aaaГОСЫ / Ширяев Лекции

31

Переходное сопротивление между лепестком шины и зажима не должно превышать 40 мкОм.

32

27. Экранирование

Основная конструкторская задача – обеспечение экранирования частей конструкции от внешних и внутренних источников помех вблизи источника излучения электромагнитной энергии, на расстоянии меньше длинны волны, задача экранирования сводится к обеспечению экранирования по магнитной или по электрической составляющей.

При нахождении источника излучения на расстоянии меньше 5 длин волн защита оборудования от электромагнитных полей состоит в решении задачи экранирования от плоской волны, в которой энергия распределяется равномерно между электрической и магнитной составляющей.

Экран представляет собой металлическую перегородку, разделяющую две области пространства, предназначеной для регулирования и распределения электрических и магнитных полей от одной из этих областей к другой.

Эффективность экранирования – уменьшение напряженности магнитных и электрических полей, создаваемых экраном.

Напряженность определяется коэффициентом экранирования Кэ:

Для электрических полей: Кэ=20lg EEo

1

Е0, H0 – напряженность падающей волны, Е1,H1 – напряженность прошедшей волны.

Для электромагнитной волны, падающей на металлическую поверхность существует два вида потерь: на отражение и на поглощение.

Общий коэффициент экранирования

Кэ =Кпогл+Котр

Коэффициент поглощения для плоских полей:

Кпогл=0.13 S√f Mσотн ,

S – толщина экрана (мм), f – частота поля (Гц),

отн – относительная электропроводность,

σОТН=σσμ

МЕТ

В отличие от потерь на поглощение, потери на экранирование зависят от вида поля.

Коэффициент электрического поля

(4.5 109)

KОТР.ЭЛ=20lg f r ZЭ

r - расстояние от источника до экрана, Zэ – полное сопротивление экрана.

33

Zэ=3.68 10−7√σfОТНμ ,

- относительная магнитная проницаемость материала экрана. Коэффициент отражения магнитной проницаемости

= + f r2σОТН

КОТР. МП 14,6 10lg μ

Магнитное поле труднее поддается экранированию, чем электрическое. Для защиты от электрических полей применяются экраны из материала с хорошей электропроводностью, а для защиты от магнитных полей – экраны из магнитных материалов.

В нашем случае предполагается, что экран сплошной и не имеет стыков или отверстий, но в реальности это не так и имеют место утечки электромагнитного поля. Соединение экрана, выполненное сварным швом обеспечивает максимально хорошее экранирование. В клепаных и винтовых соединениях образуются щели, через которые утекает энергия. Поэтому шаг установки винтов или заклепок делают минимальным.

34

28. Элементы коммутации

Делятся на электромонтаж и элементы электрических соединений. Электромонтаж по виду можно разделить на плоский (печатные платы,

ленточные провода), объемный (кабели, жгуты). Все электрические соединения можно поделить на разъемные (вилка-розетка) и не разъемные (пайка, сварка, накрутка).

Ленточные провода и кабели применяются в промышленности и существенно снижают трудоемкость сборочно-монтажных работ, уменьшая массу и объем РЭА и позволяет осуществить монтаж в трех плоскостях за счет возможности скручивания и изгиба. В ленточных проводах в качестве жилы используют сплющенную медную проволоку, для изоляции – полиамидная фторопластная пленка.

Монтаж. Для электромонтажа РЭА применяются гибкие монтажные провода, выполненные из тонких луженых медных проводников, скрученных в одну жилу. Отдельные жилы или все жилы кабеля могут быть экранированными. Все близко расположенные провода укладываются в жгут.

Монтажный провод крепится так, чтобы он не был, натянут и на каждом припаянном конце делается запас (петля) для не менее 2-х перепаек. Переход проводов или жгутов из неподвижных плоскостей конструкции на подвижные осуществляется за счет гибких проводников с резервированием соответствующей длины. Отверстия, через который проводят магнитный провод либо в жгут в металлических частях конструкции обязательно обрезиниваются.

Неразъемные электрические соединения.

Постоянные, выполненные сваркой,

Полупостоянные, выполнненые пайкой (скруткой).

Сварка – самый надежный вид электромонтажа. Пайка – самый распространенный. Накрутка – метод монтажа проводов, при котором провод, предназначенный для соединения, накручивают предварительным натягом на стержень прямоугольного сечения (контакта).

