Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 50
Текст из файла (страница 50)
7.6. Относительныйтолщины плоского кабеля Н к шагу dобъемвоздушной среды вДля наиболее распространенной констдиэлектрикерукции плоского кабеля зависимостьплоского кабеляпредставлена на рис. 7.6.Таблица 7.5Расчет первичных и вторичных параметров печатного монтажа дляодносторонних печатных плат может быть проведен на основе справочных формул [35], полученных методом конформных преобразований(табл. 7.6).
При этом система проводников заменяется плоскопараллельной системой бесконечно тонких пластин.Таблица 7.6Емкость определяется по формулеС = 8,%5е гэ ф С 1 1 пФ,(7.8)где εrэф — эффективная диэлектрическая проницаемость изоляционных материалов; Сl — коэффициент, определяющий емкость на единицу длины рассчитываемой системы проводников; l — длина системыпроводников, м.При определении ε rэф для одно- и двухсторонних плат необходимоучитывать диэлектрическую проницаемость основания платы ε госн = 5,6...6,лакового покрытия εглак = 4 и воздуха ег = 1. Точный учетвсех составляющих ε r эф ,., осуществить трудно, но в любом случае ε гэфопределяется неравенством ε r0 < εr эф < ε r осн.Методика расчета электрической емкости линии связи в печатноммонтаже с помощью формулы (7.8) сводится к следующим этапам:1.
Вычисление модулей k и дополнительных модулей k' полных эллиптических интегралов первого рода К, К'. Модуль k определяется293геометрическими размерами расчетного сечения, и выражения для определения k, К, К' приводятся в справочных таблицах, а дополнительный модуль k' определяется из соотношенияk' = 1 − k 22. Определение модулярного угла α= arcsin k: и дополнительногомодулярного угла 90° α' = arcsin k:'.3. Определение эллиптических интегралов К и К' как функции соответственно модулярного и дополнительного модулярного углов потаблицам полных эллиптических интегралов первого рода, приведенным, например, в [35].4.
Вычисление Cl=f(K,K") по соотношениям, приведенным всправочных таблицах и связывающим геометрические параметры сечения линии и коэффициент С l.В большинстве случаев при вычислении С l ; приходится вычислятьК /К' или К' /К. Для упрощения расчетов их можно определить пографику (рис. 7.7) как функцию параметра m. При вычислении параметра m ' по выражениям, приведенным в табл.
7.6, необходимо вычислить ряд вспомогательных коэффициентов t1,t2,t3,q1,q2, по следующимформулам [35]:ti=(expλi-l)/(expλi+l), i = 1,2,3;λl=π(2b + d)/2h; λ2 = πd/2h; λ3 = π(2a + d)/2h ;q1 =(7.9)(7.10)Sh(πa / 2h)Sh[π (a + b + 2d ) / 2h]Sh(πd / 2h)Sh[π (b + d ) / 2h]q2 =Sh 2 (πb / 4h)Sh(πd / 2h) Sh[π (b + d ) / 2h]Значения ti,- по вычисленным λi, можно определить из графика (рис. 7.8).Для элементов печатного монтажа двухсторонних печатных платрасчет емкости может быть проведен по формулам, представленным втабл. 7.7, а эффективная диэлектрическая проницаемость —: по вспомогательному графику (рис. 7.9), где п — доля воздушной среды в общем объеме диэлектрической среды линии связи.В многослойных печатных платах линии связи организуются в виденесимметричных линий в наружных слоях платы (см.
табл. 7.7, п. 2) исимметричных линий во внутренних слоях платы (рис. 7.10).294Рис. 7.7. Отношение К' /К какфункции параметра mРис. 7.8. График зависимостиf,- (А. ,•)Для симметричных линий коэффициент С1 при t = 0 рассчитывается по формуле Сl = 4К/К', а параметр т — по формуле m = th2(πa/2h).Эффективная диэлектрическая проницаемость равна диэлектрической проницаемости материала оснований слоев платы.Платы с тонкопроволочным монтажом (ТПМ) применяют при изготовлении малых партий изделий небольших размеров с хорошими высокочастотными характеристиками печатных плат, т.е. по степени интеграции микроэлектронных устройств они могли бы успешно конкурировать с МПП. Конструкции плат с ТПМ и плат стежкового монтажареализуются с помощью автоматизированной укладки изолированногопровода на основании.295Рис.
7.9. Относительный объемвоздушной среды в диэлектрикедвухсторонних печатных платРис. 7.10. Линия связи в печатноммонтаже внутренних слоев МППРасчетная модель линии связи в этих случаях может быть сведена ксистеме «проводник над плоскостью», однако точная оценка электрофизических параметров усложняется из-за наличия вокруг провода диэлектриков, а также в ряде случаев из-за сложности конфигурации гра-Рис. 7.11.
Линия связи в плате ТПМ (а) и Рис. 7.12. Значение ε r эф дляее расчетные модели при различных толщинахлиний ТПМ при ε rад =5.адгезионного слоя (б, в, г): 1 —изоляционное основание; 2 — экранныйслой; 3 — медный монтажный провод визоляции; 4 — адгезионный слой; 5 —защитное покрытие296ниц раздела этих диэлектриков. Поперечное сечение линии связи вТПМ показано на рис. 7.11,а. Для упрощенной модели линии (рис.7.11,6) расчеты могут быть проведены с использованием графиковε гэф =f( r/h), представленных на рис.
