1. Анализ технического задания
Техническое задание (ТЗ) приведено в приложении 1.
Из принципиальных схем плат непосредственно следует, что они представляют собой относительно простые устройства, так что особых сложностей при разработке этих плат не представляется.
Из литературных данных /5/ следует, что диапазон регулировки тока и напряжения коллектора, а также п.2.2 технического задания вполне реализуемы.
Устройство предназначено для работы в стационарных лабораторных условиях, поэтому особые меры для повышения устойчивости к внешним воздействиям не применяются, так же отсутствуют жёсткие требования по массе и габаритам, что позволяет не проводить дополнительные мероприятия по их уменьшению. Условия эксплуатации согласно первой группе ГОСТ 16019-78 предусматривают работу устройства в стационарной аппаратуре в отапливаемом помещении. Для аппаратуры данной группы определены основные дестабилизирующие факторы согласно /16/:
воздействие минимальной пониженной температуры 2330 К;
воздействие максимальной пониженной температуры 2780 К;
воздействие минимальной повышенной температуры 3130 К;
воздействие максимальной повышенной температуры 3280 К;
воздействие повышенной влажности 80% при температуре 2980 К;
воздействие пониженного атмосферного давления 61 кПа при температуре 2630 К;
прочность при синусоидальных вибрациях с частотой 20 Гц и ускорением 19,6 м/с2 в течение времени непрерывного воздействия более 0,5 ч.
При анализе приведённых факторов можно сделать вывод о возможности не предпринимать специальных мер по защите от дестабилизирующих влияний этих воздействий.
Согласно ТЗ основанием плат является кассета корзины базы 2 ВНИИТ г. С-Петербург. Предварительные исследования приводят к выводу о возможности размещения всего устройства на одной плате.
Так как устройство должно отвечать технологии единичного производства, то в нем должны быть использованы серийные и доступные радиоэлементы, а так же традиционные конструкционные материалы. Жёстких требований к ним в связи с нежёсткими условиями эксплуатациями не представляется. Требования к эргономике обычные и связаны только с удобством эксплуатации блока. Требования к надёжности тоже являются обычными для такого вида аппаратуры.
Из изложенного выше следует, что реализация конструкции не связана с какими-либо существенными трудностями.
2. Математические модели радиоэлектронных элементов
2.1 Формальная модель многополюсного радиоэлемента
Формальную модель многополюсного радиоэлемента (ФММР) представим в виде многополюсника (МП) который содержит множество N внешних полюсов для его электропитания по переменному и постоянному току. В качестве переменных, которые определяют процессы в ФММР, примем входные токи полюсов i1, i2…in разности потенциалов i-l=Uil (il) и дополнительные переменные x1,x2…xq , l- потенциал базового полюса, относительно которого отсчитывается напряжение Uil , i – потенциалы остальных полюсов (рисунок 2.1).
l 1
2 2
i i
l l
n n
i1
i2
ii
in
il
Рисунок 2.1 - Графическое представление ФММР
В общем случае процессы в формальном многополюснике (ФМП) можно представить нелинейными дифференциальными уравнениями вида
(2.1)
(2.2)
(2.3)
где I, U - вектор–функции определяемые токами и напряжениями
на полюсах;
Fi и fp – некоторые функции, в общем случае нелинейные;
Х - вектор-функция времени с составляющими х1,х2,…хq , которые
связаны с различными физическими величинами в зависимости от
принципов построения модели.