Реферат: Особенности конструирования радиотехнической аппаратуры

СОДЕРЖАНИЕ

1.   Введение.

1.1    Особенности конструированиясовременной радиотехнической аппаратуры.

2.   Обоснование выбора принципиальнойэлектрической схемы.

3.   Обоснование выбора элементной базы.

4.   Разработка платы.

4.1    Обоснование методов изготовленияпечатной платы и материалов применяемых при конструировании печатных плат.

4.2    Основные принципы проектированияпечатных плат.

5.  Техническое описаниеконструкции.

6.   Расчет коэффициента заполненияплаты.

7.   Расчет надежности.

8.   Список использованной литературы.

Приложения:     1. Спецификация

2.Перечень элементов

1. ВВЕДЕНИЕ.

1.1. ОСОБЕННОСТИКОНСТРУИРОВАНИЯ СОВРЕМЕННОЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ.

Внастоящее время усилители получили очень широкое распространение практически вовсех сферах человеческой деятельности: в промышленности,  в технике, вмедицине, в музыке, на транспорте и во многих других. Усилители являютсянеобходимым элементом любых систем связи, радиовещания, акустики, автоматики,измерений и управления. Но прежде, чем усилитель стал таким распространеннымему пришлось пройти очень долгий путь.

Активнымэлементом первых усилителей была электронная лампа. Такие усилители былигромоздки, потребляли много энергии и быстро выходили из строя. Только всередине нашего столетия после долгих упорных поисков и трудов наконец удалосьвпервые создать усилительный полупроводниковый прибор, заменяющий электроннуюлампу. Это важное открытие произвело крупный переворот в радиоэлектронике.Габариты транзисторных усилителей стали в несколько раз меньше ламповых, апотребляемая мощность — в десятки раз меньше. К тому же значительно увеличиласьнадежность.

Нонаучно-технический прогресс на этом не остановился. Появилась перваямикросхема. Сейчас широко применяются усилители, полностью собранные намикросхемах и микросборках. Практически единственная проблема на сегодняшнийдень — это отвод тепла. Так как мощные усилители рассеивают большое количествотепла, необходимо интенсивно отводить это тепло, что не позволяет миниатюризироватьмощные усилители.

Следующимэтапом развития является технология поверхностного монтажа кристаллов.Технология поверхностного монтажа кристаллов обеспечивает миниатюризациюрадиоэлектронной аппаратуры при росте ее функциональной сложности. Навесныекомпоненты намного меньше, чем монтируемые в отверстия, что обеспечивает болеевысокую плотность монтажа и уменьшает массогабаритные показатели. Наряду с этимдля большей миниатюризации применяют микросборки и гибридные интегральныесхемы.

Внастоящее время многие усилители выполняются на печатных платах. Применениепечатных плат дало возможность, по сравнению с объемными конструкциями,увеличить плотность монтажа, надежность, ремонтопригодность,  уменьшить массуконструкции, разброс параметров и так далее.

Вданном курсовом проекте при изготовлении усилителя звуковой частотыиспользуется двусторонняя печатная плата, изготовленная позитивнымкомбинированным методом.

2. ОБОСНОВАНИЕВЫБОРА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.

Данныйусилитель предназначен для воспроизведения монофонических музыкальных программи рассчитан на работу с радиоприемником, магнитофоном, электропроигрывающимустройством или проигрывателем компакт дисков, снабженным предварительнымкорректирующим усилителем.

Особенностьюэтого усилителя является использование микросхемы, специально предназначеннойдля сборки бестрансформаторного усилителя низкой частоты звуковоспроизводящейаппаратуры I и II классов. Это позволило упростить усилитель в целом иобеспечить сравнительно высокие характеристики.

Так,полоса пропускания усилителя при номинальной выходной мощности инеравномерности частотной характеристики 1,5 дБ составляет 20-20000 Гц. Приэтом уровень шума не превышает -50 дБ. Чувствительность усилителя 1 В, входноесопротивление 10 кОм, номинальная мощность на нагрузке 8-10 Ом 100 Вт прикоэффициенте гармоник — не более 1%. Усилитель снабжен раздельными регуляторамитембра по низшим и высшим частотам, диапазон регулирования на частотах 100 и 10000 Гц составляет +20...-18 дБ. При максимальной выходной мощности усилительпотребляет от сети не более 25 Вт.