В процессе накрутки ребра контактов вдавливаются в монтажный провод, что приводит к пластической деформации контактов. В качестве материала контакта используют сплавы меди, бронзы, латуни. Такие контакты допускают 3-х кратную заделку провода. Сам монтажный провод вторичной заделке не подлежит.

36

29. Критерий выбора вида электромонтажа

Эффективная реализация схемотехники существенно зависит не только от способов конструкторского воплощения, но и от правильного выбранного вида электромонтажа. Правильно выбранный электромонтаж обладает высокой надежностью, электромагнитной совместимостью, обеспечивает устойчивость работы и способствует быстрому обнаружению неисправности.

Виды электромонтажа:

1)Плоский (кросс платы)

2)Объемный (жгутовой, накруткой)

3)Комбинированный (кросс-платовый жгутовой).

На основании обобщения опыта конструирования по выбору вида электромонтажа можно разбить все требования предъявляемые к виду электромонтажа по смыслу, степени значимости, уровню приоритета на 3 группы:

1)Функционально-схемотехнические, предъявляемые конструкторомсхемотехником (определяющий фактор – электромагнитная совместимость)

2)Конструкторско-технологические, предъявляемые конструктором и технологом.

3)Производственно-экономические, определяемые видом производства.

30. Функционально-схемотехнические

Основным видом требования является электромагнитная совместимость. Существует 2 случая:

1) Для аналоговых, цифровых и аналого-цифровых систем связи. Для цифровых систем связи основным критерием выбора вида электромонтажа является иерархический уровень конкретной системы, которая определяется ее пропускной способностью (скорость передачи). Выбор делается исходя из конкретного оборудования, входящего в систему. Для оборудования первичных, вторичных систем связи может быть определен кросс-платный и комбинированный способ электромонтажа. Выбор между этими способами зависит от характера ввода внешних цепей (для подключения).

Для оборудования третичных систем предпочтителен комбинированный способ при организации в секции внешнего ввода. Для четверичных систем возможен комбинированный, либо жгутовой электромонтаж.

Комбинированный возможен если часть цепей внутреннего электромонтажа секции служат для передачи сигналов с частотой существенно ниже, чем в цепях, которые служат для передачи сигналов с характерными для четверичных систем с тактовыми частотами не меньше 140 МГц. Применение жгутового электромонтажа в четверичных системах связи вызваны необходимостью экранирования цепей, по

37

которым передаются сигналы с тактовой частотой не меньше 100 МГц для обеспечения электроустойчивости сигнала.

Для существующих аналого-цифровых систем характерен комбинированный электромонтаж, вызванный необходимостью экранирования аналоговых систем от влияния цифровых. Следовательно, неизбежна установка жгута.

Эти причины вызывают необходимость использования комбинированного электромонтажа при установке в секцию других видов аналогово-цифрового оборудования.

В аналоговых системах применение кросс-платного электромонтажа возможно, если полоса их сигналов не превышает 100 - 300 МГц. При более широкой полосе частот необходимо применять комбинированный или жгутовой электромонтаж для защиты сигнальных цепей от электромагнитных переходов.

Вопрос о выборе конкретного электромонтажа исходя из функциональнотехнических требований решается на стадии разработки методом экспертных сценок.

31. Конструкторско-технологические требования

Анализируя требования, предъявляемые к выбору вида электромонтажа такие

как:

возможность автоматизации проектирования и изготовления,

высокий уровень конструктивно-технологической унификации (похожести предыдущей разработки на последующую),

применение прогрессивных технологий,

ремонтопригодность,

серийно способность с конструктивно-технологической точки зрения предпочтителен кросс платный метод электромонтажа. На выбор вида электромонтажа влияет способ организации ввода внешних цепей в секцию, который может быть решен по-разному, например, организация ввода внешних цепей посредством коммутационных плат-секций, через электросоединители, расположенные с лицевой стороны предусматривает кросс-платный метод монтажа.

Организация ввода внешних цепей через кабельную шахту стойки, предусматривает жгутовой, либо комбинированный вид электромонтажа.

