Порядок создания печатных плат в P-CAD
1.Порядок создания печатных плат в P-CAD
2. Загрузка и размещение элементов
3. Трассировка соединений
14. Основная надпись, образующая часть графического документа называемого «чертёж». В основной надписи записываются необходимые сведения такие как: обозначение чертежа, наименование чертежа, информация о предприятии, разработавшем чертёж, вес изделия, масштаб отображаемой детали, стадию разработки, номер листа, дату выпуска чертежа, а так же информацию о лицах ответственных за данный документ. Чертёж без основной надписи не рассматривается, как стандартный элемент документации и не может быть передан в производство. Содержание основной надписи, её расположение и размеры регламентируются стандартом. Графические элементы основной надписи выполняются линиями, предусмотренными для нанесения видимого контура, все остальные линии тонкие
УРОВНИ КОНСТРУКТИВНОЙ ИЕРАРХИИ ЭВМ
В конструкции ЭВМ можно выделить пять уровней:
Уровень 0. На этом уровне находится конструктивно неделимый
элемент — интегральная микросхема
Уровень I. На уровне I неделимые элементы объединяются в схемные
сочетания, имеющие более сложный функциональный признак, образуя
ячейки, модули, типовые элементы замены. Эти конструктивные
единицы не имеют лицевой панели и содержат единицы, десятки, а
иногда и сотни микросхем. К первому структурному уровню относят
печатные платы и большие гибридные интегральные схемы (БГИС)
(полученные путем электрического и механического объединения
обычных бескорпусных микросхем и кристаллов полупроводниковых
приборов на общей плате. На этой плате нанесены пассивная часть
схемы и контактные площадки).
Уровень II. Этот уровень включает в себя конструктивные единицы,
предназначенные для механического и электрического объединения
элементов уровня I (панель, субблок, блок). Часто конструктивные
единицы уровня II содержат лицевую панель, не имеющую
самостоятельного применения.
Уровень Ш. Уровень Ш может быть реализован в виде стойки или
шкафа, внутренний объем которых заполняется конструктивными
единицами уровня II.
Уровень IV. Уровень IV — ЭВМ или система, включающая в свой
состав несколько стоек (шкафов), соединенных кабелем.
Пятиуровневый метод компоновки требует решения ряда задач,
связанных с выбором оптимального корпуса микросхем и метода
присоединения их выводов к внутренним соединениям уровня I, выбора
оптимальных размеров конструктивной единицы уровня I и числа
входящих в нее микросхем, определения мер для теплоотвода и выбора
метода соединений.
16. На низшем, нулевом, уровне конструктивной иерархии ЭВМ любого
типа и назначения находятся интегральные микросхемы (ИС), вы-
полняющие логические, вспомогательные, специальные функции, а
также функцию запоминания
По функциональному назначению ИС делят на логические
(цифровые), линейно-импульсные и линейные (аналоговые).
Логические ИС используют в цифровых устройствах. К логическим
ИС принадлежат микропроцессорные схемы, схемы памяти и другие
интегральные схемы, выполняющие логические функции.
Линейно-импульсные и линейные ИС применяются в аналоговых
вычислительных машинах и в устройствах преобразования
информации. К этим ИС относятся различные преобразователи,
операционные усилители, компараторы, ЦАП, АЦП и другие схемы.
По технологии изготовления ИС разделяют на полупроводниковые
и гибридные.
Элементы электрической схемы полупроводниковых ИС
формируют в объеме и (или) на поверхности полупроводникового
материала (подложки). Формирование активных и пассивных элементов
схемы производят введением концентраций примесей в различные
части монокристаллической пластины.
зависимости от применяемых активных элементов полу-
проводниковые ИС подразделяют на схемы с биполярными и
униполярными структурами.
По методу изоляции компонентов эти схемы делят на ИС с
изоляцией диффузионными p-n-переходами и ИС с изоляцией
диэлектриком.
