Функциональная внутренняя
связь
|
Совмести-
мость
|
Надёжность
|
Технологи-
чность
|
Патент-
ность
|
Электрическая (включая допусковые
вопросы)
Электромагнитная
Тепловая
Пространственная (включая
расположение центра тяжести)
Механическая (включая расположение
центра жёсткости)
|
С объектом: пространственная,
весовая, электрическая, электромагнитная
С оператором
эргономическая, эстетическая
|
Безотказность при воздействии:
вибрации, ударов, линейных ускорений, тепла, тепловых ударов, холода, влаги,
брызг, воды, химической среды, плесени, пыли, песка, радиации, давления
Долговечность
Сохраняемость
Ремонтнопригод-
ность
Количество ЗиП
|
Унификация и стандартизация
Преемствен-
ность
Однородность комплектации
Собираемость и стыковка
По деталям и узлам собственного
производства
По материалам
|
Патентно-способность
Патентная чистота.
|
Как видно из таблицы, эти
группы свойств конструкции ЭС отражают собственно те группы требований к
конструкции, которые предъявляются её создателями – разработчиками и изготовителями
и её потребителями, а именно:
-производственно –
технологическими,
-эксплуатационными,
-юридическими.
Первая группа требований
определяется электрическими и механическими выходными параметрами такими как,
например, чувствительность приёмника, выходная мощность передатчика, быстродействие
ЭВМ, диапазон рабочих частот, вес, габариты и т.п., а также степенью устойчивой
работы ЭС в условиях электромагнитных наводок и внутренних перегревов.
Вторая группа отражает в
основном требования технологичности, серийноспособности и экономичности ЭС.
Третья группа требований
включает в себя вопросы обеспечения надёжности, ремонтопригодности, готовности
ЭС, а также вопросы эргономики и технической эстетики. Причём требование
надёжности может, в свою очередь, быть раскрыто более полно, как требования
обеспечения вибро-и ударопрочности, виброустойчивости, температурной стабильности,
влагозащищённости, герметичности и т.д.
В таблице свойства
конструкции, обеспечение которых удовлетворяют первой группе требований,
подчёркнуты сплошной линией, второй группе – пунктиром и третьей –
штрих-пунктиром.
Юридические требования
вполне однозначно определяются патентными свойствами.
3.
Структурные уровни
Структурное дробление
конструкции даёт экономические преимущества при разработке, производстве и
эксплуатации ЭС и преследует три цели:
1)
параллельное
конструирование частей;
2)
параллельное
изготовление частей;
3)
повышение
ремонтопригодности.
Параллельное
конструирование частей, входящих в конструкцию, значительно ускоряет процесс
конструирования. Оно возможно благодаря выполнению условий размерной
совместимости, предусматривающей взаимное назначение для сопрягаемых частей
габаритных и присоединительных размеров, а также совмещаемых электрических
параметров в пределах предусмотренных допусков. Параллельное изготовление
частей, входящих в различные структурные уровни, идёт по независимым
производственным циклам, соприкасающимся только при сборке конструкции. Это
ускоряет производство в десятки раз. Ремонтопригодность при эксплуатации
повышается благодаря упрощению поиска неисправностей и возможности ремонта агрегатным
способом, т.е. путём замены крупных частей. В дальнейшем возможен ремонт этих
частей.
Каждая конструкция ЭС в
зависимости от назначения имеет свою, присущую ей конкретную структуру. Однако
требования стандартизации налагают ограничительные рамки на это разнообразие.
Можно представить некоторую обобщённую таковую структуру и на её основе
рассмотреть в общем виде основные структурные особенности, справедливые в
принципе для всех конструкций.
Типовая структура
конструкции современных ЭС состоит из электрической базы как исходного
функционального материала и четырёх уровней, от нулевого до третьего, из
которых нулевой и первый называются низшими, а второй и третий – высшими.
