Разработка печатной платы (стр. 1 из 2)
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ЗАДАНИЕ
2. РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ ДЛЯ СХЕМЫ РЭА В ПРОГРАММЕ DIPTRACE
3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ (БЕЗОТКАЗНОСТИ) СХЕМЫ: ИНТЕНСИВНОСТИ ОТКАЗОВ, НАРАБОТКИ НА ОТКАЗ И ВЕРОЯТНОСТИ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ РЭА ЗА 1000 ЧАСОВ
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ВОПРОС
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
1. Задание
 | ||
 | ||
2. Разработка печатной платы для схемы РЭА в программе DipTrace
Электрическая принципиальная схема устройства представлена в задании и в Приложении 1. Печатная плата для схемы разрабатывалась в программе DipTrace. Данные по типаразмерам корпусов радиоэлементов брались из подключенных к программе библиотек, а также из [2]. При разработке ПП (печатной платы) учитывалось то, что выходные транзисторы усилителя мощности будут ставиться на теплоотвод для обеспечения оптимального теплового режима транзисторов выходного каскада. За пределы ПП вынесен и разъем. Разъем и выходные транзисторы подключены с помощью проводов. Разработанная ПП — однослойная с одной перемычкой. Это сделано на основании анализа однослойной и двухслойной ПП (количество печатных проводников). Разработанная ПП представлена в Приложении 2. Для сравнения в Приложении 3 помещена двухслойная ПП.
Согласно заданным условиям расчет основных показателей надежности схемы будем производить по следующим условиям:
· климатическая зона — тропики;
· тип аппаратуры — железнодорожная;
· высота над уровнем моря — 4 тыс. метров;
· температура рабочей среды — 90º С;
· коэффициент нагрузки — 0,5.
Величина интенсивности отказов РЭА lΣ определяется по формуле:
lΣ = 
ai
Отсюда наработка на отказ То = 1/lΣ, а вероятность безотказной работы Ризд = ехр(-t/То). Значение коэффициента воздействия влажности k1 = 2,5; значение коэффициента воздействия пониженного давления k2 = 1,14; значение коэффициента вибрации k3 = 1,4; значение коэффициента ударного воздействия k4 = 1,1. Вычислим коэффициент общего воздействия всех факторов: КΣ = k1k2k3k4 = 2,5 * 1,14 * 1,4 * 1,1 = 4,389.
Расчет интенсивности отказов схемы произведем в таблице:
| Наименованиеэлемента | Обоз-начениена схеме | Кол-воэлементовNi, шт. | Интенсивностьотказов,λ0i * 10-6 | Поправоч-ный коэфф.,ai | Интенсивность отказов группы,Ni * λ0i * ai |
| Аналоговая микросхема | DA | 1 | 0,3 | 1,7 | 0,51 |
| Транзистор биполярный | VT | 5 | 1,2 | 0,75 | 4,5 |
| Диод маломощный | VD | 3 | 0,8 | 1,5 | 3,6 |
| Резистор постоянный | R | 10 | 0,5 | 1,4 | 7,0 |
| Резистор переменный | R | 1 | 1,7 | 0,35 | 0,595 |
| Конденсатор неполярный | C | 4 | 1,4 | 0,8 | 4,48 |
| Конденсатор полярный | C | 4 | 2,4 | 6,7 | 64,32 |
| Разъем | X | 1 | 1,0 | 0,4 | 0,4 |
| Провод соединительный | — | 11 | 0,02 | 1,0 | 0,22 |
| Основа ПП (стеклотекстолит) | — | 1 | 0,01 | 1,0 | 0,01 |
| Пайка печатного монтажа | — | 70 | 0,01 | 1,0 | 0,7 |
| Пайка навесного монтажа | — | 11 | 0,03 | 1,0 | 0,33 |
| Печатные проводники ПП | — | 21 | 0,03 | 1,0 | 0,63 |
| λΣ = 87,295 * 10-6 (1/ч) | |||||
Наработка на отказ составит: То= 1/(87,295 * 10-6) = 11455,409 ≈ 11,5 тыс. часов. Вероятность безотказной работы за 1000 часов составит Pизд = 0,92. теперь посчитаем эти параметры с учетом эксплуатации в заданных условиях. Интенсивность отказов λΣ’ = λΣ * КΣ= 87,295 * 10-6 * 4,389 = 383,138 * 10-6 1/ч. Наработка на отказ То’ = 2610,03 ≈ 2600 часов. Вероятность безотказной работы на 1000 часов работы Р’изд = 0,68.
