Учебное пособие 800549
.pdf
имеют схожий функционал и дополняют друг друга. В двух программах существует возможность создавать модели эскиза с резьбой условно, а так же функция воссоздания трёхмерных моделей на чертежах. Целью для разработки трехмерной модели изделий является непосредственно получение конструкторской документации. При изменении любого параметра модели происходит коррекция изображения в чертежах. Кроме того, процесс разработки чертежа происходит поэтапно от изображений осевых линий до заполнений основной надписи. Обращаем внимание, что в основной надписи чертежей изделия прописаны определенные свойства модели в системах SOLIDWORKS и «Компас-3D».
Несмотря на идентичность программ, можно выделить существенное отличие. При построении чертежей в согласовании с ЕСКД система компас активно лидирует с любыми иностранными программа. Но, хочется, отметить, что система SOLIDWORKS планирует адаптировать для соответствия стандартов в автоматическом режиме, а не применять вручную. Одним из полезных признаков системы SOLIDWORKS отмечается связь размеров чертежей модели и геометрии детали. Образец чертежа изображен на рис. 3.
К сожалению, в КОМПАС-3D до сих поре не появилась связи размеров на чертежах с 3D-моделью. Поэтому, приходится после каждого изменения модели проводить коррекцию размеров на чертежах, ибо размеры находятся в воздухе, а не на детали. Ознакомиться с чертежом детали, созданный в КОМПАС-3D, можно на рис. 4.
71
Рис. 3. Чертеж детали, созданный в системе
SOLIDWORKS
Рис. 4. Чертеж детали, в системе КОМПАС-3D
72
В заключении, каждая из программ SOLIDWORKS и КОМПАС-3D является самой популярной и широко применяемой в производственной сфере в работе инженеров, конструктор и разработчиков. Для разработки изделий и деталей необходимо учитывать достоинства и недостатки каждой из программ. Система автоматизированного проектирования используется широко на многих предприятиях и является трудоёмким процессом.
Литература
1.Большаков В., Бочков А., Лячек Ю. Твердотельное моделирование деталей в CAD-системах.- Издательский дом "Питер", 2015. - 473 c.
2.SolidWorks 2013\\ Справочная система программного комплекса
3.Компас-3D V17\\ Справочная система программного комплекса.
4.Бондарева Т.П. , Морозова Н.В. Достоинства и недостатки в сравнительном анализе систем SOLIDWORKS, AUTODESK INVENTOR и КОМПАС 3D. [Электронный ре-
сурс]. – Режим доступа: https://publikacia.net/archive/uploads/pages/2017_3_4/31.pdf
5.Обзор программы SolidWorks для новичков в 3D моделировании. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://3ddevice.com.ua/blog/3d-printer-obzor/obzor-programmy- solidworks/
6.Муратов А.В. Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: сборник научных трудов / А.В. Муратов, О.Ю. Макаров. – Воронеж, Воронежский государственный технический университет. – 2019. – С. 133.
7.Хорощайлова М.В., Свиридова С.В. Производительность кодированной OFDM модуляции для оптической беспроводной системы связи // Радиотехника. 2019. Т.83. №6 (8). С.127-132.
Воронежский государственный технический университет
73
УДК 62-791.2
УСТРОЙСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТРЕБОВАНИЯ
Н.Н. Рукина
В данной статье представлено описание методики проектирования печатных плат для цифровых радиоустройств. Уделено внимание алгоритму проектирования. Представлены основные критерии, применяемые в ходе разработки печатного узла цифрового устройства. Методику можно использовать в различных сферах, как в гражданских, так и военных.
Ключевые слова: электромагнитные помехи, паразитная емкость.
Проектирование для печатных плат цифровых радиоустройств (приемников, передатчиков, датчики и т.д.) для повышения их качества и снижению сроков разработки в настоящее время выполняется с использованием специализированных автоматизированных систем.