В гибридных ИС пассивную часть схемы выполняют в виде пленок,
наносимых на поверхность диэлектрического материала (подложки), а
активные элементы, имеющие самостоятельное конструктивное
оформление, крепят к поверхности подложки.
В гибридных ИС используют как тонкие, так и толстые резистивные,
проводящие и диэлектрические пленки. Пленки толщиной до 1 мкм
считают тонкими, а толщиной свыше 1 мкм — толстыми. ИС,
использующие тонкие и толстые пленки, называют соответственно
тонко- и толстопленочными.
В зависимости от метода подсоединения бескорпусныхактивных
элементов гибридные ИС делят на микросхемы с гибкими и с
жесткими (шариковыми, столбиковыми, балочными и лепестковыми)
выводами.
По конструктивному оформлению ИС делят на корпусные с
выводами, корпусные без выводов и бескорпусные.
17. По количеству слоёв проводящего материала:
Односторонние (ОПП)
Двусторонние (ДПП)
Многослойные (МПП)
По гибкости:
Жёсткие
Гибкие
По технологии монтажа:
Для монтажа в отверстия
Для поверхностного монтажа
Каждый вид печатной платы может иметь свои особенности, в связи с требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур) или особенности применения (например, в приборах, работающих на высоких частотах).
18.Увеличивается количество электрические соединения на единицу площади и увел сложность монтажа
Требования к эл соединениям:
1) высокая надежность; 2) требуемые значения эл параметров (R, C, L…), их стабильность; 3) min габариты размеры, масса; 4) высокая ремонтопригодность; 5) нормальная работа в условиях механические и климатические воздействий; 6) помехоустойчивость конструктивной реализации; 7) экономичность; 8) удобство и безопасность приэксплуатация и ремонте.
Основой для разработки электрических соединений являетсяэлектрический монтажная схема.
Соединения: 1) разъемные; 2) неразъемные. Неразъемные: постоянные (сварка), полупостоянные (пайка, накрутка, обжимка); 3) времен (лепесток, винт).
По виду использование проводников монтаж делится: печатный, объемный.
Печатный: +: снижение трудоемкости монтажно-сборочных работ, возможность автоматизации этих работ.
-: 1)только плоское расположение проводников; 2)необходимость одновременной запайки всех выводов на плате -> перегрев; 3)трудоемкость проектирования; 4)низкая ремонтопригодность; 5)невысокая надежность при больших размерах …
Объемный монтаж (проводной) — применяется в панелях и блоках. В основном выполняется многожильными, реже одножильный проводниками. Обычно приваривается к впрессованным в плату мет стержням. Монтаж методом накрутки — одножильный провод накручивается на металлический штырь. Контактирование за счет холодного контакта. Количество витков > 7-8."-": Небольшой ток, высокое переходное сопротивление.
Разъемы: электрический контакт за счет холодного контактирования штыря и гнезда. Требования: высокая надежного электрического соединения, небольшиегабариты и масса, разъем д. иметь элементы крепления и ключ, м.б. предусмотрены ловители. Параметры: интенсивность отказов (разъем и контакты), усилие сочленения, предельное число сочленений, допустимое напряжение, допустимый ток. Широк применяется ГРПМ — разъем плоский, малогабаритные с гиперплоидным контакт. Наборные соединители — кроватка.
19. Конструктивные особенности
и эксплуатационные требования.
ТЭЗ является составной частью ЭВМ – модулем второго уровня. В ЕС ЭВМ используют 5 модульных уровней, которые могут автономно корректироваться, изготавливаться и налаживаться. Каждому модульному уровню соответствует типовая конструкция, построенная по принципу совместимости модуля предыдущего с модулем последующим.
· Модули первого уровня: ИМС, осуществляющая операции логического преобразования информации.
· Модули второго уровня. ТЭЗ типовые элементы замены или ячейки. Связующей основой которых, является ПП - печатная плата.
