4. Конструкция эва. Иерархичность. Системный подход к процессу конструирования. Современные методы конструирования.

Конструкцию ЭВА необходимо рассматривать как некоторое структурное образование, составные части которого находятся в иерархической соподчиненности. Современная ЭВА проектируется по иерархическому принципу, т.е. сколь угодно сложная система компонуется из типовых и более простых устройств. Эти устройства состоят из частей различной степени сложности или различных структурных уровней. Каждый структурный уровень характеризуется элементной, конструктивной и технологической однородностью. В конструкции свт используют 4 уровня, которые могут автономно проектироваться, изготавливаться и налаживаться. Каждому модульному уровню соответствует типовая конструкция, имеющая несколько вариантов исполнения. Типовые конструкции построены по принципу входимости предыдущего уровня в модуль последующего уровня.

Модуль 1го уровня. На нем находятся конструктивные неделимые элементы (радиоэлементы: микросхемы, резисторы, конденсаторы, транзисторы).

Модуль 2го уровня. На этом уровне неделимые элементы объединяеются в типовой элемент замены, осуществляющий операции лог. преобразования информации. Основу ТЭЗ составляет ПП.

Модуль 3го уровня - панель, рама. Панель содержит элементы установки, крепления, электрические объединения ТЭЗ. В каждом ряду располагается 18-20 элементов. Рама имеет сварной каркас, в котором имеются окна для размещения панелей и устройств охлаждения.

Модуль 4го уровня. Шкаф служит для размещения рам с панелями и др. устройств. Дальнейшее укрупнение происходит объединением нескольких шкафов - это уже система (многоур. метод).

Одноуровн. метод - вся принципиальная схема осуществляется на одном кристалле или на одной плате.

“+” и “-” многоур. метода: Ремонтопригоден +, Малая надежность - , Много помех (много линий связи) - ; Дешевле +; Более легкий тепловой режим (т.к. большой объем) + ; Проектируются быстрее, чем одноуровневые. -

Как любая сложная сборочная единица, конструкция ЭВА отвечает 3 условиям системности: (1Возможность композиции и декомпозиции. 2Образование при композиции новых качеств, неравных сумме свойств исходных частей. 3Наличие иерархического порядка в структуре.)

(Разделение конструкции ЭВМ на уровни позволяет: 1) организовать производство по независимым циклам для каждого структурного уровня; 2) автоматизировать процессы сборки и монтажа; 3) сократить период настройки, так как может быть произведена предварительная настройка отдельных конструктивных единиц порознь; 4) автоматизировать решение задач размещения элементов и трассировки межсоединений; 5) унифицировать стендовую аппаратуру для испытания конструктивных единиц; 6) повысить надежность конструктивных единиц.)

5.Конструирование типовых элементов с учетом паразитных явлений

Надежность и достоверность работы ЭВА зависит от их помехозащищённости по отношению к внешним и внутренним, случайным и регулярным помехам. От правильного решения задачи обеспечения помехоустойчивости элементов и узлов ЭВА зависят как сроки разработки, изготовления и наладки ЭВА, так и нормальное ее функционирование в процессе эксплуатации.

Помеха- это внешнее или внутреннее воздействие, приводящее к искажению информации во время ее сохранения, преобразования, обработки или передачи. Т.к. информационные сигналы в РЭС имеют электрическую природу, то при конструировании необходимо учитывать помехи той же природы, как наиболее вероятные источники искажения информации. Борьба с помехами приобретает все большую актуальность вследствие следующих причин:

- энергетический уровень информационных сигналов имеет тенденцию к уменьшению, а энергетический уровень внешних помех непрерывно увеличивается, что обусловлено ростом энерговооруженности народного хозяйства.

- из-за уменьшения габаритов активных элементов и линий связи между ними, а также увеличения взаимное влияние элементов.

- активного внедрения РЭС во все сферы человеческой деятельности.

Паразитные связи - это следствие неидеальности реализации эл. схемы. Паразитная связь - это не предусмотренная электрической схемой и конструкцией связь между элементами устройства или устройством и внешней средой, приводящее к появлению помех.

Помехи - это электрические сигналы, не предусмотренные электрической схемой изделия. Делятся на шумы и наводки.

Наводки - это эл. сигналы, возникающие вследствие появления паразитных связей.

Шумы - это эл. сигналы, возникающие в эл. приборах независимо от наличия внешних связей и сигналов.

Существует большое количество помех, которые можно классифицировать по:

- причине наведения (Э/м связь, Индуктивная связь, Гальваническая связь, Емкостная связь)

- характеру проведения (Нарушение синхронизации, Помехи в цепях связи, Нестабильность в цепях электропитания, Импульсные помехи в питании)

- пути распространения ( Цепи синхронизации, Линии связи, Эфир, Цепи питания, Цепи заземления)

К причинам возникновения паразитных помех можно отнести следующие:

- эффекты отражения в сигнальных линиях связи в результате несогласованных нагрузок и неоднородностей;

- перекрестные наводки между сигнальными линиями связи;

- паразитные связи между РЭС по цепям питания и заземления;

- паразитные связи между РЭС по цепям питания и заземления;

- искажения формы сигнала в активных РЭС;

- искажения формы сигнала в линиях связи;

- наводки от внешних электромагнитных, магнитных и СВЧ электромагнитных полей и т. д.

Методы снижения паразитных связей:

1Для снижения наводок необходимо устранять или ослаблять паразитные связи. В первую очередь, снижение паразитных связей должно производиться прямым уменьшением паразитной емкости, паразитной индуктивности, взаимной индукции и сопротивления.

2Уменьшение габаритов токонесущих элементов, обеспечивающих min паразитных связей.

3Сведение к min общих сопротивлений.

4Размещение вероятных источников и приемников наводок на max возможное расстояние друг от друга.

5Изъятие посторонних проводов, проходящих ч/з несколько узлов и блоков.

6Экранирование.

7Развязывающий фильтр.

Виды линий связи и их электрические параметры.

Связи между элементами РЭС можно выполнить различными способами:

- для сравнительно медленных устройств – в виде печатных или навесных проводников,

- в устройствах с повышенными скоростями работы связи между элементами выполняют в виде печатных полосковых линий, “свитых пар” (бифиляров).

При группировке элементов по узлам и блокам между ними образуется большое число электрических связей, которые можно разделить на электрически “короткие” и “длинные”.

Электрически “короткой” называют линию связи, время распространения сигнала в которой много меньше величены переднего фронта, передаваемого по линии импульса. Сигнал, отраженный от несогласованных нагрузок в этой линии связи, достигает источника раньше, чем успеет существенно измениться входной импульс. Свойства такой линии можно описать сосредоточенными сопротивлениями, емкостью, индуктивностью.

Электрически “длинная” линия связи характеризуется временем распространения сигнала, много большим фронта импульса. В этой линии сигнал, отраженный от ее конца, приходит к ее началу после окончания фронта импульса и искажает его форму. Это линии с распределенными параметрами. В пределах ячеек и модулей связи, как правило, “короткие”. Соединения внутри субблоков, блоков, панелей, внутристоечные и межстоечные в основном электрически “длинные”.

(При определении уровня помех, наводимых в линиях связи, нужно учитывать электрические параметры линий. К этим параметрам относят для “коротких” связей: индуктивность линии L, Гн, емкость линии C, Ф, сопротивление линии R, Ом, взаимную емкость соседних линий C_ij, Ф, взаимную индуктивность соседних линий, M_ij, Гн, проводимость изоляции между соседними линиями G_ij, Сим)