Данныйусилитель предназначен для эксплуатации в районах умеренного климата притемпературе воздуха 25±100С, относительнойвлажности воздуха 60±15% и атмосферным давлением 630-800мм рт. ст.

Проанализировавэлектрическую принципиальную схему с точки зрения конструкции радиоэлементов, яобнаружил, что практически все радиоэлементы (резисторы, конденсаторы,транзисторы, стабилитроны, микросхема) не имеют бескорпусных аналогов.

Сложивмощности рассеивания всех радиоэлементов, получили суммарную мощностьрассеивания более 2 Вт. При такой мощности рассеивания изготовление даннойсхемы на ГИС нецелесообразно, так как потребуется дополнительный отвод тепла. Всхеме также присутствуют конденсаторы емкостью до 200 мкФ, а по конструктивнымтребованиям конденсаторы емкостью более 0,033 мкФ в виде пленочного элемента невыполняются, а бескорпусные навесные конденсаторы изготовляются емкостью толькодо 1,5 мкФ. Также в схеме присутствует большой разброс параметров, что еще разподтверждает невозможность изготовления данной схемы на ГИС.

Учитываявсе вышеперечисленные моменты, делаем вывод, что изготовление заданногоустройства на ГИС не представляется возможным, поэтому принимаем решениеизготавливать данное устройство на печатной плате.

Вкачестве несущей конструкции применяем двухстороннюю печатную плату, при этомкомпоновка радиоэлементов получится более плотной, соответственно и габаритныеразмеры печатной платы будут меньше.

Вданной схеме присутствуют два мощных выходных транзистора, которым требуютсядополнительный отвод тепла. Чтобы не занимать место на печатной плате,устанавливать дополнительные теплоотводы для этих транзисторов не будем. Вкачестве общего теплоотвода будет использоваться металлический корпус кожуха.Эти транзисторы через слюдяную прокладку устанавливаются на задней стенкекожуха, и затем хомутками и винтами М3 закрепляются на ней. Слюдяная прокладканужна для того, чтобы не было электрического контакта между коллекторамитранзисторов.

Такжена задней стенке закрепляются входной и выходной разъемы. На передней панелиустанавливаются переменные резисторы регулировки громкости и тембра по высшим инизшим частотам.

Остальныерадиоэлементы дополнительного крепления не требуют.

Вгеометрических размерах печатной платы следует предусмотреть припуск натехнологическое поле для отверстий, с помощью которых печатная плата крепитсяпри изготовлении печатных проводников.

3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

Выбираятип резисторов примененных в схеме проанализируем их условия работы,рассеиваемую мощность, температуру окружающей среды, а также требованияпредъявляемые к характеристикам резисторов. Следует учитывать, что мощность рассеиваемаяв резисторе существенно влияет на его надежность. Номинальную мощностьрезистора следует выбирать такой чтобы она была в 1.5 раза больше фактической.Учитывая все вышеперечисленные факторы и величину токов в цепях выбираемрезисторы с номинальной мощностью 0.125-0.5 Вт. Тип резисторов берем ОМЛТ, таккак они удовлетворяют всем требованиям надежности, имеют низкую стоимость иимеют широкое распространение .

Привыборе конденсаторов необходимо учитывать напряжение в цепи и, что особенноважно, — условия окружающей среды. Проанализировав условия эксплуатациивыбираем керамические конденсаторы, так как они обладают хорошейтермостабильностью и малым разбросом номинальной емкости, что значительноуменьшает время на регулировку устройства. Электролитические конденсаторывыбираем исходя из напряжения питания в цепи и необходимой емкости.

Выборполупроводниковых приборов и интегральных микросхем основан на ихфункциональных особенностях и их электрических характеристик.

  

4.Разработкаплаты.

4.1.Обоснованиеметодов изготовления печатной платы и материалов применяемых приконструировании печатных плат.

 Для изготовленияпечатной платы нам необходимо выбрать следующие материалы: материал длядиэлектрического основания печатной платы, материал для печатных проводников иматериал для защитного покрытия от воздействия влаги. Сначала мы определимматериал для диэлектрического основания печатной платы.

