- •Кафедра «Персональной Электроники»
- •Планы лекций:
- •Тексты лекций.
- •Содержание
- •Глава 1. Введение. Основные положения.
- •1.1. Цель, задачи и особенности курса.
- •1.2. Основные понятия дисциплины.
- •1.3. План изучения курса.
- •Контрольные вопросы к главе 1.
- •Глава 2. Системное представление объектов проектирования.
- •2.1. Понятие технической системы.
- •2.2. Системное представление рэс.
- •2.2.1. Принципы, элементы и отношения в рэс.
- •2.2.2. Классификация частей (подсистем) рэс.
- •2.3. Оценка потребительских свойств ти. Качество тс.
- •Контрольные вопросы к главе 2.
- •Глава 3. Проектирование и конструирование технических систем.
- •3.1. Понятия инженерного проектирования.
- •3.1.1. Представления о понятии "проектирование".
- •3.1.2. Синтез, анализ и принятие решений.
- •3.2. Уровни сложности проектных задач.
- •3.3. Уточнение представлений о проектировании и конструировании рэс.
- •Контрольные вопросы к главе 3.
- •Глава 4. Средства инженерного проектирования.
- •4.1. Классификация средств ип.
- •4.2. Методы проектирования тс
- •4.3. Повышение эффективности проектирования тс.
- •4.3.1. Интенсификация творчества при проектировании тс.
- •4.3.2. Повышение эффективности математических методов проектирования.
- •4.4. Современные средства ип.
- •Контрольные вопросы к главе 4.
- •Глава 5. Тенденции развития инженерного проектирования.
- •5.1. Этапы жизни тс и рэс.
- •5.2. Развитие конструкций и процессов конструирования рэс.
- •5.2.1. Этапы развития рэ.
- •5.2.2. Функционально-узловой принцип проектирования рэс.
- •5.3. Противоречия развития.
- •5.4. Современное состояние ип и конструирования.
- •5.4.1. Иерархия конструкций.
- •5.4.2. Роль микроэлектроники и стандартизации
- •Контрольные вопросы к главе 5.
2.2.2. Классификация частей (подсистем) рэс.
Как было установлено ранее, элементы РЭС обладают различными природными свойствами: электрическими, магнитными, электромагнитными, тепловыми, пространственными и др. Рассмотрим ПП с элементами - систему из трех элементов 1,2,3 с различными свойствами (рис. 2.9.), объединенных определенными связями R.
R - резистор
ИС - интегральная схема
ПП - печатная плата
а) ПП с элементами б) Модель системы
Рис.2.9. Система из трех элементов.
Ясно, что различные по природе отношения R могут быть условно разделены по характерным признакам и тогда, вместо одной системы S со смешанными связями, можно получить ряд отдельных подсистем со связями одной природы (рис.2.10.): тепловыми, пространственными, электромагнитными. Вместо одной системы (ПП с ИС) получим три ее модели (описания). (вспомни "Введение" и рис 1.2.).
1 - подсистема тепловых связей ST={Г, RT}={Г,T,ЕТ}
2 - подсистема пространственных связей Sпр={Г, Rпр}={Г, пр, Епр}
3 - подсистема электромагнитных связей Sэм={Г, Rэм}={Г, эм, Еэм}
Рис. 2.10. Совокупность подсистем со связями одного вида.
Но, поскольку элементы Г в трех "различных" подсистемах в сущности одни и те же элементы, следовательно между тремя подсистемами Sпр, SТ, Sэм существуют какие-то связи (отношения) и система S в целом может быть представлена как совокупность взаимодействующих подсистем (рис. 2.1.1.), т.е.
S={Sпр, ST, Sэм,Rs', Rs'', Rs'"}= {Ss, Rs}
Рис. 2.11. Новая модель системы S.
Полученные выводы можно распространить на РЭС в целом. Итак, вследствии того, что элементы Г РЭС обладают различными по природе свойствами, то и отношения R между элементами Г будут различными по природе: электромагнитные, тепловые, пространственные. Таким образом, говоря о проектируемой РЭА, можно представить себе совокупность {Si} различных подсистем Sпр, ST, Sэм... со своими принципами Ппр, Пт, Пэм, структурами пр, T, эм..., конституэнтами Епр, ЕT, Еэм отличающихся природой связей. Совмещение частных подсистем дает систему S - РЭС (рис.2.12.)
S={Ss, Rs}
Среди частных подсистем Ss следует выделить те, которые необходимо учитывать при проектировании РЭС.
Пространственная (геометрическая, компоновочная) подсистема Sпр - это совокупность элементов конструкции, объединенных множеством пространственных отношений и придающая элементам и конструкции в целом определенные формы, взаимное положение и размеры. (Описывается набором чертежей).
Механическая подсистема Sм - совокупность материальных элементов конструкции, связанных механическими связями и обменивающихся механической энергией при силовом взаимодействии.
Электромагнитная подсистема Sэм - это совокупность элементов РЭС, связанных (объединенных) между собой множеством электромагнитных связей, т.е. участвующих в преобразовании (и/или передаче, генерации) электромагнитной энергии с целью реализации основных принципов функционирования РЭС. (Частично моделируется Sэм с помощью схемы электрической принципиальной).
Тепловая подсистема ST - совокупность элементов конструкции, объединенных между собой процессом передачи тепла от элементов-источников тепла, по элементам-проводникам тепла к элементам-приемникам тепла. (Две последние подсистемы специальным образом в комплекте конструкторской документации не описываются).
Рис.2.12. Системное представление РЭС.
Чрезвычайно существенным является наличие связей Rs между подсистемами Sэм, ST, Sпр, Sм. Причина возникновения связей кроется в том, что основная часть элементов всех подсистем - одни и те же элементы.
Следовательно, вариации значений параметров Хi', элемента i одной физической природы, т.е. изменения внутри одной частной подсистемы, зачастую приводит к изменению значений параметров этого же элемента i, но другой физической природы Хi'', что изменяет параметры соответствующей частной подсистемы Si . Например, уменьшение размеров конструкций при прочих равных условиях, т.е. изменения значений параметров только пространственной подсистемы Sпр приводит к изменению значений параметров тепловой подсистемы ST. Причем, та, в свою очередь, - к изменению электромагнитной подсистемы Sэм.
Наличие взаимосвязей между подсистемами порождает следующее свойство системы РЭС: в общем случае, при изменении какой-либо из подсистем Sj, jJ или некоторой их совокупности {Si}, iQI будет меняться и общая система S. Другими словами, любое локальное изменение в РЭС, будь то изменение схемы, геометрии аппарата и т.д., приведет к всеобщим изменениям в нем.