- •Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики
- •Тз на курсовой проект.
- •2. Принцип работы интерфейсного модуля rs2-4.5x
- •Выбор пп
- •Выбор материала печатной платы
- •Расчёт диаметра монтажных отверстий
- •Расстояние от края пп до элементов печатного рисунка
- •Расстояние от края паза до элементов печатного рисунка
- •Расчёт ширины печатных проводников
- •Расчёт диаметра контактных площадок
- •Расчёт расстояния между элементами проводящего рисунка
- •3.3 Поверочный конструкторский расчет пп устройства
- •3.3.1 Расчет на действие вибрации
- •3.3.3 Тепловой расчет
- •3.3.3 Поверочный конструкторский расчет надежности
- •3.3.5 Расчет на электромагнитную совместимость
3.3.3 Поверочный конструкторский расчет надежности
Тср=3000 ч – заданная наработка на отказ. Вероятность безотказной работы р(t)=0,9. При расчёте надёжности допускаем, что отказы элементов внезапные и независимые.
Интенсивность отказа элементов с учётом условий эксплуатации ЭА:
λi = λ0i∙k∙ai(T,kн),
где λ0i – номинальная интенсивность отказов;
k =2,8 – поправочный коэффициент на условия эксплуатации (носимая ЭА),
Средние значения коэффициентов нагрузки kн, учитывающего режим электрической нагрузки:
для резисторов – 0,6,
для конденсаторов – 0,7,
для диодов – 0,5.
Поправочный коэффициент ai(T,kн) в зависимости от температуры То и коэффициента нагрузки kн:
для резисторов – 1,
для конденсаторов – 0,6,
для диодов – 0,6.
Интенсивность отказа микросхем:
λмс=(0,01∙3+0,017∙2) ∙2 ∙10-6=0,213∙10-6 1/ч
Интенсивность отказа диодов:
λVD=0,2∙5 ∙2∙0,5∙10-6=1,0∙10-6 1/ч
Интенсивность отказа кварцевых резонаторов:
λQ=0,002∙2∙10-6=0,04∙10-6 1/ч
Интенсивность отказа джапмеров:
λJ=0,1∙5∙2∙10-6=1,0∙10-6 1/ч
Интенсивность отказа разъёмов:
λX=0,003∙30∙2∙10-6=0,18∙10-6 1/ч
Интенсивность отказа конденсаторов:
λC = (12∙0,01+2∙0,015) ∙0,6∙2∙10-6=0,18∙10-6 1/ч
Интенсивность отказа резисторов:
λR=22∙0,01∙0,6∙2∙10-6=0,44∙10-6 1/ч
Интенсивность отказа паяного соединения:
λ0ОМ=214·0,01·10-6=2,14·10-6 1/ч
Интенсивность отказа системы:
λ= (0,128+2+0,04+1+0,18+0,18+0,44)∙10-6 =5,8∙10-6 1/ч
Среднее время наработки на отказ:
Тср.расч.=1/λ = 172413,8 ч.
Тср.расч.=172413,8 ч > Тср.= 3000 ч.
Таким образом расчётное среднее время наработки на отказ Тср.расч. превышает заданное время наработки на отказ ячейки Тср.
Рассчитаем вероятность безотказной работы за 3000 часов:
Р(t) = е-· t
Р(t) = ехр(-5,8∙10-6∙3000) = 0,98.
Вероятность работы для 3000 ч Р(t)=0,8, что превышает заданную вероятность работы Р(t)=0,95.
рис.3
3.3.5 Расчет на электромагнитную совместимость
Основными электрическими параметрами линий связи являются: погонная емкость и индуктивность, а электрические параметры определяются физическими характеристиками: относительной электрической и магнитной проницаемостью и конструктивными параметрами, а именно коэффициентом формы. Значение коэффициента формы определяется конструкцией линий связи, оно зависит только от ее формы, размеров и расположения. Для копланарных линий связи коэффициент формы считается:
w – ширина проводника;
b – расстояние между ними;
T – толщина.
Расчёт погонных параметров линии связи
; где
, , – погонные значения взаимной емкости, взаимоиндукции и задержки;
– диэлектрическая проницаемость воздуха;
– магнитная проницаемость воздуха;
, – относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости платы;
, – диэлектрические проницаемости платы и лака соответственно (значения диэлектрических проницаемостей приведены для стеклотекстолита);
– относительная магнитная проницаемость.
.
Следовательно: .
Критическая длина линий связи:
Определим, к какому классу относятся линии связи:
Исходя из того, что частота процессора ~20 MHz, минимальная длительность фронта сигнала, передаваемого по линии связи .
Средняя длина линий связи:
Выполняется условие , а значит линии классифицируются, как электрически короткие.
Определим комплексную составляющую помехи:
Параметры, МК
Комплексное взаимодействие:
Взаимная ёмкость:
Взаимоиндукция:
Таким образом, помеха при согласном включении:
А при встречном:
Полученные значения комплексных взаимодействий удовлетворяют допустимому значению: Uп<Uдоп=0,9В.
Вывод
В процессе разработки проекта интерфейсного модуля RS2-4.5x был проделан ряд работ:
Проведен анализ конструкции и принципов функционирования интерфейсного модуля RS2-4.5x,
Разработаны и документированы принципы функционирования модуля.
Разработана структура модуля на типовых (стандартных) микросхемах.
Разработаны принципиальная электрическая схема модуля и конструкция печатной платы.
Проведены поверочные конструкторские расчеты.