Элементная база состоит
из электрорадиоизделий (ЭРИ), входящих в перечень элементов электрической
принципиальной схемы ЭС ( или частей ) как комплектующие изделия. ЭРИ включают
в себя следующие классы:
1) электрорадиоэлементы
(ЭРЭ) – дискретные резисторы, конденсаторы, кварцевые фильтры и т.п., моточные
изделия ( трансформаторы, дроссели, катушки индуктивности, электромагнитные линии
задержки и др.) ;
2) электровакуумные
изделия (ЭВИ) – радиолампы, электронно-лучевые приборы, электрические световые
табло и т.п.;
3) полупроводниковые
приборы (ППП) – транзисторы, тиристоры и т.д.;
4) интегральные схемы (ИС)
;
5) изделия электропривода
и автоматизации (ИЭПА);
6) контрольно-измерительные
приборы (КИП);
7) коммутационные изделия
(КИ);
8) микропроцессорные
компоненты (МПК);
9) волоконно – оптические
кабели с соединителями ( ВОКС ).
Элементная база – ещё не
конструкция ЭС. Конструкция начинается с функционального узла. Функциональный
узел представляет собой первичное структурное образование и относится к
нулевому структурному уровню. Существуют три разновидности функциональных
узлов: микросборки, печатные узлы и гибридно-интегральные узлы.
Микросборки относят к
подуровню нулевого уровня структуры РЭС. Они входят в состав печатных узлов ( корпусные
микросборки ) и гибридно-интегральных узлов ( бескорпусные микросборки ).
Схема структуры ЭС имеет
две параллельные ветви: по печатному ( левая часть схемы ) и
гибридно-интегральному исполнению узлов ( правая часть ). В современных ЭС
находят применение оба конструктивно-технологические исполнения.
Первый уровень состоит из
модулей, второй из блоков, а третий представляет собой окончательно оформленную
конструкцию РЭС в целом, т.е. самостоятельное в эксплуатационном отношении
изделие в виде сборочной единицы.
В зависимости от
сложности конструкции ЭС различают комплексы, системы, радиоэлектронные
устройства ( РЭУ ), блоки, функциональные узлы ( ФУ ),детали. Такое деление
отличается от положениями ЕСТД (комплексы-сборочные единицы-детали ); однако на
практике оно наиболее распространено.
4.
Классификация
электронных средств
Классификация ЭС по
отдельным признакам, например назначению, объекту установки и условиям
эксплуатации определена давно и достаточно строго, а по функционально
конструктивным признакам опять – таки в разных источниках многовариантна. Можно
привести много примеров, где одним и тем же термином обозначаются совершенно разные
по своим функциям и конструктивной сложности изделия: полупроводниковый прибор
(транзистор) и измерительный прибор (вольтметр ламповый); импульсное устройство
(триггер) – радиоприёмное устройство (транзисторный приёмник); блок
конденсаторов переменной ёмкости – блок индикатора кругового обзора и т.д.
Поэтому остановимся на видах классификации ЭС по следующим признакам:
- по функциональной
сложности, т.е. по числу и рангу функций, выполняемых изделием;
- конструктивной
сложности, определяемой числом элементов конструкции и числом соединений между
ними, выбранной элементной базой и способом компоновки;
- назначению;
- объекту установки;
- виду сигнала и
диапазону частот.
По функциональной
сложности деление, например ЭС может быть представлено в виде следующей
цепочки ( сверху вниз ): радиотехническая система – комплекс радиоэлектронных
устройств – радиоэлектронное устройство ( РЭУ ) – блок – субблок – функциональный
узел.
Радиотехническая система
представляет собой совокупность сигналов в пространстве, операторов и
радиоэлектронной аппаратуры, размещённых на объектах в определённых точках на поверхности
или в пространстве, действующих в условиях помех и внешних возмущений,
*)например, система посадки самолёта.
