Потенциальные возможности печатной схемы закладываются уже на первом этапе проектирования при размещении элементов каждой схемы и выборе типа соединения выводов отдельных компонентов. Этот процесс заключается б ориентировке компонентов, в определении формы и длины выводов. Существенно также наличие крепежных элементов и тип разъемов. При применении интегральных схем возникают иные специфичные требования к конструкции.

Физическое соединение печатной платы с компонентами на ней редко улучшает рассчитанные теоретически характеристики схемы но, как правило, изменяет их. Больше того, физическая конструкция может часто внести несколько дефектов в первоначальную разработку. Сейчас мы оперируем с компонентами, считая их компонентами с сосредоточенными параметрами - емкостью, индуктивностью, сопротивлением. Однако при синтезе схемы соединений необходимо учитывать не только величины, определяющие непосредственное функциональное назначение кадодого компонента, но и скрытые нежелательные или случайные параметры компонентов. Ими могут быть паразитная индуктивность и сопротивление конденсатора, время пролета носителей заряда в электронной лампе или полупроводниковом приборе, индуктивно-емкостные характеристики резисторов (добротность и резонансная частота.) Может оказаться, что земляной провод имеет очень большую индуктивность. Могут возникнуть паразитные эффекты из-за сближения электромагнитных или электростатических полей проводников или деталей, которые приведут к большим токам утечки или паразитным сигналам. Самовозбуждения и помехи устранимы только при очень тщательном построении монтажной схемы и точном определении критического по самовозбуждению варианта схемы. Выбор блокировочных конденсаторов должен исходить из необходимости иметь малый импеданс в рабочем диапазоне частот схемы.

7. Параметры размещения проводников

Аппаратная реализация электрической схемы создает много побочных эффектов, например приводит к бозникно- вению помех. Такие помехи часто можно разделить на поме-

хи, возникающие на плате, и помехи через общую землю. Если при проектировании частей каждой схемы придерживались правила использования отдельного заземляющего провода, подключаемого к земле в одной точке, то эта проблема обязательно возникнет, и притом в самом худшем варианте. Во избежание этого необходимо обратить внимание на форму заземляющих проводников.

Одновременно следует определить правила разделения всей схемы на функциональные части.

Например, очень критичны в фазовой и амплитудной характеристиках на граничных частотах усилители с обратной связью. Это позволяет управлять запасом стабильности и параметрами всей системы. Разработку такой схемы нельзя считать законченной до тех пор, пока полностью не определены критические характеристики и допускаемые отклонения номиналов всех выбранных компонентов Б конкретной схеме. Определение соотношения между первичной разработкой и конечным изделием составляет 95% решения всей задачи.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КОНФИГУРАЦИИ СХЕМ

8. Соображения по размерам

В соответствии с установившимися тенденциями часто приходится разрабатьшать все более легкую и малогабаритную аппаратуру. Ограничение размеров, массы и обеспечение транспортабельности и удобства использования являются обычными требованиями для авиационной и космической аппаратуры.

С уменьшением массы сразу появляется опасность потери прочности. Следовательно, необходимо тщательно оценить все аспекты этого шага. С уменьшением размеров возникает также очень много проблем, и некоторые из них совершенно новые. Например, концентрация тепловой энергии, являющаяся главным тормозом, ограничивающим степень миниатюризации. Перегрев уменьшает срок службы компонентов и платы. В настоящее время средняя мощность рассеяния одной интегральной логической схемы примерно равна 30 мет. Имеется тенденция уменьшения этой величины вплоть до 100 мквт. Однако поскольку мощность рассеяния растет пропорционально скорости работы схемы,

. а стремление к увеличению скорости работы определяет основную тенденцию в электронике, проблема тепла всегда .будет существовать. Простейший способ отвода тепла из плоской конструкции состоит в использовании внешнего проводящего слоя в качестве теплоотвода. Другой способ, который пригоден при обычных компонентах (как это видно из кривых теплообмена), состоит в обеспечении легкого доступа ко всем отдельным компонентам.

При разработке электронной системы очень часто приходится в связи с требованиями технологии, проверки или обслуживания разбивать систему на несколько модулей меньшего объема. Модули в рабочем режиме соединяются проводниками, имеющими соответствующие разъемы. Разъемы могут быть разных типов, и их выбор оказывает .сильное влияние на надежность всей системы, ее ремонтопригодность, размеры, массу и стоимость.

9. Модульность

Использование модульной конструкции дает большие выгоды, но на практике имеет свои ограничения. Здесь также существует необходимость выбора определенных компромиссов. Приведенный список иллюстрирует типичные характеристики модульной конструкции:

Преимущества Недостатки

1. Получение стандартных, уни- 1. Увеличение общего числ версальных, проверенных и контактов, оптимизированных функцио- 2. Уменьшение общей эффек-нальных блоков. тивности (больше обору-

2. Обеспечение механизации тех- дования, контактов и не-нологического процесса. эффективное использова-

3. Облегчение обнаружения не- ние объема), исправности (автоматизация). 3 . Увеличение размеров си-

4. Минимизация времени про- стемы.

стоя оборудования (смена не- , 4. Увеличение общего веса

исправного модуля). системы.

5. Простота введения модифика- 5. Увеличение количества ции и улучшения системы пу- , ЗИПа.

тем замены модулей. 6. Стоимость резервных под-

.. 6. Возможность организации блоков высока по сравне-

массового производства. нию со стоимостью ре-

7. Определенная степень унифи- зервных частей.

кации (упрощает разработку 7. Усложнение схемы моду-

и экономит время). лей в связи с необходи-