Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Из рис. 6.30 находимК(Е)А1=220ДБдля t=10мм,К(Е)Аl=160дБдля t=1мкм.272Относительное изменение ΔК(Е) /K(E) = (220- 160) /220 = 27,2%хотя толщина стенки изменилась в 104 раз.Отсюда следует, что при конструировании электростатических экранов марка материала и его толщина выбираются исходя из удобствизготовления, коррозионной стойкости, механической прочности. Втабл. 6.2 приведены основные электрические характеристики конструкционных материалов для РЭС и их металлические покрытия.Таблица 6.2МатериалэкранаСт 10АМцД16АЛ4АЛ9МА2ВТЗЛ90Л68ЛЖС58-1-1ρ 106,Оммм1203047,646,845,71201360457270μ100111111111МатериалпокрытияСереброАлюминийМедьНикельХромКадмийЦинкОловоЗолотоПалладийρ 106,Ом мм15261768130745911322,5108μ11159..
530111111Пример 6.1. Определить размеры электростатического экрана дляфункционального узла на печатной плате с размерами 120x80x20 мм.Ослабление помехи на частоте 100 кГц не менее 120 дБ.Выберем зазоры между печатной платой и экраном согласно обозначениям рис. 6.21: XI = Х2 = Y2 = 5 мм , Y1 = 15 мм для установки разъема. Размеры экрана составят: ХЕ - 120 + 5 + 5 = 130 мм , YE = 80 + 5 + 15 = 100 мм,ZE = 20 + 5 + 5 = 30MM, откуда R = max {AE, YE, ZE}= 130мм.Толщину экрана XT находим из формулы (6.13) после ее преобразования: t= 1,11•1O-12-K(E)fρR.В качестве материала выбираем латунь Л68:XТ=1,11- 10-12·106·105·72·10-6·130=1,04·10-3 мм≈1 мкм.Из условий механической прочности, жесткости и технологии пластической деформации толщину стенки выбираем равной 0,4...0,5 мм.Рассмотрим расчет конструкций электромагнитных экранов. Какследует из рассмотренных принципов конструирования электростатических и магнитных экранов, их работа основана на замыкании энергиисоответствующих полей в материале экрана вследствие лучшей электропроводности или магнитопроводности материала по сравнению с окружающей средой.273Такой способ экранирования пригоден иоправдан в области только низких частот.
Сростом частоты растет величина вихревых токов в материале, наведенных полем помехи.Энергия помехи, достигая поверхности экрана, вызывает появление этих токов. Глубинапроникновения токов наводки в стенку экраназависит от частоты из-за явления поверхностного эффекта.
По этим причинам величинавысокочастотного тока изменяется по сечению стенки по закону, который для однородного материала можно считать экспоненциальным (рис. 6.28):I(x)=I(0)∙ехр{-αx},(6.15)где I(х) — амплитуда тока помехи на расстоянии x отповерхности экрана; 7(0) — амплитуда тока помехи нанаружной поверхности экрана; а — коэффициентвихревых токов: α = [0,5ωμа/ρ]1/2, где μа = μ0μ.,_μ0= 1,256- 10-8 Гн/см — магнитная проницаемостьвакуума; μ — относительная магнитная проницаемость.Выполним преобразование: I (0) /I (х) = ехр {α х}.Если I(0)/I(x) = е, тоРис. 6.28.Поглощениеэлектромагнитнойпомехи за счетскин-эффектах =1/α.(6.16)Толщина стенки экрана х, на которой ток наводки ослабляется в ераз, носит название скин-слоя, где е — основание натурального логарифма.
Толщина скин-слоя находится по формулеδ=x[I(0)/I(x) = e] =1/a Ом·м2/м.(6.17)Если выбрать единицы измерения f— в МГц, ρ — в Ом • мм2 /м , тодля магнитных материалов (μ>>1), таких как сталь, пермаллои, ферриты, формула приобретает видδ ≈ 0,5 [ρ/(fμ)]1/2 мм.(6.18)Для немагнитных материалов (Al, Cu, Mg) μ= 1, иδ ≈ 0,5 [ρ/f]1/2 мм.(6.19)274Задаваясь величиной ослабления помехи К(э), можно по величинескин-слоя определить минимальную толщину стенки электромагнитного экрана:t = lnK[э]/δ(6.20)В соответствии с энергетическими принципами [32, 33] коэффициент электромагнитного экранирования К(э) можно представить в виде совокупности двух составляющих: составляющей коэффициента экранирования за счет коэффициента отражениеК(о) и составляющей экранирования за счетпоглощения в материале экрана К(п).
