2) Опір ізоляції між провідниками активної й пасивної ліній зв'язку

• для ОПП

- питомий поверхневий опір основи для склотекстоліту Ом

для генитаксу Ом

• для ДПП

- питомий об'ємний опір діелектрика основи

= 5*10⁹Омм

= 5*10⁹Омм

- площа проекції одного провідника на інший

3) Діюча напруга перешкоди на опорах й ( за навантаження приймають вхідні й вихідні опори мікросхем )

4) Порівнюють діючу напругу перешкоди в пасивній лінії із перешкодостійкістю мікросхеми.

Якщо , то необхідно змінити конструктивні параметри ПП або

електричного монтажу.

Допуск. Напругою перешкоди, що впливає на спрацьовування логічних ІМС вважають

напругу нуля = 0,4 В для 133 й 155 серій (ТЛЛ схеми).

Методи зменшення перехресних перешкод за рахунок зміни топології, геометрії і конструкції міжз'єднань:

• трасування провідників на сусідніх шарах в ортогональних напрямках;

• збільшення відстаней між провідниками;

• зменшення довжини області взаємодії й площі перекриття провідників;

• введення металізованих поверхонь, що знижують хвильовий опір ліній зв'язку

, де , - власна ємність й індуктивність на одиницю довжини.

Перешкоди на ланцюгах управління і живлення.

Перешкоди виникають через паразитні зв'язки через загальний опір ланцюгів управління і шин живлення і «землі» і визначається індуктивністю ліній зв'язку. Амплітуда перешкоди:

- еквівалентна індуктивність управляючої лінії ()

- сумарний струм елементів - тривалість фронту імпульсу

Перешкоду важко усунути схемними методами. Для її зменшення необхідно:

> скоротити довжину управляючого ланцюга

> зменшити довжину обох ділянок протікання струму шляхом секціювання

> зменшити число роз'ємів

> збільшити число контактів, відведених під даний ланцюг

В ланцюгах живлення індуктивність печатного провідника живлення і «землі» конструктор може зменшити за рахунок збільшення його амплітуди (рекомендована ширина шин живлення 2..8 мм).

Інший шлях - конденсатори розв'язки шин живлення і «землі».

, де n - кратність зменшення перешкоди.

6. Конструювання з урахуванням тепла Розрахунок теплових режимів

Основна задача забезпечення нормального теплового режиму зводиться до створення таких умов, при яких кількість тепла, яке розсіюється в оточуюче середовище, буде залежати від потужності тепловиділення ЕОМ.

Основні терміни

Охолоджувач (cooler) – пристрій або сукупність пристроїв для охолодження будь-чого.

Термопрошарок – повітряна щілина, що виникає від того, що поверхня корпусу процесора ПК через нерівності і шорсткості не щільно дотикається до радіатора.

Теплопровідна клейка плівка - тонка плівка (найчастіше алюмінієва фольга), покрита із двох сторін клейкою речовиною з добавкою наповнювача, що добре проводить тепло

Термопаста - синтетична смола, що не засихає, з теплопровідним наповнювачем, що виглядає як грузла паста білого або сірого кольору

Тепловий опір радіатора (thermal resіstance) - це зміна температури радіатора відносно температури навколишнього середовища, коли він розсіює деяку потужність.

Падіння тиску (pressure drop) - здатність радіатора гальмувати потік повітря, яким він обдувається.

Необхідність в охолодженні виникає тоді, коли в малому обсязі виділяється велика кількість тепла.

Самим потужним джерелом тепла в ПК є процесор

Наприклад, пікова розсіювана потужність процесора Athlon 1,4 ГГЦ фірми AMD становить майже 72 Вт. Рекордсменом у галузі тепловиділення є Pentіum 4 фірми Іntel.

«Програмні охолоджувачі» (software coolers).

Поки операційна система (ОС) не виконує корисної роботи, процесор може бути зупинений. Відповідно, різко знижується споживана енергія, і сам процесор у цей час охолоджується. Так роблять всі солідні ОС Wіndows NT, Wіndows 2000, Lіnux, FreeBSD Але так не робить Wіndows 9x.

Посилено охолоджувати процесор треба саме тоді, коли він зайнятий інтенсивною роботою

ПК - це постійний ріст усередині СБ кількості пристроїв, що сильно нагріваються. Спочатку процесори, потім виявилося, що швидкісні жорсткі диски з інтерфейсом SCSІ теж дуже гріються й без додаткового охолодження можуть швидко вийти з ладу. Ріст тактової частоти самих процесорів і збільшення в них ступеня інтеграції транзисторів теж підняло тепловиділення Потім з'явилися високопродуктивні відеокарти AGP, відеопроцесори, які без гарного охолодження просто не будуть нормально працювати. За ними - доступні за ціною внутрішні (вмонтовані в СБ) пристрої запису компакт-дисків, які при своїй нормальній роботі теж виділяють велику кількість тепла.

Тактова частота росте не тільки у процесорів, але й у модулів оперативної пам'яті, що вже привело до появи моделей з радіаторами безпосередньо на мікросхемах самої пам'яті.

Сукупність пристроїв, які застосовуються для забезпечення норм теплового режиму, називають системою охолодження (СО), котра вибирається на стадії ескізного проектування. На цій стадії відома обмежена інформація:

• споживана блоком потужність Р_спож;

• потужності вхідних і вихідних сигналів Р_вх і Р_вих;

• максимальна температура оточуючого середовища t_ос;

• приблизні габаритні розміри корпусу блока L₁ X L₂ X L₃;

• допустимі температури ЕРЕ (із аналізу елементної бази) t_і.доп;

• коефіцієнт заповнення об’єму блоку.