Современные САПР имеют возможность решать всевозможные проблемы, которые могут возникать при проектировании печатной платы для цифрового радиустройства: тестировать качество передаваемого сигнала, обнаруживать присутствие электромагнитных помех в платах цифровой обработки, а также анализировать тепловые процессы в конструктивном модуле рассматриваемого радиоустройства. В значительной мере усложняет и увеличивает по продолжительности процесс разработки печатных плат для цифровых устройств отсутствие в большинстве современных САПР, используемых при проектировании, критериев электромагнитной и тепловой совместимости. Данные обстоятельства требуют от разработчика печатных плат цифровой обработки искать решения без использования САПР. Решение проблемы ЭМС, при проектировании печатных плат цифровой обработки, направлено на обеспечение целостности сигналов в межсоединениях и снижении уровня различных видов помех [1].
САПР, используемая для проектирования печатных, плат представляет собой комплекс программ, который позволяет обеспечить сквозной цикл от прорисовки схемы электрической
74
принципиальной до создания разработчиков модели печатной платы обработки цифрового сигнала, файлов фотошаблонов, сверления отверстий. На современном рынке представлены различные программные комплексы для создания цифрового печатного узла, наибольшее распространение получили:
1.Р-CAD - система, используемая разработчиками для автоматизированного проектирования. Предназначена для проектирования многослойных печатных плат вычислительных и радиоэлектронных устройств [2].
2.Altium Designer — это САПР, который используется для разработки печатных плат. Altium Designer позволяет размещать элементы и реализовать их соединение проводником, а также получить трехмерную модель платы, создать пакет конструкторской документации для разрабатываемого устройства цифровой электроники.
Проектирование и разработка печатных плат для цифровых радиоустройств подразумевает процедуры по компоновке, размещению и трассировке. В ходе проектирования печатной платы для цифрового устройства могут возникать различные паразитные эффекты.
Паразитная емкостная связь возникает между проводниками, которые находятся на разных слоях печатной платы. Печатные проводники на смежных слоях платы образуют длинный узкий конденсатор. Данный эффект минимизируется путем сокращения длины или ширины проводников.
Паразитная емкость между печатными дорожками определяется по формуле:
Спар = Спог ∙l |
(1) |
где l1 – длина взаимного перекрытия проводников;
Спог – погонная емкость между проводниками (пФ/см)
[10].
Спог = Кп ∙ε′ |
(2) |
ε’ – диэлектрическая проницаемость диэлектрика в зазо-
ре [6].
75
ε′ = |
|
(3) |
|
ε0 – диэлектрическая проницаемость воздуха; ε – диэлектрическая проницаемость материала платы [3].
Паразитная индуктивность может возникнуть также изза переходных отверстия между слоями печатных плат.
Рис. 1. Размеры переходных отверстий [4]
Паразитная индуктивность переходного отверстия рассчитывается по формуле:
L = 2T ln |
|
+1 |
(4) |
|
где Т – толщина диэлектрического основания платы
(см);
d – диаметр отверстия между слоями рассматриваемой
(см).
Предложенная на рис. 2 реализация процедур проектирования плат цифровой обработки технология необходимо учитывать ряд критериев и ограничений, направленных на обеспечение электромагнитной и тепловой совместимости.
76
Рис. 2. Алгоритм реализации процедур проектирования печатных плат цифровой обработки
Процедура компоновки представляет собой оптимальное объединение модулей низшего уровня конструктивной иерархии (различные электронных компонентов) в модули более высокого уровня (печатные платы).
Требования при компоновке предъявляются к следующим параметрам: площадь монтажной плоскости печатной платы цифровой обработки; число компонентов, установленных на одной печатной плате; количество выводов печатных плат цифровой обработки и т.д. Соблюдение Данных критериев может позволить обеспечить заданные конструкторские радиоустройств и показатели стоимости.
При дальнейшей разработке рисунка проводников на печатной плате цифровой обработки выбирается их ширина и протяженность между посадочными местами электронных компонентов с учетом величины протекающего тока, задается расстоянием между краями соседних дорожек, для цепей питания и земли может быть использован дополнительный слой металлизации.
