Элементная база рэа

Резисторы применяются для снижения напряжения, силы тока, стабилизации режимов и сопротивлений нагрузки. Могут быть металлопленочные, композиционные, объемные и проволочные. В микросхемах резисторы выполняются в виде пленочных или объемных элементов, на подложке или в толще кристалла. Являются основным источником тепловыделений в РЭА.

Конденсаторы используются для разделения цепей по постоянному току (бумажные, пленочные, электролитические), в частотозадающих цепях (керамические, слюдяные), в блокирующих и накопительных цепях. Тепловые потери незначительны. Высоковольтные конденсаторы требуют увеличения объема пространства при компоновке из-за увеличения градиента потенциала и приближения его значений к пробойным.

Индуктивные элементы применяются для образования резонансных контуров и трансформаторов. Выполняются в виде отдельных катушек индуктивности или их комбинаций. Для уменьшения габаритов используют ферромагнитные сердечники из ферритов, никелевых сплавов, трансформаторной стали. Для стабилизации режимов работы и снижения влияния на другие цепи требуется экранирование.

Электронные лампы служат для преобразования энергии источников анодного питания в энергию выходных сигналов с помощью управления электронным газом в цепях управляющих сеток. Влияние выходных цепей на входные очень слабое, что очень важно для работы ряда электронных схем. Лампы всю энергию питания анодных и накальных цепей обращают в тепло (к.п.д.≤0.5).

Полупроводниковые приборы предназначены для тех же целей, что и электронные лампы. Отличаются большей экономичностью (отсутствие цепей накала), могут быть в виде многоэлектродных композиций, образующих широкий класс микросхем или в виде дискретных элементов типа диодов и транзисторов. Влияние выходной цепи на входную весьма велико, что является причиной усложнения схем. Малогабаритны, прочны, имеют большой срок службы.

Входные и выходные преобразователи служат для преобразования механических (звукосниматели), акустических (микрофоны), магнитных (магнитные головки), оптических (фотопреобразователи) сигналов в электрические и наоборот (телефоны, громкоговорители и т.п.).

Коммутационные устройства применяются для легкоразъемного соединения и разъединения электрических цепей. Выполняются в виде электрических разъемов, тумблеров, кнопок, реле, контакторов, переключателей. Используются для внутренних и внешних электрических соединений РЭА и различных видов коммутации. Габариты зависят от напряжения коммутации или разрывной мощности контактов.

Электрические контакты служат для электрического соединения выводов элементов схем друг с другом. Выполняются в виде соединительных проводников, монтажных жгутов, многожильных кабелей, плоских гибких кабелей (шлейфов), печатных плат.

Особенности конструкции РЭА характеризуют степенью интеграции сложных элементов, пологая для общности нулевой степени интеграции РЭА на дискретных элементах. Степень интеграции схемных элементов в конструкциях РЭА принято оценивать номером поколения от 0 до 5, начиная с использования дискретных ЭРЭ и кончая устройствами молекулярной электроники.

0 1 2 3 4 5 Поколение РЭА

инженер схемотехник
инженер разработчик ИС

Система

Аппарат

Блок

Узел

Элемент

Рис. Относительная доля участия радиоинженера-схемотехника и инженера-разработчика ИС в проектировании элементов, узлов, блоков, аппаратов систем РЭА.

Равенство

Дис. ЭРЭ 1 2 3 4 5

Степень интеграции элементов в ИС

РЭА нулевого поколения – набор дискретных ЭРЭ; схема соединений выполняется радиоинженером, который определяет и функциональную и принципиальную схему РЭА. Конструктивно выполняется на общих или модулированных платах, с разнообразным расположением в объеме РЭА.

РЭА 1 и 2 поколения – набор микросхем с дополнительными дискретными элементами. Микросхемы имеют степень интеграции 1...2 (10¹-10² элементов в корпусе). Схемотехническое решение на уровне функционального узла определяется в основном разработчиком микросхем, который оказывает влияние и на схемотехническое решение блока. Радиоинженер определяет, в основном, схемотехнику РЭА от уровня блока и выше. Конструктивно РЭА выполняется в виде плоских плат с ИС в виде этажерочных, книжных, веерных и т.п. конструкций.

РЭА 3 и 4 поколений – набор микросхем (практически без дополнительных дискретных элементов) имеющих степень интеграции 3...4 (10³-10⁴ элементов в корпусе) схемотехника узла и блока определяется разработчиком ИС. Радиоинженер определяет схемотехнику на уровне аппарата и системы в целом. Конструктивно РЭА выполняются аналогично РЭА 2...3 поколений, с жесткой унификацией размерно-параметрических рядов по классам изделий.