Ці дані необхідно використовувати для попереднього вибору СО. Для цього визначають середню густину теплового потоку від корпусу блока q

де - сумарна потужність тепловиділення ЕОМ; - площа поверхні корпусу теплообміну ЕОМ

Іншим показником є допустимий перегрів найменш теплостійкого елементу

На плакаті приведені графіки, які характеризують область доцільності застосування різних способів охолодження:

природне повітряне (1)

вимушене повітряне (2)

природне рідкісне (3)

вимушене рідинне (4)

природне випарювальне (5)

вимушене випарювальне (6)

Природне повітряне охолодження є найбільш простим і діючим способом. Проте інтенсивність такого охолодження невелика. Тому його використовують при невеликих питомих потужностях розсіювання < 0.1 .

В залежності від конструктивного оформлення розрізняють дві системи природного охолодження:

1. для ПК в герметичних кожухах

2. для ПК в перфорованих кожухах

При розробці СО необхідно:

• забезпечувати ефективну циркуляцію повітря між елементами, що нагріваються;

• елементи найбільш чутливі до перегріву ізолювати екранами від безпосереднього впливу теплового потоку;

• забезпечувати надійний тепловий контакт між джерелами тепла і поверхнями охолодження.

Вимушене повітряне охолодження застосовується при q до 1 .

Основні схеми:

1. внутрішнього перемішування

2. поверхневий обдув

3. продувка

Максимальне поширення одержали системи з активним повітряним охолодженням через те, що вони мають найкраще співвідношення ціна/ефективність, дуже прості в установці, експлуатації й обслуговуванні. Єдиним недоліком таких систем є акустичний шум, рівень якого іноді досягає величини майже 40 дб.

Системою з активним повітряним охолодженням є вентилятор. Основні його характеристики: діаметр, кількість і форма лопастей, величина повітряного потоку й рівень акустичного шуму. Вентилятори, які звичайно використовують в ПК, відносяться до категорії осьових (axіal). Існують й інші типи, однак, незважаючи на ряд переваг, якими вони володіють, їх можна зустріти набагато рідше.

Продуктивність вентиляторів вимірюється в кубічних футах/хв (CFM). Для перерахування в більш зрозумілі нам метричні одиниці треба використати наступні вирази:

1 CFM = 0,028 м3/хв = 1,7 м3/ч = 0,47 л/с = 28,3 л/хв

У яку сторону повинен бути спрямований потік повітря вентилятора?

Відповідно до специфікації АТХ, вентилятор БП повинен нагнітати повітря в корпус.

Однак якщо сам БП гріється досить сильно, повітря буде надходити в корпус уже нагрітим.

Виробники корпусів стали встановлювати вентилятори в БП таким чином, щоб вони не нагнітали, а витягали нагріте повітря з корпуса.

У загальному випадку найефективнішою є схема, коли нагріте повітря викидається з корпуса позаду вгорі, а холодний втягується знизу попереду

Щоб повітря вільно циркулювало в корпусі, воно не повинно зустрічати значних перешкод. Плоскі інтерфейсні кабелі сильно заважають вільній циркуляції повітря.

Природне рідинне охолодження плати з елементами або великих ЕРЕ шляхом занурення їх у рідину, яка володіє високою тепловіддачею, застосовують рідко (так як це спричиняє значне ускладнення конструкції).

Вимушене рідинне охолодження застосовують при високих питомих потужностях розсіювання при охолодженні великих елементів (елементів потужних ламп, трансформаторів і т.і.).

Природне випарювальне охолодження – занурення блоків у рідину, над котрою є паровий об’єм, відвід тепла відбувається в процесі кипіння рідини на охолоджуваній поверхні. Широке застосування отримують гнотні (фітильні) системи і теплові труби. В цих системах для транспортування рідини застосовується капілярний ефект.

Принцип дії теплової труби (2 фізичних явища: передача теплоти з потоком пари і тепловий ефект)

Процес використання робочої рідини у випаровувальній частині теплової труби супроводжується великим поглинанням теплоти. При цьому тиск в зоні випаровування підвищується. пара під підвищеному тиску, а з ним і теплова енергія поступають в конденсаційну частину ТТ. Стінки конденсаційної частини мають більш низьку температуру, що викликає конденсацію пари, зменшення його тиску і виділення теплової енергії.

Випаровування відбувається при постійній температурі і пара зберігає цю температуру з більш холодною поверхнею, а температура по довжині ТТ прагне бути константою. Повернення конденсованої рідини

• за рахунок застосування циркуляційного насосу

• за рахунок гравітаційних сил

• за рахунок капілярного ефекту в матеріалі гноту(фітіля) (малі пори, гарний змочувальний ефект)

Сили поверхневого натягу, які виникають між стінками і рідиною, змушують рідину рухатися в бік випаровувальної частини. Робота ТТ не вимагає затрати зовнішньої енергії і мало залежить від сил гравітації.

Для охолодження РЕА теплову трубу встановлюють близько тепло нагрівних вузлів, а їх конденсаційну частину розміщують назовні апаратури. Конденсаційна частина може додатково охолоджуватися потоками повітря, що рухаються, або ж циркуляційною рідиною.

Теплова труба – ефективна заміна твердих теплоодводів при необхідності забезпечити мінімум перепадів температур.

Приклад:

Параметри теплоодводів	Теплова труба	Мідний стержень
Довжина l , мм	600
Діаметр d, мм	13
Розсіювана потужність, Вт	200	5
Різниця температур,	t = 100 ˚С	t = 70 ˚С

Якщо збільшити діаметр мідного стержня для передачі 200 Вт, то його маса становитиме 25 кг, тоді як маса теплової труби рівна 350 г.