38

32. Производственно-экономические требования

Основным параметром, определяющим специфику выбора вида электромонтажа по этой группе требований, отличает серийность проектируемой аппаратуры. В единичном опытном производстве, когда трудоёмкость проектирования превалирует над трудоёмкостью изготовления, рационален жгутовой вид электромонтажа, т.к. трудоёмкость изготовления жгута и объем подготовки производства меньше, чем тоже самое при кросс-платном электромонтаже.

В серийном производстве, когда в себестоимости единицы продукции сумма затрат на изготовление превышает затраты на проектирование, предпочтительнее кросс-платный метод электромонтажа, т.к. на этапе серийного производства единичная кросс-плата обычно дешевле единичного жгута.

Аналитические зависимости для расчета среднего числа задействованных контактов электросоединителей.

Исходный материал – выборка значений количества задействованных контактов электросоединителей секции с различным видом электромонтажа и суммарного числа контактов электросоединителей, устанавливаемых в секции.

Задействованное число контактов:

Для секций с кросс-платным видом электромонтажа:

КЗ = 0,49 К0 + 8

Для секций со жгутовым соединением:

КЗ = 0,87 Ко – 53

К

З3

2

1

КОБЩ (К0)

1 – объединяет статистические точки для секций, имеющих кросс-платный вид электромонтажа.

2 – объединяет точки для секций с комбинированным видом электромонтажа. 3 – объединяет точки секций со жгутовым видом электромонтажа.

39

33. Обеспечение заданных параметров ЭМС при конструировании РЭА

В условиях интенсивного развития современных систем связи, главными особенностями которого является повышение плотности печатного и объемного элеткромонтажа, снижение напряжения питания, расширение диапазона рабочих частот, актуальной становится задача обеспечения ЭМС функциональных устройств на всех уровнях схемотехнической и конструктивной иерархии РЭА.

ЭМС – способность РЭА одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации требуемым качеством, при воздействии на неё не преднамеренных радиопомех, и не создавать не допустимых радиопомех других РЭА.

ЭМС связано со статической и динамической помехоустойчивостью. Статические помехи характеризуются: постоянной амплитудой в течении всего

времени, прерывающего длительность переходного процесса переключения функционального узла.

Источник – падения напряжения на печатных проводниках и шинах соединяющих отдельные функциональные узлы.

Динамическая помехоустойчивость зависит от длительности, амплитуды и формы помехи. Повышение помехоустойчивости РЭА возможно за счет схемного и конструктивного совершенствования узлов и внедрения рациональных методов конструирования блоков и секций.

1-ое направление связано с совершенствованием конструирования технологии ИЭТ.

2-ое объединяет методы конструирования межсоединений, электромонтажа, компоновки РЭА на платах, блоках, секциях.

В основе конструктивного метода лежат требования рациональной разводки печатной платы с учетом помехоустойчивости применяемых ИЭТ. Критерий ЭМС ИЭТ характеризуется 2 параметрами:

1)дополнительным значением Сj доп

2)параметром взаимоиндукции Мj доп между проводниками при различных вариантах их расположения в коммутационных слоях печатной платы.

Печатные проводники, шины питания и заземления при строгом геометрическом расположении на одной или нескольких плоскостях печатной платы образуют конструктивные конденсаторы и обмотки, обладающие ёмкостными и индуктивными параметрами и приводящие к образованию паразитных связей на печатной плате.

Паразитные связи являются источниками внутренних помех при работе функциональных узлов РЭА.

40

Паразитные связи на печатной плате могут достигать больших значений при совместном действии ёмкостных и индуктивных составляющих помех, которые приводят к нарушению функционирования узла. Значения ёмкостной и индуктивной составляющей зависят от величины конструктивной паразитной ёмкости между проводниками и паразитной взаимоиндукцией между ними.

Паразитная емкость между печатными проводниками, лежащими в одном слое:

СПАР = СПОГ lП ij

lП ij – длина взаимного перекрытия проводников, лежащих в одном шаге СПОГ – погонная емкость проводника

l

П

СПОГ = КП ’

КП – коэффициент пропорциональности [пФ/см], который учитыват параметры печатной платы, расстояние между проводниками, ширину печатных дорожек.

’ – действующая диэлектрическая проницаемость среды для проводников, расположенных на поверхности платы:

ε'=ε0+ε

2

0 – воздуха 0 = 1- платы = 4

’ = 2,5 – для проводников, лежащих в разных слоях.’ = 0,5 – для проводников, лежащих в одном слое