Обоснование технологичности конструкции

Одним из основных принципов создания современных изделий радиопромышленности является проведение широкой унификации. Смысл унификации заключается в том, чтобы уменьшить число наименований элементов, из которых состоит аппаратура.

Технологичность конструкции радиоэлектронной аппаратуры складывается из возможности применения в новом изделии стандартных и унифицированных деталей; уменьшения трудоемкости и времени при изготовлении аппаратуры; уменьшения материалоемкости; применения широко распространенного оборудования для изготовления аппаратуры; уменьшения времени и затрат средств на подготовку производства к выпуску новой продукции; возможности механизации, автоматизации и роботизации производства.

В данном усилителе звуковой частоты применяются большое количество стандартных деталей (резисторы, конденсаторы, транзисторы, стабилитроны и так далее).

Малая трудоемкость изготовления данного усилителя звуковой частоты получена путем применения средств механизации и унификации. Это такое оборудование, как ламинатор КП-63.46.5, установка экспонирования КП-63-41, установка для проявления АРФ2.950.000, конвейерная установка инфракрасного оплавления ПР-3796, сверлильные станки С-106 и КД-10 и так далее.

Оборудование, применяемое для изготовления данного прибора, является широко распространенным и имеется в наличии на большинстве предприятий-изготовителей печатных плат. Производство данного устройства является технологичным, поскольку не использовались нестандартные решения в технологическом процессе.

Исходя из всего вышеперечисленного, мы можем однозначно сказать, что конструкция нашего прибора получилась технологичная.

Расчет надежности схемы

Данное устройство содержит большое количество элементов и соединений, которые потенциально могут оказаться причиной отказа всего устройства в целом. Поэтому необходимо рассчитать надежность устройства, учитывая все эти элементы. Для удобства расчетов все эти элементы сведены в таблицу.

			Таблица
№ п/п	Элементы схемы, подлежащие расчету	Количество, шт	Значение интенсивности отказов l, 1/ч
	Германиевые транзисторы		0,6·10-6
	Интегральные микросхемы		2,5·10-6
	Керамические монолитные конденсаторы		0,44·10-6
	Контактные площадки		0,02·10-6
	Кремниевые диоды		2,5·10-6
	Кремниевые транзисторы		0,3·10-6
	Металлодиэлектрические резисто­ры		0,04·10-6
	Отверстия		0,0001·10-6
	Пайки		1·10-6
	Переменные пленочные резисторы		4·10-6
	Печатная плата		0,0005·10-8
	Пленочные подстроечные резис­то­ры		2·10-6
	Проводники		0,005·10-6
	Разъемы		2,5·10-6
	Электролитические конденсаторы		1,1·10-6

Интенсивность отказов всей схемы можно рассчитать по формуле:

L=åln·Nn

где - L - интенсивность отказов всей схемы.

l_n - интенсивность отказов элементов схемы.

N - количество элементов схемы.

L=l₁·N₁+l₂·N₂+l₃·N₃+l₄·N₄+l₅·N₅+l₆·N₆+l₇·N₇+l₈·N₈+l₉·N₉+l₁₀·N₁₀+l₁₁·N₁₁+l₁₂··N₁₂+l₁₃·N₁₃+l₁₄·N₁₄+l₁₅·N₁₅=0,6·10^-6·2+2,5·10^-6·1+0,44·10^-6·9+0,02·10^-6·178+ +2,5·10^-6·2+0,3·10^-6·7+0,04·10^-6·30+0,0001·10^-6·193+1·10^-6·178+4·10^-6·3+
+0,0005·10^-8·1+2·10^-6·1+0,005·10^-6·68+2,5·10^-6·2+1,1·10^-6·14=1,2+2,5+3,96+3,56+5+ +2,1+1,2+0,0193+178+12+0,000005+2+0,34+5+15,4=232,279305·10^-6 1/ч.

где l₁ - интенсивность отказов германиевых транзисторов

N₁ - количество германиевых транзисторов

l₂ - интенсивность отказов интегральных микросхем

N₂ - количество интегральных микросхем

l₃ - интенсивность отказов керамических монолитных конденсаторов

N₃ - количество керамических монолитных конденсаторов

l₄ - интенсивность отказов контактных площадок

N₄ - количество контактных площадок

l₅ - интенсивность отказов кремниевых диодов

N₅ - количество кремниевых диодов

l₆ - интенсивность отказов кремниевых транзисторов

N₆ - количество кремниевых транзисторов

l₇ - интенсивность отказов металлодиэлектрических резисторов

N₇ - количество металлодиэлектрических резисторов

l₈ - интенсивность отказов отверстий

N₈ - количество отверстий

l₉ - интенсивность отказов пайки

N₉ - количество пайки

l₁₀ - интенсивность отказов переменных пленочных резисторов

N₁₀ - количество переменных пленочных резисторов

l₁₁ - интенсивность отказов печатной платы

N₁₁ - количество печатной платы

l₁₂ - интенсивность отказов пленочных подстроечных резисторов

N₁₂ - количество пленочных подстроечных резисторов

l₁₃ - интенсивность отказов проводников

N₁₃ - количество проводников

l₁₄ - интенсивность отказов разъемов

N₁₄ - количество разъемов

l₁₅ - интенсивность отказов электролитических конденсаторов

N₁₅ - количество электролитических конденсаторов

Найдем среднюю наработку до первого отказа по формуле:

