцтдодюиодь~е приборы(ННЛ) импе ралынче Стзчы(ИС)ч иттлии гюитутбтдпда и адтомотини (ИЭКА), канпуольно иэмеРителытт пРибоРы (КНП), комндтауианиьче иэделиа (КИ) минРазутцестутые аомопенты (МОК)ч болононоо-оатцчеыие кабели с соединцгпелями (ВОВС) Рис.
з-г. Структурные уровни конструкций РЭА Эюеню пылая раза Влаты печатные (НО ВОВС,И КИ Шиасрьц сотою,тпеллоти Блокщ эленвронные подуло 2-аю уроВня (М-2! Вуу Куд Энеквронные модули 1-го уродня (И-1) Узлы пе~атные (УП) (нчебки) Мтдуаи гибридно- онтыраюные (СНИ! узяы тМроЬо.и~апегралывт ' крутырарматют (УСНИ) беаты щыегдтю— ные ду СтноВаиии «еромическое ию металлические Рнс. Ъ2. Прнмсры элементной базы РЗЛ У вЂ” бескорпусный конденсатор; У вЂ” ИС в пнлнндрнческом корпусе со штыревыми вывадамн; 3 — бескорпусные мощные транзисторы типа КТ-908 гпоказаны четыре трлнзвстора, иапаннмые на обпгее металли ческое основание мннросборкнп 4— ИС в прнмоугольном корпусе со штыревыми выводами; а — корпусный транзистор анне КТ-908; б — ИС в прнмаугольном корпусе с пленарными выводами ная операция, осуществляющая соединение одних частей конструкции с другими.
Вхождение низших уровней в высшие не обязательно должно осуществляться строго по порядку номеров уровней. Печатные узлы нулевого уровня могут непосредственно входить в третий уровень (пульты и приборы), минуя первый и второй уровни. Отдельные ЭРИ из элементной базы могут входить, минуя нулевой уровень первичного объединения навесных ЭРЭ, в любой, более высокий по рангу уровень. Например, в третий уровень входят элементы автоматики, контрольно-измерительные приборы, мощные радиолампы, электронно-лучевые трубки. Низшие уровни конструкции (нулевой и первый) наиболее универсальны. Их конструкция мало зависит от конкретного назначения РЭА и объекта, на который РЭА устанавливается. Эти части в отличие от высших уровней в наибольшей степени пригодны для централизованного производства в рамках отрасли (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