Существует большоеразнообразие фольгированных медью слоистых пластиков. Их можно разделить на двегруппы:

–  набумажной основе;

–  наоснове стеклоткани.

Эти материалы ввиде жестких листов формируются из нескольких слоев бумаги или стеклоткани,скрепленных между собой связующим веществом путем горячего прессования.Связующим веществом обычно являются фенольная смола для бумаги или эпоксиднаядля стеклоткани. В отдельных случаях могут также применяться полиэфирные,силиконовые смолы или фторопласт. Слоистые пластики покрываются с одной илиобеих сторон медной фольгой стандартной толщины.

Характеристикиготовой печатной платы зависят от конкретного сочетания исходных материалов, атакже от технологии, включающей и механическую обработку плат.

В зависимости отосновы и пропиточного материала различают несколько типов материалов длядиэлектрической основы печатной платы.

Фенольный гетинакс- это бумажная основа, пропитанная фенольной смолой. Гетинаксовые платыпредназначены для использования в бытовой аппаратуре, поскольку очень дешевы.

Эпоксидный гетинакс- это материал на такой же бумажной основе, но пропитанный эпоксидной смолой.

Эпоксидныйстеклотекстолит — это материал на основе стеклоткани, пропитанный эпоксиднойсмолой. В этом материале сочетаются высокая механическая прочность и хорошиеэлектрические свойства.

Прочность на изгиб и ударная вязкостьпечатной платы должны быть достаточно высокими, чтобы плата без повреждениймогла быть нагружена установленными на ней элементами с большой массой.

Как правило,слоистые пластики на фенольном, а также эпоксидном гетинаксе не используются вплатах с металлизированными отверстиями. В таких платах на стенки отверстийнаносится тонкий слой меди. Так как температурный коэффициент расширения меди в6-12 раз меньше, чем у фенольного гетинакса, имеется определенный рискобразования трещин в металлизированном слое на стенках отверстий притермоударе, которому подвергается печатная плата в машине для групповой пайки.

Трещина вметаллизированном слое на стенках отверстий резко снижает надежностьсоединения. В случае применения эпоксидного стеклотекстолита отношениетемпературных коэффициентов расширения примерно равно трем, и риск образованиятрещин в отверстиях достаточно мал.

Изсопоставления характеристик оснований (см. дальше) следует, что во всехотношениях (за исключением стоимости) основания из эпоксидного стеклотекстолитапревосходят основания из гетинакса.

Печатные платы изэпоксидного стеклотекстолита характеризуются меньшей деформацией, чем печатныеплаты из фенольного и эпоксидного гетинакса; последние имеют степень деформациив десять раз больше, чем стеклотекстолит.

Некоторые характеристики различных типовслоистых пластиков представлены в таблице 1.

Тип

Максимальная рабочая температура, 0C

Время пайки при 2600С, сек

Сопротивление изоляции, МОм Объемное сопротивле­ние, МОм Диэлектри­ческая постоянная, e Фенольный гетинакс 110-120 5 1 000

1·104

5,3 Эпоксидный гетинакс 110-120 10 1 000

1·105

4,8 Эпоксидный стеклотекстолит 130-150 20 10 000

1·106

5,4

Сравнивая этихарактеристики, делаем вывод, что для изготовления двусторонней печатной платыследует применять только эпоксидный стеклотекстолит.

Вкачестве фольги, используемой для фольгирования диэлектрического основанияможно использовать медную, алюминиевую или никелевую фольгу. Однако,алюминиевая фольга уступает медной из-за плохой паяемости, а никелевая — из-завысокой стоимости. Поэтому в качестве фольги выби

раем медь.

Медная фольгавыпускается различной толщины. Стандартные толщины фольги наиболее широкогоприменения — 17,5; 35; 50; 70; 105 мкм. Во время травления меди по толщинетравитель воздействует также на медную фольгу со стороны боковых кромок подфоторезистом, вызывая так называемое подтравливание. Чтобы его уменьшить обычноприменяют более тонкую медную фольгу толщиной 35 и 17,5 мкм. Поэтому выбираеммедную фольгу толщиной 35 мкм.

Исходя из всехвышеперечисленных сравнений для изготовления двусторонней печатной платыпозитивным комбинированным способом выбираем фольгированный стеклотекстолитСФ-2-35.