Тср=1/L=1/ 232,279305·10-6 =4305,16 час

где Т_ср - средняя наработка до первого отказа.

Далее найдем вероятность безотказной работы:

Р( t )=1-L·tср=1-232,279305·10-6·500=0,89

где Р( t ) - вероятность безотказной работы

t_ср - среднее время нормальной работы изделия

Заключение

В последнее время научно-исследовательские и производственные предприятия радиотехнической и электронной промышленности передовых стран мира тратят много сил и средств на отыскание путей уменьшения габаритов и массы радиоэлектронной аппаратуры. Работы эти получают поддержку потому, что развитие многих отраслей науки и техники, таких как космонавтика, вычислительная техника, кибернетика, бионика и другие, требуют исключительно сложного электронного оборудования. К этому оборудованию предъявляются высокие требования, поэтому аппаратура становится такой сложной и громоздкой, что требования высокой надежности и значительного уменьшения габаритов и массы приобретают важнейшее значение. Особенно эти требования предъявляются ракетной технике. Известно, что для подъема каждого килограмма массы аппаратуры космического корабля необходимо увеличить стартовую массу ракеты на несколько сотен килограммов. Чтобы удовлетворить эти требования, необходимо миниатюризировать аппаратуру. Это достигается несколькими методами конструирования радиоэлектронной аппаратуры.

При микромодульном методе конструирования повышение плотности монтажа достигается за счет применения специальных миниатюрных деталей и плотного их монтажа в микромодуле. Благодаря стандартным размерам микромодули размещаются в аппаратуре с минимальными промежутками.

Применение гибридных интегральных микросхем и микросборок также дало возможность миниатюризации радиоэлектронной аппаратуры. При использовании микросхем повышение плотности монтажа достигается тем, что на общей изоляционной подложке располагаются в виде тонких пленок резисторы, проводники, обкладки конденсаторов, такой же принцип используются и в устройствах, изготовленных методом молекулярной электроники, при этом для создании пассивных (резисторы и конденсаторы) и активных (диоды, транзисторы) элементов схем используются слои полупроводниковых материалов.

Следующий этап развития технологии производства радиоэлектронной аппаратуры - технология поверхостного монтажа кристалла (ТПМК). ТМПК обеспечивает миниатюризацию радиоэлектронной аппаратуры при росте ее функциональной сложности. Навесные компоненты намного меньше, чем монтируемые в отверстия, что обеспечивает более высокую плотность монтажа и уменьшает массо-габаритные показатели. ТПМК допускает высокую автоматизацию установки электрорадиоэлементов вплоть до роботизации.

Повышение надежности радиоэлектронных устройств, выполненных указанными методами микроминиатюризации, достигается тем, что во первых, все методы основаны на автоматизации производственных процессов, при этом предусматривается тщательный контроль на отдельных операциях.

Вторая причина состоит в том, что в изделиях, изготовленных на базе микросхем, значительно уменьшается количество паяных соединений, которые являются причиной многих отказов. Метод молекулярной электроники исключает отказы, связанные с различными коэффициентами линейного расширения материалов, ибо при этом методе предусматривается, что конструкция выполняется из однородного материала.

Увеличение надежности конструкций, выполненных методами микроминиатюризации, объясняется также гораздо большими возможностями обеспечить защиту от воздействия внешней среды. Малогабаритные узлы могут быть гораздо легче герметизированы, что к тому же увеличит и механическую прочность. Наконец, применение миниатюрных узлов и деталей позволяет лучше решить задачи резервирования как общего, так и раздельного.

Как видно из сказанного, задача уменьшения габаритов и массы тесно связана с увеличением надежности. Стоимость радиоэлектронной аппаратуры, выполненной на базе микроминиатюризации, в настоящее время приближается к стоимости аппаратуры, выполненной в обычном исполнении. Значительное снижение стоимости микроминиатюрных блоков, сборочных единиц может быть достигнуто только путем полной автоматизации производства, а автоматизация, как было указано ранее, является одним из условий повышения надежности и, следовательно, условием целесообразности микроминиатюризации.