Для повышения надежности печатную плату с установленными радиоэлементами необходимо покрыть защитным лакокрасочным покрытием. Из таблицы расчета интенсивности отказов видно, что более всего в заданных условиях подвержены отказам полярные (электролитические) конденсаторы. Здесь можно рекомендовать замену алюминиевых «электролитов» на танталовые, обеспечить принудительное охлаждение (вентилятор), вывод «электролитов» навесным монтажом за пределы узла на печатной плате (это позволит в случае необходимости произвести замену конденсаторов без «ковыряния» печатной платы).
Основы построения САПР СВТ. Разновидности САПР, решаемые задачи, технические характеристики.
Ответ.
САПР — это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с проектными организациями (пользователями системы). САПР включает технические средства, математическое и программное обеспечение, информационное обеспечение, лингвистическое обеспечение (спец. языки, проблемно-ориентированные).
Цель САПР — повышение качества проектов, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования и ликвидация тенденции к росту числа проектировщиков, а также повышение производительности их труда.
Для САПР характерно системное использование ЭВМ при рациональном распределении функций между человеком и ЭВМ. С помощью ЭВМ решаются задачи, поддающиеся формализации.
Предметом САПР являются формализация проектных процедур, структурирование и типизация процессов проектирования, постановка, модели, методы и алгоритмы решения проектных задач, способы построения технических средств, создания языков, описания программ, банков данных, а также вопросы их объединения в единую проектирующую систему.
При создании САПР учитываются принципы:
· системного единства, т.е. целостность системы, взаимосвязь между подсистемами и ее элементами;
· совместимости, т.е. обеспечиваются совместное функционирование составных частей САПР и сохранность открытости системы в целом;
· типизации (ориентирует на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР с последующей их модернизацией);
· развития (способствует совершенствованию и обновлению составных частей САПР, а также взаимодействие и расширение взаимосвязи с автоматизированными системами различного уровня и функционального назначения);
· иерархичности (проектирование по уровням структуры САПР).
Обеспечение САПР имеет несколько видов:
1. Математическое обеспечение включает в себя алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение; функциональные модели проектируемых объектов; методы численного решения задач; методы поиска экстремума.
2. Программное обеспечение — это совокупность всех программ и эксплутационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. ПО делится на общесистемное и специальное (прикладное).
3. Информационное обеспечение — это такие данные, которыми пользуется проектировщик в процессе проектирования для выработки проектного решения. Это справочные данные о комплектующих изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений, структур параметров проектируемых объектов. Совокупность данных, используемых в САПР, составляет информационный фонд. Основная функция ИО — это ведение фонда, обновление, создание и организация доступа к данным.
4. Техническое обеспечение САПР. Для САПР необходимы специализированные средства, в основном это автоматизированное рабочее место (АРМ). АРМ — для решения сложных проектных задач в автономном режиме, инвариантные к различным видам объектов проектирования и для решения типовых инженерных, конструкторских и технологических задач.
5. Лингвистическое обеспечение САПР, основу которого составляют языки проектирования, предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Развитие гибких производственных систем требует тщательного решения вопросов по составу лингвистического обеспечения.
6. Методическое обеспечение САПР — это входящие в ее состав документы, регламентирующие порядок эксплуатации системы, носят характер инструкций.
7. Организационное обеспечение САПР — положения, приказы, штатное расписание, квалификационные требования, регламентирующие организационную структуру подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования.
Любая система проектирования печатных плат представляет собой сложный комплекс программ, обеспечивающий сквозной цикл, начиная с прорисовки принципиальной схемы и заканчивая генерацией управляющих файлов для оборудования изготовления фотошаблонов, сверления отверстий, сборки и электроконтроля. Однако условия современного рынка накладывают дополнительные требования на эти системы.
Наилучших результатов добилась компания MentorGraphics (www. mentor. com). Ключом к успеху компании явилась ориентация на современные интегрированные среды проектирования для Windows.
Пакет Expedition PCB представляет сейчас наиболее мощное решение в области проектирования плат. Основу системы составляет среда AutoActive, позволяющая реализовать такие функции, как предтопологический анализ целостности сигналов, интерактивная и автоматическая трассировка с учётом требований высокочастотных плат и специальных технологических ограничений, накладываемых использованием современной элементной базы (BGA). Единая среда позволяет с помощью модуля ICX моделировать наводки в проводниках непосредственно при прокладке трассы или шины и контролировать превышение ими заданного уровня. У данного продукта можно отметить только один недостаток - его высокую стоимость, что является немаловажным препятствием для проникновения на российский рынок.