Trimiterea muncii tale bune la baza de cunoștințe este ușoară. Utilizați formularul de mai jos
Elevii, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și activitatea lor vor fi foarte recunoscători.
Principiul modular al designului, ierarhia constructivă a elementelor, nodurilor și dispozitivelor
Reducerea costurilor de dezvoltare, producția și dezvoltarea producției de dispozitive electronice (EA), pentru a asigura interoperabilitatea și continuitatea soluțiilor hardware îmbunătățind în același timp calitatea, creșterea fiabilității și durata de viață permite utilizarea unui principiu de design modular.
Conform principiului de proiectare modulară se înțelege proiectarea produselor EA bazate pe interschimbabilitatea constructivă și funcțională a componentelor structurale - module.
Modulul - o componentă a aparatului funcționează în funcția de structură subordonată care are un design constructiv complet și funcțional și echipate cu elemente și conexiune mecanică la module similare de comutare și cu module de nivel inferior în produs.
Principiul de proiectare modulară implică separarea (dezmembrarea) schemei electronice a EA în sub-circuite (părți) finalizate funcțional care îndeplinesc anumite funcții.
Aceste subcircuite sunt cel mai adesea defalcate pe cele mai simple și așa mai departe până când circuitul electronic al produsului este prezentat sub forma unui set de module de complexitate diferită, iar modulul inferior nu este corpul MC. Modulele de același nivel sunt combinate între ele în EA pe orice bază constructivă (structura de susținere).
Există o altă abordare a designului, atunci când părți ale unei scheme elaborate de elemente funcționale sunt atribuite schemei selectate chips-uri de serie, și produse electrice, cum ar fi de circuit „este acoperit de“ circuitele electrice chips-uri.
În acest caz, anumite părți ale circuitului produsului nu pot fi acoperite de jetoanele din seria existentă, atunci aceste subscheme sunt realizate de celule electronice discrete (ERE).
Rezultatul este un set de carcase și ERE MS care implementează circuitul produsului. Aceste carcasă și ERE set și comutarea între module într-un nivel ierarhic următor sunt stabilite și comutate la un modul de nivel superior, și așa mai departe. D.
În funcție de complexitatea produsului proiectat, vor fi implicate un număr diferit de nivele de modularitate (nivelurile ierarhiei constructive).
Proiectarea EA modernă este o anumită ierarhie de module (ordinea în aranjarea modulelor de la cea mai mică la cea mai înaltă), fiecare pas a cărui nivel se numește nivelul de modularitate.
La alegerea numărului de nivele de modularitate, modulele sunt tipizate, adică reduc diversitatea și stabilesc astfel de modele care ar îndeplini cele mai largi funcții în produsele cu un anumit scop funcțional.
Varietatea de produse funcționale este realizată utilizând un număr diferit de niveluri de modularitate, cu posibilitatea de proiectare constructivă a modulului superior și, prin urmare, cel mai complex, sub forma unui produs finit.
Există patru niveluri principale și două niveluri suplimentare de modularitate. În conformitate cu nivelurile de bază înțelese de modularitate, utilizate pe scară largă într-o varietate de echipamente, în conformitate cu suplimentare - utilizate în echipamente speciale, dar nu întotdeauna. Ierarhia modulelor și conectarea lor (instalarea) sunt prezentate în Fig. 1, unde modulele de diferite nivele sunt separate prin linii verticale duble.
Un modul de nivel zero este o componentă electronică. În funcție de performanța echipamentului, modulul EE și MC sunt utilizate ca modul la zero.
Modulul din primul nivel - un element tipic de înlocuire (TEZ) - este un PP cu module de nivel zero instalate pe acesta și un conector electric.
Modulul celui de-al doilea nivel este un bloc, ale cărui principale elemente de proiectare sunt panoul cu conectorii de revenire ai modulelor din primul nivel. Interblocarea se face prin conectori localizați pe periferia panoului unității. Modulele din primul nivel sunt plasate în unul sau mai multe rânduri. În Fig. 1 prezintă un bloc cu un singur rând.