приложение 1

Приготовление раствора осветления

Состав:

Олово двухлористое 15-20 г/л

Кислота соляная 17 г/л

Тиомочевина 50-90 г/л

Вода дистиллированная до 1 л

В половинном объеме воды, подкисленной соляной кислотой, в количестве согласно рецептуре, растворить двухлористое олово. Отдельно растворить тиомочевину в воде, нагретой до 40⁰-50⁰ С, тщательно перемешивая. Затем оба раствора слить. Готовый раствор довести дистиллированной водой до объема 1 л.

Работу проводить в вытяжном шкафу.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. “Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы средней и большой мощности”, под редакцией А.В. Голомедова. М., “Радио и связь”, 1994.

2. “Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы малой мощности”, под редакцией А.В. Голомедова. М., “Радио и связь”, 1994.

3. С.Г. Мякишев “Справочник. Полупроводниковые приборы: диоды”, М., “Радио и связь”, 1986.

4. В.И. Блаут-Блачева, А.П. Волоснов, Г.В. Смирнов "Технология производства радиоаппаратуры", М., "Энергия", 1972

5. А.Т. Белевцев “Монтаж и регулировка радиоаппаратуры”, М., “Высшая школа”, 1966

6. “Черчение”, под редакцией проф. А.С. Куликова, М., “Высшая школа”, 1989

7. “Единая система конструкторской документации. Основные положения”, М., Государственный комитет СССР по стандартам, 1983

Система передачи информации

В радиотехнике сообщения преобразуются в электрическую форму. Антенна принимает и излучает сигнал только в том случае, если ее размеры больше или соизмеримы с длиной волны.

В радиотехнике, понятие «соизмеримы» применяется, даже если длина антенны равна λ/8. Для передачи сообщения его нужно использовать в качестве управляющего сигнала, воздействующего хотя бы на один из его параметров (амплитуду, частоту или фазу) высокочастотного ВЧ сигнала. ВЧ сигнал генерируется автогенератором. Модуляцией называется управление высокочастотным сигналом по закону передаваемого сообщения. В зависимости от диапазона радиочастот применяется амплитудная модуляция в километровом, гектометровом и частично в дека метровом диапазонах. Частотная и импульсная модуляция применяется в диапазоне сантиметровых, дециметровых и метровых волн.

Амплитудная модуляция применяется в радиовещании.

Частотная модуляция применяется в радиовещании для передачи звукового сопровождения телевидения.

Для передачи изображения в телевидение применяется амплитудно-импульсная модуляция. Применяется в радио телеметрии. Импульсная применяется в радиолокации и радиометрии.

Источник Авто Усилитель

информации генератор мощности

Входная УРЧ Преобра- УПЧ ФСС Детектор УНЧ

цепь зователь

Гетеродин

УРЧ – усилитель радиочастоты.

УПЧ – усилитель промежуточной частоты

ФСС – фильтр сосредоточенной селекции

УНЧ – усилитель низкой частоты

Обычно сообщение является низкочастотным сигналом, который и является управляющим для высокочастотных колебаний генераторов, усилитель мощности усиливает эти колебания, а антенна излучает их в окружающее пространство, приемная антенна принимает этот сигнал, входная цепь, которая является колебательной системой выделяет колебания нужной частоты, УРЧ усиливает эти колебания, преобразователь понижает несущую частоту, сохраняя вид модуляции, УПЧ усиливает колебания промежуточной частоты, ФСС, имеющий прямоугольную АЧХ, выделяет заданную полосу частот и подавляет все мешающие колебания, детектор выделяет управляющий сигнал, УНЧ усиливает этот сигнал и передает на воспроизводящее устройство.

Распространение радиоволн.

Характер распространения радиоволн в значительной степени зависит от частоты излучаемых сигналов, подразделяемых на диапазоны согласно табл. 1

Частота радиосигнала с длиной волны связаны соотношением

f=c/λ

где с = 300 000 км/с – скорость света

На распространение радиоволн сильное влияние оказывает ионосфера, поверхность Земли и состояние тропосферы.

Ионосферой называются ионизированные слои атмосферы, возникновение которых обусловлено солнечной радиацией, под действием которой в разряженном газе появляются свободные электроны. В результате вокруг Земли на расстоянии 50…500 км появляется несколько сильно ионизированных слоев. Радиоволны в зависимости от их частоты могут пронизывать ионосферу, отражаться от нее или поглощаться.

Диапазоны радиочастот и радиоволн.