РЭА 5 поколения – функциональная или системная микроэлектроника, имеет степень интеграции 10⁵ элементов в корпусе и выше. Схемотехника боков и аппаратов определяется разработчиком ИС. Радиоинженер определяет только системотехнику сложной системы. Конструктивно РЭА выполняются либо в индивидуальном корпусе (ЭКВМ) либо с унификацией размерно-параметрических рядов несущих конструкций (типовые несущие конструкции).

Конструктивная база. Конструктивной базой называют совокупность механических элементов конструкции РЭА, обеспечивающих механическую прочность и защиту от дестабилизирующих воздействий, а также механическое управление РЭА. В конструктивной базе, также как и в элементной, различают иерархические уровни от низшего в виде печатной платы или панели до сложных размерно-параметрических рядов корпусов изделий.

Механические устройства управления выполняются в виде кнопок, тумблеров, ручек, рычагов с помощью которых обеспечивается перемещение рабочих органов регуляторов (потенциометры, конденсаторы и т.п.).

Электромеханические устройства служат для электрического управления механизмами РЭА и для повышения их динамичности (электродвигатели, сельсины, электомагнитные муфты и т.п. устройства используемые в механизмах).

Механизмы применяют для механического перемещения рабочих элементов исполнительных устройств (механизмы настройки, устройства ввода-вывода и т.п. приводы).

Несущие конструкции предназначены для механического закрепления, защиты и обеспечения доступности схемных элементов при сборке и эксплуатации РЭА. Выполняются в виде шкафов, кожухов, блоков, плат или в виде модулированных элементов, являющихся основой размерно-параметрических типовых рядов изделий.

Конструкторские параметры (компоновочные). При конструировании РЭА широко пользуются понятием конструкторские параметры изделия, основными из которых являются: масса, габариты, полезное использование массы, полезное использование объема, полезное использование площади.

Полезное использование объема описывают с помощью коэффициента по объему _, который определяется по формуле

где n – количество элементов в изделии;

- объем i^-го элемента;

V – общий объем РЭА (определяется объемом корпуса).

На практике различают коэффициент заполнения по установочным объемам и коэффициент заполнения по физическим объемам. Физический объем i^-го элемента V_физi – это такой объем, который равен объему вытесненной этим элементом жидкости. Установочный объем V_устi – это объем, необходимый для установки и монтажа элемента в устройстве.

Очевидно, что V_уст>V_физ. На практике пользуются значениями V_устi, которые приводятся в справочниках.

Значения коэффициентов для некоторых видов РЭА.

Функциональное назначение РЭА	объект-носитель
	стационарная	возимая	бортовая
1. Радиопередающая	0,2	0,4	0,6-0,7
2. Радиоприемная	04	0,5	0,7-0,8
3. РЭА цифр. обраб. инф.	0,7	0,7	0,8-0,9
4. Источники питания	0,5	0,6-0,7	до 1,0

В инженерной практике вместо коэффициента заполнения по объему может использоваться коэффициент увеличения объема К^٧_УВ который определяется отношением

К^٧_УВ=1/

Значения коэффициента К^٧_УВ выбирают в пределах 1,2-5,0. По аналогии с объемом вводится понятие коэффициент заполнения по массе К_м, а для печатных плат коэффициент заполнения по площади K_S, которые определяются из выражений

;

где - масса i-го элемента;

- установочная площадь i-го элемента;

М – суммарная масса РЭА;

S – площадь платы на которой устанавливаются элементы;

n – количество элементов в РЭА.

На практике вместо коэффициентов и могут использоваться коэффициенты увеличения массы и коэффициент увеличения поверхности платы , которые определяются отношениями

;

При проектировании РЭА рекомендуется задавать значения коэффициентов увеличения и в пределах =1,1,÷5,0; =1,5÷3,0.

Практическое применение следующее: для схемы выбирают элементную базу, определяют из справочников , рассчитывают ; задают и определяют S платы.

Для функциональных узлов РЭА пользуются понятием “количество деталей в единице объема” (N) и “количество функций в единице объема” (f), которые определяются отношением

;

где n – общее количество элементов устройства;

F – количество функций устройства;

V – объем РЭА.

Характеристику f обычно используют для устройств цифровой обработки информации.