«Кафедра радиоэлектронных средств Н.И. Каленкович, Н.С. Образцов, А.М. Ткачук ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Учебно-методическое пособие для студентов специальностей I-01 03 00 Экономика и управление ...»

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники»

Кафедра радиоэлектронных средств

Н.И. Каленкович, Н.С. Образцов, А.М. Ткачук

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

Учебно-методическое пособие для студентов специальностей I-01 03 00 «Экономика и управление на предприятии» и I-02 02 00 «Маркетинг»

дневной и заочной форм обучения Минск 2006 УДК 681.321(075.8) ББК 32.844-02 я 73 К 17 Рецензент:

ректор Минского государственного высшего радиотехнического колледжа, кандидат технических наук, профессор Н.А. Цырельчук Каленкович Н.И.

Основы конструирования радиоэлектронной аппаратуры: Учеб.-метод.

К пособие для студ. спец. I-01 03 00 «Экономика и управление на предприятии» и I-02 02 00 «Маркетинг» дневной и заоч. форм обуч./ Н.И. Каленкович, Н.С. Образцов, А.М. Ткачук. – Мн.: БГУИР, 2006. – 150 с.

ISBN 985-444-918- В пособии рассмотрены элементная база, порядок и основные правила конструирования радиоэлектронных средств (РЭС). Рассмотрены методы электрических соединений и вопросы проектирования печатных плат. Изложены защитные мероприятия конструкции РЭС от основных дестабилизирующих факторов – тепла, влаги и механических воздействий.

Учебно-методическое пособие может быть полезным и студентам других специальностей, изучающим основы конструирования РЭС.

УДК 681.321(075.8) ББК 32.844-02 я © Каленкович Н.И., Образцов Н.С., Ткачук А.М., © БГУИР, ISBN 985-444-918-

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

БИС – большая интегральная схема БНК – базовая несущая конструкция ВОКС – волоконно-оптические кабели и соединители ГИС – гибридная интегральная схема ГФ – гетинакс фольгированный ЕСКД – единая система конструктивной документации ИМС – интегральная микросхема КД – конструкторская документация МВ – механические воздействия ОУ – операционный усилитель ПП – печатная плата РП – рельефная плата РЭС – радиоэлектронное средство САПР – система автоматизированного проектирования СБИС – сверхбольшая интегральная схема СВЧ – сверхвысокая частота СФ – стеклотекстолит фольгированный ТЗ – техническое задание ТКЕ – температурный коэффициент емкости ТКС – температурный коэффициент сопротивления ТТ – технические требования ЭА – электронная аппаратура

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 1. Основные понятия и определения. Классификация РЭС Основы и методы конструирования 1.1. Основные задачи и проблемы современного конструирования 1.2. Эволюция конструкций РЭС 1.3. Виды изделий и элементная база РЭС 1.3.1. Резисторы постоянные 1.3.2. Резисторы переменные 1.3.3. Конденсаторы постоянной емкости 1.3.4. Интегральные микросхемы 1.3.5. Транзисторы и диоды 1.3.6. Электрические соединители 1.4. Конструкция РЭС и конструкторская иерархия 1.5. Классификация РЭС 1.6. Классы исполнения РЭС по условиям их эксплуатации 1.7. Особенности процесса конструирования 1.8. Стадии разработки РЭС 1.9. Организация процесса конструирования 2. Техническая документация 2.1. Государственные стандарты 2.2. Конструкторские документы 2.3. Схемная документация 2.4. Схемы электрические принципиальные 2.5. Текстовые документы 2.6. Комплектность конструкторских документов 2.7. Технические требования и техническая характеристика 2.8. Размеры, допуски и посадки на чертежах 2.9. Параметры шероховатости и их обозначение на чертежах 2.10. Сборочные чертежи и их содержание 2.11. Спецификация и порядок ее оформления 3. Конструкционные системы и технологичность конструкций РЭС 3.1. Несущие конструкции РЭС 3.2. Конструктивные разновидности корпусов интегральных микросхем 3.3. Выбор материалов для элементов конструкции изделий РЭС 3.4. Разновидности и особенности разъемных и неразъемных соединений 3.5. Технологичность конструкций РЭС 3.5.1. Показатели технологичности 3.5.2. Методы обеспечения технологичности 4. Электрические соединения в конструкциях РЭС 4.1. Классификация методов электрических соединений 4.2. Основные определения и типы печатных плат 4.3. Конструктивные характеристики печатных плат 4.4. Электрические характеристики печатных плат 4.5. Рельефные печатные платы (РПП) 4.6. Материалы оснований печатных плат 4.7. Печатный монтаж и методы его получения 4.8. Односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы 4.9. Методы конструирования печатных плат 4.10. Последовательность процесса конструирования печатных плат 4.11. Конструктивные покрытия печатных плат 4.12. Выбор и размещение отверстий 4.13. Маркировка печатных плат 4.14. Межконтактные соединения из объемного провода 5. Компоновка и эргономические показатели РЭС 5.1. Требования к компоновочным решениям 5.2. Способы выполнения компоновочных работ 5.3. Факторы, определяющие эффективность деятельности оператора 5.4. Эргономические показатели качества конструкции 5.5. Принципы организации и компоновки рабочего места 5.6. Оформление лицевых панелей 6. Защита конструкций РЭС от дестабилизирующих факторов 6.1. Классификация дестабилизирующих факторов 6.2. Механические воздействия 6.2.1. Параметры вибраций 6.2.2. Воспроизведение механических воздействий на испытательных 6.2.3. Динамические характеристики конструкций РЭС 6.2.4. Реакция конструкций РЭС на механические воздействия 6.2.5. Защита конструкций РЭС от вибраций 6.2.6. Защита конструкций РЭС от ударов, линейных нагрузок и акустических шумов 6.2.7. Защита РЭС при транспортировании 6.2.8. Методы расчета конструкций с использованием ЭВМ 6.2.9. Общие рекомендации по защите РЭС от механических воздействий 6.3. Тепловой режим конструкций РЭС 6.3.1. Разновидности теплоотвода – теплопроводность, тепловое излучение и теплопередача конвекцией 6.3.2. Способы охлаждения РЭС 6.3.3. Тепловые трубки и термоэлектрические охладители 6.3.4. Оценочный выбор способа охлаждения РЭС 6.4. Защита конструкций РЭС от воздействия влаги 6.4.1. Источники и пути проникновения влаги 6.4.2. Взаимодействие влаги с материалами конструкций 6.4.3. Способы влагозащиты РЭС 6.4.4. Покрытия для защиты от коррозии 6.4.5. Влагозащитные монолитные оболочки 6.4.6. Влагозащитные полые оболочки 6.4.7. Влагозащита с использованием герметизирующих прокладок 6.4.8. Герметизация соединителей 6.4.9. Технологичность конструкций влагозащиты Заключение Литература

ВВЕДЕНИЕ

Широкое использование изделий радиоэлектроники во всех сферах человеческой деятельности обусловливает большой объем технических, эксплуатационных и экономических требований как к самим радиоэлектронным средствам (РЭС), так и к элементной базе, материалам, конструктивно-технологическим решениям и т.п. Исключительно быстро возрастают сложность РЭС и их функциональная нагрузка. Поэтому старые методы их создания и использование дискретных элементов в настоящее время не позволяют разрешить постоянно углубляющееся противоречие между усложнением РЭС, увеличением их функциональных задач и повышением надёжности, экономичности, технологичности, снижением массогабаритных показателей.

Для объективной экономической оценки принимаемых технических решений экономисту или менеджеру необходимо в определенной степени иметь представление об объектах экономической оценки – радиоэлектронной и электронной аппаратуре: организации процесса проектирования, рабочей документации, конструкционных системах РЭС, материалах и элементной базе, электрических соединениях в конструкциях РЭС, организации защиты от дестабилизирующих факторов, компоновке и т.д.

Курс лекций по дисциплине «Основы конструирования радиоэлектронной аппаратуры» в комплексе с практическими и лабораторными занятиями и курсовым проектированием призван дать соответствующую подготовку студентам инженерно-экономического факультета, а предлагаемое учебное пособие послужит хорошим подспорьем для решения этой задачи.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЭС. ОСНОВЫ И МЕТОДЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

1.1. Основные задачи и проблемы современного конструирования Цель процесса конструирования – создавать малогабаритную, высокоэффективную и надёжную аппаратуру, производство и эксплуатация которой требуют ограниченного расхода трудовых, энергетических и материальных ресурсов. Для достижения этой цели решают, как правило, три основные задачи современного конструирования:

комплексная микроминиатюризация;

защита от дестабилизирующих факторов (тепло, влага, механические воздействия и др.);

повышение технологичности.

При решении задачи комплексной микроминиатюризации РЭС ищут резервы миниатюризации всех составных частей изделия, не ограничиваясь только узлами, в которых можно применить интегральные микросхемы (ИМС), т.е.

элементной базы, системы питания, охлаждения, автоматики и т.д.

Решение задачи комплексной микроминиатюризации РЭС начинается с формирования технических требований к проектируемому изделию в отношении максимального снижения габаритов, массы и энергопотребления. Это решение должно осуществляться по схемотехническому и конструкторскому направлениям взаимосвязанно и согласованно. Конструкторское направление включает решение трех основных вопросов комплексной микроминиатюризации:

структура конструкции РЭС;

материалы;

элементная база.

При выборе оптимальной структуры конструкции РЭС по критерию комплексной микроминиатюризации необходимо использовать большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС), волоконно-оптические кабели и соединители (ВОКС).

При выборе материалов для несущих конструкций и элементов необходимо применять лёгкие и высокопрочные материалы, например алюминиевые и магниевые сплавы.

Комплексная микроминиатюризация элементной базы – наиболее сложный вопрос, особенно в отношении элементов автоматики и коммутационных компонентов.

Вторая задача конструирования РЭС – защита от дестабилизирующих факторов (тепло, влага и др.) – возникла как побочное следствие миниатюризации.

Третья задача – повышение технологичности – решается на основе унификации и стандартизации. Избыточное разнообразие существующих в настоящее время схемотехнических и конструкторских решений резко снижает технологичность конструкции РЭС. Различают две разновидности технологичности – производственную и эксплуатационную.

Производственная технологичность – это минимальные трудовые и материальные затраты при изготовлении изделия.

Эксплуатационная технологичность – минимальные сроки для предупреждения, обнаружения и устранения неисправностей и отказов в работе аппаратуры.

Первые устройства проводной телеграфной связи появились в 1832 г. (русский изобретатель П.Л. Шиллинг). Первый в мире радиоприёмник, изобретённый А.С. Поповым, был продемонстрирован в 1895 г.