Комплекс радиоэлектронных
устройств – совокупность РЭУ, объединённых, как правило, на одном объекте и
являющихся законченной частью, например наземный и бортовой комплекс радиосвязи
самолёта с землёй.
Радиоэлектронное
устройство - часть комплекса, решающая основную целевую функцию, функционально
и конструктивно законченная и, главное, автономно эксплуатируемая, например
телевизионный приёмник с антенной.
Определение блока,
субблока, функционального узла смотри в разделе терминологии ЭС.
По конструктивной
сложности, определяемой выражением:
С=k1(k2N+k3M),
(1)
где k1 – масштабный (нормирующий) коэффициент относительно
конструкции прототипа,
k2,k3 – весовые коэффициенты, учитывающие
вероятности отказов элементов и соединений,
N, M – число схемных элементов и соединений между ними,
соответственно электронные средства, подразделяют на много – и моноблочные
конструкции, функциональные ячейки, микросборки, микросхемы и функциональные
компоненты.
Многоблочные конструкции
выполняют в виде шкафов, стоек, пультов, моноблочные – виде контейнеров или
отдельных корпусированных приборов, функциональные ячейки – в виде сборок ЭРЭ и
корпусированных ИС на печатных платах или сборок из МСБ на металлических
рамках. Микросхемы и функциональные компоненты ( оптроны, интегральные
пьезофильтры, фильтры ПАВ, джозефсоновские приборы, приборы на ПЗС и ЦМД и др.)
часто корпусируются и представляют собой изделия электронной техники,
выпускаемые для широкого применения Минэлектронприбором. В совокупности они
образуют элементную базу современных ЭС.
По назначению ЭС делят на
средства:
- радиовещания и
телевидения;
- радиоуправления и
телеметрии;
- радиоастрономии;
- радиоизмерительные;
- обработки данных и
информации;
- записи и
воспроизведения;
- медицинские и
промышленные ЭС.
По объекту установки они
классифицируются на три основных категории, в каждой из которых существуют
группы, а именно бортовые (самолётные, космические, ракетные), наземные
(возимые, носимые, переносные, бытовые, стационарные) и морские (судовые, буйковые).
По виду сигнала и
диапазону частот они могут быть аналоговыми, цифровыми и СВЧ.
В заключение отметим, что
ЭС, а в частности РЭС может принимать различные конструктивные формы в
зависимости от его функциональной сложности и системы интеграции используемых в
нём ИС. Например, при высокой степени интеграции и соответствующей функциональной
сложности ( свыше 10000 элементов ) устройство может быть заключено в один
объём, имеющий форму моноблока, ячейки, микросборки и даже одного кристалла.
При недостаточной степени интеграции формообразование радиоустройств идёт по
пути создания многоблочной конструкции. Это положение отражает табл.2, в
которой показана зависимость формообразования конструкций РЭС от степени
интеграции микросхем.
Таблица 2
Ранг функциональ-ной
сложности РЭС
|
Форма конструктивного исполнения
при количестве элементов в ИС
|
не более 100
|
100…1000
|
1000…10000
|
более 10000
|
Устройство
|
Многоблочная
|
Моноблок
или ФЯ
|
МСБ
|
**СБИС
|
Блок
|
Моноблок
|
МСБ
|
БИС
|
__
|
Субблок
|
Функциональная
ячейка
|
*БИС
|
__
|
_
|
Функциональ-ный узел
|
ИС,гибридная ИС, функциональный
компонент
|
__
|
__
|
__
|
*БИС – большая
интегральная схема,
**СБИС – сверхбольшая
интегральная схема.
В приведённой выше
таблице можно указать конкретные виды конструктивов: многоблочная конструкция –
ЭВМ EC 1045, моноблок – микрокалькулятор на
печатной плате ”Электроника МК36”, МСБ – микрокалькулятор на стеклянной
подложке с кристаллодержателями серии К145 ”Электроника Б3 – 04”, СБИС – однокристальная ЭКВМ специзделия.