Устройство аппаратного шифрования данных с интерфейсом USB (стр. 9 из 12)
(пФ);3.5.4 Паразитная индуктивность ШП и ШЗ.
, (3.13)где
– суммарная длинна ШП и ШЗ 
; 
(мкГн); Максимальную мощность рассеивает стабилизатор питания МС33269-D. На данной микросхеме падает напряжение 1 В и протекает суммарный ток потребления всей схемы – 80 мА. Т. е. выделяемая мощность равна:
(Вт);Из документации:
- допустимая температура кристалла микросхемы :
;- сопротивление кристалл/корпус
;- сопротивление корпус/среда
.Для расчета возьмем температуру окружающей среды
.Рассчитаем температуру кристалла [6]:
(°C);Данная температура является допустимой для работы стабилизатора. Следовательно, не требуется использование радиатора.
Согласно документации производителя, при
стабилизатор способен рассеять до 600 мВт, что соответствует расчетам.3.7 Расчет вибропрочности печатной платы
Данные для расчета:
· материал печатной платы – СФ-2-35-1,5.
· габаритные размеры платы – 51 х 26 х 1,5 мм.
· масса элементов на плате – 15 г.
· коэффициент перегрузки – 5.
· частота вибрации 60 Гц.
· параметры стеклотекстолита:
предел текучести –
;модуль Юнга –
;коэффициент Пуассона –
;коэффициент затухания –
;удельный вес –
;удельная плотность –
;коэффициент запаса прочности –
.· тип закрепления: опирание по четырем сторонам.
Рассчитаем собственную частоту колебаний печатной платы [5]:
1) Масса печатной платы:
(г);2) Коэффициент влияния:
;3) Коэффициент
: 
;4) Цилиндрическая жесткость печатной платы:
(Н∙м);5) Собственная частота колебаний печатной платы:
(Гц);Так как собственная частота намного больше 250 Гц, то плата обладает хорошей виброустойчивостью и дальнейшие расчеты можно не проводить.
3.8 Расчет показателей надежности
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-83).
Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации. Данные для расчета надежности сведены в Таблице 3.4. Формулы для расчета взяты из [4].
Таблица 3.4 – Параметры надежности элементов [4]
| Наименование элемента | Тип элемента | N |  |  |  |  |  |
| ИМС | AT91SAM7S64 | 1 | 0,2 | 1 | 2 | 10 | 4 |
| LM1117 | 1 | 0,2 | 1 | 2 | 10 | 4 | |
| Резистор | RС0805 | 6 | 0,02 | 0,06 | 0,6 | 10 | 0,0432 |
| Конденсатор керамический | СС0805 | 20 | 0,3 | 0,1 | 0,5 | 10 | 3 |
| Конденсатор танталовый | Size B | 2 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 10 | 2,5 |
| Резонатор | 1 | 0,25 | 1 | 1 | 10 | 2,5 | |
| ПП | ДПП | 2 | 1 | 1 | 1 | 10 | 20 |
| Диод | MBRS130T3 | 1 | 0,2 | 0,2 | 1 | 10 | 0,4 |
| Дроссель | BLM21PG221SN | 5 | 0,3 | 1 | 1 | 10 | 15 |
| Контакты разъема | USB-PWBK-4A | 5 | 0,2 | 1 | 1 | 10 | 10 |
| Контакты разъема | Джампер | 2 | 0,2 | 1 | 1 | 10 | 4 |
| Пайка выводов | Печатный монтаж | 148 | 0,005 | 1 | 1 | 10 | 7,4 |
N – количество элементов.
– интенсивность отказов элемента при нормальных условиях работы. 
– коэффициент нагрузки:для резисторов
; (3.14)для конденсаторов
; (3.15)– поправочный коэффициент по температуре. – поправочный коэффициент на влияние внешних воздействий (для наземной стационарной аппаратуры 
).Результирующая интенсивность отказов равно сумме интенсивностей отказов элементов:
(ч-1);Определим среднее время наработки на отказ:
(ч);Рассчитаем вероятность безотказной работы:
; (3.16)Вероятность безотказной работы за 1 год:
.Вероятность отказа за 1 год:
.
Рис. 3.1 – Графики вероятности безотказной работы P(t) и вероятности отказа Q(t)
3.9 Технология поверхностного монтажа
Особенностью современного производства электронных устройств является все более широкое применение больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС). При этом существенно возрастает количество выводов каждой схемы, расстояния между выводами уменьшаются с 2,5 мм до 0,625 мм и менее.
Установка многовыводных корпусов БИС И СБИС на печатные платы технически и экономически более эффективна не в сквозные отверстия, а на контактные площадки, расположенные на поверхности печатных плат.
Этим объясняется все боле широкий переход от монтажа компонентов в отверстия (PTH - Plated Through Hole) к технологии поверхностного монтажа (SMT - Surface Mount Technology).
Вместе с тем, в большинстве серийных электронных блоков применяют как поверхностный монтаж, так и монтаж в отверстия. Это связано с тем, что конструкции ряда компонентов не пригодны для поверхностного монтажа. В устройствах, работающих в условиях ударных и вибрационных перегрузок, предпочитают монтаж в отверстия из-за более надежного крепления компонентов.
Навесные компоненты для поверхностного монтажа, намного меньше, чем их традиционные эквиваленты, которые монтируются в отверстия. Вместо длинных выводов, как у корпусов, монтируемых в отверстия, они имеют очень короткие выводы или просто внешние контактные площадки. Такие компоненты закрепляются на верхней (или нижней) стороне коммутационной платы при совмещении их выводов или внешних контактов с контактными площадками.
Преимущества SMT:
· меньшие размеры компонентов приводят к уменьшению размеров плат. Это уменьшает себестоимость. Типичное SMT преобразование уменьшает пространство на плате до 30 % размера за счет отсутствия отверстий.