Конструкционное исполнение первых РЭС напоминало аппаратуру проводной связи (деревянный ящик, монтаж неизолированным проводом, контактирование с помощью винтов). Установка РЭС на суда и автомобили (1925– 1935 гг.) привела к необходимости увеличения прочности и экранирования отдельных узлов с помощью металлического шасси. Увеличение серийности выпуска аппаратуры привело к созданию конструкторской иерархии (унификации и соподчинённости несущих базовых конструкций). Для защиты аппаратуры танков и самолётов (1935–1945 гг.) были разработаны герметичные корпуса, которые устанавливались на виброизоляторы (амортизаторы). Требование существенной минимизации массы и объема ракетной аппаратуры (1940–1950 гг.) привлекло к созданию микромодулей, печатных плат, полупроводниковых приборов, коаксиальных кабелей, полосковых линий, интегральных микросхем.

Дальнейшее усложнение аппаратуры в 1960–1970 гг. привело к появлению элементов функциональной микроэлектроники. В настоящее время начинает развиваться наноэлектроника.

Условились различать следующие поколения РЭС.

РЭС первого поколения (20–50-е годы прошлого столетия) были построены с использованием электровакуумных ламп, дискретных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), проводных электрических связей.

Ко второму поколению РЭС (50–60-е годы) относят конструкции РЭС на печатных платах и дискретных полупроводниковых приборах.

К третьему поколению относятся конструкции на печатных платах и ИМС малой степени интеграции (60–70-е годы).

В конструкциях РЭС четвёртого поколения применяются большие интегральные микросхемы (БИС), многослойные печатные платы, гибкие печатные шлейфы, микрополосковые линии. В интегральной электронике сохраняется главный принцип дискретной электроники – разработка электрической схемы по законам теории цепей. Этот принцип обусловливает рост числа элементов микросхемы и межэлементных соединений по мере усложнения выполняемых ею функций. Однако повышение степени интеграции микросхем и связанное с этим уменьшение размеров элементов имеет определённые пределы из-за возникающих проблем технологии изготовления, теплоотвода и др.

В РЭС пятого поколения находят применение приборы функциональной микроэлектроники. Функциональная микроэлектроника предполагает принципиально новый подход, позволяющий реализовать определённую функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов, используя физические явления в твёрдых телах. При этом локальному объёму твёрдого тела придаются такие свойства, которые необходимы для выполнения данной функции, и промежуточный этап представления этой функции в виде эквивалентной электрической схемы не требуется. Функциональные микросхемы могут выполняться не только на основе полупроводников, но и на основе таких материалов, как сегнетоэлектрики, материалы с фотопроводящими свойствами и др.

Для переработки информации можно использовать явления, не связанные с электропроводностью (например, оптические и магнитные явления в диэлектриках, закономерности распространения ультразвука и т.д.). С течением времени изменялось и понятие РЭС. Вначале использовалось понятие «аппаратура». Аппаратура, используемая для решения технических задач обнаружения целей, наведения, навигации и т.д., называлась «радиотехническая аппаратура».

Развитие ЭВМ и систем автоматики привело к появлению понятия «электронная аппаратура». Дальнейшее усложнение аппаратуры привело к понятию «радиоэлектронная аппаратура». Введение в состав аппаратуры различных электромеханических устройств, систем питания, теплоотвода и контроля привело к понятию «радиоэлектронное средство».

Конструкция характеризует структуру и свойства изделия, под которым понимается любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Изделия различаются по видам:

деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций;

сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изготовителе с помощью сборочных операций;

комплекс – два изделия и более (состоящих, в свою очередь, из двух частей и более), не соединённых на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций;

комплект – два изделия и более, не соединённых на предприятииизготовителе сборочными операциями и представляющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплект запасных частей, инструмента).

РЭС предназначены для передачи, приёма, хранения и преобразования информации, представленной в виде непрерывных или дискретных электромагнитных сигналов. Устройства, работающие с непрерывными электромагнитными сигналами, называют аналоговыми, а устройства, работающие с дискретными сигналами, – цифровыми. Обычно в состав современных РЭС входят как аналоговые, так и цифровые устройства, в свою очередь включающие дискретные ЭРЭ – резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды, светодиоды и др.), а также узлы в интегральном исполнении (ИМС, БИС, СБИС и элементы функциональной микроэлектроники). В состав элементной базы РЭС входят также элементы электромонтажа – соединители, печатные платы, провода, шлейфы и кабели из объёмного провода.

Микросхемы являются основной элементной базой современных РЭС из-за своей миниатюрности и высокой надежности. Однако эксплутационная надежность аппаратуры зависит также от качества разработки конструкции, уровня технологического процесса изготовления и качества использованных в аппаратуре других комплектующих изделий – электрорадиоэлементов (резисторов, конденсаторов и др.), полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов и т.д.), электрических соединителей.

В условиях промышленного производства применение комплектующих изделий регламентируется ведомственными ограничительными перечнями. Не допускается, в частности, применение таких компонентов, как германиевые диоды и транзисторы (все они сняты с производства и запрещены к применению в новых разработках в России), устаревшие и снятые с производства типы интегральных микросхем, транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов, реле и т.п.

Ниже приводится краткая сводка информационных материалов по наиболее употребительным видам комплектующих изделий РЭС [1].

При выборе типа резисторов руководствуются рядом требований к их электрическим, конструктивным характеристикам и эксплутационным показателям:

номинальное значение сопротивления;

допустимая мощность рассеяния;

класс точности – допустимая погрешность основного параметра;

коэффициент температурной зависимости сопротивления;

уровень собственных шумов;

допустимое падение напряжения на резисторе;

массогабаритные показатели;

возможность формовки выводов для использования в печатном монтаже, в том числе возможность монтажа автоматами;

показатели устойчивости к климатическим воздействиям;

показатели устойчивости к механическим воздействиям;

показатели надежности.

Массовым типом резисторов, применяемых в печатных узлах РЭС, являются постоянные металлодиэлектрические резисторы.

Шкалы номинальных значений основного параметра ЭРЭ, установленные государственным стандартом ГОСТ 2825-67, имеют обозначения: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192 (табл. 1.1). Наиболее массовым является ряд Е24. Он характеризуется десятипроцентным приращением значения при переходе от номинала к номиналу и распространяется на компоненты классов точности ±5 % и ±10 %.

Ряды Е48, Е96 и Е192 характеризуются соответственно приращениями 5 %, 2 % и 1 % и распространяются на прецизионные электрорадиокомпоненты. Ряды Е и Е12 распространяются на переменные резисторы. Эти же ряды номинальных значений распространяются на конденсаторы и катушки индуктивности.

Номинальное значение параметра (сопротивления) образуется путем умножения опорных значений из табл. 1.1 на масштабный коэффициент из ряда:

1, 103, 106, 109 и т.д. Производные от основной единицы сопротивления – ома в инженерной практике называются килоомами, мегаомами, гигаомами. При указании номинала резистора в конструкторской документации и в технической литературе используются обозначения: Ом, кОм, МОм, ГОм.

При выполнении индивидуальных заданий и для использования в дипломном проектировании могут быть рекомендованы следующие типы резисторов.

1. Резисторы С2-23 ОЖО.467.081 ТУ (рис.1.1).

Рис.1.1. Резисторы постоянные металлодиэлектрические С2- Номинальные значения сопротивлений от 1 Ом до 10 МОм. Допустимая мощность рассеяния от 0,062 до 2,0 Вт (шесть типоразмеров по мощности).

Шкала номинальных значений по ГОСТ 2825-67: Е96 – для классов точности ±1 %, ±2 %; Е24 – для классов точности ±5 %, ±10 %. В табл. 1.2 приведены обозначения типоразмеров и сведения о габаритных размерах резисторов С2-23.

2. Резисторы С2-ЗЗН ОЖО.467.173 ТУ.

Выпускаются шести типоразмеров по величине допустимой мощности рассеяния – от 0,125 до 2 Вт, в вариантах исполнения для ручного и автоматического монтажа.

Номинальные значения сопротивлений от 1,0 Ом до 22 МОм.

Классы точности ±1 %, ±2 %, ±5 %, ±10 %.

Шкала номинальных значений для классов точности ±1 %, ±2 % – Е96, для классов точности ±5 %, ±10 % – Е24 (ГОСТ 2825-67).

3. Прецизионные резисторы С2-29В ОЖО.467.009 ТУ.

Выпускаются в шести типоразмерах по величине допустимой мощности рассеяния – от 0,062 до 2 Вт.

Номинальные значения сопротивлений от 1 Ом до 20 МОм.

Классы точности ±0,05 %, ±0,1 %, ±0,25 %, ±0,5 %, ±1 %.

Шкала номинальных значений – Е192 (ГОСТ 2825-67).

Показателем температурной зависимости сопротивления резистора является температурный коэффициент сопротивления (ТКС) – относительное изменение величины сопротивления при изменении его температуры на один градус по Цельсию (Кельвину).

В табл. 1.3 приведена классификация резисторов перечисленных типов по величине температурного коэффициента сопротивления.

Классификация резисторов по величине ТКС Тип Группа ТКС х Диапазон Диапазон номиналь- Класс точности Уровень собственных шумов характеризуется величиной напряжения флуктуационной составляющей падения напряжения на резисторе (в микровольтах на один вольт падения напряжения).

Предельно допустимые эксплуатационные характеристики перечисленных типов резисторов практически одинаковы:

Пониженное атмосферное давление Повышенное атмосферное давление В табл. 1.4 приведена классификация резисторов рассматриваемых типов на группы по уровню собственных шумов. Предельные рабочие напряжения резисторов представлены в табл. 1.5.

Классификация резисторов по уровню собственных шумов Предельные рабочие напряжения резисторов Допустимые параметры механических воздействий для рассмотренных выше типов резисторов следующие:

Максимальная частота синусоидальной Пиковое ускорение одиночного удара Пиковое ускорение многократного удара Максимальная резонансная частота: 5000 Гц Показатели надежности рассматриваемых здесь типов резисторов сведены в табл. 1.6.

Интенсивность отказов, 1/ч На примере записи в конструкторской документации покажем, в каком порядке указывается информация о резисторе:

Резистор С2-33 -0.25 -221 кОм ±1% А – В – В – А ОЖО.467.173 ТУ Резисторы с регулируемой величиной сопротивления называются переменными резисторами. По видам осуществляемых регулировок переменные резисторы подразделяются на регулировочные и подстроенные. Регулировочные переменные резисторы предназначены для осуществления оперативных регулировок в процессе эксплуатации РЭС. Подстроечные переменные резисторы предназначены для осуществления регулировок эпизодически, при наладке узлов и блоков РЭС.

