О.В. Задерейко, Л.І. Панов, О.В. Циганов

КОНСТРУЮВАННЯ І ТЕХНОЛОГІЯ РАДІОЕЛЕКТРОННОЇ АПАРАТУРИ

Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів

ЗMICT

3.3. Розукрупнення електричних схем

Незалежно від призначення і функціональної складності виробу розукрупнення має ряд загальних принципів, головними з яких є такі:

- функціональна закінченість конструктивно-технологічної одиниці (КТО), якою може бути функціональний вузол, модуль, МЗБ і т. ін.;

- максимальна повторюваність КТО в проектованому чи іншому виробах;

- збільшення в межах технічних і економічних обмежень функціональної складності КТО нижчих рівнів;

- мінімізація числа зовнішніх виводів КТО;

- конструктивна, технологічна, теплова й електромагнітна сумісність КТО.

Значеннєвий зміст перерахованих принципів говорить про їхній тісний взаємозв'язок і певною мірою про рівнозначність. Пріоритет того чи іншого принципу визначається вихідними передумовами задачі розукрупнення, а саме вимогами ТЗ до конструкції.

Найбільш часто зустрічаються два варіанти формулювання цих вимог:

- у ТЗ обговорюються припустимі значення масогабаритних показників конструкції;

- при заданих масогабаритних показниках конструкції вказується на необхідність використання базових несучих конструкцій (базовий принцип конструювання).

У першому випадку при розв’язанні задачі розукрупнення перевага віддається принципу функціональної закінченості КТО, у другому - принципу конструктивної сумісності КТО з базовими несучими конструкціями. Таким чином, задача розукрупнення одночасно має і схемотехнічний, і конструкторський зміст.

При розв’язанні задачі розукрупнення слід розглянути кілька можливих варіантів розподілу схеми на КТО. Кожний з варіантів аналізується з позицій відповідності перерахованим вище принципам і супроводжується розрахунком критеріальної оцінки. Такими оцінками можуть бути відповідні кожному варіанту очікувані матеріальні показники конструкції і формалізовані показники якості розукрупнення.

Відомо, що для будь-якої конструкції РЕЗ розподіл маси можна представити рівнянням m_к = m_ел + m_нк + m₀ + m₁, де в правій частині містяться складові маси елементів, несучих конструкцій, з'єднань і тепловідводу.

Незалежною від варіанта розукрупнення в рівнянні є маса елементів, інші складові будуть істотно змінюватися. Зокрема, маса несучих конструкцій т_нк буде залежати від розмірів і форми корпусу, числа і розмірів комутаційних (друкованих) плат. Маса електричних з'єднань, у свою чергу, залежить від кількості плат, кількості з'єднувачів, довжини електричних з'єднань. Кращому варіанту розукрупнення РЕЗ повинна відповідати менша маса конструкції m_к.

Об'єм конструкції V_к визначається розмірами і формою корпусу конструкції і, отже, кількістю і розмірами плат КТО.

Загальну площу комутаційних плат можна представити співвідношенням

S_пл = S_р + S_п,

де S_р - робоча площа, на якій розміщаються радіоелементи і провідники;

S_п - допоміжна площа (крайові поля, елементи закріплення плати, рамки і т. ін.). Легко переконатися, що при обраному конструктивному оформленні зі збільшенням числа КТО складова S_п, а отже і S_пл, зростатимуть, а відношення S_p/S_п, - погіршуватиметься.

Таким чином, названі матеріальні параметри конструкцій (m_к, V_к, S_пл) можуть ефективно використовуватися у вигляді критеріальних кількісних оцінок якості розукрупнення електричних схем на КТО.

Оцінки є суперечними, тому кращий варіант розукрупнення вибирають за заздалегідь обраним критерієм розрахунку комплексної оцінки чи за сукупністю критеріїв.

Формалізованою оцінкою якості розукрупнення електричних схем є показник розукрупнення

П_р = N_B / N_З,

де N_B - число вентилів (р-n - переходів) у КТО; N_З - число зовнішніх електричних з'єднань. Кращому варіанту розукрупнення відповідає більше значення показника розукрупнення. При використанні формалізованої оцінки якості розукрупнення параметр N_B можна замінити числом еквівалентних дискретних елементів

N_Д = N_ДЕ / N_iе,

де N_ДЕ - кількість дискретних навісних елементів (компонентів) у КТО;

N_iе - кількість інтегральних елементів на кристалі чи підкладці мікросхеми.