Modulul al treilea nivel este un rack în care sunt instalate blocuri sau 2 - 3 cadre.
Modulul de nivel 0.5 este un microsamblu format dintr-un substrat cu așchii dezasamblate amplasate pe acesta. Comutarea intermodulului este asigurată prin introducerea plăcuțelor de contact pe periferia substratului. Modulul este introdus pentru a crește densitatea dispozitivului.
Fig. 3.1. Ierarhia constructivă și modul de membru:
1 - un microcircuit; 2 - microcircuit cu cadru deschis; 3 - microassembly; 4 - element de înlocuire (TEZ), celulă; 5 - bloc; 6 - cadru; 7 - Stand
Modulul de nivel 2.5 este un cadru în care sunt plasate blocuri 6-8. Cadrul este utilizat în echipamentul de montare pe rafturi care utilizează module mici din primul nivel.
Principiul modular de proiectare prevede mai multe niveluri de comutare:
Nivelul 1 - comutarea componentelor electronice imprimate și (sau) prin cablu;
Al doilea nivel - comutarea prin montarea printată sau volumetrică a conectorilor de întoarcere a modulelor primului nivel din bloc;
Al treilea nivel - combinație electrică de blocuri sau cadre într-un suport și rafturi una cu cealaltă prin mănunchiuri și cabluri;
nivel 0.5 - conectarea electrică a orificiilor de ieșire ale microcircuitelor fără cip cu conductori de film;
nivel 2,5 - comutarea blocurilor într-un cadru prin fire, plase sau cabluri.
Atunci când se elaborează echipamente simple, nu sunt disponibile nivele mai ridicate de modularitate. Modularitatea completă prezentată în Fig. 1, este utilizat numai în echipamente complexe, de exemplu, într-un supercomputer.
Metoda de proiectare a nodului funcțional este larg răspândită în literatura internă. Această metodă oferă o abordare a defalcării schemei funcționale a produsului în noduri (subcircuite), implementate structural pe modulele de prim nivel.
De fapt, sarcina de proiectare este setat mai mare ca echipament sofisticat întruchipează mai mult de un sistem, și, de regulă, mai multe circuite structurale sau funcționale. Prin urmare, este recomandabil să vorbim despre principiul de design modular, ceea ce înseamnă că principiile de separare (separare, de rupere jos) circuite pe grupările funcționale ale diferitelor niveluri de complexitate (componente, dispozitive, sisteme) pentru punerea în aplicare a unităților structurale ale acestora. Modulele structurale pot fi puse în corespondență cu module de circuit, care au, de asemenea, o ierarhie mai multe niveluri și reprezintă unități funcționale, dispozitive, sisteme (Tabel. 1).
Tabelul 1. Relația dintre modularitatea constructivă și circuit
Trebuie menționat faptul că este prezentat în tabelul următor. 1 legătura dintre modularitatea constructivă și schematică este condiționată. Se referă la echipamentele implementate pe microcircuite cu un grad mic de integrare și, în general, depind de complexitatea funcțională a produsului proiectat și de gradul de integrare a MC-urilor utilizate.
Faptul este că în circuitele integrate la scară largă (LSI) sunt realizate întregi dispozitive (de exemplu, convertoare, dispozitive de memorie) sau fragmentele lor mari. Este foarte posibil ca un sistem necomplicat să fie implementat structural pe o singură placă de circuite imprimate.
Atunci când descompunem schemele structurale și funcționale, este necesar să satisfacem multe cerințe și uneori contradictorii:
funcționalitatea completă, atunci când subcircuitul alocat trebuie să aibă completitudinea necesară și să îndeplinească anumite funcții pentru primirea, prelucrarea, stocarea și transmiterea informațiilor;
minimizarea legăturilor externe ale sub-circuitelor sau dacă sunt selectate (setate) conectorii electrici ai modulelor, astfel încât numărul de legături externe să nu depășească numărul de contacte ale conectorilor;
umplerea maximă a spațiului structural (suprafață) retras de module (componente) (din același motiv, componentele nu trebuie să difere semnificativ în funcție de dimensiune și greutate);
modulele (componentele) subcircuitelor ar trebui să disipească aproximativ aceeași putere pentru a evita supraîncălzirea locală;
Modulele (componentele) subcircuitului nu trebuie să fie excesiv de sensibile la interferențe electrice, magnetice și electromagnetice și nu ar trebui să provoace interferențe excesive.