В табл. 1.7 приведена сводка данных для нескольких типов переменных резисторов, предназначенных для печатного монтажа.

Переменные резисторы для печатного монтажа вость, циклов Диапазон номинальных значений, ность рассеяния, Вт Температура при номинальной мощности, °С ТКС (по модулю), (l/К) x 10- ных шумов, мкВ/В Сопротивление изоляции, МОм температур, °С жения мощности при максимальной температуре Относительная влажность при 25 °С, % пряжение постоянного и переменного тока, В пряжение импульсное, В частота синусоидальной вибрации, Гц Однократный удар:

длительность Многократные удары:

длительность импульса 1…5 мс зонансная частота, Гц Интенсивность отказов, 1/ч наработка, ч сти, лет Ряд номинальных значений всех перечисленных типов переменных резисторов – Е6 по ГОСТ 2875-67.

Выбор типа переменного резистора должен делаться из условий поставленной задачи с учетом всех приведенных в табл. 1.7 и ряда дополнительных показателей.

Одним из важных свойств переменного резистора является его функциональная характеристика – закон изменения сопротивления между выводом, соединенным с подвижной контактной щеткой и одним из крайних выводов резистора от угла поворота или продольного перемещения подвижной системы.

Регулировочные резисторы выпускаются с тремя видами функциональной характеристики:

«А» – с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота;

«Б» – с зависимостью, близкой к логарифмической;

«В» – с зависимостью в виде показательной функции.

Переменные резисторы с функциональной характеристикой «В» применяются в регуляторах громкости радиовещательных приемников и звуковоспроизводящей аппаратуры, чтобы скомпенсировать логарифмическую динамическую характеристику человеческого слуха и обеспечить возможность изменения громкости звучания пропорционально углу поворота или продольному перемещению подвижной системы регулятора, в особенности при малых уровнях громкости.

Переменные резисторы с функциональной характеристикой «Б» применяются в узлах управления формой частотной характеристики (регулировки тембра) звуковоспроизводящей аппаратуры.

К подстроечным резисторам требования нелинейной функциональной характеристики не предъявляются, и они выпускаются с характеристикой «А».

Следует иметь в виду, что наличие подстроечных переменных резисторов в узлах РЭС всегда нежелательно. Наличие их в печатных узлах РЭС приводит к увеличению габаритных размеров, предполагает необходимость обеспечения доступа к работающему узлу для выполнения подстройки, что часто усложняет конструкцию узлов и блоков и ухудшает условия их защиты от воздействия факторов внешней среды.

С точки зрения электрических характеристик подстроечные резисторы являются источниками дополнительного внутреннего шума, значительно превышающего внутренние шумы постоянных резисторов.

С точки зрения надежности подстроечные резисторы являются потенциальным источником отказов, связанных с превышением ресурса износоустойчивости, составляющего у разных типов всего от 100 до 500 полных циклов регулировки (поворотов подвижной системы). Поэтому следует проектировать высокостабильные аналоговые узлы, сохраняющие свои характеристики в течение всего срока их работы без подстройки.

Пример записи в конструкторской документации:

Резистор РП1-81-100 кОм ±20 % АШПК.434160.017 ТУ.

При выборе типа и типоразмера конденсаторов набор требований, сформулированных по отношению к резисторам, несколько изменяется только в части электрических характеристик. Не повторяя всего набора, перечислим ряд показателей, специфических именно для конденсаторов:

номинальное рабочее напряжение (постоянного, переменного тока или импульсного);

частотный диапазон, в котором работает конденсатор;

тангенс угла диэлектрических потерь;

зависимость величины емкости от рабочего напряжения.

Большое разнообразие требований по номинальным значениям емкости – от единиц пикофарад до тысяч микрофарад, по рабочим напряжениям – от единиц до тысяч вольт, по классу точности, потерям, температурному коэффициенту емкости (ТКЕ) – все это определяет разнообразие типов и обилие типоразмеров конденсаторов.

Приведем выдержки из справочных материалов по некоторым типам конденсаторов, предназначенных для использования в печатных платах РЭС.

1. Конденсаторы с керамическим диэлектриком К10-17а (рис. 1.2, а).

Рис. 1.2. Конденсаторы с керамическим диэлектриком:

Предназначены для применения во всех видах радиоаппаратуры в цепях постоянного и переменного тока в широком диапазоне частот.

Выпускаются в изолированном всеклиматическом исполнении (залиты обволакивающим компаундом) в трех типоразмерах (табл. 1.8).

Предельные номинальные значения емкости 6,8 нФ... 0,47 мкФ (гр. Н90) Номинальные значения емкости от 2,2 пФ до 1,5 мкФ (шкала Е24).

Группы по ТКЕ: ПЗЗ, М47, М750, М1500, Н50 и Н90.

Классы точности: (+80…-20) % для группы ТКЕ Н90; ±5 %, ±10 %, ±20 % для остальных групп.

Номинальные рабочие напряжения от 25 до 160 В.

Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К10-17а – М47 – 430 пФ ± 10 % – В – ОЖО. 460.107 ТУ.

2. Керамические конденсаторы К10-47а, К10-47б (рис. 1, 2, б, в).

Предназначены для применения в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока в широком диапазоне частот.

Номинальные значения емкости от 10 нФ до 2,2 мкФ.

Группы по ТКЕ: НЗО, Н50, Н90.

Классы точности: (+80...-20) % для группы Н90; ±10 %, ±20 % для остальных групп ТKE.

Номинальные рабочие напряжения 50, 100 и 250 В. Следует иметь в виду, что в качестве диэлектрика в конденсаторах данного типа использована сегнетокерамика, вследствие чего номинальное значение емкости реализуется только при рабочих напряжениях, близких к номинальным.

В табл. 1.9 приведены конструктивные данные конденсаторов К10-47, в исполнении «а» и «б» температурной группы Н30: «а» – в пластмассовом корпусе, «б» – залиты обволакивающим компаундом.

Конструктивные данные конденсаторов К10- Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К10-47 а – 100 В – 0,22 мкФ ± 20 % НЗО ОЖО.460.174 ТУ.

Сводка данных по электрическим параметрам, эксплуатационным показателям, показателям надежности рассматриваемых здесь типов керамических конденсатов приведена в табл. 1.10.

Параметры керамических конденсаторов Номинальное напряжение, 25…160 50,100,250 1600... Устойчивость к воздействиям факторов окружающей среды Атмосферное давление:

пониженное повышенное при 25°С Синусоидальная вибрация, диапазоне 50… 10000 Гц * При креплении конденсатора за корпус.

3. Конденсаторы металлопленочные полиэтил ентерефталатн ые (ЛАВСАН) К73-24 (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Конденсаторы металлопленочные полиэтилентерефталатные:

Предназначены для работы в качестве встроенных элементов внутреннего монтажа аппаратуры в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока.

Конденсаторы изготавливаются в трех вариантах: «а», «б» и «в».

Конденсаторы варианта «а» – уплотненные (рис. 1.3, а), варианта «б» – незащищенные, варианта «в» – защищенные компаундом (рис. 1.3, б).

В табл. 1.11 приведены сведения о номенклатуре номинальных значений емкости, рабочих напряжений и габаритных размеров конденсаторов К73-24в.

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К73-24в – 700 В – 0,1 мкФ – ± 10 % АДПК. 673633.010 ТУ.

4. Конденсаторы металлопленочные полиэтилентерефталатные К73Заменяют: металлопленочные конденсаторы К73-17, К73-30, К73-34, керамические конденсаторы КМЗ «б» – КМ6 «б», К10-17 «б», К10-47 «а» групп НЗО, Н50, Н90, превосходя их по стабильности емкости.

Основные технические данные металлопленочных конденсаторов двух рассматриваемых здесь типов приведены в табл. 1.12.

Технические данные металлопленочных конденсаторов тервале температур -60 °С... +85 0С), В Сном 0,033 мкФ, МОм, не менее Сном 0,033 мкФ, МОм·мкФ Интервал рабочих температур -60...+100°С 25 °С Синусоидальная вибрация:

Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К73-39 – 100 Б – 0,1 мкФ ± 10 % РАЯЦ. 673633.000 ТУ.

5. Оксидно-электролитические конденсаторы К50-35 (рис. 1.4, a).

Предназначены для применения в цепях постоянного и пульсирующего тока для фильтрации помех. Выпускаются в цилиндрическом алюминиевом корпусе (исполнение «И» – в полихлорвиниловой оболочке). Диаметр корпуса: 6, и 8 мм (диаметр выводов 0,6 мм, шаг 2,5 мм); 10, 14 и 16 мм (диаметр выводов 0,8 мм, шаг 5 мм); 18 и 21 мм (диаметр выводов 0,8 мм, шаг 7,5 мм).

а – оксидно-электролитические типа К50-35;

б, в – оксидно-полупроводниковые типа К53- Номинальные рабочие напряжения 6,3...315 В.

Номинальные значения емкости 1,0 … 4700 мкФ.

Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К50-35 – 25 В -47 мкФ – И-В-А ОЖО. 464.214 ТУ.

6. Конденсаторы оксидно-полупроводниковые К53-34 (рис. 1.4, б, в).

Конденсаторы неполярные. Предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока.

Выпускаются в изолированном всеклиматическом исполнении в двух вариантах: К53-34-1 (рис. 1.4, б) – 2 типоразмера (5 и 6 мм) и К53-34- (рис. 1.4, в) – 3 типоразмера ( 5, 6 и 7,1 мм).

Шаг расположения выводов 2,5 и 5 мм (рис. 1.4, б, в).

Номинальное рабочее напряжение от 1,6 до 50 В.

Номинальные значения емкости от 6,8 до 100 мкФ, шкала Е6.

Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К53-34-1 – 6,3 В – 10мкФ ± 20 % – В ОЖО.464.238 ТУ.

7. Конденсаторы оксидно-электролитические неполярные К50-51.

Предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока и в импульсных режимах.

Выпускаются в цилиндрическом алюминиевом корпусе, одного типоразмера: диаметр корпуса 6 мм, высота 11 мм, диаметр выводов 0,6 мм, шаг 2,5 мм.

Номинальные рабочие напряжения 6; 3; 16, 25 и 50 В.

Номинальные значения емкости 2,2; 4,7; 10; 22 и 47 мкФ.

Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К50-51 – 25В – 47мкФ – И-В:А АДПК.673541.000 ТУ.

8. Конденсаторы оксидно-полупроводниковые ниобиевые, полярные К53-21.

Предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока и в импульсных режимах. Выпускаются в «уплотненном» исполнении в пластмассовом корпусе одного типоразмера (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Конденсаторы оксидно-полупроводниковые ниобиевые, полярные: а – типа К53-21; б, в – типа К53- Номинальные рабочие напряжения 6,3; 10; 16; 20 и 32 В.

Номинальные значения емкости 0,68... 4,7 мкФ, шкала Е6.

Класс точности ± 20 %.

Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К53-21 – 20 В – 47мкФ ± 20 В – А ОЖО.464.157 ТУ.

9. Конденсаторы оксидно-полупроводниковые ниобиевые, полярные К53-30.

Выпускаются в изолированном всеклиматическом исполнении и в исполнении УХЛ, в двух модификациях (рис. 1.5, б, в).

Номинальные рабочие напряжения 1,6... 32 В.

Номинальные значения емкости 1,0... 15 мкФ.

Обозначение документа на применение: ОЖО.464.279 ТУ для модификации 1 (рис. 1.5, б) ОЖО.464.225 ТУ – для модификации 2 (рис. 1.5, в).

Пример записи в конструкторской документации:

Конденсатор К53-30-1 – 1,6 В – 47 мкФ ± 20 % – В – А ОЖО.464.279 ТУ.

Выбор серии и конкретных типов микросхем основывается на знании их электрических параметров и эксплутационных показателей. Операционный усилитель (ОУ), исполненный в виде интегральной микросхемы, используется в технике записи и воспроизведения звука, в технике телекоммуникаций, радиопередачи и радиоприема, в телевидении – для усиления, сравнения, фильтрации, генерирования сигналов и т.п.

Для обозначения микросхем операционных усилителей, производимых в России, принята следующая кодировка.

Х Х Х ХХХ УД ХХ ХХ Х

Группа по конструкторско-технологическому исполнению:

Н – миниатюрный металлокерамический Вариант применения:

ОС – специального применения Э – экспортное исполнение (шаг 2,54 и 1,27 мм) нет символа – специального применения Примеры обозначения: 140УД1А; КР140УД608; КФ1053УДЗ и т.п.

По электрическим характеристикам ОУ подразделяются на следующие классы:

ОУ общего применения;

высоковольтные и мощные ОУ;

микромощные ОУ;

быстродействующие широкополосные ОУ;

прецизионные (высокоточные) ОУ;

многоканальные ОУ.

В табл. 1.13 приводится сводка необходимых конструктору сведений по ОУ широко распространенной серии 140.

Тип ОУ Классификационный тип Тип корпуса Технические КР140УД5 Быстродействующий 201.14-1 6К0.348.239 ТУ 140УД11 Быстродействующий 301.8-2 6К0.347.004ТУ КР140УД18 Общего применения 2101.8-1 6К0.348.095-11 ТУ К140УД22 Общего применения 301.8-2 6К0.348.095-13 ТУ По условиям эксплуатации в рамках серии 140 выпускаются конструктивные исполнения микросхем, предназначенные для применения в аппаратуре как общепромышленного, так и специального назначения. Соответствующие разновидности микросхем выполняются в пластмассовых или металлокерамических DIP-корпусах или в круглых металлостеклянных корпусах со штыревыми выводами.

В табл. 1.14 приведена сводка эксплуатационных показателей интегральных схем ОУ данной серии.

Температурный диапа- -60...+125 -60...+85 -10...+70 -10...+70 -10...+ зон, °С Атмосферное давление, пониженное Синусоидальная вибрация:

диапазон частот, Гц 1...5000 1...5000 1...2000 1…2000 1... Однократный удар:

пиковое ускорение, длительность импульса, мс Многократные удары:

пиковое ускорение, м/с Акустический шум: 50… Относительная влажность при 35 °С Средняя наработка до отказа, ч В современных РЭС и ЭВС используются различные виды интегральных логических микросхем – серии быстродействующих микросхем на эмиттерносвязанной логике (ЭСЛ-серии 100, 500 и др.), серии микросхем транзистортранзисторной логики (ТТЛ-серии 133, К113, К155, 1533, К1533, К555 и др.), серии микросхем на комплементарных МДП-структурах (КМДП-серии К176, 564, К561), серии микросхем памяти К537, К556, К565, К573 и другие, микропроцессорные комплекты и однокристальные микроЭВМ – серии К580, К1801, К1810, К1816 и другие, серии микросхем аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей К572, К1110 и т.д.

Среди них встречаются серии-двойники, являющиеся полными схемотехническими аналогами и аналогами по типам корпусов и цоколевке. Это объясняется тем, что с совершенствованием технологии оказалось возможным продублировать хорошо зарекомендовавшие себя и нашедшие широкое применение серии микросхем новыми сериями с более высокими техническими характеристиками, обеспечив возможность легкой замены устаревших микросхем новыми в уже разработанных узлах РЭС. Так, включение диодов Шоттки в структуру базового элемента ТТЛ-серий привело к созданию микросхем с меньшим энергопотреблением, появление «охранного кольца» в структуре КМДП привело к разработке на смену серии К176 ИМС серий 564, К561, К1564, работающих в широком диапазоне напряжений питания – от +3 до +15 В.

Существующие при этом «старые» серии 133, К155, К176 и другие будут выпускаться еще долго, так как сроки разработки, производства и эксплуатации РЭС на объектах установки обычно растягиваются на десятки лет, а модернизация, включающая замену электронного оборудования на более современное, стоит дорого и практикуется редко. Поэтому выпуск устаревших серий ИМС, необходимых для комплектования запасного имущества и принадлежностей (ЗИП) для ремонта находящихся в эксплуатации РЭС старых выпусков, продолжается долгие годы. Применение устаревшей компонентной базы в новых разработках при этом ограничивается специальными ведомственными и межведомственными документами. Порядок применения покупных изделий, включая оформление разрешения на применение, регламентируется ГОСТ 2.124-85.

При выборе серии логических ИМС для РЭС (ЭВС) следует, как всегда, исходить из условий задачи по быстродействию проектируемого цифрового устройства, совместимости его по уровням напряжений входных и выходных сигналов, входным и выходным токам с другими узлами и блоками комплекса РЭС объекта, наличия или отсутствия на объекте установки ограничений по энергопотреблению, массогабаритным показателям, из условий эксплуатации устройства на объекте.

В табл. 1.15 приводится сводка данных по устойчивости микросхем к воздействиям окружающей среды. Следует отметить, что эти данные мало отличаются от данных табл. 1.14, поскольку устойчивость микросхем любых типов, как аналоговых, так и цифровых, к внешним воздействиям определяется в основном защитными свойствами корпуса. Это не касается только такого не рассматриваемого здесь показателя, как устойчивость к воздействию проникающей радиации, которая зависит от схемотехники и технологии производства ИМС.

Эксплутационные показатели некоторых серий логических микросхем Вибрация:

диапазон частот, Гц 1...5000 1...5000 1...2000 1...5000 1... Многократные удары:

при длительности Однократный удар:

при длительности импульса, мс 0,2...1,0 0,1...1,0 0,1...2,0 0,2...1,0 0,1...2, Акустический шум:

Атмосферное давление, Па:

Температура, °С -60...+125 -60...+125 -10...+70 -60...+125 -45...+ Относительная влажность Минимальная наработка,ч 50000 100000 50000 15000 Обозначение документов на поставку микросхем (технические условия), как правило, включает, кроме номера технических условий (ТУ) на серию в целом, еще и дополнительный номер исполнения на каждую микросхему внутри серии. Записи в конструкторской документации и при заказе поставки должны включать слово «микросхема», наименование микросхемы и обозначение документа на поставку, например:

Микросхема 1533ТМ5 6К0.347.364-17 ТУ.

Основные признаки, по которым проводится классификация транзисторов, следующие.

По принципу управления током транзисторы подразделяются на биполярные и полевые.

Биполярные по типу комбинации проводимостей структуры делятся на транзисторы р-п-р- и п-р-п-типа.

Полевые транзисторы по типу проводимости канала делятся на транзисторы с р-каналом и п-каналом.

По способу получения проводящего канала полевые транзисторы делятся на транзисторы с управляющим р-п-переходом и МДП-транзисторы.

МДП-транзисторы делятся на транзисторы со встроенным и с индуцированным каналом.

Внутри каждого из перечисленных классов транзисторы делятся на приборы малой, средней и большой мощности, низкочастотные, высокочастотные, СВЧ-диапазона и импульсные.

Кроме этого, может быть проведено различие по используемым полупроводниковым материалам, по технологии создания структуры транзистора и т. п.

Номенклатура выпускаемых транзисторов и полупроводниковых диодов насчитывает тысячи позиций, поэтому полный обзор информации по их техническим характеристикам в данном пособии невозможен. Ограничимся подборкой данных по эксплуатационным показателям нескольких широко используемых типов кремниевых транзисторов (табл.1.16).

Эксплутационные показатели некоторых типов транзисторов Вибрация:

диапазон частот, Гц 1...5000 1...5000 1...2000 1...5000 1... Многократные удары:

Однократный удар:

длительность импульса, мс 0,2…1,0 0,1...1,0 0,1...2,0 0,2…1,0 0,1...2, Атмосферное давление, Па:

повышенное Температура, °С -60...+125 -60...+125 -10...+70 -60...+125 Относительная влажность В табл. 1.16 представлена информация для транзисторов одного типа, но предназначенных для использования в РЭС общепромышленного и специального назначения (буква «К» или цифра 2 перед обозначением) Применение электрических соединителей для присоединения модулей первого уровня (ячеек) вносит свои плюсы и минусы в технические характеристики разрабатываемых модулей и блоков РЭС.

Контакт металлических поверхностей между собой – сложное нелинейное явление. При соприкосновении металлических поверхностей электрический контакт имеет место не по всей поверхности, а только на выступающих зубцах шероховатостей. В результате локальные значения плотности тока могут намного превышать среднюю по всей площади контакта величину, вызывая локальный перегрев и окисление металла. Контактирующие поверхности могут быть окисленными, а разрушение оксидной пленки – неравномерным по поверхности контакта. Переходное сопротивление электрического контакта зависит от физико-химической природы контактирующих металлов, от напряжения, под которым находится контакт, от протекающего тока. Разъемный электрический контакт подвержен влиянию таких внешних факторов, как температура, атмосферное давление, влажность воздуха. Возможна электролитическая коррозия. При неудачном подборе контактирующих металлов на контакте возникает контактная разность потенциалов. Поэтому главным минусом разъемных конструкций РЭС является потенциальное снижение надежности.