5.Техническое описание конструкции

/>

Принципиальная схема УМЗЧ приведена на рис. 2. Каскад предварительного

усиления вы­полнен набыстродействующем ОУ DAI (К544УД2Б), который наряду с необходимым усиле­нием понапряжению обеспе­чивает   устойчивую   работу усилителя с глубокой ООС. Резистор обратной связи R5 и резистор R1 определяют коэф­фициент усиления усилителя.Выходной каскад выполнен на транзисторах VT1—VT8. Его работа была рассмотрена выше. Конденсаторы  С6—С9  кор­ректируют фазовую и частот­нуюхарактеристики каскада. Стабилитроны VDI, VD2 ста­билизируют напряжение пита­ния ОУ, которое одновременноиспользуется для создания не­обходимого напряжениясмеще­ния выходного каскада.

Делитель выходногонапря­жения ОУ R6, R7, диоды VD3— VD6 и резистор R4 образуютцепь нелинейной ООС, которая уменьшает коэффициент усиленияОУ, когда выходное напря­жение усилителя мощности до­стигнет своегомаксимального значения. В результате умень­шается  глубина  насыщениятранзисторов VT1, VT2 и сни­жается вероятность возникнове­ния сквозного тока в выходномкаскаде.   Конденсаторы  С4, С5 — корректирующие. С увели­чением емкостиконденсатора С5 растет устойчивость усили­теля, но одновременно увели­чиваютсянелинейные искаже­ния, особенно на высших звуко­вых частотах.

Усилитель сохраняетработо­способность  при  снижении напряжения питания до ±25 В. Возможно идальнейшее сниже­ние напряжения питания вплоть до ±15 и даже до ±12 Впри уменьшении сопротивления ре­зисторов R2, R3 или непосред­ственном подключении выводов питания ОУ к общему источ­никупитания и исключении стабилитронов VDI, VD2.

Снижение напряженияпита­ния приводит к уменьшению максимальной выходной мощно­сти усилителя прямопропор­ционально квадрату изменения напряжения питания, т. е. при уменьшениинапряжения пита­ния в два раза максимальная выходная мощность усилителяуменьшается в четыре раза.

Усилительне имеет защиты от короткого замыкания и пере­грузок. Эти функции выполняетблок питания.

Вжурнале «Радио» высказы­валось мнение о необходимости питания УМЗЧ от стабилизи­рованногоисточника питания для обеспечения более есте­ственного его звучания. Дей­ствительно,при максимальной выходной мощности усилителя пульсации напряжения неста­билизированногоисточника мо­гут достигать нескольких вольт.

При этом напряжениепитания может существенно снижаться за счет разряда конденсаторов фильтра. Этонезаметно при пиковых значениях выходного напряжения на высших звуко­выхчастотах, благодаря доста­точной емкости фильтрующих конденсаторов, носказывается при усилении низкочастотных составляющих большого уровня, так как вмузыкальном сигнале они имеют большую длитель­ность. В результате фильтрующиеконденсаторы успевают разряжаться, снижается напряжение питания, а значит, имаксимальная выходная мощность усилителя. Если же снижение напряжения питанияприводит к уменьшению тока покоя вы­ходного каскада усилителя, то это можетприводить и к возник­новению дополнительных нели­нейных искажений.

С другой стороны, использо­ваниестабилизированного ис­точника питания, построенного по обычной схеме параметри­ческогостабилизатора, увели­чивает потребляемую им от сети мощность и требуетприменения сетевого трансформатора боль­шей массы и габаритов. По­мимо этого,возникает необходи­мость отвода тепла, рассеива­емого выходными транзисто­рамистабилизатора. Причем за­частую мощность, рассеиваемая выходными транзисторамиУМЗЧ, равна мощности, рассеиваемой выходными транзисторами ста­билизатора, т.е. половина мощ­ности тратится впустую. Им­пульсные стабилизаторы напря­женияимеют высокий КПД, но достаточно сложны в изго­товлении, имеют большой уро­веньвысокочастотных помех и не всегда надежны.

