1 . Анализ исходных данных и разработка технического задания на конструирование изделия.

1.1. Исходные данные

Приемник рассчитан на работу только в диапазоне СВ (252…1605 кГц), обладает чувствительностью при приёме на магнитную антенну не хуже 1,5 мВ/м (у одной из модификаций приёмника «Спиола»-0,5 мВ/м) и хорошей избирательностью. Питается от источника напряжением 9…12 В, но работает и при снижении напряжения до 6 В.

Диапазон изменения температуры...........................................-10...35 С

Пределы изменения давления......................................……….740...770 мм.рт.ст

Мощность, рассеиваемая в блоке.............................................700 Вт

Желательно, чтобы конструкция отвечала следующим требованиям:

Габаритные размеры корпуса

Длина L.1..................................................................................…0,495 м

Ширина L2....................................................................................0,475 м

Высота L3.............................…....................….............…………0,255 м

Коэффициент заполнения К3..................................................…0,5

Приемник должен устойчиво работать при температуре 25 С и давлении 760 мм.рт.ст. и по возможности иметь естественное воздушное охлаждение.

1.2 Краткий анализ принципа работы приемника, выделение конструктивных особенностей изделия, возможные варианты разбиения на модули 1-го уровня.

Принятый магнитной антенной сигнал РЧ через полосовой фильтр (ПФ), состоящий из катушек индуктивности L1, L2 и конденсаторов C1-C5, поступает на вход двухкаскадного усилителя РЧ. Фильтр повышает избирательность приёмника по соседнему каналу, он перестраивается по диапазону конденсатором переменной ёмкости (КПЕ) C2. Первый каскад усилителя выполнен на полевом транзисторе VT1 по схеме с общим истоком, позволяющей сохранить достаточно высокое входное сопротивление и подключить колебательный контур ПФ непосредственно к усилителю.

Процесс разбиения РЭА высшего уровня на элементы более низких уровней связан с поиском оптимального варианта компоновки. При этом одним из важнейших критериев компоновки считается минимум проводников, межузловых, межблочных или межприборных связей, а также минимум внешних электрических контактов каждой сборочной единицы.

Возможно несколько видов разбиения на модули 1-го уровня. Один из них заключается в том, что все устройство размещается на одной плате. Это удобно при производстве.

1.3 Оценка массы и габаритных размеров

Масса и габариты зависят от многих факторов, в частности — используемые элементы (имеется ввиду их габариты). В данном случае мы не применяем элементов, занимающих большую площадь на плате, поэтому размеры приемника небольшие, что позволит использовать его в качестве настольного прибора. Габариты прибора приведены в графических схемах.

1.4. Выбор и разработка структур конструкции

Как известно, особенностью конструкции функциональных блоков и узлов на полупроводниковых приборах с использованием печатного монтажа является компоновка элементов схемы на плоскости изоляционной платы, на которую нанесен электромонтаж, выполненный в виде печатных проводников, Чаще всего используют функциональные узлы плоского типа. Их ориентация производится с помощью технических пазов, срезов или отверстий, наносимых на одну из кромок платы. В отличие от плоских объемные печатные узлы состоят из двух плат, соединенных между собой стойками.

1.5. Выбор способа охлаждения

Проведем предварительную оценку способа охлаждения приемника. За основной показатель принимается величина плотности теплового потока q, проходящего через поверхность теплообмена S₃

S₃=2[L₁L₂+(L1+L2)L₃K₃]= 2[0,4950,475+(0,495+0,475)0,2550,5]=0,6885 м². 0,6885

Плотность теплового потока

Q=50.83 ,

lg(q)=lg(50,83)=1,70 .

Здесь K_p - коэффициент, учитывающий давление воздуха (при нормальном давлении он равен единице). При q<0,2 Вт/см² применяется естественное воздушное охлаждение. В этом случае конвективный обмен осуществляется между элементами РЭС и воздухом, причем воздух перемещается за счет тепловой энергии.

