Содержание 
 

Введение 3

1. Электромагнитная совместимость 3

2. Механическая прочность 5

3. Терморежимы 7

4. Защита от воздействия влаги и обеспечение электрической прочности. 10

5. Проблемы обеспечения быстродействия. 14

Заключение. 15

Список литературы 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Электронные средства в процессе эксплуатации подвергаются различным вредным воздействиям. Эти воздействия можно условно  разделить на объективные и субъективные. К субъективным воздействиям относится непосредственное воздействия человека. К объективным – воздействие внешней среды, а также специальные условия работы. Именно об этих объективных факторах пойдет речь далее. К специальным условиям можно отнести тяжелый температурный режим, удары и вибрации, ядерная радиация, воздействие различных излучений, агрессивную химическую среду.

     К воздействию внешней среды относятся  в первую очередь климатические  условия, в первую очередь режимы влажности и температуры. Особенно сильные воздействия оказывают  сочетания различных воздействий.

   При проектировании электронных средств  необходимо уделять большое внимание тем условиям, в которых предполагается использование аппаратуры. В данной работе описываются различные типы внешних воздействий, связанные  с ними процессы, проблемы которые  могут возникнуть в результате влияния  этих факторов и возможные пути решения  проблем.

1. Электромагнитная  совместимость

 

       С повышением быстродействия и плотности  компоновки изделий электронной техники одной из важнейших становится задача  комплексного подхода к обеспечению требований электромагнитной совместимости электронных модулей различного функционального и эксплуатационного назначения при создании радиоэлектронных средств. Особенно сложным является решение этой задачи при проектировании многоуровневых стоечных систем для больших распределенных систем управления различного назначения. Это объясняется тем, что многоуровневые стоечные системы отличаются повышенной конструктивной сложностью, большим числом и разнообразностью размещаемых в ней электронных модулей.

       Поэтому проектирование высокоэффективных  и надежных систем в условиях необходимости  повышения плотности компоновки и быстродействия невозможно без разработки и внедрения адекватных математических моделей и системных алгоритмов с использованием современных средств вычислительной техники для анализа электромагнитной совместимости.

       Существует  несколько методов обеспечения  электромагнитной совместимости.

       Например, при синтезе конструктивных модулей  с размещаемым в них электромонтажом  следует в зависимости от размещаемых  в них электронных модулей (например, приемников, передатчиков, усилителей, источников питания, а также диапазонов их рабочих частот, амплитуд и длительности импульсов) обеспечивать электромагнитную совместимость в первую очередь компоновочными мерами, то есть максимальным удалением друг от друга источника и приемника помех или путем выбора такой их взаимной ориентации, когда коэффициент взаимной паразитной емкостной или индуктивной связи минимален.

       В случае, если таких мер будет недостаточно, можно применять экраны. Сначала следует рассмотреть возможность использования существующие несущие элементы в качестве экранов (путем модификации их формы, нанесения соответствующих покрытий). При недостаточной эффективности такой меры следует приступать к применению экранов как самостоятельных конструктивных элементов.

       Еще одним способом борьбы с импульсными  и высокочастотными помехами является локализация цепей, генерирующих помеху. Хорошим методом является минимизация  трасс на печатной плате и соединительных проводов для цепей с протекающими импульсными и высокочастотными токами, а также шунтирование емкостями  по питанию тех узлов схемы, которые  потребляют большие импульсные мощности.

       Экранировать  можно как источник помех, так  и подверженные помехам чувствительные узлы схемы. Экранирование может  осуществляться как экранами, так  и элементами конструкции, а также  полигонами и специальными слоями на печатной плате.

       Еще одним важным моментом, особенно для  сильноточных схем, является разводка «питания»и «земли». Для обеспечения разводки цепей необходимо выделить функциональные блоки схемы, потребляющие большие токи, а также блоки, чувствительные к помехам по питанию. Затем необходимо развести питающие и «земляные» цепи таким образом, чтобы получились независимые контуры протекания питающих токов для каждого блока.

2. Электромагнитные  и ионизирующие излучения.

 

       Источники электромагнитных помех подразделяются на источники естественного и  искусственного происхождения.

       Основные  источники естественного происхождения:

1. Различные природные явления (атмосферные шумы, грозовые разряды и пр.)
2. Электростатический разряд.
3. Мощный электромагнитный импульс (например, от взрыва ядерного заряда и пр.)