Если к блоку питанияне предъявляется жестких требо­ваний по стабильности напряже­ния и уровнюпульсации, что характеризует, в частности, опи­санный выше усилитель мощно­сти,то в качестве источника питания можно использовать обычный двуполярный  блокпитания, принципиальная схема которого показана на рис. 3.

Мощные составныетранзисторы VT7 и VT8, включенные по схеме эмиттерных повтори­телей, обеспечивают достаточнохорошую фильтрацию пульса­ции напряжения питания с ча­стотой сети истабилизацию выходного напряжения благо­даря установленным в цепи базтранзисторов   стабилитронам VD5 – VD10. Элементы LI, L2, R16, R17, С11, С12 устраняют возможность    возникновениявысокочастотной    генерации, склонность к которой объясня­ется большимкоэффициентом усиления по току составных транзисторов.

Величина переменногонапря­жения, поступающего от сете­вого трансформатора, выбрана такой, чтобы примаксимальной выходной мощности УМЗЧ (что соответствует току в нагрузке 4А)напряжение на конден­саторах фильтра С1—С8 сни­жалась примерно до 46...45 В. Вэтом случае падение напряже­ния на транзисторах VT7, VT8 не будет превышать 4В, а рас­сеиваемая транзисторами мощ­ность составит 16 Вт. При уменьшениимощности, потреб­ляемой от источника питания, увеличивается падение напря­женияна транзисторах VT7, VT8, но рассеиваемая на них мощность остается постояннойиз-за уменьшения потребляемо­го тока. Блок питания работает как стабилизаторнапряжения при малых и средних токах нагрузки, а при максимальном токе — как  транзисторный фильтр. В таком режиме его выходное напряжение может снижаться до42-41В, уровень пульсаций на выходе достигает значения 200 мВ, КПД равен90 %.

Как показаломакетирование, плавкие предохранители не мо­гут защитить усилитель и блокпитания от перегрузок по току из-за своей инерционности. По этой причине былоприменено устройство быстродействующей защиты от короткого замыкания ипревышения допустимого тока нагрузки, собранное на тран­зисторах VTI—VT6. Причем функции защиты при перегруз­ках положительнойполярности выполняют транзисторы VTI, VT2, VT5, резисторы R1, R3, R5. R7 — R9, R13 и конден­сатор С9, а отрицательной — транзисторы VT4, VT3, VT6, резисторы R2, R4, R6, RIO— R12, R14 и конденсатор С10. Рассмотрим работу устрой­ства при перегрузкахположи­тельной полярности. В исходном состоянии при номинальной на­грузке все транзисторы устрой­ства защитызакрыты. При уве­личении тока нагрузки начинает расти падение напряжения нарезисторе R7, и если оно превы­сит допустимое значение, начи­нает открыватьсятранзистор VTI, а вслед за ним и тран­зисторы VT2 и VT5. Последние уменьшаютнапряжение на базе регулирующего    транзистора VT7, а значит, и напряжение на выходе блока питания. При этом за счет положительной обратнойсвязи, обеспечиваемой резисто­ром R13, уменьшение напряже­ния на выходе блока питания приводит кускорению дальней­шего открывания транзисторов VTI, VT2,VT5 и быстрому закрыванию транзистора VT7. Если сопротивление резистора положительной обратнойсвязи R13 мало, то после срабатыва­ния устройства защиты напря­жениена выходе блока питания не восстанавливается даже пос­ле отключения нагрузки. Вэтом режиме необходимо было бы предусмотреть кнопку запуска, отключающую,например, на ко­роткое время резистор R13 пос­ле срабатывания защиты и в мо­ментвключения блока питания. Однако, если сопротивление ре­зистора R13 выбратьтаким, чтобы при коротком замыкании нагрузки ток не был равен нулю, тонапряжение на выходе блока питания будет восстанавливать­ся после срабатыванияустройства защиты при уменьшении тока нагрузки до безопасной величины.

Практически сопро­тивлениерезистора R13 выбира­ется такой величины, при кото­ройобеспечивается надежное включение блока питания при ограничении тока короткогозамыкания значением 0,1...0,5 А. Ток срабатывания устройства защиты определяетрезистор R7.

Аналогичноработает устрой­ство защиты блока питания при перегрузках отрицательной по­лярности.