С другой стороны, плюсом разъемных конструкций являются их технологичность и ремонтопригодность. В разъемной конструкции возможно быстро заменить отказавший модуль, затем отремонтировать его, проверить на стенде и вернуть на место или в комплект запасных частей.

Таким образом, в основе выбора типа конструкции должен лежать компромисс между потенциальным снижением надежности и необходимостью обеспечения технологичности и ремонтопригодности проектируемых РЭС.

Принято считать, что изделия индивидуального и мелкосерийного производства, изделия, не нуждающиеся в оперативной замене отказавших модулей, изделия одноразового использования могут иметь неразъемную конструкцию.

Изделия же крупносерийного и массового производства, комплектуемые модулями, поступающими от разных производителей, изделия, по условиям использования которых требуется оперативная замена модулей в случае отказа, предпочтительно изготавливать в виде разъемных конструкций.

Известно множество конструкций электрических соединителей. По конструкции контакта все это множество может быть сведено к трем разновидностям: контакты, работающие «на прижим», ножевые контакты (плоский контакт-нож вдвигается в пружинящие губки розетки) и штыревые контакты (штырь круглого сечения входит в упругое разрезное или подпружиненное гнездо).

В ячейках на печатных платах широко применяются «печатные» соединители: на одном из краев платы создается проводящий рисунок в виде контактных пластин (ламелей), а плата обрезается таким образом, чтобы образовалась «вилка» соединителя. Другая часть соединителя – розетка выпускается в виде самостоятельного компонента и приобретается как комплектующее изделие.

Несмотря на широкое распространение, такие соединители являются не самыми надежными.

Наиболее надежными являются соединители с «гиперболическими» контактами: контакты розетки выполняются в виде натянутых между двумя кольцами проволок-струн, образующих при взаимном развороте этих колец поверхность, известную под названием гиперболического параболоида. Штыри вилки надежно охватываются проволоками гнезда розетки со всех сторон, образуя низкоомный, высоконадежный контакт. Соединители данного вида имеют обозначение ГРПМ.

Выбор типа электрического соединителя делается с учетом его электрической нагрузки и допустимой плотности тока через контакты, вида тока, на который рассчитано применение соединителя, предельной частоты переменного тока, условий эксплуатации, надежности. При использовании базовых несущих конструкций (БНК) применение различных типов соединителей регламентируется государственным стандартом ГОСТ 26765.12-86.

Приведем краткую сводку данных на два типа соединителей для установки и монтажа на печатные платы базовых несущих конструкций БНК-1 РЭС по ГОСТ 26765.12-86.

1. Гиперболические соединители ГРПМ1.

Предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока с частотой до 3 МГц.

Обозначение соединителей ГРПМ1 расшифровывается следующим образом:

Гиперболический разъем Геометрические размеры соединителей ГРПМ1 приводятся в табл.1.17.

Геометрические размеры соединителей ГРПМ Чертеж вилки соединителя ГРПМ1 показан на рис.1.6.

Рис. 1.6. Вилка электрического соединителя ГРПМ 2. Соединители ножевые прямоугольной формы СНП34.

Предназначены для использования в цепях постоянного, переменного тока с частотой до 3 МГц и в импульсных режимах.

На печатную плату устанавливается розетка соединителя. Контакты располагаются в три ряда с шагом 2,5 мм вдоль и поперек колодки (рис. 1.7). Хвостовики контактов розетки изогнуты под углом 90° в сторону монтажных отверстий платы. Контакты покрыты золотом.

Рис. 1.7. Розетка электрического соединителя СНП Обозначение соединителей данного типа расшифровывается следующим образом:

Обозначение типа соединения Точное попадание штырей вилки в гнезда розетки при сочленении обеспечивается элементами конструкции соединителей и самой ячейки:

в корпус вилки ГРПМ1 запрессованы два штыря-ловителя разных диаметров, попадающие в гнезда розетки;

контакты вилки и розетки ГРПМ1 расположены в два ряда с неодинаковым числом контактов в ряду, в результате чего исключается возможность сочленения вилки, развернутой на 180° с розеткой;

на одной боковой стороне колодки розетки СНП34 выполнены углубления прямоугольной формы (видны на рис.1.7), в которые при сочленении входят «ответные» выступы на колодке вилки;

при сборке ячейки на плату устанавливается индивидуальная кодовая планка, исключающая установку ячейки в «чужое» гнездо или в развернутом положении в модуль высшего уровня.

Данные по устойчивости соединителей ГРПМ1 и СНП34 к воздействиям факторов окружающей среды приводятся в табл.1.18.

Эксплутационные характеристики соединителей Температура окружающей среды (без учета перегрева контактов) Относительная влажность воздуха при температуре +35 °С, % Атмосферное давление, Па ние, Па Вибрация:

диапазон частот, Гц ускорение, м/с Многократные удары:

Однократный удар:

Акустический шум:

Технические характеристики соединителей ГРПМ1 и СНП34 приведены в табл. 1.19.

Технические характеристики соединителей Ток на контактную пару:

Емкость между соседними контактами, пФ, не более Сопротивление изоляции:

после кратковременного воздействия Износоустойчивость, число сочлененийрасчленений, не менее Минимальная наработка, ч / при числе сочленений-расчленений, не менее П р и м е ч а н и е. Контакты разрешается нагружать максимальным током через один.

Запись в конструкторской документации состоит из обозначения части соединителя – слова «Вилка» или «Розетка», условного обозначения и обозначения документа на поставку.

Примеры записи в конструкторской документации:

для вилки ГРПМ1 45-контактной с посеребренными контактами, с согнутыми под углом 90° хвостовиками для монтажа на печатной плате:

Вилка ГРПМ1 – 45У2 – В Ке0.364.006 ТУ;

для розетки 61-контактной с плавающими гнездами, предназначенной для объемного монтажа:

Розетка ГРПМ1 – 61ГШ2 – В Ке0.364.006 ТУ;

для розетки СНП34 135-контактной для монтажа на печатной плате:

Розетка СНП34 – 135 / 132х12 В – 21 – В 6РО.364.011 ТУ.

1.4. Конструкция РЭС и конструкторская иерархия Под конструкцией РЭС понимается совокупность деталей и материалов с разными физическими свойствами, находящаяся в определенной физической связи (электромагнитной, тепловой, механической и др.), обеспечивающая выполнение заданных функций с необходимой точностью под влиянием внешних и внутренних воздействий и воспроизводимая в условиях производства.

Конструкция РЭС характеризуется рядом особенностей, которые выделяют ее в отдельный класс среди других конструкций:

1) иерархической структурой, под которой подразумевается последовательное объединение более простых электронных устройств (узлов) в более сложные;

2) доминирующей ролью электрических и электромагнитных связей;

3) наличием паразитных связей, порождающих помехи (наводки);

4) наличием тепловых связей;

5) слабой связью внутренней структуры конструкции с её внешним оформлением.

Конструкторская иерархия реализуется с помощью уровней разукрупнения РЭС, габаритные размеры которых стандартизованы. Конструкции нижестоящего уровня совместимы с конструкциями вышестоящих уровней. По конструктивной сложности различают следующие уровни разукрупнения РЭС: стойка (шкаф), блок, ячейка.

Совокупность уровней разукрупнения РЭС определенного назначения образует конструкционную систему. Известны конструкционные системы РЭС измерительных приборов, электронно-вычислительной аппаратуры, телевизионной, связной аппаратуры и др.

РЭС классифицируются по категориям, классам и группам.

Категории характеризуют РЭС по продолжительности работы. Различают четыре категории РЭС:

многократного;

однократного;

непрерывного;

общего применения.

Классы подразделяют РЭС по трем глобальным зонам использования:

наземные РЭС;

морские;

бортовые (воздушное и космическое пространство).

Внутри классов различают специализированные группы в зависимости от объекта установки. Например, класс наземных РЭС включает в себя четыре основные группы:

стационарные РЭС;

РЭС для подвижных объектов;

носимые РЭС;

бытовые РЭС Особенности стационарных РЭС:

1) продолжительность эксплуатации;

2) работа в помещениях с нормальными климатическими условиями;

3) транспортирование в специальной упаковке для защиты от механических воздействий (МВ), влаги и других дестабилизирующих факторов;

4) высокая ремонтопригодность;

5) ограничения на габариты и массу одной стойки (шкафа) для удобства транспортирования, выгрузки и т.д.

Группа РЭС для подвижных объектов имеет три основные особенности:

1) повышенные требования к защите от МВ;

2) защитные мероприятия от возможных воздействий влаги и пыли;

3) возможность погрузки и разгрузки силами двух человек (для массивных РЭС).

К этой группе относят связные, радиолокационные и пеленгаторные станции, диспетчерские станции строителей, передвижные телевизионные студии, автомагнитолы и т.д.

Бытовые РЭС характеризуются тремя основными особенностями:

1) повышенной эстетичностью внешнего вида и качеством акустических характеристик;

2) возможностью эксплуатации иногда совершенно неподготовленным человеком;

3) массовостью производства и определяющим значением стоимости.

Для поддержания спроса у населения используют три основных направления в развитии конструкций бытовых РЭС:

1) создание принципиально новых РЭС, вызывающих новые потребности у населения, не зависящие от наличия у потенциальных покупателей старых конструкций (например, появление в свое время цветных телевизоров и т.д.);

2) совершенствование ранее выпускавшихся конструкций с целью максимальной автоматизации управления, улучшения характеристик и введения новых функций (например, дистанционное управление и др.);

3) повышение технологичности с целью снижения стоимости.

Морские РЭС включают в себя три основные группы:

судовые (пассажирские, грузовые суда);

корабельные (морские суда ВМФ);

буйковые РЭС.

Основные особенности морских РЭС:

1) комплексное воздействие климатических и механических факторов (например, 100 %-я влажность при повышенной температуре в солевом тумане и при МВ от двигательных установок);

2) длительная автономная работа с отрывом от ремонтных баз.

Группы бортовых РЭС:

авиационные;

космические;

ракетные.

Основные требования к бортовым РЭС:

1) минимальные масса и объем;

2) высокая надежность;

3) большое разнообразие воздействующих факторов (МВ, температура и т.д.).

1.6. Классы исполнения РЭС по условиям их эксплуатации Установлены следующие классы исполнения изделий по условиям их эксплуатации в макроклиматических районах (ГОСТ 15150-69):

У(N) – для районов с умеренным климатом;

УХЛ(NF) – с умеренным и холодным климатом;

ХЛ(F) – с холодным климатом;

ТВ(TH) – с влажным тропическим климатом;

ТС(TA) – с сухим тропическим климатом;

Т(Т) – с тропическим как сухим, так и влажным климатом;

М(М) – с умеренно холодным морским климатом;

ТМ(ТМ) – с тропическим морским климатом;

С(V) – все районы, кроме районов с морским климатом;

ОМ(MW) – с морским климатом;

В(W) – все макроклиматические районы.

