Реферат: Разработка методики программного тестирования цифровых устройств с помощью программного пакета Design Center

Транзистор (элемент 1)                                   Q2-1 = 3710-4                         на дроссель

Диод (элемент 3)                                                Q2-3 = 6,63710-2 (элемент 2)

Трансформатор (элемент 4)                           Q2-4 = 4710-4

Стабилитрон (элемент 5)                                                                             Q2-5 = 3710-6

Транзистор (элемент 1)                                   Q3-1 = 0                                   на диод

Трансформатор (элемент 4)                           Q3-4 = 1,6710-2 (элемент 3)

Дроссель (элемент 2)                                        Q4-2 = 7710-6                       на трансформа-

Стабилитрон (элемент 5)                                Q4-5 = 1,47710-3 тор (эл. 4)

Транзистор (элемент 1)                                   Q5-1 = 7,8710-5                         на

Дроссель (элемент 2)                                        Q5-2 = 7710-4                         стабилитрон

Диод (элемент 3)                                                Q 5-3 = 4,44710-2 (элемент 5)

Трансформатор (элемент 4)                           Q 5-4 = 4,44710-2

РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ПЕРЕГРЕВОВ ЭЛЕМЕНТОВ

Определяем безразмерные параметры элементов схемы:

min(D 1i,D 2i)         max(D1 i,D 2i)

qoi= ------------                                и           Ki= ------------

l3                                                      min(D 1i,D 2i)

Удельная мощность рассеивания элементов равна

Wi = Pi / Si

Перегрев элементов под действием рассеиваемой мощности:

Q i = Kk7Wi7e (qoi,k)

Собственный перегрев состоит из перегрева элемента и перег­рева клея

Q ni =  Q i + Q кл

Для транзисторов:   qо т=6,875 Kт=1,2

Для трансформатора: qо тр=6,875 Kтр=1,0

Для диода:  qо д=1,75 Kд=1,0

Для дросселя:  qо др=4,5  Kдр=1,0

e 1(qо т)=0,9999    e 1(qо др)=0,99930

e 2(qо тр)=0,999952  e 1(qо д)=0,86863

e2(qо т Kт) = 0  e2(qо др Kдр)=0,0008

e2(qо тр Kт) = 4,5  e2(qо д Kд)=0,05077

Kk = 0,22710-4 м2 град/Вт

Wт = 0,224 Вт/см2

Wдр= 0,28  Вт/см2

Wтр= 0,08  Вт/см2

Wт = 1,02  Вт/см2

Перегрев элемента под действием рассеиваемой мощности:

Qт = 0,5710-5

Qдр= 0,6710-5

Qтр= 0,176710-5

Qд = 2,2710-5

Собственный перегрев элемента:

Qн т = 0,20955

Qн тр= 0,60002

Qн д = 2,12602

Qн др= 8,4006

2.1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНЫХ ПЕРЕГРЕВОВ ЭЛЕМЕНТОВ

Полный перегрев элемента равен сумме собственного перегрева и перегревов, вызванных влиянием остальных элементов схемы.

Температура элементов с учетом влияния других элементов сос­тавит:

ti = toc + Qni

t1=70,46oC, t2=78,50oC, t3=72,14oC, t4=72,14oC, t5=70,80oC

1

Температура элементов                                                             таблица

0

КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

Материалы, используемые в качестве оснований для печатных плат (ПП), должны обладать совокупностью определенных свойств. К их числу относятся высокие электроизоляционные свойства, доста­точная механическая прочность и др. Все эти свойства должны быть стабильными при воздействии агрессивных сред и изменяющихся усло­вий. Кроме того, материал платы должен обладать хорошей сцепляе­мостью с токопроводящим покрытием, минимальным короблением в про­цессе производства и эксплуатации. Если платы изготавливаются из листового материала, то последний должен допускать возможность обработки резанием и штамповкой.

В качестве материала ПП используем листовой фольгированный материал - стеклотекстолит фольгированный марки СФ 2-50-2,0 ГОСТ 10316-70.

Выбор данного материала объясняется назначением и условиями работы микромодуля. Печатные платы из стеклотекстолита имеют

нужную устойчивость к механическим,  вибрационным,  климатическим

воздействиям по сравнению с платами из гетинакса.  Физико-механи­ческие и электрические свойства сведены в таблицу

Таблица 2 Физико-механические свойства стеклотекстолита

Размеры плат не рекомендуется брать более 240х360 мм при обычных и 120х180 мм при малогабаритных деталях. Это связано с тем, что при больших габаритных размерах ПП увеличивается длина печатного проводника, чем снижается его прочность, снижается сила сцепления печатного проводника с изоляционным материалом, что требуется затем дополнительное сцепление путем предусмотрения до­полнителных контактных площадок и отверстий. Из-за этого увеличи­ваются паразитные связи, что неблагоприятно сказывается на пара­метры устройства (помехи, пульсации, паразитные связи, наводки и т.д.). Одновременно снижается механическая жесткость печатной платы.

Для устранения этого эффекта рекомендуется и целесообразно более квадратная и прямоугольная форма (рекомендуемое соотношение сторон по ОСТ4 ГО.070.011 - 1:1; 1:2; 2:3; 2:5).

Платы всех размеров рекомендуется выполнять с плотностью монтажа, соответствующей классу А. К этому классу относятся пла­ты, у которых ширина проводников и расстояние между ними в узких местах находятся в пределах 0,5-0,6 мм.