/>
Конструкция и детали. Все детали УМЗЧ и блока питания размещены на однойплате. Ис­ключение составляют транзи­сторы VT3, VT4, VT6, VT8 УМЗЧ, установленные на общем теплоотводе с площадью рас­сеивающейповерхности 1200 См2и транзисторы VT7, VT8 блока питания, размещенные на от­дельныхтеплоотводах с площа­дью рассеивающей поверхности 300 См2 каждый.Катушки LI, L2 блока питания (рис. 3) и LI усилителя мощности содержат 30—40 витков провода ПЭВ-1 1,0,намотанного на корпусе ре­зистора С5-5 или МЛТ-2. Рези­сторы R7, R12 блока питания представляют собой отрезок медногопровода ПЭЛ, ПЭВ-1 или ПЭЛШО диаметром 0,33 и длиной  150 мм, намотан­ного накорпусе резистора МЛТ-1. Трансформатор пита­ния выполнен на тороидальноммагнитопроводе из электротех­нической стали Э320, толщиной 0,35 мм, шириналенты 40 мм, внутренний диаметр магнитопровода 80, наружный — 130 мм. Сетевая  обмотка  содержит 700 витков провода ПЭЛШО 0,47, вторичная —2х130 витковпровода ПЭЛШО 1,2.

Вместо ОУ К544УД2Бмож­но использовать К544УД2А, К140УД11 или К574УД1. Каж­дый из транзисторовКТ825Г можно заменить составными транзисторами КТ814Г, КТ818Г, а КТ827А —составными тран­зисторами КТ815Г, КТ819Г. Диоды VD3—VD6 УМЗЧ мож­но заменить любыми высоко­частотными кремниевыми дио­дами, VD7,  VD8 — любыми кремниевыми смаксимальным прямым током не менее 100 мА. Вместостабилитронов КС515А можно использовать соединен­ные последовательно стабилитроны Д 814А и КС512А.

Налаживание усилителясводится к установке (подстроечным резистором R12) тока по­коя выходных транзисторов VT6, VT8 в пределах 10… 15 мА.

Включают усилительпосле проверки исправности блока питания. Для этого, заменив резисторы R7, R12 блока пита­ния более высокоомными (при­мерно 0,2...0,30м), проверяют работоспособность блока пита­ния устройства защиты. Оно должносрабатывать при токе нагрузки 1...2 А. Убедившись в нормальной работе блокапита­ния и УМЗЧ, устанавливают резисторы R7, R12c номиналь­ным сопротивлением, указан­ным на принципиальной схеме, ипроверяют работу усилителя при максимальной мощности, контролируя отсутствиесрабатывания устройств защиты.

 

6.Расчет коэффициентазаполнения платы

Для компоновки блоков радиоаппаратуры необходимо иметьпринципиальную схему устройства, а также габаритно-установочные размерыдеталей, узлов и приборов.

Аналитическую компоновку производят на начальных этапахпроектирования аппаратуры с целью получения обобщенных характеристик, наосновании которых складывается первое представление о некоторых конструктивныхпараметрах.

Формула для расчета коэффициента заполнения платы имеетвид:

/>  ,

где Кзап  -коэффициент заполнения

       Sуст — установочная площадь элементов

       Sоб — общая площадь платы

       Sуст = A*B*N,

 

где А, В – установочные размеры элемента

       N – количество элементов 

Тип элемента

Установочные размеры, мм.

Количество элементов, шт.

Площадь

мм2

 

А

В

N

S

Резисторы: ОМЛТ 0,125 10 4 7 280 ОМЛТ 0,25 12 6 22 1584 ОМЛТ 0,5 14,8 8,2 8 970,88 Конденсаторы: Транзисторы КТ814-КТ817 12 7 12 1008 Диоды КД510А 8 6 6 288 КС515А 19 11 8 1672

      

/> 7.Расчет надежности схемы

Данноеустройство содержит большое количество элементов и соединений, которыепотенциально могут оказаться причиной отказа всего устройства в целом. Поэтомунеобходимо рассчитать надежность устройства, учитывая все эти элементы. Дляудобства расчетов все эти элементы сведены в таблицу.