В зависимости от места размещения изделия при эксплуатации в воздушной среде установлены следующие категории размещения:

1 – на открытом воздухе;

2 – под навесом или в помещениях, где условия эксплуатации несущественно отличаются от категории 1;

3 – в закрытых помещениях без искусственного регулирования температуры;

4 – в помещениях с искусственно регулируемыми условиями эксплуатации;

5 – в помещениях с повышенной влажностью (шахты, подвалы и т.д.).

Стандарт устанавливает нормы температуры, влажности и других эксплутационных параметров для данного класса и категории. Например, для изделия в исполнении УХЛ4 рабочие температуры +1…+35 °С, средняя рабочая температура +20 °С, предельная относительная влажность 80 %.

1.7. Особенности процесса конструирования Исходными данными для конструирования изделия являются техническое задание (ТЗ) и схема электрическая принципиальная.

В работе конструктора можно выделить следующие составляющие:

1) творческая – анализ и синтез различных вариантов конструктивного исполнения;

2) техническая – расчеты и выпуск конструкторской документации;

3) организационная – руководство исполнителями, проверка, согласование конструкторской документации, передача в архив;

4) производственная – сопровождение изготовления изделия;

5) корректировочная – изменение конструкторской документации в связи с исправлением ошибок, заменой материалов, усовершенствованием конструкции и т.д.

Наиболее сложной и важной является творческая часть работы, при выполнении которой решаются две задачи:

1) анализ – изучение поведения конструкции с заданной структурой, т.е.

изучение зависимости показателей качества от отдельных факторов и их совокупности;

2) синтез – определение оптимальной структуры конструкции при заданных показателях качества и ограничениях, т.е. генерация некоторого количества новых вариантов конструкций.

На этом этапе наиболее полно проявляются интуиция, опыт и творческие способности конструктора, усиленные коллективной работой с коллегами и использованием диалогового режима между человеком и ЭВМ.

Анализ вариантов конструкции осуществляют, как правило, тремя методами:

1) логико-расчетным;

2) эвристическим;

3) методом моделирования.

Логико-расчетный метод основан на использовании формализованных процессов, повторное применение которых дает сравнимые результаты (расчеты отдельных элементов, блоков и т.д. с использованием ЭВМ).

Эвристический метод – метод экспертных оценок – заключается в том, что для группы специалистов-экспертов формулируют проблему и используют их профессиональный опыт для решения проблемы. Иногда этот метод называют методом мозгового штурма.

При использовании метода моделирования анализ проводят не на самих реальных объектах проектирования, а на их моделях – математических или физических.

Ввиду того что требования к параметрам разрабатываемых РЭС часто противоречивы (например, малая стоимость и высокая надежность), исходная информация для вновь создаваемых изделий не является достаточно полной, а исполнители при работе могут допускать ошибки, разработку РЭС и их конструкций осуществляют в несколько стадий (обычно не менее двух):

НИР (научно-исследовательская работа);

ОКР (опытно-конструкторская работа).

Каждая стадия включает несколько этапов.

Основные этапы проведения НИР:

1) патентный поиск;

2) разработка и согласование с заказчиком технического задания (ТЗ) и государственная регистрация НИР;

3) подготовительный этап – выбор направлений исследования, разработка, согласование и утверждение частных ТЗ на основные части НИР;

4) основной этап – теоретические и экспериментальные исследования (расчеты, моделирование), обработка результатов исследований, составление и оформление технической документации;

5) заключительный этап – обобщение результатов и оценка выполненной НИР;

6) приемка НИР, обсуждение и согласование задания на проведение ОКР, государственный учет НИР.

Этапы проведения ОКР:

техническое задание;

техническое предложение;

эскизный проект;

технический проект;

рабочая документация.

Техническое задание составляется исполнителем на основании технических требований (ТТ) заказчика. На основе общего ТЗ могут быть составлены частные ТЗ для субподрядчиков.

Техническое предложение – этап разработки, на котором исполнителем обосновывается принципиальная возможность создания РЭС с заданными по ТТ характеристиками и намечаются основные технические и организационные решения по выполнению ТЗ.

Эскизный проект – этап, на котором вырабатываются принципиальные инженерные и конструктивные решения, дающие общие представления об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие его назначение и основные параметры.

Технический проект – этап, на котором разрабатывается совокупность конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия.

Рабочая конструкторская документация – разработка конструкторской документации, предназначенной для изготовления опытного образца или опытной партии изделий. При разработке РЭС в условиях промышленного производства этап разработки конструкторской документации может включать три основных составляющих:

проектирование изделия на платах с печатным монтажом. Сюда входит обоснование и выбор системы базовых несущих конструкций (БНК), выбор типоразмера печатной платы, размещение электрорадиокомпонентов на поле платы, проектирование топологии печатного рисунка, в том числе и с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР);

разработка конструкции и выпуск комплекта конструкторской документации на печатную плату и другие элементы конструкции – каркасы, рамы, панели, элементы крепления и др.;

объемное художественное конструирование модулей высоких уровней (блок, шкаф, стойка) с демонстрацией средствами компьютерной анимации вхождения в них модулей низших уровней, взаимодействия элементов конструкции при сборке и в процессе эксплуатации.

1.9. Организация процесса конструирования В создании РЭС участвуют различные организации, подразделения, исполнители. Организации могут выполнять функции заказчика, исполнителя и субподрядчика.

Заказчик формулирует технические требования к РЭС и осуществляет приемку разработанного изделия. ТТ определяют технические показатели РЭС (мощность, чувствительность и т.д.), а также содержат требования к конструкции:

наименования, количество и назначение основных частей;

габаритные, установочные и присоединительные размеры;

требования по взаимозаменяемости частей, унификации, типизации, стандартизации и преемственности.

Кроме того, ТТ включают требования:

по охране окружающей среды;

помехозащищенности;

составу запасного имущества;

безопасности работы;

эргономике и эстетике;

условиям эксплуатации и т.д.

Исполнитель на основании ТТ разрабатывает ТЗ, в котором содержатся экономические, производственные и другие требования, определяется порядок разработки и приёмки изделия.

Субподрядчик решает для исполнителя частные вопросы:

разработка и поставка новых материалов, элементов, узлов;

разработка технологических процессов;

разработка методов измерений, проведения испытаний и т.д.

При проектировании конструкции РЭС в той или иной степени принимают участие различные подразделения предприятий:

системотехнические (определение структуры РЭС, например «разбивка на наземную и бортовую части»);

схемотехнические (разработка принципиальной схемы);

конструкторские (общая компоновка, выпуск конструкторской документации, сопровождение производства);

технологические (установление последовательности изготовления, отработка режимов технологических процессов, подготовка производства);

производственные (изготовление РЭС).

Кроме того, в процессе разработки и изготовлении принимают участие вспомогательные службы:

надежности (рекомендации по структурной и информационной избыточности, проведение испытаний);

снабженческие (поставка покупных изделий и материалов);

патентные;

автоматизированного конструкторского проектирования и др.

Координация работы предприятия, подразделений и специалистов осуществляется с помощью согласованных календарных планов или сетевых графиков.

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

На всех этапах жизненного цикла (разработка – производство – эксплуатация) РЭС сопровождает техническая документация. Состав этой документации и ее содержание определяют государственные стандарты. В настоящее время имеется большое количество стандартов, которые сгруппированы по направлениям жизненного цикла изделий в следующие комплексы:

ЕСКД – единая система конструкторской документации;

ЕСТД – единая система технологической документации;

ЕСПД – единая система программной документации;

ЕСТПП – единая система технологической подготовки производства;

ЕСЗКС – единая система защиты изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений и др.

Основная задача стандартизации – обеспечить единую нормативнотехническую, информационную, методическую и организационную основу проектирования, производства и эксплуатации изделий. При этом обеспечивается использование единой терминологии, взаимообмен документацией между предприятиями без ее переоформления, совершенствование организации проектных работ, возможность автоматизации разработки технической документации с унификацией машинно-ориентированных форм документов, совершенствование способов учёта, хранения и изменения документации и др. [3].

Например, государственные стандарты, входящие в ЕСКД, устанавливают взаимосвязанные единые правила и положения по порядку разработки, оформления и обращения конструкторской документации на изделия. Этим стандартам присваивают обозначения по классификационному принципу. Номер стандарта составляется из цифры, присвоенной классу стандартов ЕСКД, одной цифры после точки, обозначающей классификационную группу стандартов в соответствии с табл. 2.1, числа, определяющего порядковый номер стандарта в данной группе, и двузначной цифры (после тире), указывающей год регистрации стандарта. Например, обозначение стандарта ЕСКД «ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению» имеет вид: ГОСТ 2.701т.е. ГОСТ – категория нормативно-технического документа (государственный стандарт), 2 – класс (стандарты ЕСКД), 7 – классификационная группа стандартов, 01 – порядковый номер стандарта в группе, 84 – год регистрации стандарта.

Классификационные группы стандартов в ЕСКД группы 1 Основные положения 2 Классификация и обозначение изделий в КД 3 Общие правила выполнения чертежей 4 Правила выполнения чертежей изделий машиностроения и приборостроения 5 Правила обращения КД (учет, хранение, дублирование, внесение изменений) 6 Правила выполнения эксплутационной и ремонтной документации 7 Правила выполнения схем 8 Правила выполнения документов строительных, судостроительных и 9 Прочие стандарты К конструкторским документам относят графические и текстовые документы, которые определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки, изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта. Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на проектные и рабочие.

К первым относятся техническое предложение, эскизный и технический проекты [7].

На стадии создания рабочей документации выполняются следующие работы:

разработка конструкторских документов, предназначенных для изготовления и испытания опытного образца;

изготовление и испытание опытного образца;

корректировка конструкторских документов по результатам испытаний опытного образца;

приемочные испытания опытного образца;

корректировка конструкторской документации по результатам приемочных испытаний опытного образца;

изготовление и испытание установочной серии;

корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и испытания установочной серии;

изготовление и испытание головной (контрольной) серии (при необходимости).

Откорректированная в таком порядке документация используется для организации серийного производства изделий. Документам технического предложения присваивается литера «П»; эскизного проекта – «Э»; технического проекта – «Т»; рабочей документации опытного образца – «О»; серийного (массового) производства – «А» или «Б».

Схемы разрабатываются на такие изделия, изготовление, описание функционирования и эксплуатация которых невозможны без условного изображения состава и взаимодействия их составных частей.