Вторым показателем для выбора способа охлаждения служит минимальный допустимый перегрев элементов приемника

T=T_{i min}-T_C=80-35=45,

где T_{i min} - допустимая температура корпуса наименее теплостойкого элемента (для транзистора – 85 , определяется по ТУ на элемент), T_C - максимальная температура окружающей среды (для естественного охлаждения принимаем равной максимальной температуре по ТЗ – 35С).

На рис. 1 представлена диаграмма для выбора способа охлаждения [3,_стр.9].

Рис. 1.

На этом рисунке незаштрихованные области соответствуют одному способу охлаждения, в заштрихованных можно использовать несколько способов охлаждения. Согласно вычислениям, искомая точка находится в незаштрихованной области, где возможно естественно-воздушное охлаждение.

Следовательно, возможно использование перфорированного корпуса при естественном охлаждении. В перфорированном корпусе конвективный теплообмен в основном происходит между элементами РЭА и окружающей средой с помощью воздуха проникающего сквозь отверстия.

1.6. Определение необходимости и способов защиты от климатических и механических воздействий

На любую РЭА влияют параметры окружающей среды. В результате теплового воздействия происходит интенсивное старение материалов, потери электрических и механических свойств; с течением времени из-за действия различных факторов изменяются параметры элементов (емкость, сопротивление резисторов, изоляции и т.д.). Следствием этого является нарушение установочных параметров и характеристик (снижение чувствительности и избирательности). Снижение атмосферного давления может вызвать искровые разряды, пробой, а также снижать теплопроводность воздуха, вследствие чего ухудшаются условия охлаждения приборов. Загрязнение пылью часто служит причиной короткого замыкания или пробоя. Поэтому надо защищать РЭА от вредных воздействий.

В зависимости от климатических условий эксплуатации по ГОСТ 16019-78 выделяют девять основных климатических исполнений. Подходящим для данного приемника является исполнение ТС - для сухого тропического климата с температурой +40 град.

П ерейдем к рассмотрению воздействия внешних механических факторов. Их сила и характер зависят от условий эксплуатации. Влияние вибрации на данный прибор невелико, т.к. нет непосредственных источников вибрации, а потому не требуется большая вибростойкость прибора. C учетом того, что данное изделие используется не только как настольное, но и переносное следует обратить внимание на удары, которые возможны при эксплуатации или транспортировке готового изделия. Удары бывают периодическими и/или случайными. Периодические мы исключим, поскольку они маловероятны. Для избежания последствий случайных ударов устройство должно обладать ударопрочностью, т.е. способностью противостоять разрушающему действию ударов определенного значения и после их воздействия нормально функционировать. С учетом этого выберем жесткий перфорированный корпус. Все элементы удовлетворяют климатическим и механическим требованиям, т.е. не потребуется дополнительных мер по защите от внешних воздействий.

1.7. Определение среднего показателя надежности элементов схемы

При выполнении этого пункта будем считать, что все элементы разрабатываемой конструкции соединены последовательно, система является сложной, состоящей из N последовательно соединенных элементов, необходимо, чтобы в течении наработки не отказывал ни один из элементов. Вероятность безотказной работы системы определяется следующим образом:

P(t)=P₁(t)P₂(t)…P_N(t)=exp((₁+₂+…+_N )t),

где Р₁(t),…,P_N(t) – вероятность безотказной работы каждого элемента.

Интенсивность отказов системы

c=₁+₂+…+_N.

Считая, что интенсивность отказов одинакова для всех элементов, получим более простое выражение:

c=N.

Задаваясь временем наработки прибора tc=2 года, определим интенсивность отказов системы:

 c=1/(236524)=5,7^

Зная эту величину можно найти интенсивность отказов одного элемента:

=c/N=5,710^-5 /49=1,16310^-6.

Результаты этого расчета могут являться основанием для анализа элементов по показателю надежности.

1.8. Особенности и ограничения, накладываемые на конструкцию типом производства и экономическими требованиями

При проектировании конструкции приемника предполагается массовое производство подобных изделий, как уже отмечалось, а поэтому основным требованием будет являться максимальная простота конструкции.

Исходя из технического задания, в котором мы указали соответствие экономических требований, основным является минимальная стоимость.