Принимается площадь всех элементов 80,6 см2, а коэффициенты плотности монтажа равным 0,7, получаем максимальную площадь пе­чатной платы равной 116 см2.

Исходя из особенностей конструкции блока, а именно: ограни­чение размеров в целях достижения наименьших габаритов микромоду­ля, печатная плата модуля имеет размеры и форму, изображенную на рисунке

Форма и размеры платы

Зная габариты платы, можно перейти к компоновке элементов на ПП с учетом необходимых зазоров между элементами и рационального их размещения, для снижения паразитных связей и наводок.

Выбираем шаг координатной сетки 1,25 мм согласно ГОСТ 20317-62 и отраслевого стандарта ОСТ 4.ГО.070.011.

Центры монтажных и переходных отверстий расположены в узлах координатной сетки.

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ МИКРОМОДУЛЯ.

Надежность - свойство изделия сохранять свои параметры в за­данных пределах и в заданных условиях эксплуатации в течение оп­ределенного промежутка времени.

Общую надежность можно принимать как совокупность трех свойств: безотказность, восстанавливаемость, долговечность.

Безотказность - свойство системы непрерывно сохранять рабо­тоспособность в течение заданного времени в определенных условиях эксплуатации. Она характеризуется закономерностями возникновения отказов.

Восстанавливаемость - это приспособленность системы к обна­ружению и устранению отказов с учетом качества технического обслу-

живания. Она характеризуется закономерностями устранения отказов.

Долговечность - свойство системы длительно сохранять работо­способность в определенных условиях. Количественно характеризуется продолжительностью периода практического использования системы от начала эксплуатации до момента технической и экономической целесо­образности дальнейшей эксплуатации.

Методы повышения надежности в зависимости от области их при­менения можно разделить на три основные группы: производственная, схемно-конструкторские, эксплуатационные.

К производственным методам относятся: получение однородной продукции, стабилизация технологии, анализ дефектов и механизмов

отказов, разработка методов  испытаний,  определение  зависимости

показаний надежности от интенсивности внешних воздействий.

К схемно-конструкторским методам относятся: выбор подходя­щих условий нагрузки, унификация узлов и элементов, разработка схем с допусками на отклонение параметров элементов, резервирова-

ние, контроль работы оборудования, введение запаса работы во вре­мени.

К эксплуатационным методам относятся: сбор информации надеж­ности, увеличение интенсивности восстановления, профилактические мероприятия, граничные испытания.

Наиболее ответственным этапом по удовлетворению требований эксплуатационной надежности является этап проектирования.

Насколько всесторонне учтены при проектировании и изготовлении опытного образца условия производства и эксплуатации с точки зре-

ния безопасности в работе, ремонтопригодности, долговечности ап­паратуры, настолько последняя будет обладать эксплуатационной на­дежностью.

К критериям безопасности относятся: вероятность безотказной работы, частота отказов, интенсивность отказов, среднее время

безотказной работы, наработка на отказ.

Интенсивностью отказов называется отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, продолжавших исправно работать. Среднем временем безотказной работы называет-

ся арифметическое время исправной работы каждого изделия. В тео­рии вероятности применяются различные законы распределения. Наи­более простым распределением потока отказов во времени является эксплуатационный закон распределения, который рассматривает пос­ледовательность отказов во времени, как простейший поток событий.

Расчет вероятности безотказной работы, когда отказы комп­лектующих элементов распределяются по экспоненциальному закону производится по следующим формулам:

P(t) = e t 7 e  -t7...7e   -t

где -lS - суммарная интенсивная отказов РЭА,

li - интенсивность отказов комплектующих изделий и эле­ментов.

Интенсивность отказов комплектующих элементов с учетом усло­вий эксплуатаций производится по формуле:

l = lp 7 KB

KB - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации элементов для каждой группы аппаратуры. Для наземной стационарной и возимой аппаратуры KB=1.

Произведем ориентировочный расчет надежности; он основывает­ся на следующих допущениях:

- интенсивность отказов всех элементов не зависит от време­ни; т.е. в течение срока службы у элементов, входящих в изделие, отсутствующих старение, износ;

- отказы элементов изделия являются случайным событием;

- все элементы работают одновременно, коэффициент нагрузки Кн=0,6.

Исходные данные для расчета вероятности безотказной работы сведены в таблицу

Расчет ведется по формуле:

P(t) = e- t

l - суммарная интенсивность отказов элементов и узлов;

t - время работы микромодуля.

Среднее время работы до первого отказа определяется по фор­муле:

1

To = ----- (час) l S

Расчет вероятности безотказной работы будем вести для двух температур:

для нормальной t1=20оC и для максимальной t2=50оC, указанной в ТУ.

Для определения интенсивности отказов элементов при t2=50оC вводятся поправочные коэффициенты f. Тогда интенсивность отказов будет равна:

lt = lt 7 f

Данные интенсивности отказов сводим в таблицу

Среднее время безотказной работы при двух температурах будет рав­но:

при t=20оC   T = 15243 час

при t=50оC   Т = 11031 час

Для построения зависимости безотказной работы от времени на­работки микромодуля составим таблицу     вероятности безотказной работы для двух температур.

1

Данные интенсивности отказов                                                            таблица

Вероятность безотказной работы                                                таблица

0

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6