Схема – это графический конструкторский документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними. Такие документы входят в комплект конструкторской документации и содержат вместе с другими документами необходимые данные для проектирования, изготовления, сборки, регулировки и эксплуатации изделий.

В зависимости от составляющих элементов и связей между ними схемы подразделяются на виды, обозначаемые буквами:

Э – электрические;

Г – гидравлические;

К – кинематические;

Л – оптические;

П – пневматические и др.

По основному назначению схем их подразделяют на следующие типы, обозначаемые цифрами:

1 – структурная;

2 – функциональная;

3 – принципиальная;

4 – соединений;

5 – подключения;

7 – расположения;

0 – объединенные.

Наименование схемы определяется ее видом и типом, например:

схема электрическая структурная – Э1;

схема электрическая принципиальная – Э3.

Схемы выполняются без соблюдения масштаба, действительное пространственное расположения составных частей изделия не учитывается или учитывается приближенно.

2.4. Схемы электрические принципиальные Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связи между ними и дает детальное представление о принципах работы изделия. Она служит исходным документом для разработки других конструкторских документов, в том числе чертежей. Такие схемы также используются при изучении принципов работы изделий при их наладке, контроле и ремонте. В качестве примера на рис. 2.1 представлена принципиальная схема источника питания.

Рис. 2.1. Принципиальная схема источника питания Позиционные обозначения элементов проставляют на схемах рядом с их установленными графическими обозначениями с правой стороны или над ними.

При указании около условных графических обозначений номиналов резисторов и конденсаторов допускается применять упрощенный способ обозначения единиц измерений. Например, для резисторов:

от 0 до 999 Ом – без указания единиц измерения;

от 1·103 до 999·103 Ом – в килоомах с обозначением единицы измерения строчной буквой К;

от 1·106 до 999·106 – в мегаомах с обозначением единицы измерения прописной буквой М;

свыше 1·109 – в гигаомах с обозначением единицы измерения прописной буквой Г.

Для конденсаторов:

от 0 до 9999·10-12 Ф – в пикофарадах без указания единицы измерения;

от 1·10-8 до 9999·10-6 Ф – в микрофарадах с обозначением единицы измерения буквами мкФ.

Номинальная мощность рассеяния резисторов обозначается условными знаками (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Условные знаки для резисторов соответствующей мощности Общие требования к выполнению схем устанавливает ГОСТ 2.701-76.

Примеры выполнения основных разновидностей схем изложены, например, в справочном пособии [7]. В качестве примера на рис. 2.3 представлена структурная схема источника питания в соответствии с рис. 2.1.

Рис. 2.3. Структурная схема источника питания Все сведения об элементах, входящих в состав изделия и изображенных на принципиальной схеме, записывают в перечень элементов, который помещают на первом листе схемы или выполняют в виде самостоятельного документа.

В первом случае перечень оформляют в виде таблицы по определенной форме над основной надписью, на расстоянии не менее 12 мм от нее. Продолжение перечня (если это необходимо) помещают слева от основной надписи, повторяя заглавную часть таблицы.

Во втором случае (самостоятельный документ) перечень элементов выполняют на листах формата А4 с присвоением шифра, состоящего из буквы П (перечень) и шифра схемы, к которой оформляется перечень, например, ПЭ3 – перечень элементов к принципиальной электрической схеме.

Пример оформления перечня элементов К текстовым документам относится расчетно-пояснительная записка. В этом документе излагаются сведения о результатах выполненной работы по проектированию изделия с приложением (при необходимости) графических документов. Пояснительная записка выполняется на листах формата А4. Она в общем случае должна включать следующие разделы:

введение с указанием, на основании каких документов разработан проект;

назначение и область применения проектируемого изделия;

техническая характеристика;

описание и обоснование выбранной конструкции;

расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность конструкции;

описание организации работ с применением разрабатываемого изделия;

ожидаемые технико-экономические показатели;

уровень нормализованной оценки или унификации.

Общие требования к текстовым документам регламентируются ГОСТ 2.205-95. Формы и правила выполнения – ГОСТ 2.106-68.

2.6. Комплектность конструкторских документов Конструкторская документация бывает текстовой и графической. Номенклатура (перечень) документации, выполняемой на том или ином этапе проектирования, комплект (табл. 2.2).

Номенклатура конструкторских документов для различных Наименова- Шифр Тех- Эскиз- Тех- Рабочая документация ция покупных изделий ские условия испытаний П р и м е ч а н и е. (+) – обязательный документ; «+» – документ составляется по усмотрению разработчика; «-» – документ не составляется.

Обязательными чертежами рабочей документации являются чертежи деталей и сборочные чертежи. На каждую деталь и сборочную единицу выполняют отдельный рабочий чертеж с основной надписью.

Рабочий чертеж должен содержать все сведения для изготовителя и контроля изделия:

графические изображения, полностью отражающие его форму;

необходимые размеры с предельными отклонениями;

указания о шероховатости поверхностей;

технические требования, содержащие различные данные, которые невозможно представить графически.

Текстовые технологические требования записывают в тех случаях, когда они являются единственными гарантирующими качество изделия, например, технологию склеивания, совместной обработки деталей и т.д.

2.7. Технические требования и техническая характеристика Эти данные располагают над основной надписью. На листах формата более А4 допускается размещение текста в две и более колонки. Пункты технических требований и технической характеристики должны иметь самостоятельную нумерацию. Общая ширина колонки должна быть не более 185 мм.

Технические требования на чертеже излагают, группируя однородные и близкие по своему характеру требования по возможности в такой последовательности:

1) требования, предъявляемые к материалу, заготовке, термической обработке и к свойствам материала готовой детали (например твердость), указание материалов заменителей;

2) размеры (формовочные и штамповочные уклоны, радиусы и пр.), предельные отклонения размеров, не указанных на чертеже, и т.д.;

3) требования к качеству поверхностей (отделка, покрытия);

4) зазоры, расположение отдельных элементов конструкции;

5) требования, предъявляемые к настройке и регулированию изделия;

6) другие требования к качеству изделий, например, бесшумность, виброустойчивость и т.д.;

7) условия и методы испытаний;

8) указания о маркировании и клеймении;

9) правила транспортирования и хранения;

10) особые условия эксплуатации.

Техническая характеристика изделия размещается отдельно от технических требований и имеет самостоятельную нумерацию пунктов. Пример технической характеристики – модуль зубчатого зацепления, число зубьев шестерен и т.д.

На поле чертежа могут размещаться и таблицы. Их размещают на свободном поле чертежа справа или ниже изображения изделия. Содержанием таблиц могут быть данные, например, о числе витков и диаметре провода обмоток трансформатора и др.

2.8. Размеры, допуски и посадки на чертежах Размерные числа, нанесенные на чертеже, должны однозначно определять размеры изделия и его элементов. Размеры, как правило, проставляют от баз.

Для каждого размера указывают предельные отклонения. Разновидности баз могут быть следующие:

технологическая, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта;

конструкторская, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии;

измерительная, определяющая относительное положение заготовки или изделия и средств измерения.

Базами могут служить кромки плоских деталей, торцы круглых деталей, оси симметрии и др.

Установлены два способа нанесения размеров от баз:

координатный, когда размеры наносятся от одной, основной базы или от нескольких баз лесенкой (рис. 2.4, а);

цепной, когда размеры наносятся цепочкой, исключая один из размеров той части детали, которая не подвергается обработке и имеет самый большой допуск на размер (рис. 2.4, б).

Нанесение размеров в виде замкнутой цепи допускается только в том случае, когда один из них указывается как справочный. Справочный размер отмечают на чертежах знаком «*», а в технических требованиях записывают:

* Размер для справок.

Этот размер не выполняется по данному чертежу и указывается для большего удобства пользования чертежом.

Понятия о допусках и посадках для различных видов соединений основывается на некоторых терминах и определениях (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Расположение полей допусков отверстия и вала Допуск – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Предельные отклонения линейных размеров на чертежах указывают одним из трех способов (рис. 2.6):

условными обозначениями полей допусков;

числовыми значениями предельных отклонений;

условными обозначениями полей допусков с указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений.

Рис. 2.6. Варианты обозначений на чертежах предельных отклонений Условное обозначение состоит из буквы, определяющей положение допуска относительно номинального размера, и цифры, соответствующей номеру квалитета.

Номинальный размер – размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений.

Квалитет (степень точности) – ступень градации значений допусков системы. Установлено 19 квалитетов, которые имеют номер 01, 0, 1, 2,…16, 17. Они образуют единую шкалу точностей в машино- и приборостроении. Ориентировочная применяемость квалитетов: квалитеты 01 – 7 – допуски средств измерения квалитеты 4 – 12 – допуски размеров в посадках; квалитеты 12 – 17 – допуски неответственных размеров (несопрягаемых или в грубых соединениях).

Поля допусков отверстий обозначаются прописными, валов – строчными буквами латинского алфавита.

Посадка – характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов (рис. 2.7). Возможны посадки с зазором, с натягом и переходные посадки, когда возможно получение как зазоров, так и натягов.

Предельные отклонения размеров деталей, изображенных на чертеже в сборе (посадки), указывают в виде дроби: в числителе – для отверстия, в знаменателе – для вала (рис. 2.8).

Многократно повторяющиеся на чертежах предельные отклонения относительно низкой точности (от 12-го квалитета и грубее) после номинальных размеров допускается не наносить, а оговорить общей записью в технических требованиях в одном из вариантов:

1. «Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстия – по Н14, ваIT 2. «Неуказанные предельные отклонения размеров ± ».

Обозначение ± рекомендуется для симметричных отклонений потому, что оно распространяется на размеры различных элементов, которые не относятся к валам и отверстиям (расстояние между осями и т.д.) В процессе проектирования используется 3 метода выбора допусков и посадок на детали и сборочные единицы:

1. Метод прецедентов заключается в том, что в чертежах на детали различных изделий, находящихся в эксплуатации, находят однотипные детали и по ним определяют допуски на размеры проектируемой детали.

2. Метод подобия. Используя классификационные материалы, устанавливают аналог проектируемой детали и по нему определяют допуски и посадки на проектируемое изделие.

Общими недостатками методов прецедентов и подобия являются возможность применения неправильно установленных допусков и посадок и сложность определения признаков для выбора аналогов.

