Конструирование модуля ЭВМ для обработки телеметрических данных (стр. 8 из 9)

7. Определяем минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

где

– расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

– допуск на расположение проводников (таблица)

мм

модуль электронная вычислительная машина плата

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

где,

– расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

мм

Минимальное расстояние между двумя проводниками:

где,

– расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

мм

Таблица 26 - Допуски на расположение отверстий и контактных площадок

Параметры	Класс точности ПП
	1	2	3	4
Расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, в м	0,06	0,045	0,035	0,025
Допуск на расположение проводников на ОПП и ДПП , мм	0,15	0,10	0,05	0,03
Допуск на расположение контактных площадок dр на ОПП и ДПП при размере платы менее 180 мм, мм	0,35	0,25	0,20	0,15
Допуск на расположение отверстий dd при размере платы менее 180 мм, мм	0,20	0,15	0,08	0,5
Допуск на отверстие Dd, с металлизацией, Æ=1мм, мм	±0,10	±0,10	±0,05	±0,05
Минимальное значение номинальной ширины проводника в, мм	0,60	0,45	0,25	0,15

На основании произведенных расчётов параметров печатного монтажа были изготовлены печатные платы и произведён монтаж электронных компонентов.

3.3 Расчёт надёжности

Современная РЭА имеет очень высокую функциональную возможность. При непрерывном усложнении радиотехнических приборов и систем наблюдения происходит диспропорция между темпами роста сложности и покомпонентной надежности РЭА. Особое значение приобретает проблема надежности для систем управления сложными автоматическими процессами, для систем бортовой РЭА. Необходимо также учитывать, что элементной базой для современной специальной аппаратуры являются интегральные микросхемы (ИМС), где отказ каждой из них может привести к выходу из строя аппаратуры в целом. Таким образом, при проектировании РЭА одной из основных задач является задача обеспечения требуемой надежности. В ряде случаев задача обеспечения надежности приобретает первостепенное значение и имеет приоритет перед задачами обеспечения минимальных габаритов, массы и стоимости аппаратуры.

Надежность – свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям пользования. Из определения следует, что надежность является комплексным свойством аппаратуры, которое в зависимости от сложности изделия и условий его эксплуатации может характеризоваться одним или целым набором показателей, основным из которых является безотказность в работе.

Безотказностью называется свойство аппаратуры непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени.

Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки – отказ не возникнет.

Отказом называется событие, заключающееся в полной или частичной потере работоспособности изделия.

Существуют различные методы повышения надежности. Наиболее жесткие требования по надежности предъявляют к космической РЭА и РЭА специального

назначения. При этом необходимо еще учитывать, что указанные категории аппаратуры, подвергаются сложным климатическим и механическим воздействиям. К общим мерам по обеспечению заданной высокой надежности относятся:

1. четкая регламентация условий эксплуатации изделий;

2. выбор для изделия комплектующих элементов обладающих высокой надежностью и стабильностью характеристик;

3. реализация технологических мероприятий обеспечивающих бездефектное изготовление устройств;

4. создание системы всесторонних производственных испытаний, обеспечивающих выявление производственных дефектов аппаратуры и ее элементов.

Произведем расчет надежности изделия.

Вначале рассчитаем интенсивность отказов каждой группы элементов. Выбранные по табличным данным значения λ_oi, для используемых в модуле ЭРИ.

Таблица 27 - Интенсивность отказов каждой группы элементов

Элемент	Обозначение	Номинальная интенсивность отказа λoi*10-6 ,1/ч	Количество mi, шт
Резисторы	λoр	0,87	8
Диоды	λoд	0,2	5
Конденсаторы	λoк	0,04	28
Микросхемы	λoмкс	0,013	18
Паяльное соединение	λoпс	0,01	450
Кварц	λoкв	0,05	1

Используя полученные данные, определяются интенсивности отказов ЭРИ.