Анализвклада каждой составляющей в суммарныйкоэффициент можно сделать на основанииграфиков рис. 6.29:1 . Наибольший коэффициент электромагнитного экранирования достигается дляРис. 6.29.материалов с волновым сопротивлением миЭффективностьнимальной величины Z м . Поэтому при выбо- медного и алюминиевогопокрытий при экранироваре материала следует соблюдать условиении в зависимостиZд>>ZM,где Zд = 377 Ом.от частоты2. На частотах больше 1 МГц резко увеличивается вклад поглощения помехи за счет скин-эффекта, который, всвою очередь, для материалов с меньшим удельным сопротивлениемусиливается.3.
Тонкие проводящие пленки толщиной до 0,1 мм обеспечиваютдостаточно высокое и постоянное ослабление помехи в широком диапазоне частот f< 100МГц.Низкий уровень Z м обеспечивается материалами, имеющими всвоем составе высокое содержание алюминия, меди, серебра, золота,бериллия, марганца, т.е. металлов с удельным сопротивлениемρ ≤50 • 10-6 Ом • мм. В общем случае толщина стенки экрана, обеспечивающая необходимую механическую прочность и жесткость конструкции, вполне достаточна для значительного подавления помехи отэлектромагнитной волны для К(э) = 100...200 дБ.
Нетрудно видеть изграфиков на рис. 6.30—6.32, что обычная алюминиевая, медная,латунная фольга толщиной 20...30 мкм обеспечивает высокуюстепень экранирования уже на частоте 100 кГц. В случае применениялитых пластмассовых корпусов такую фольгу можно наклеивать настенки специ275Рис. 6.30. Эффективность алюминиевых экранов в зависимости отчастотыРис. 6.31. Эффективностьэкранов из АРМКОв зависимости от частотыот частотыРис. 6.32. Эффективность экранов из латуниЛЖС58-1-1 в зависимостиальными клеями: фенольными (БФ, ВК), эпоксидными (ЭД, ВК-7, Л-4),полиамидными (МПФ-1), перхлорвиниловыми (ХВС22А, Д10, М-10).Другой способ экранирования пластмассовых корпусов РЭС заключается в нанесении на них тонких проводящих пленок. Так, с помощью вакуумного напыления можно нанести слой меди или алюминия до 4...5 мкм.
Можно также использовать химическое осаждение меди.Реальный экран нельзя сделать абсолютно замкнутой металлической оболочкой. Так, для соединения с внешними цепями необходимыотверстия, чтобы вывести проводники. Для размещения электронногоустройства экран необходимо делать разъемным. При соединении разъемных частей возможно появление щелей.
Щели также могут появиться при неудачной пайке, сварке. Для отвода тепла с помощью естественной и принудительной конвекции конструктор вынужден предусмотреть отверстия. В результате на поверхности экрана неизбежно наличие отверстий различных форм иразмеров, которые, естественно, вызовут снижение экранирующих свойствконструкции. Необходимо свести кминимуму эти нежелателпные явления.Типичными формами отверстий вэкране можно считать прямоугольную щельс размерами X и Y (рис. 6.33, б)Рис. 6.33. Типичныеи круглое отверстие диаметром D (рис. 6.33, а).отверстияв экране: а — круглое При наличии прямоотверстие;б — прямоугольная щельугольной щели эффективность электрически негерметичных экрановможно подсчитать по формулеXY t + 27.3 дБ , λ >> 2 XK ( э) = −20 lg 4.16λ X(6.21)Для вентиляции и установки индикаторов и органов регулировки вэкране делаются круглые отверстия.
В этом случае эффективность экрана вычисляется по формулеK(э)=-20lg(3.3D/λ) +32t/D, дБ; λ>>πD(6.22)Появление отверстий в экране не окажет значительного влияния,если Х≤ 0,05 λ7. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ7.1. Особенности конструирования электрических соединенийКонструкция электрических соединений в значительной степениопределяет качество и надежность конструкции РЭС. Искажение, затухание и задержка сигнала в электрической линии связи, а также помехимогут нарушить нормальное функционирование РЭС: вызвать сбойцифрового или изменить параметры аналогового изделия.
Кроме того,методы монтажа [34, 35] влияют на массогабаритные показатели РЭС.От монтажа фактически зависят в настоящее время трудоемкость истоимость изделий: только операции сборки составляют 50...70% отобщей трудоемкости изделий; в результате монтажа чаще всего возникает потребность в использовании драгоценных металлов, а также такихостродефицитных материалов, как вольфрам, ковар и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