· Модули третьего уровня – панели (блоки), которые с помощью плат или каркасов объединяют ТЭЗы или ячейки в конструктивный узел. На этом уровне может быть получена самостоятельно действующая мини-ЭВМ.
· Модули четвертого уровня - рамы или каркасы.
· Модули пятого уровня – объединение в стойки и шкафы.
Условия эксплуатации ЭВМ могут быть различными, они зависят в основном от климатических воздействий, которые необходимо учитывать при выборе материалов и конструктивных особенностей ЭВМ, кроме того, они определяют программу и объём контрольных испытаний. Для определения влияния окружающей среды на работу ЭВМ рассматривают следующие зоны климата: умеренную, тропическую, арктическую, морскую. Для ракетной и космической аппаратуры учитывают специфику больших высот.
Данное устройство по условиям технического задания будет эксплуатироваться в условиях с повышенной температурой. Следовательно, в методике испытаний необходимо предусмотреть испытания на теплостойкость и тепло прочность.
Исходя из этого наиболее подходящим, является способ изготовления устройства на печатной плате (ТЭЗ 2го уровня) с расположенными на плате микросхемами 555 серии. Так как печатная плата обладает большой поверхностью и будет быстрее охлаждаться, она имеет преимущество перед другими технологиями.
20. Общие сведения о конструктивных элементах ЭВМ второго уровня
1) Панель – является промежуточным элементом между ячейкой и шкафом
- Основание
- Каркас
- Направляющие ячеек
- Ответные части разъемов ячеек
- Эл-ты коммутации панели
- Эл-ты фиксации ячеек
- Эл-ты крепления панли в шкафу
2) Блок – предназначен для механического и электрического объединения ячеек, является конструктивно законченным узлом ЭВМ
- Каркас
- Ответные части разъемов ячеек
- Эл-ты коммутации
- Направляющие
- Устройство крепления в стойке ЭВМ
3) Субблок - для механического и электрического объединения модулей.
- Металлические рамы
- Печатные основы
- Разъемы
- Контрольные гнезда
- Фиксирующие устройства
- Направляющие
21. Общие сведения о конструктивных элементах ЭВМ третьего уровня.
Стойка (шкаф) включает в себя:
- Рама
- Боковые стенки
- Дверцы с передней и задней сторон
- Регулируемые опоры
- Мех. замок с электрофиксатором
- Электроблокировка
- Вентиляторы
- Блоки питания
- Местный пульт управления
- Эл-ты электрических соединений шкафов
22. Методы объемного монтажа ЭВМ
· Печатный монтаж на коммутационной плате
· Монтаж накруткой
· С помощью пружинных захватов
· Запрессовкой проводников
· Приваркой проводников
· Разъемный
· Соединение проводами
- Мягкий монтаж одиночными проводниками(внутри панелей и блоков)
- Жгутовой монтаж
- Кабельные соединения
v Высокочастотные коаксиальные
v Плоские прессованные и плетеные
v Плоские гибкие печатные
23. Причины возникновения помех. Классификация помех
Помеха – внешнее или внутреннее воздействие, приводящее к искажению информации
Причины:
· Отражение
· Затухание
· Ухудшения фронтов и задержки сигналов
· Задержки в линии
· Перекрестные помехи
· Паразитная связь
· Наводки
Классификация:
v По характеру проявления
- Нарушение синхронизации
- Помехи в цепях связи
- Нестабильности в системе ЭП
- Изменение параметров сигналов
- Разрушение сигналов
v По причине наведения
- Электромагнитная связь
- Индуктивная связь
- Емкостная связь
- Гальваническая связь
v По пути распространения
- Цепи синхронизации
- Линии связи
- Эфир
- Цепи электропитания
- Цепи заземления
- Электрические схемы
24. Борьба с помехами. Согласование источника сигнала, линии связи и нагрузки
· Уменьшение наводок по цепям питания
· Применение экранов в конструкциях РЭС
· Согласование источника сигнала
· Использование экранированных проводов
· Использование свитых пар
· Специальная разводка линий связи
25. Механические воздействия. Защита СВТ от механических воздействий
В процессе эксплуатации и транспортировки СВТ может подвергаться воздействию внешних механических сил: вибраций – периодических колебаний или ударов – кратковременно действующих сил
СВТ должны обладать следующими свойствами:
- вибропрочность – способность противостоять разрушающему влиянию вибраций в заданных диапазонах частот и ускорений и после длительного их воздействия сохранять свои параметры в пределах установленных норм
- виброустойчивость – способность сохранять параметры во время вибраций в заданных диапазонах частот и ускорений
- удароустойчивость – способность противостоять возникающим при ударах силам и после многократного ударного воздействия сохранять параметры в пределах установленных норм
Один из эффективных методов повышения устойчивости конструкции, как транспортируемой, так и стационарной, к воздействию вибраций, а также ударных и линейных нагрузок - использование амортизаторов.