Таблица 1

Наименование диапазона	Длина волны	Частота	Примеры использования
Мириаметровые (сверхдлинные волны)	100…10 км	3…30 кГц	Дальняя радионавигация
Километровые (длинные волны)	10…1 км	30…300кГц	Радиовещание
Гектометровые (средние волны)	1000…100 м	0,3…3 МГц	Радиовещание
Декаметровые (короткие волны	100…10 м	3…30МГц	Радиовещание. Мобильная радиосвязь. Любительская радиосвязь. (диапазон 27 МГц)
Метровые (ультракороткие волны)	10…1 м	30…300 МГц	УКВ ЧМ вещание. Телевизионное вещание. Мобильная радиосвязь. Самолетная радиосвязь
Дециметровые (L-.S-диапазоны)	1…0,1 м	0,3…3ГГц	Телевизионное вещание. Космическая радиосвязь и радионавигация. Сотовая радиосвязь. Радиолокация
Сантиметровые (C-,X-.K-диапазоны)	10…1 см	3…30ГГц	Космическая радиосвязь. Радиолокация. Радионавигация. Радиоастрономия
Миллиметровые	10…1 мм	30…300 ГГц	Космическая радиосвязь. Радиолокация. Радиоастрономия

Диапазон сверхдлинных волн или очень низкие частоты(ОНЧ).

Волны в этом диапазоне (см. табл. 1) распространяются в пространстве между поверхностью Земли и ионосферой, внутри которого, радиоволна может даже обогнуть Землю (рис.1а). Кроме того, волны ОНЧ проникают в толщу воды и могут использоваться для радиосвязи с погруженными в океан объектами.

Диапазон длинных волн.Из-за возрастающего затухания поверхности Земли с повышением частоты дальность распространения поверхностей волны в этом диапазоне по сравнению с ОНЧ уменьшается, достигая все же в зависимости от мощности радиопередатчика 3000…5000 км. (рис. 1б).

Диапазон средних волн.В этомдиапазоне радиосвязь также осуществляется только поверхностной волной, но ее затухание из-за влияния поверхности Земли еще более возрастает.

Диапазон коротких волн. В этом диапазоне определяющее влияние на дальность радиоприема оказывает ионосфера. Причем за счет двукратного отражения радиоволны даже при мощности радиопередатчика до 1 кВт дальность радиоприема может достигать до 10 000км и более (рис.1в).

Диапазон метровых волн. В этом диапазоне возможна только радиосвязь прямым лучом, т.е. когда между приемной и передающей антеннами можно провести прямую линию.

Диапазон сверхвысоких частот, объединяющий все диапазоны выше 300МГц(см. табл. 1) Здесь радиосвязь возможна только прямым лучом. Все космические линии радиосвязи за пределами атмосферы Земли используют только диапазон сверхвысоких частот (СВЧ).

Ионосфера.

Земля

а б

в г

Рис 1. земля

Радиотехнические сигналы.

Любой электрический сигнал можно рассматривать как меняющуюся во времени электрическую величину (напряжение, ток).Сигналы бывают непрерывные (аналоговые) и дискретные.

Непрерывный сигнал характеризуется тем, что в любом малом интервале времени его значение постоянно, сигнал изменяется плавно.

Дискретный сигнал характеризуется тем, что существуют такие интервалы, в которых его значение изменяется скачком, число отдельных значений ограничено.

Дискретные и аналоговые сигналы могут быть детерминированными и случайными.

Примером детерминированного сигнала может быть гармонический сигнал (рис. 1)

Или периодическая последовательность прямоугольных импульсов (рис. 2)

Детерминированный сигнал может быть описан простой формулой. Информацию несут только случайные сигналы. Примером является радиотелефонный или телевизионный сигналы.

Детерминированный гармонический сигнал характеризуется амплитудой Um, периодом T, частотой ω=2π/Т и фазой φ.

Периодическая последовательность импульсов характеризуется амплитудой Um, периодом следования Т, длительностью импульса tи и еще параметром скважности q=T/tи. В радиолокации применяются короткие импульсы с большим периодом следования. В радиолокации скважность может быть порядка 2500.

Спектры сигналов.

Сколь угодно сложный сигнал может быть представлен с помощью ряда Фурье, как сумма гармонических составляющих

Огибающая спектра периодической последовательности изменяется по закону sinx/x, где x=ωtи/2

Спектральный анализ сложных сигналов необходим для исследования прохождения этих сигналов через радиотехнические цепи. Особенно удобен способ спектрального анализа при исследовании линейных цепей, к которым применим принцип наложения. При прохождения сложного сигнала состоящего из множества гармоник через линейную цепь выходной сигнал представляет собой сумму выходных сигналов от отдельных гармоник. Если сигнал представляет собой одиночный импульс, то можно считать, что период следования стремится к бесконечности, следовательно расстояние между линиями спектра 2π/Т стремится к нулю, т.е. линии сливаются в сплошной спектр.