Интенсивность отказов резисторов:

λ_р= λ_oр к m_р ,1/ч

λ_р= 0,87*2,07*8= 14,4 *10^-61/ч

Интенсивность отказов диодов:

λ_д= λ_oд к m_д ,1/ч

λ_д= 0,2*2,07*5= 2,07*10^-6 1/ч

Интенсивность отказов конденсаторов:

λ_к= λ_oк к m_к ,1/ч

λ_к= 0,04*2,07*28= 2,32*10^-6 1/ч

Интенсивность отказов микросхем:

λ_мкс= λ_oмкс к m_мкс ,1/ч

λ_мкс= 0,013*2,07*18= 0,48*10^-6 1/ч

Интенсивность отказов паяльных соединений:

λ_пс= λ_oпс к m_пс ,1/ч

λ_пс= 0,01*2,07*450= 9,32* 10^-61/ч

Интенсивность отказов кварца:

λ_кв= λ_oкв к m_кв ,1/ч

λ_кв= 0,05*2,07*1=0,1*10^-6 1/ч

Определяем интенсивность отказов модуля:

Λ=Σλ_{i ,}1/ч

Λ=14,4 +2,07 +2,32 +0,48 +9,32+0,1=28,69 *10^-61/ч

Определяем среднее время наработки на отказ:

Т_{ср. расч}=1 / Λ, ч

Т_{ср. расч}=1 / 28,69*10^-6=34855 час

Определяем вероятность безотказной работы:

Р(t)=е ^{- Λt}

Р(1000)=е ^-28,69*1000 = 0.98

Заключение

В последнее время научно-исследовательские и производственные предприятия радиотехнической и электронной промышленности передовых стран мира тратят много сил и средств на отыскание путей уменьшения габаритов и массы радиоэлектронной аппаратуры. Работы эти получают поддержку потому, что развитие многих отраслей науки и техники, таких как космонавтика, вычислительная техника, кибернетика, бионика и другие, требуют исключительно сложного электронного оборудования. К этому оборудованию предъявляются высокие требования, поэтому аппаратура становится такой сложной и громоздкой, что требования высокой надежности и значительного уменьшения габаритов и массы приобретают важнейшее значение. Особенно эти требования предъявляются ракетной технике. Известно, что для подъема каждого килограмма массы аппаратуры космического корабля необходимо увеличить стартовую массу ракеты на несколько сотен килограммов. Чтобы удовлетворить эти требования, необходимо миниатюризировать аппаратуру. Это достигается несколькими методами конструирования радиоэлектронной аппаратуры.

При микромодульном методе конструирования повышение плотности монтажа достигается за счет применения специальных миниатюрных деталей и плотного их монтажа в микромодуле. Благодаря стандартным размерам микромодули размещаются в аппаратуре с минимальными промежутками.

Применение гибридных интегральных микросхем и микросборок также дало возможность миниатюризации радиоэлектронной аппаратуры. При использовании микросхем повышение плотности монтажа достигается тем, что на общей изоляционной подложке располагаются в виде тонких пленок резисторы, проводники, обкладки конденсаторов, такой же принцип используются и в устройствах, изготовленных методом молекулярной электроники, при этом для создании пассивных (резисторы и конденсаторы) и активных (диоды, транзисторы) элементов схем используются слои полупроводниковых материалов.

Следующий этап развития технологии производства радиоэлектронной аппаратуры - технология поверхостного монтажа кристалла (ТПМК). ТМПК обеспечивает миниатюризацию радиоэлектронной аппаратуры при росте ее функциональной сложности. Навесные компоненты намного меньше, чем монтируемые в отверстия, что обеспечивает более высокую плотность монтажа и уменьшает массо-габаритные показатели. ТПМК допускает высокую автоматизацию установки электрорадиоэлементов вплоть до роботизации.

Повышение надежности радиоэлектронных устройств, выполненных указанными методами микроминиатюризации, достигается тем, что во первых, все методы основаны на автоматизации производственных процессов, при этом предусматривается тщательный контроль на отдельных операциях.