Таблица

№

п/п

Элементы схемы, подлежащие расчету Количество, шт. Значение интенсивности отказов l, 1/ч 1 Германиевые транзисторы 2

0,6·10-6

2 Интегральные микросхемы 1

2,5·10-6

3 Керамические монолитные конденсаторы 9

0,44·10-6

4 Контактные площадки 178

0,02·10-6

5 Кремниевые диоды 2

2,5·10-6

6 Кремниевые транзисторы 7

0,3·10-6

7 Металлодиэлектрические резисто­ры 30

0,04·10-6

8 Отверстия 197

0,0001·10-6

9 Пайки 178

1·10-6

10 Переменные пленочные резисторы 3

4·10-6

11 Печатная плата 1

0,0005·10-8

12 Пленочные подстроечные резис­то­ры 1

2·10-6

13 Проводники 68

0,005·10-6

14 Разъемы 2

2,5·10-6

15 Электролитические конденсаторы 14

1,1·10-6

Интенсивностьотказов всей схемы можно рассчитать по формуле:

L=åln·Nn

где - L — интенсивностьотказов всей схемы.

ln — интенсивностьотказов  элементов схемы.

N- количество элементов схемы.

L=l1·N1+l2·N2+l3·N3+l4·N4+l5·N5+l6·N6+l7·N7+l8·N8+l9·N9+l10·N10+l11·N11+l12··N12+l13·N13+l14·N14+l15·N15=0,6·10-6·2+2,5·10-6·1+0,44·10-6·9+0,02·10-6·178++2,5·10-6·2+0,3·10-6·7+0,04·10-6·30+0,0001·10-6·193+1·10-6·178+4·10-6·3+
+0,0005·10-8·1+2·10-6·1+0,005·10-6·68+2,5·10-6·2+1,1·10-6·14=1,2+2,5+3,96+3,56+5++2,1+1,2+0,0193+178+12+0,000005+2+0,34+5+15,4=232,279305·10-6 1/ч.

гдеl1 — интенсивностьотказов германиевых транзисторов

N1 — количество  германиевых транзисторов

l2 — интенсивностьотказов интегральных микросхем

N2 — количество интегральных микросхем

l3 — интенсивностьотказов керамических монолитных конденсаторов

N3 — количество керамических монолитных конденсаторов

l4 — интенсивностьотказов контактных площадок

N4 — количество  контактных площадок

l5 — интенсивностьотказов кремниевых диодов

N5 — количество кремниевых диодов

l6 — интенсивностьотказов кремниевых транзисторов

N6 — количество кремниевых транзисторов

l7 — интенсивностьотказов металлодиэлектрических резисторов

N7 — количество металлодиэлектрических резисторов

l8 — интенсивностьотказов отверстий

N8 — количество отверстий

l9 — интенсивностьотказов пайки

N9 — количество пайки

l10 — интенсивностьотказов переменных пленочных резисторов

N10 — количество переменных пленочных резисторов

l11 — интенсивностьотказов печатной платы

N11 — количество печатной платы

l12 — интенсивность отказовпленочных подстроечных резисторов

N12 — количество пленочных подстроечных резисторов

l13 — интенсивностьотказов проводников

N13 — количество проводников

l14 — интенсивностьотказов разъемов

N14 — количество разъемов

l15 — интенсивностьотказов электролитических конденсаторов

N15 — количество электролитических конденсаторов

Найдем среднюю наработкудо первого отказа по формуле:

Тср=1/L=1/<sub/>232,279305·10-6 =4305,16 час

где Тср — средняя наработка до первого отказа.

Далее найдем вероятностьбезотказной работы:

Р(<sub/>t<sub/>)=1-L·tср=1-232,279305·10-6·500=0,89

гдеР(<sub/>t<sub/>) — вероятность безотказной работы

tср — среднее время нормальной работы изделия

/> 8.Заключение

В последнее времянаучно-исследовательские и производственные предприятия радиотехнической иэлектронной промышленности передовых стран мира тратят много сил и средств наотыскание путей уменьшения габаритов и массы радиоэлектронной аппаратуры.Работы эти получают поддержку потому, что развитие многих отраслей науки итехники, таких как космонавтика, вычислительная техника, кибернетика, бионика идругие, требуют исключительно сложного электронного оборудования. К этомуоборудованию предъявляются высокие требования, поэтому аппаратура становитсятакой сложной и громоздкой, что требования высокой надежности и значительного уменьшениягабаритов и массы приобретают важнейшее значение. Особенно эти требованияпредъявляются ракетной технике. Известно, что для подъема каждого килограммамассы аппаратуры космического корабля необходимо увеличить стартовую массуракеты на несколько сотен килограммов. Чтобы удовлетворить эти требования,необходимо миниатюризировать аппаратуру. Это достигается несколькими методамиконструирования радиоэлектронной аппаратуры.