7.12, на котором кривые 1-3 соответствуют вариантам б, в, и, г, на рис. 7.11 при ε r ад=5.Коэффициент Сl рассчитывается по формулеСl = 2π/1п(2h/r) при 2h/r>3,а емкость линии — по формуле (7.8). Волновое сопротивление линийТПМ определяется по формулеZ = 17,08 + 34,83 ln (h /r), 0,01 ≤ r/h ≤ 0,3.Для двухстороннего стержневого монтажа коэффициент Сl рассчитывается по формулеСl = 2π/1п(1,27+h/2r), h/r>2;диэлектрик линии принимается однородным, и тогда емкость на единицудлины линии С/l= 17,7πεr/lπ( 1,27+h/2r) пФ/м, индуктивность на единицудлины линии L/l= |μ ln( 1,27+h /2г )/2π Гн/м, волновое сопротивлениеZ = 60 ln (1,27+h/2r)/√εr ОМ7.6.
Конструирование электрических соединенийОсновными методами выполнения электрических соединений являются следующие: пайка, сварка, накрутка и обжатие, соединение токопроводящими клеями, сравнительные характеристики и параметры которых приведены в табл. 7.8.Таблица 7.8ВидсоединенияСваркаНакруткаПайкаОбжимкаСоединениетокопроводящими клеямиПереходное Механическая Интенсивность Тепловоесопротивленипрочность,отказовсопротивлееМПах10-9,1/чние,К/Вт-3х10,Ом0,01...!100...5000,1 ...2,00,0011...260... 800,2 ... 0,50,00052...310...401 ... 100,0021...1020...502.. .50,0008...0,0011...10 ОМ м*5...1010...505* Удельное объемное сопротивление.297Таблица 7.9Окончание табл.
7.9Примечание. На схемах позициями 5,12 и 14 соответственнообозначены места коммутационных переходов от ячейки к пакету ячеек,несущие основания пакета ячеек и одной из них.Конструкции электрических соединений во многом определяютсяэлементной базой, диапазоном частот, структурным уровнем сборки иусловиями эксплуатации, а также условиями экономичности и производительности.Конструкции всех электрических соединений можно рассматриватькак по структурным уровням аналогично структурным уровням РЭС[37], так и в последовательности их конструктивно-технологическогоислолнения.Производство и конструкция РЭС упростятся, если в конструкциибудет использовано минимальное число уровней соединений при минимуме различных вариантов конструктивно-технологического исполнения соединений. В табл.
7.9 показаны эскизы четырех схем компоновкиРЭС с рассмотрением их уровней соединений. Основные показателиконструкций блоков сведены в табл. 7.10.Таблица 7.10ПоказателиЧисло модулей в блокеХарактеристики компоновки РЭСIIIIIIIV14665Удельная масса электрическихсоединений, г/ИС2,750,64Объем блока, дм30,90,41,70,70,160,45Приведенные схемы были использованы при реализации блока на800 микросхем (ИС) с размерами ячеек по длине и ширине 95x78 мм[36]. Анализ данных табл.
7.10 позволяет сделать вывод, что схемы II иIV обеспечивают наименьшие габариты и удельную массу электрических соединений.8. ВОПРОСЫ ЭРГОНОМИКИ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ РЭС8.1. Человекомашинные системы, их классификация и свойстваТермин «эргономика» (греч. ergon — работа, nomos — закон) обозначает науку о взаимодействии человека-оператора с машиной и средой, объединенных в единую человекомашинную (эргатическую) систему.
Эргономика возникла на стыке технических наук, психологии,физиологии и гигиены труда. Инженерная психология ставит своейцелью комплексное проектирование внешних и внутренних средств де300ятельности человека-оператора.Художественное конструированиеподразумевает использование основных законов эргономики итехнической эстетики при разработке конструкций. Инженернаяпсихология ихудожественное конструирование являютсясоставными частями эргономики — общего научного направлениямногопланового характера.Важнейший вопрос проектирования человекомашинных систем —это строго научное разделение функций между оператором имашиной в будущей системе. Этого не может сделать ни психолог,ни физиолог,ни гигиенист, поскольку они не знают свойств машин итребуемых характеристик всей системы.
Это обязан сделатьконструктор-разработчик, обладающий знаниями эргономики,знающий возможности оператора в системе, уровень современнойавтоматики и реализующий общие требования на систему.Убедительным примером необходимости развития этой науки вобласти радиотехники и конструирования РЭС является тот факт,что сравнительный анализ существующих американских ракетныхсистем показал, что ошибки человека-оператора составляют 20...53%всех отказов в системе. Нетрудно уяснить, какую роль играетчеловек-оператор в современных системах контроля и производства.Поэтому изучение возможностей человека-оператора в замкнутойэргатической системе и согласование его аппарата восприятия сРЭС для оптимизации основной целевой функции системыявляется не «модой», а такой же необходимой задачей, как и самопроектирование технических средств.В общее понятие «система» входит совокупность элементов,взаимосвязанныефункциикоторыхкоординированыдлявыполнения некоторой общей задачи.
Человекомашинная система(ЧМС) — это система,содержащая качественно разнородныекомпоненты — человека и технические средства. Такие системычрезвычайно разнообразны и иерархичны. Например, система«командир корабля (первый пилот) — приборы, органы управления— самолет» и система «штурман — радист —радиоаппаратурасамолета» находятся во взаимосвязи, но и подчиненыболее сложной системе «самолет, выполняющий задание», которуюобслуживают ряд наземных систем и компонентов, являющихсятакже эргатическими системами.В настоящее время системы «человек-машина» в связи сразвитием технических средств все более превращаются из системконтроля в системы управления, в которых человек-операторзанимает доминирующее положение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