       Основные  источники искусственного происхождения:

1. Мощные передатчики: радиотсанции, ТВ-станции, радиолокация, навигация (например, аэропортов, военно-гражданского флота и т.п.)
2. Радиослужбы в условиях ограниченного объема (корабельные радиослужбы, ВМФ, где на одном корабле несколько сотен радиостанций).
3. Мобильная связь.
4. Генераторы, усилители и им подобные узлы большой мощности, выходные каскады устройств большой мощности.
5. Все генераторы ВЧ и привода с ВЧ током.
6. Все генераторы и провода релаксационных токов.
7. Все устройства, работа которых связана с разрывом электрических цепей под током (реле, контакторы, тумблеры, переключатели).
8. Все устройства, работа которых связана с искрением на контактах (электродвигатели с коллекторами и щетками питания, контакторы, выключатели).
9. Все высоковольтные устройства на острых гранях которых может быть разряд или стекание зарядов.
10. Радиоэлектронные устройства с большой напряженностью электрического поля даже на низких частотах, например, источники питания с большим напряжением (ЛЭП, электропередача в зданиях).
11. Все электрические устройства с большой напряженностью магнитного поля даже на НЧ. Изделия, содержащие индуктивности, трансформаторы, дроссели и т.д.

       Приемниками же помех могут выступать практически  любые элементы, начиная от корпуса  изделия и заканчивая выводами микросхемы. Но наиболее чувствительными к помехам  являются:

1. Все усилители ВЧ, все контуры ВЧ и дроссели.
2. Входные цепи усилителей НЧ.

       Электрические поля в конструкциях электронных  средств могут вызвать пробой воздушных промежутков. Особенно часто  такая опасность возникает в  мощной передающей аппаратуре.

       Кроме того, сильное воздействие на возможность  электрического пробоя оказывают низкие давления в самолетной, носимой, автомобильной  аппаратуре. Герметичные конструкции  электронных средств иногда заполняют  инертным газом с избыточным давлением. Электрическая прочность инертных газов значительно меньше, чем  у воздуха. Поэтому в таких  случаях требуется дополнительный расчет электрической прочности.

       Основными причинами возрастания актуальности проблемы защиты электронных средств от воздействия помех являются:

       1. Энергетический уровень информационных  сигналов имеет тенденцию к  уменьшению, а энергетический уровень  внешних помех непрерывно увеличивается.

       2. Увеличение взаимного влияния  элементов из-за уменьшения габаритных  размеров активных элементов  и линий связи между ними, а  также увеличение плотности их  размещения.

       3. Возрастание уровня помех из-за  усложнения систем и расширения  применения внешних устройств  с большим количеством электромеханических  узлов. 

       4. Внедрение РЭА во все сферы  человеческой деятельности.

       Для уменьшения помех используются следующие  методы:

1. Разводка длинных линий связи.
2. Применение изоляционных материалов с хорошими диэлектрическими свойствами в коротких связях.
3. Уменьшение общих участков протекания токов элементов по шинам питания.
4. Помехоподавляющие фильтры.
5. Использование металлического листа в качестве «земли».
6. Использование сплошных металлических подкладок в качестве шин питания. 
7. Применение экранов в РЭА

       - Электростатическое экранирование 

       - Магнитостатическое экранирование. 

       - Электромагнитное экранирование

3. Механическая  прочность

 

       Печатная  плата является крайне важным звеном разрабатываемого изделия. Многие конструктивные вопросы надежности прямо или  косвенно с ней связаны.

       Одним из определяющих элементов надежности смонтированной печатной платы служат посадочные места. При разработке посадочного  места массивных компонентов  не стоит забывать о необходимости  их дополнительного крепления. Это  значительно повышает надежность печатного  узла при механических перегрузках (удары и вибрации).

       Выбор точек закрепления печатной платы  также важен. Современные пакеты CAD и FEM позволяют проводить прочностной анализ.

       Для аппаратуры, работающей в условиях значительных механических перегрузок, возможно, стоит пересмотреть элементную базу, отдав предпочтение радиоэлементам с лучшими массогабаритными показателями.

       Аппаратура  подвижных объектов испытывает удары  и вибрации. Удары и вибрации опасны для конструкции тем, что возникают  перегрузки на элементы конструкции. В  зависимости от условий эксплуатации и особенностей конструкции защите от механических воздействий могут подлежать как радиоэлектронные комплексы, так и отдельные блоки, ячейки и элементы.

       Для защиты от механических воздействия  необходимо обеспечить в первую очередь  минимальную массу элементов  конструкции.

       Для элементов, которые могут испытывать деформацию растяжения-сжатия, рекомендуется уменьшать длину элемента, увеличивать прочность и жесткость материала.

       Для элементов, которые могут испытывать деформацию изгиба, рекомендуется уменьшать  расстояние между точками крепления  элементов или создавать дополнительные точки крепления, увеличивать толщину  элемента.

       Вибрации  особенно опасны тогда, когда частота  вибраций совпадает с собственной  частотой механических колебаний элемента. Собственная частота любого элемента зависит от жесткости и массы  конструкции.

       При проектировании электронных средств в первую очередь необходимо выяснить, нужны ли вообще защитные мероприятия. С этой целью сравнивают оговоренных в технических условиях величины допустимых механических воздействий для используемых элементов с величинами механических воздействий на объекте установки электронных средств.