Conformitatea stadiu funcțional prezintă un exemplu de a dezvolta proiectarea receptor superheterodină, cuprinzând următoarele subcircuite: un circuit de intrare, un amplificator de frecvență radio, cu convertizor de frecvență, amplificator de frecvență intermediară, detector, amplificator audio.
Atunci când se realizează proiectarea receptorului radio, fiecare unitate funcțională poate fi executată pe o placă separată și, în același timp, pe întreg circuitul receptorului radio - pe o singură placă. În ambele cazuri, va avea loc o completare funcțională, dar în al doilea caz numărul total de conexiuni externe este mai mic, iar fiabilitatea, dacă toate celelalte elemente ale circuitului și ale construcției sunt identice, va fi mai mare.
completitudinea funcțională va fi absent în cazul în care placa este formată pe un singur circuit și porțiunea de circuit de intrare a amplificatorului de frecvență radio, iar pe de altă placa de circuit - restul de amplificator de frecvență radio și un convertor de frecvență.
Completitudinea funcțională a sub-circuitelor reduce numărul de conexiuni electrice intermodulare, permite modificări de proiectare în etapele ulterioare de proiectare, simplifică și reduce costurile de control al modulelor.
Module de niveluri mai ridicate de EA sunt furnizate dezvoltatorilor ca suporturi de bază (BNK), care constituie elementul sau pluralitate de elemente destinate introducerii, montarea aparatelor și piese de EA asigura stabilitatea sub influențe externe. BSC este înțeleasă ca o structură purtătoare standard, care servește la dezvoltarea unei EA diverse cu un scop specific.
Accelerarea dezvoltării și fabricarea aparatului, creșterea unificarea serialității, reducerea costurilor poate fi atins, normalizarea și standardizarea parametrilor și dimensiuni de plăci cu circuite integrate, blocuri, carcase de instrumente, rack-uri, utilizarea pe scară largă a principiului de construcție modulară cheie.
Standardizarea modulelor și a structurilor lor de sprijin se bazează pe funcțiile tipice inerente în multe sisteme electronice. Pentru utilizarea în proiectarea principiului de proiectare modulară, au fost elaborate normele departamentale și standardele de stat care stabilesc termeni, definiții, sisteme de modele standard ale sistemelor modulare.
Sistemul structural trebuie să reprezinte în primul rând o familie de module pe mai multe niveluri cu setul optim al setului, care asigură completitudinea funcțională atunci când se construiește un echipament cu un anumit scop.
Toate modulele sistemului trebuie să fie compatibile între ele în ceea ce privește proiectarea, parametrii electrici și operaționali.
Principiul de bază de design este numit, în care soluțiile parțiale sunt realizate de proiectare bazate pe modele standard module constructive sau module de sisteme (structuri de baza) permise pentru utilizare în aparatul unei anumite clase, precum și stabilirea destinației obiectelor.
La elaborarea proiectelor de bază, ar trebui să se țină seama de caracteristicile dezvoltărilor moderne și, mai important, de viitoare. În același timp, soluțiile de proiectare privată sunt generalizate, iar principalele proprietăți și parametri sunt proiectate, care sunt standardizate, furnizate și recomandate pentru aplicații largi.
Construcțiile de bază nu trebuie finalizate complet constructiv, este necesar să se prevadă posibilitatea modificării acestora (în mare parte de natură cosmetică) pentru crearea de modificări ale soluțiilor hardware. Construcția ierarhică a structurilor de bază cu o structură flexibilă și un număr de niveluri de maximum patru este suficientă pentru dezvoltarea EA de orice complexitate.
La standardizare, parametrii de proiectare sunt combinați în serii parametrice, caracterizate printr-un set de valori numerice bazate pe gradările și intervalele acceptate.