3. Расчетный метод. Для повышения точности и надежности детали целесообразно при проектировании максимально приблизить размеры детали к расчетным значениям. Однако при этом подходе могут возникать трудности технологического и метрологического характера. Обработка детали по более точному допуску требует более сложного оборудования, дорогого инструмента и высокой квалификации рабочего. Таким образом, требования к точности и стоимости находятся в противоречии (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Зависимость между стоимостью и точностью обработки:

1 – холодное волочение; 2 – обработка на токарном станке;

3 – обработка и шлифование; 4 – обработка, шлифование и притирка При определении допусков необходимы технико-экономические расчеты.

2.9. Параметры шероховатости и их обозначение на чертежах Шероховатость – одна из основных геометрических характеристик качества поверхности деталей, оказывающая влияние на эксплутационные показатели. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий.

Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью.

В практике проектирования деталей РЭС наиболее часто используются два параметра шероховатости – Rz и Ra. Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам. Ra – среднее арифметическое отклонение профиля.

Рекомендации по выбору шероховатости поверхностей Шероховатость Рекомендации по применению Rz 320 Очень грубые поверхности, не подвергающиеся механической Rz 160 обработке, например поверхности отливок хорошего качества Rz 80 Грубые, не соприкасающиеся друг с другом поверхности. Отверстия на проход крепежных деталей Rz 40 Свободные поверхности валов, втулок. Поверхности головок Rz 20 Поверхности деталей, прилегающие к поверхностям других Ra 2,5 Прилегающие друг к другу, но не трущиеся поверхности высокого качества Ra 1,25 Трущиеся поверхности при невысоких требованиях к стабильности зазора Ra 0,63 Соприкасающиеся поверхности, противостоящие износу Ra 0,32 Соприкасающиеся и декоративные поверхности особо высокого качества Ra 0,16 Притираемые поверхности Используется три основных способа регламентации конструктором качества поверхности, в том числе шероховатости:

1) по прототипу (метод прецедентов);

2) расчетный;

3) экспериментальный.

Обозначение шероховатостей поверхностей на чертежах:

– поверхность, не обрабатываемая по данному чертежу;

– поверхности, вид обработки которых конструктором не устанавливается;

– поверхности, вид обработки которых определен конкретно, например, точение или фрезерование;

MRa 0,025- – поверхности, вид обработки которых является единственным.

Значение параметра шероховатости указывают в обозначении шероховатости для параметра Ra – Ra 0,2, а для параметра Rz – Rz 80.

Сборочный чертеж должен содержать:

изображение сборочной единицы, позволяющее осуществить ее сборку и контроль;

размеры, предельные отклонения и другие параметры и требования, которые должны быть выполнены или проконтролированы по сборочному чертежу;

указания о выполнении разъемных соединений, если точность сопряжения достигается пригонкой или подбором, и указания о методах и характере сопряжения;

номера позиций составных частей, входящих в изделие;

габаритные, установочные, присоединительные и другие необходимые справочные размеры;

техническую характеристику изделия (при надобности);

координаты центра тяжести (при необходимости).

Как правило, сборочные чертежи выполняют с упрощениями, например, допускается выполнять изображение одной из нескольких одинаковых частей, а изображения остальных давать упрощенные, в виде внешних очертаний. На разрезах изображают нерассеченными составные части, на которые оформлены самостоятельные сборочные чертежи.

Типовые, покупные и другие широко применяемые изделия и элементы изображают внешними очертаниями. На сборочных чертежах допускается не показывать:

фаски, проточки, углубления, выступы, накатки и другие мелкие элементы;

зазоры между стержнями и отверстиями;

крышки, щиты, кожухи, перегородки и т.д.; если необходимо показать закрытые или составные части изделия, над изображением делают соответствующую надпись, например «Крышка не показана»;

надписи на табличках, шкалах и других подобных деталях, изображая только их контур.

Составным частям изделия присваивают номера позиций и указывают их в спецификации. На сборочном чертеже номера позиций указывают на изображениях составных частей, видимых на основных видах и заменяющих их разрезах. На выносных полках номера позиций располагают параллельно основной надписи чертежа вне контура изображения и группируют их в колонку или строчку по возможности на одной линии. Проставляют их, как правило, один раз. Иногда допускается указывать повторно номера позиций одинаковых составных частей. Шрифт номеров позиций должен быть на 1 – 2 номера больше, чем размер шрифта для размерных чисел на том же чертеже.

Допускается делать общую линию-выноску с вертикальным расположением номеров позиций: для группы крепежных деталей (винт, гайка, шайба), относящихся к одному и тому же месту крепления, и для группы деталей с отчетливо выраженной взаимосвязью. На сборочных чертежах указывают следующие размеры:

габаритные – длина, ширина, высота;

монтажные – размеры, определяющие взаимное расположение составных частей сборочной единицы;

установочные – размеры, по которым изделия присоединяются друг к другу или к устройству;

эксплутационные – диаметры проходных отверстий и др.

Габаритные, установочные, присоединительные, размеры движущихся частей изделия относятся к справочным, и их обозначают звездочкой «*».

2.11. Спецификация и порядок ее оформления Спецификация – документ, определяющий состав изделия и всей конструкторской документации, относящейся к этому изделию. Ее составляют и оформляют на отдельных листах формата А4 на каждую сборочную единицу, комплекс и комплект.

В зависимости от состава изделия спецификация может состоять из разделов, которые следует располагать сверху вниз в такой последовательности:

документация;

комплексный;

сборочные единицы;

стандартные изделия;

прочие изделия;

материалы;

комплекты.

Наименования разделов записываются в виде заголовков в графе «Наименование» строчными буквами (кроме первой прописной) и подчеркивают. Ниже и выше заголовка – одна свободная строка.

Пример оформления спецификации приведен ниже.

3. КОНСТРУКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

И ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ РЭС

Несущие конструкции предназначены для размещения компонентов РЭС и обеспечения их функционирования в реальных условиях эксплуатации. Их использование позволяет обеспечить компоновку, теплоотвод, экранирование и заземление, а также повысить надёжность и технологичность составных частей и изделия в целом.

Конструкционные системы – совокупность базовых несущих конструкций, находящихся в определённой соподчинённости на основе единого модуля и оптимальной технологии производства. Они предназначены для создания оптимальных компоновок РЭС с учётом функциональных, механических, тепловых факторов, требований эргономики и ремонтопригодности. Существует большое разнообразие конструкционных систем РЭС, предназначенных для различных видов аппаратуры:

базовые несущие конструкции РЭС;

базовые несущие конструкции ЭВМ;

стойки аппаратуры систем передачи информации по проводным линиям связи;

конструкционная система студийной телевизионной аппаратуры;

шкафы и корпуса блоков электронных измерительных приборов;

конструкционная система авиационной аппаратуры;

базовые несущие конструкции судовой аппаратуры и т.д.

Для сложных РЭС наиболее употребительной является следующая иерархия конструкционных систем (рис. 3.1).

В качестве несущей конструкции для модуля первого уровня чаще всего используются печатные платы, устанавливаемые на металлические рамки. Такую сборку иногда называют ячейкой. На печатной плате устанавливаются элементы нулевого уровня – ИС, микросборки, ЭРЭ, а также элементы коммутации, регулировки и т.д.

Несущей конструкцией модуля второго уровня является корпус блока. Основные разновидности корпусов (рис. 3.2) – разъемная (а) и книжная (б) конструкции.

Рис. 3.2. Разновидности конструкций корпусов блоков Достоинства разъемной конструкции – легкосъемность ячеек, а следовательно, высокие ремонтопригодность и эксплуатационное обслуживание. Основной недостаток – увеличенные масса и объем из-за наличия разъемов в каждой ячейке. Область использования – бытовая, измерительная аппаратура, ЭВМ и т.д.

Достоинства книжной компоновки – высокая компактность, малые масса и объем, легкий доступ к ИС и ЭРЭ при ремонте, возможность проверки и отладки устройства во включенном состоянии. Недостаток – затрудненный демонтаж ячеек, что увеличивает время ремонта. Книжный вариант чаще всего применяется для бортовых устройств с высокой надежностью, где требования уменьшения массы и габаритов являются доминирующими.

Несущими конструкциями модулей третьего уровня могут быть:

для стационарной аппаратуры – шкафы, стойки, пульты;

для бортовых РЭС – виброизоляционная рама или стеллаж.

Более детальные параметры соответствующих конструкционных систем приводятся в отраслевых стандартах.

3.2. Конструктивные разновидности корпусов интегральных микросхем Интегральная микросхема (ИМС) – микроэлектронное изделие, выполняющее определённую функцию преобразования, обработки сигнала и накапливания информации и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединённых элементов и кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

Различают два основных класса микросхем: полупроводниковые и гибридные.

Полупроводниковая ИМС – это монолитное устройство, в котором все элементы изготовлены на единой полупроводниковой подложке и в едином технологическом цикле. Особенность технологического процесса производства полупроводниковых ИМС заключается в том, что одновременно с изготовлением транзисторных структур необходимо получать диоды, резисторы и конденсаторы в соответствии с принципиальной схемой ИМС. Принципиальным недостатком полупроводниковых ИМС является невозможность практической реализации на основе эффектов в полупроводниках индуктивных элементов, которые можно было бы использовать для выполнения определённых схемотехнических функций. К их недостаткам следует отнести и невозможность получения широкой шкалы номинальных значений сопротивлений диффузионных резисторов и емкостей конденсаторов.

Гибридные интегральные схемы (ГИС) – это устройства, в которых пассивные элементы (резисторы и конденсаторы) выполняются по плёночной технологии, а активные элементы являются навесными, т.е. компонентами. Степень миниатюризации ГИС определяется количеством используемых навесных компонентов, для размещения которых необходима определённая площадь, и геометрическими размерами плёночных элементов. ГИС широко используются в устройствах СВЧ, а также в тех случаях, когда требуется получить конденсаторы большой ёмкости или мощные резисторы. При массовом выпуске различных ИМС малой мощности, особенно предназначенных для ЭВМ, используются в основном полупроводниковые ИМС.

По варианту конструктивного исполнения различают корпусные и бескорпусные ИМС. Корпусированные элементы используются в основном в негерметичных конструкциях. Их достоинством является защищенность элементов ИМС от дестабилизирующих факторов, а недостатками – увеличение габаритов, массы и стоимости из–за наличия корпуса и усложнения сборки, ухудшение теплоотвода, а также электрических параметров (из-за увеличения длины выводов, их сопротивления, индуктивности, межвыводной ёмкости). Однако применение корпусированных ИМС не исключает необходимости защиты от дестабилизирующих факторов других элементов РЭС – проводников, печатных плат, электрических соединений и т.д.

Основные разновидности корпусов, используемых в настоящее время ИМС, представлены на рис. 3.3.

Они различаются формой, видом и расположением внешних выводов, которые бывают штырьковыми, планарными, расположенными с шагом 0,625;