Проектирование современной ЭВА основано на модульном принципе, на базе которого разработаны функционально-модульный, функционально-узловой и функционально-блочный методы конструирования. Основное требование при проектировании ЭВА состоит в том, чтобы создаваемое устройство было эффективнее своего аналога, то есть превосходило по качеству функционирования, степени миниатюризации.
Современные конструирования должны обеспечивать снижение стоимости, в том числе и энергоёмкости, уменьшение объёма и массы; расширение области использования микроэлектронной базы, увеличение степени интеграции, микроминитюаризации межэлементных соединений и элементов несущих конструкций; магнитную совместимость и интефикацию теплоотвода, широкое внедрение методов оптимального конструирования, высокую технологичность, однородность структуры, максимальное использование стандартизации.
Разрабатываемое нами устройство является печатной платой, следовательно, от правильного расположения корпусов микросхем зависят такие параметры как габариты, масса, надёжность работы, помехоустойчивость. Чем плотнее будут располагаться корпуса микросхем на плоскости, тем сложнее автоматизировать их монтаж, тем более жестким будет температурный режим их работы, тем больший уровень помех будет наводиться в сигнальных связях. И наоборот, чем больше расстояние между микросхемами, тем менее эффективно используется физический объём машины, тем больше длина связей. Поэтому при установке микросхем на печатную плату следует учитывать все последствия работы того или иного варианта размещения. Выбор шага микросхем на печатной плате определяется требуемой плотностью компоновки микросхем, температурным режимом работы, методом разработки топологии печатных плат, сложностью принципиальной схемы и конструктивными параметрами копуса микросхемы. Вне зависимости от типа корпуса шаг установки микросхем рекомендуется принимать кратным 2,5 мм. При этом зазоры между корпусами не должны быть меньше 1,5 мм.
Микросхемы на печатных платах располагаются линейно-многорядно, однако допускается их размещение в шахматном порядке. Такое размещение копусов микросхем позволяет автоматизировать процессы сборки и контроля, с большей эффективностью использовать полезную площадь печатной платы и прямоугольную систему координат для определения места расположения корпусов.
Корпуса микросхем со штыревыми выводами устанавливают только с одной стороны платы. Преимущество микросхем со штыревыми выводами – возможность автоматизации сборки и монтажа.
Следует также учитывать, что аналоговые микросхемы следует размещать в одном месте платы, для исключения помех.
Конструирование может быть реализовано различными методами: геометрическим, машиностроительным, топологическим, проектирования моноконструкций, базовым, эвристическим и автоматизированного проектирования. Дадим краткую характеристику некоторым из них.
Геометрический метод. В основу метода положена структура геометрических кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных точек, число и размещение которых зависит от заданных степеней свободы и геометрических свойств тела.
Этот метод является основным средством решения задачи во всех случаях, когда от конструкции требуется высокая точность взаимного перемещения деталей или длительное и точное сохранение определённых параметров, зависящих от расположения деталей.
Машиностроительный метод. В основу этого метода положена структура геометрических и кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных поверхностей, число и размещение которых выбирается из минимизации массы и допустимой прочности конструкции.
Метод нашел применение при проектировании несущих конструкций ЭВА всех уровней, кинематических звеньев функциональных узлов, а также всех видов неподвижных соединений.
Надёжность является одним из главных технических параметров, характеризующих ЭВА. Расчётные значения показателей надёжности служат отправным моментом при окончательном выборе схемных и конструктивных решений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры. Учебник для ВУЗов./ П. П. Гель, П. К. Иванов-Есипович. – Л: Энергоиздат, 2006.
2. Варламов, Р. Т. Компоновка радиоэлектронной аппаратуры / Р.Т. Варламов. 2-е изд.- М: Радио, 2007.
3. Справочник по интегральным микросхемам/ В. В. Гарбарин [и др.] / Под ред. В. В. Гарбарина. 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергия, 2000.
4. Справочная книга радиолюбителя-конструктора/ А. А. Бокуняев
[и др.] / Под ред. Н. И. Чистякова. – М.: Радио и связь, 2000.