Dacă dimensiunile geometrice ale structurii sunt folosite ca parametri ai seriei, atunci ei nu vorbește despre parametric, ci despre seria dimensională. Ambele tipuri de serii sunt utilizate pe scară largă.
Optimă din punctul de vedere al standardizării ar trebui să fie luate în considerare rânduri, care oferă cele mai multe beneficii din utilizarea lor și standardizarea anticipativ, t. E. Reducerea cantității de muncă legate de revizuirea standardelor și modernizare a acestora (standardizare avansată ajută la extinderea acțiunii standard).
Pentru o examinare mai detaliată a esenței modulelor, luați în considerare modulul de bază - module la nivel zero.
La cel mai mic nivel zero al ierarhiei constructive a EA sunt SM. carcase MS sunt plasate pentru a le proteja în cristal semiconductor, substratul și conexiunile electrice influențe externe, precum și pentru comoditatea în instalarea modulelor primului nivel. Cristale MS sau substrat aderă sau brazed la carcasa de bază, iar terminalele de ieșire conectate la bornele prin lipire sau sudare a carcasei.
Chip-urile IC sunt sticlă metalică, metal-ceramică, plastic metalic, sticlă, ceramică și plastic.
În primele trei tipuri de cazuri, capacul este fabricat din metal, iar baza este din sticlă, ceramică sau plastic. Capacul metalic asigură o protecție eficientă împotriva umezelii, cu o bună îndepărtare a căldurii din cristal, reduce nivelul de interferență.
În carcasele din plastic și ceramică, capacul și baza sunt realizate dintr-un material omogen. Baza corpului este conectată la capac prin lipire, sudare sau lipire. Unele cazuri sunt obținute prin turnarea formei cochiliei cu plastic.
Corpul MC se marchează în conformitate cu simbolul său, iar numerotarea terminalelor în raport cu cheia sau eticheta se efectuează. În funcție de forma corpului corpului de pe planul de montaj și de locația conductei corpului sunt împărțite în tipuri și subtipuri.
Pentru o instalare corectă, MC pe carcasa carcasei are o cheie de referință localizată în prima zonă de ieșire (pinii sunt numerotați de la stânga la dreapta sau în sensul acelor de ceasornic din poziția terminalului). Cheia este vizual sub forma locașului etichetei metalizată sau canelură în carcasă, proeminența pe ieșirea și așa mai departe. În secțiune transversală, carcase pini au o formă circulară, pătrată sau dreptunghiulară.
Pasul dintre terminale este 0,625; 1,0; 1,25; 1,7 și 2,5 mm.
Tipuri de pachete IC sunt împărțite în dimensiuni standard, fiecare dintre care este atribuit un număr de cod care indică tipul de corp și secvența de numere cu dimensiunea număr din două cifre. Apoi numărul de terminale de carieră este indicat prin punct.
De exemplu, carcasa 48 cu cablurile și simbolul corespunde 41,13-48,1 corpul celui de al patrulea tip, subtip 41st cu un număr de ordine 13. Ultimul simbol cifre - înregistrarea numărului de serie. Pentru MC în performanța de export, în loc de numărul de înregistrare, litera latină E.
Fiecare tip de coca are avantaje și dezavantaje. Carcasă cu Pla Narnia conduce pentru montare și cerințe de montare pe PCB este aproape de două ori mai mult spațiu decât aceeași dimensiune ca organism, dar cu dispunerea ortogonală de pini. Cu toate acestea, instalarea unor astfel de cazuri este posibilă pe ambele fețe ale plăcii.
Elementele rigide cu orientare ortogonală față de planul de bază permit așezarea chips-urilor pe placă fără suport suplimentar, chiar și cu vibrații dure. impact și șocuri.
Atunci când instalați chips-uri și ERE-uri împreună pentru a simplifica lucrările de instalare, se recomandă recomandarea incintelor cu cabluri de pin. Încărcăturile din plastic sunt ieftine, oferă o bună protecție împotriva influențelor mecanice, dar mai rău decât alte tipuri de carcase, protejează împotriva influențelor climatice, supraîncălzirii.