Механическую прочность элементов конструкции проверяют методами сопротивления материалов и теории упругости для простейших конструкций с распределенной и смешанной нагрузкой.
При воздействии вибраций возможно отвинчивание крепежных элементов, для предотвращения которого вводят фиксаторы, увеличивают силы трения, устанавливают крепеж на краску и пр.
26.Большинство элементов является температурно зависимыми.
Температура влияет на надежность. Температурный режим называется нормальным, если темпер каждого отдельного элемента конструкции не превышает допустимого значения. При разработке устанавливаются допустимая рабочая температура. Теплоотвод может обеспечиваться: теплопроводностью (кондукция), конвекцией, излучением.
Кондукция — передача тепла за счет взаимодействия атомов/молекул, при этом д. обеспечиваться контакт. Конвекция — перенос энергии частицами газа или жидкости (действует в условиях силы тяжести); кроме воды у всех жидкостей при нагревании уменьшается масса. Излучение — за счет превращения тепловой энергии в лучевую.
Величина теплового потока Ф=αSΔt (S — площадь, Δt — разность температур).
Расчет ведется по 1 способу, остальные вносят погрешность.
α: для естественно воздушный и для излучение =2-10; принудительно воздушный 10-150; есть жидкость 200-600; принудительная жидкость 300-3000; испарит 500-120000.
27.Охлаждение стационарных ЭВМ в основном используется: теплопроводность, воздестеств, воздействие принудит, принудит воздействие охлаждение с дополнить охлаждающей жидкостью в трубопроводах, жидкостная.
Охлаждение нестационарных ЭВМ осуществляется: 1)тепловыми трубами; 2)жидкостной системой; 3)испарительной системой; 4) используется эффектПельтье (пропускание тока по p-n переходу в разных направлениях, в зависимости от этого переход охлаждается или нагревается).
Требован-я к охлаждающей жидкости: 1) д/б инертной по отношению к материалам конструкции; 2) должна иметь низкую диэлектрическую проницаемость; 3) должна иметь низкую вязкость; 4) при использовании испарительной системы температура кипения жидкости должна быть ниже предельной рабочей температуры ИС. В качестве охлаждающей жидкости используется вода, фторорганические жидкости (фреоны), иногда масла, спирт.
В космосе конвекционные способы нельзя использовать В тепловых трубах используется 2 физических эффекта: 1) при испарении жидкости тепло отнимается и переносится паром; 2) капиллярный эффект; Такая труба вставляется в корпус прибора, в левой части вода испаряется, а в правой — оседает в фильтре.
28. Наиболее точная количественная мера надежности каждого изделия — его индивидуальная наработка до момента возникновения отказа. На практике же достаточно полная характеристика надежности — плотность распределения времени безотказной работы данного типа изделий f(t) и интенсивность отказов λ(t). Для определения функций f(t) и λ (t) используют экспериментальные данные по испытанию изделий на надежность. При этом опыт ставится следующим образом: испытанию подвергают большую партию изделий N0, время наблюдения разбивают на n небольших отрезков ∆t, на каждом из этих отрезков определяют число отказавших изделий ∆Ni. Отказавшие изделия либо не заменяют новыми (при определении f(t) и λ(t) невосстанавливаемых элементов), либо заменяют новыми (для восстанавливаемых элементов). По полученным результатам значение вероятности безотказной работы изделия в момент времени t, характеризующее его надежность, может быть определено из следующих соображений.