77
Для повышения уровня надежности радиоустройства, а также для снижения внешних влияний электромагнитных полей при проектировании печатных плат цифровой обработки учитываются следующие критериями:
–достижение минимального пути сигнального тока;
–минимальное количество слоев и переходных отверстий между ними;
–токопроводящий рисунок должен иметь минимум из-
гибов;
–расположение электронных компонентов на плате, позволяющее достичь минимальной длины проводящих дорожек;
–равномерное распределения топологического рисунка по поверхности печатной платы цифрового радиоустройства.
В ходе проектирования не всегда удается следовать всем вышеперечисленным требованиям, таким образом на различных этапах трассировки будет в первую очередь соблюдаться наиболее приоритетный критерий.
Например, для повышения устойчивости радиоустройства к воздействию внешних электромагнитных полей, при трассировке необходимо уменьшить площадь контуров, образованных межсоединениями модуля. При соблюдении данного условия снижаются величины индуцированных токов и напряжений, уменьшается вероятность появления паразитных сигналов.
В свою очередь уменьшение суммарной длины печатных проводников позволит уменьшить задержки при передаче сигналов. Чтобы избежать отражения передаваемого сигнала, при проектировании необходимо использовать минимальное число переходов между слоями и изгибов дорожек. А минимизация длины соседних участков параллельных проводников снизит уровень перекрестных помех.
Рассмотренные аспекты проектирования печатных плат обработки цифрового сигнала позволяют обеспечить целостность сигналов и решения проблем электромагнитных помех. Печатная плата, спроектированная без ошибок, с учетом указанных критериев, дает возможность достичь высоких показателей ЭМС.
78
Литература
1.Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры.- М.: ООО «Группа ИДТ», 2007. – 616 с.
2.Электронные данные - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/P-CAD
3.Картер Б. Операционные усилители для всех / Б. Картер, Р. Манчини. – М.: Додэка-XXI, 2011. – 544с.
4.Ардизони Д. Практическое руководство по разработке печатных плат для высокочастотных схем / Д. Ардизони
//Компоненты и технологии, 2007. - №12. – С.157-162.
5.Муратов А.В. Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: сборник научных трудов / А.В. Муратов, О.Ю. Макаров. – Воронеж, Воронежский государственный технический университет. – 2019. – С. 133.
Воронежский государственный технический университет
79
УДК 621.396.96
ПРОЦЕДУРЫ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
П.С. Семенова, А.В. Турецкий, Ю.В. Худяков, Н.В. Ципина
Надежность радиоэлектронных конструкций, как и долговечность неотделимы друг от друга, поэтому очень важно на этапе проектирования обеспечить нужный запас прочности. Кроме того, в процессе проектирования необходимо на как можно более ранних стадиях проработки конструкции выявить недостатки и возможные места поломок.
В статье рассматриваются основные конструктивные особенности антенн, применяемых на автомобильных носителях с креплением на магнитное основание.
Ключевые слова: автомобильные антенны, нагрузка, механический
анализ.
Для ускорения процесса проектирования часто используется способ моделирования механических характеристик конструкций РЭС с применением программных продуктов CAE анализа. Одним из таких продуктов, широко применяющихся в радиоэлектронной промышленности, является Сreo Parametric, а именно его специализированный модуль Сreo Parametric Mechanica, который позволяет выявить области конструкций с повышенными механическими нагрузками. Предложена методика проектирования антенных конструкций с использованием Сreo Parametric, позволяющая значительно ускорить процесс проектирования и обеспечить надежность при эксплуатации, заданную требованиями технического задания.
Рассмотрим подробнее конструктивные особенности автомобильных антенн на магнитном основании. Магнитное основание позволяет легко установить антенну на крышу автомобиля, возможны также варианты крепление на торец кузова. Такой способ крепления не требует, каких-либо внесений изменений в конструкцию транспортного средства, не портит лакокрасочное покрытие и обеспечивает быстрый монтаж и демонтаж антенны. В тоже время магнитное основание (рис. 1) должно быть защи-
80