При микромодульномметоде конструирования повышение плотности монтажа достигается за счетприменения специальных миниатюрных деталей и плотного их монтажа в микромодуле.Благодаря стандартным размерам микромодули размещаются в аппаратуре сминимальными промежутками.

Применениегибридных интегральных микросхем и микросборок также дало возможностьминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры. При использовании микросхемповышение плотности монтажа достигается тем, что на общей изоляционной подложкерасполагаются в виде тонких пленок резисторы, проводники, обкладкиконденсаторов, такой же принцип используются и в устройствах, изготовленныхметодом молекулярной электроники, при этом для создании пассивных (резисторы иконденсаторы) и активных (диоды, транзисторы) элементов схем используются слоиполупроводниковых материалов.

Следующий этапразвития технологии производства радиоэлектронной аппаратуры — технологияповерхностного монтажа кристалла (ТПМК). ТМПК обеспечивает миниатюризациюрадиоэлектронной аппаратуры при росте ее функциональной сложности. Навесныекомпоненты намного меньше, чем монтируемые в отверстия, что обеспечивает болеевысокую плотность монтажа и уменьшает массогабаритные показатели. ТПМКдопускает высокую автоматизацию установки электрорадиоэлементов вплоть дороботизации.

Повышениенадежности радиоэлектронных устройств, выполненных указанными методамимикроминиатюризации, достигается тем, что во первых, все методы основаны наавтоматизации производственных процессов, при этом предусматривается тщательныйконтроль на отдельных операциях.

Вторая причинасостоит в том, что в изделиях, изготовленных на базе микросхем, значительноуменьшается количество паяных соединений, которые являются причиной многихотказов. Метод молекулярной электроники исключает отказы, связанные сразличными коэффициентами линейного расширения материалов, ибо при этом методепредусматривается, что конструкция выполняется из однородного материала.

Увеличениенадежности конструкций, выполненных методами микроминиатюризации, объясняетсятакже гораздо большими возможностями обеспечить защиту от воздействия внешнейсреды. Малогабаритные узлы могут быть гораздо легче герметизированы, что к томуже увеличит и механическую прочность. Наконец, применение миниатюрных узлов идеталей позволяет лучше решить задачи резервирования как общего, так ираздельного.

Каквидно из сказанного, задача уменьшения габаритов и массы тесно связана сувеличением надежности. Стоимость радиоэлектронной аппаратуры, выполненной набазе микроминиатюризации, в настоящее время приближается к стоимостиаппаратуры, выполненной в обычном исполнении. Значительное снижение стоимостимикроминиатюрных блоков, сборочных единиц может быть достигнуто только путемполной автоматизации производства, а автоматизация, как было указано ранее,является одним из условий повышения надежности и, следовательно, условиемцелесообразности микроминиатюризации.

/> СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.“Справочник.Полупроводниковые приборы: транзисторы средней и большой мощности”, подредакцией А.В. Голомедова. М., “Радио и связь”, 1994.

2.“Справочник.Полупроводниковые приборы: транзисторы малой мощности”, под редакцией А.В.Голомедова. М., “Радио и связь”, 1994.

3.С.Г. Мякишев“Справочник. Полупроводниковые приборы: диоды”, М., “Радио и связь”, 1986.

4.В.И. Блаут-Блачева, А.П. Волоснов, Г.В. Смирнов «Технология производстварадиоаппаратуры», М., «Энергия», 1972

5.А.Т. Белевцев “Монтаж и регулировка радиоаппаратуры”, М., “Высшая школа”, 1966

6.“Черчение”, под редакцией проф. А.С. Куликова, М., “Высшая школа”, 1989

7.“Единая система конструкторской документации. Основные положения”, М.,Государственный комитет СССР по стандартам, 1983