При ослаблении (кривая 2) или ужесточении (кривая 3) условий испытаний зависимость λ(t) изменится, но три характерных временных интервала сохранятся.
Полученные ранее зависимости вероятности безотказной работы P(t) от интенсивности отказов λ(t) называют экспоненциальным законом изменения.
Большинство современных ЭВМ относят к восстанавливаемым изделиям, количество элементов которых остается постоянным в течение всего срока службы, так как каждый из отказавших элементов заменяют новым. На временной оси чередование времени исправной работы и времени восстановления может быть представлено в виде отрезков, длина которых случайна. Критерии надежности восстанавливаемых ЭВМ — параметр потока отказов w(t); наработка на отказ Т; параметр потока восстановлений μ(t); среднее время восстановления Тв, коэффициент готовности Кr; коэффициент вынужденного простоя Кn.
29.Количественные показатели надёжности. Надёжность изделий определяется набором показателей; для каждого из типов изделий существуют рекомендации по выбору показателей Надёжность Для оценки Надёжность изделий, которые могут находиться в двух возможных состояниях – работоспособном и отказовом, применяются следующие показатели: среднее время работы до возникновения отказа Тср – наработка до первого отказа; среднее время работы, приходящееся на один отказ, Т – наработка на отказ; интенсивность отказов l(t); параметр потока отказовw(t); среднее время восстановления работоспособного состояния tв; вероятность безотказной работы за время t [Р (t)]; готовности коэффициент Kr.
Закон распределения наработки до отказа определяет количественные показатели Надёжность невосстанавливаемых изделий. Закон распределения записывается либо в дифференциальной форме плотности вероятности f (t), либо в интегральной форме F (t). Существуют следующие соотношения между показателями Надёжность и законом распределения:
Для восстанавливаемых изделий вероятность появления n отказов за время t в случае простейшего потока отказов определяется законом Пуассона:
Из него следует, что вероятность отсутствия отказов за время t равна Р (t) = exp(-lt) (экспоненциальный закон надёжности).
30. Надёжность – комплексное свойство, которое в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определённое сочетание этих свойств как изделия в целом, так и его частей.
На стадии разработки изделий: использование новых материалов, обладающих улучшенными физико-химическими характеристиками, и новых элементов, обладающих повышенной надёжностью по сравнению с применявшимися ранее; принципиально новые конструктивные решения; резервирование, в том числе аппаратурное, временное и информационное; разработка помехозащищённых программ и помехозащищённого кодирования информации; выбор оптимальных рабочих режимов и наиболее эффективной защиты от неблагоприятных внутренних и внешних воздействий; применение эффективного контроля, позволяющего не только констатировать техническое состояние изделия и устанавливать причины возникновения отказового состояния, но и предсказывать будущее состояние изделия, с тем чтобы предупреждать возникновение отказов.
В процессе производства: использование прогрессивной технологии обработки материалов и прогрессивных методов соединения деталей; применение эффективных методов контроля (в том числе автоматизированного и статистического) качества технологических операций и качества изделий; разработка рациональных способов тренировки изделий, выявляющих скрытые производственные дефекты; испытания на надёжность, исключающие приёмку ненадёжных изделий.
Во время эксплуатации: обеспечение заданных условий и режимов работы; проведение профилактических работ и обеспечение изделий запасными деталями, узлами и элементами, инструментом и материалами; диагностический контроль, предупреждающий о возникновении отказов.
