4. Показатели конструкций эа

Большое разнообразие имеющихся в эксплуатации и на рынке ЭА требует от разработчиков этого вида техники знания наборов показателей, по которым возможно сравнивать существующие модели ЭА с разрабаты­ваемой. Безусловно, важнейшую роль при этом будут играть эксплуатаци­онные и экономические показатели. С ними непосредственно связаны пара­метры, характеризующие ЭА как объект конструкторско-технологической разработки. К таким показателям следует в первую очередь отнести сле­дующие:

Сложность конструкции ЭА

С_ЭВМ = К₁(К₂N_Э + К₃М_С) (1.1)

где N_Э — число составляющих ЭА элементов;

М_С — число соединений;

К₁, К₂, К₃ — масштабный и весовые коэффициенты соответственно.

Выражение (1.1) связывает число составляющих ЭА интегральных микросхем, полупроводниковых приборов, электрорадиоэлементов, элемен­тов коммутации с числом разъемных и неразъемных соединений между ними, что определяет габариты, массу, надежность и другие общие параметры ЭА.

Число элементов, образующих ЭА,

(1.2)

где N_y — число устройств в ЭА;

К_n — число типов применяемых элементов;

n_ij — число элементов i-го типа, входящих в j-е устройство.

Объем ЭА

V = V_N + V_C + V_K + V_УT

где V_N — общий объем интегральных микросхем и электрорадиоэлементов, образующих ЭА;

V_C — объем, занимаемый всеми видами соединений;

V_K — объем несущей конструкции, обеспечивающей прочность и защиту ЭА при транспортировании и эксплуатации;

V_УT — объем теплоотводящего устройства.

Коэффициент интеграции, или коэффициент использования физиче­ского объема

q_И = V_N / V

характеризует степень использования физического объема ЭА элементами, выполняющими полезную функциональную нагрузку, т. е. непосредственно определяющими электрическую схему ЭА (q_И всегда меньше 1 и приближа­ется к ней с использованием больших интегральных схем).

Общая масса ЭА, определяемая как сумма масс, входящих в состав ЭА устройств:

m = m_N + m_C + m_H + m_УТ

(обозначения в индексах аналогичны обозначениям в выражении (1.2)). Общая мощность потребления ЭА

где p_j — мощность потребления j  го устройства. Для цифровых устройств потребляемая ими мощность зависит от средней мощности потребления электронных компонентов. Известно, что 80 — 90 % мощности потребления рассеивается в виде теплоты и определяет тепловой режим ЭА и соответст­вующие перегревы элементов конструкции.

Общая площадь, занимаемая ЭА,

S_j — площадь, требуемая для эксплуатации j  го устройства ЭА.

Собственная частота колебаний конструкции (элемента, устройства или всей ЭА):

где К — коэффициент жесткости конструкции;

т — масса конструкции ЭА.

Степень герметичности конструкции ЭА, определяемая количеством газа, истекшем из определенного объема конструкции за известный отрезок времени:

где V₀ — объем герметизированной части ЭА;

τ_сл — срок службы ЭА;

ΔР — избыточное давление газа в конструкции ЭА.

Вероятность безотказной работы ЭА Р(t) и средняя наработка на отказ Т_ср — показатели надежности ЭА.

Степень унификации ЭА

где N_УН — количество унифицированных элементов;

N_УН — общее количе­ство примененных в ЭА элементов.

Коэффициент автоматизации конструкторских работ

где М_а — количество конструкторских работ, выполненных с применением ЭВМ; М — общее число конструкторских работ при проектировании ЭА.

Важнейшим параметром, определяющим большинство эксплуатаци­онных, конструкторских и экономических характеристик разрабатываемой ЭА, является технологичность, общее понятие о которой приводится в гл. 6.