31.Показателями качества систем «человек-машина» является:
1) быстрое действие, который определяется сроком прохождения информации по замкнутому контуру «человек-машина»;
2) надежность, характеризующаяся безошибочностью решения задач, стоящих перед СЧМ;
3) точность работы, т.е. степень отклонения от параметров, установленных или отрегулированных оператором, от постоянного номинального значения;
4) своевременность - решение задач СЧМ оценивается вероятностью того, что данная задача будет решена вовремя;
5) безопасность - труд человека в этой системе оценивается вероятностью безопасной работы (опасность может создаваться неполадками машины, аварийной ситуацией, нарушением техники безопасности человеком т.д.);
6) степень автоматизации СЧМ характеризуется относительной количеством информации, перерабатываемой автоматическими приборами, устройствами;
7) экономический показатель - это оценка затрат на систему «человек-машина».
Необходимо отметить, что независимо от степени автоматизации, человек является главным звеном СЧМ. Конечной целью любой работы человека является получение результата. Для оператора - цель его деятельности (работы) выступает в образе заданного состояния объекта и управления им. Сформирована деятельность в виде образа - цели, которая должна храниться в памяти оператора от начала до конца. При разработке СЧМ и организации труда оператора необходимо предусмотреть специальные средства, которые и помогут ему сохранить образ-цель. Деятельность (работа) оператора планируется и регулируется. План строится на основе тех технических средств, с помощью которых он может быть реализован. Кроме того, план, сформированный в начале его выполнения, определяет лишь общую канву. В процессе деятельности оператора он развивается. При этом изменяется уровень его детализации, происходит переход от общих принципов к отдельным. Если в начале определялся план в целом, то при выполнении его формируются планы отдельных операций и перехода от одной операции к другой.
Прием информации. На этом этапе осуществляется принятия информации об объектах, свойства окружающей среды, задачи, поставленные перед системой «человек-машина».
Оценка и переработка информации. На этом этапе проводится сопоставление заданных и реальных режимов работы СЧМ, производится анализ и обоснование информации, на основе известных критериев определяется очередь обработки информации.
Третьим этапом является принятие решения, то есть на основе анализа и информации принимается решение о соответствующих действиях
32. Рабочее место оператора должно обеспечивать: удобную рабочую позу, точность движений, соответствие санитарно-гигие-ническим требованиям. Основой рабочего места оператора является пульт с органами управления и индикаторными панелями. Особенности его технологического решения определяются спецификой работы оператора. Основным требованием при размещении индикаторных, регистрирующих элементов и органов управления является облегчение сбора информации и ее переработки человеком. Учитывается, что моторное поле (поле движений) разделяется на максимальные, минимальные, нормальные и оптимальные рабочие зоны операторов, работающих в горизонтальной и вертикальных плоскостях при работе сидя и стоя.горизонтальной плоскости поле делится на зону основных движений оператора с легкой доступностью и хорошим обзором (оптимальное рабочее пространство) и зону вспомогательных движений (максимальное рабочее пространство). Оптимальное рабочее пространство ограничено дугами, описываемыми каждой рукой оператора при вращении в локтевом суставе - зона I. Максимальное рабочее пространство ограничено дугами, описываемыми вытянутыми руками с поворотом в плечевом суставе (зона II). Органы управления располагают так, чтобы по возможности свести рабочие движения к движениям предплечья, пальцев кисти руки, исключить движения плечевого сустава, перекрестную работу рук, равномерно распределить работу между правой и левой рукой, с учетом того фактора, что правой рукой выполняются наиболее ответственные операции, требующие наибольшей силы и точности.
Часто используемые органы управления располагаются в оптимальном рабочем пространстве. Аварийные и ответственные органы управления располагаются в оптимальной зоне досягаемости руки, второстепенные органы управления - в зоне максимальной досягаемости руки. Клавиши, кнопки располагаются в порядке, совпадающем с естественной последовательностью выполнения рабочих операций. Цвет клавишей и кнопок выбирают контрастным по отношению к цвету панели. Тумблеры размещают так, чтобы между ними было достаточно свободного места при расположении ручек друг к другу.