7.4. Последовательность компоновки ЭРЭ 7 4. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОМПОНОВКИ ЭРЭ [4, 7]*

Обшие правила

Сложность компоновки зависит от особенностей работы схемы и условий ее эксплуатации. Оценка сложно-сети - величина относительная.

Общими факторами, определяющими усложнение компоновки за счет функциональных особенностей, являются: повышение требований к стабильности, увеличение числа входов и выходов, уровня дестабилизирующих факторов, разницы между формой и размерами лабораторного макета и проектируемого И, увеличение точности работы. Конкретные требования зависят от особенностей работы схемы.

Компоновка ЭЛ бортовой РЭА, работающей в условиях значительных по величине разнообразных де-стаби,пизирующнх факторов, наиболее трудоемка, легче - компоновка ЭЛ носимой или возимой, еще легче - стационарной РЭА. Наиболее сложны по компоновке различные усилительные устройства, проще - генераторные, еще проще - логические и устройства питания.

Компоновка элементов усилителей тем сложнее, чем выше коэффициент усиления, че.м шире или уже полоса частот, чем выше или ниже резонансная частота, чем меньше длительность импульса (для ВУ). Увеличе-вие коэффициента усиления приводит к повышению вероятности паразитных связей между входными и выходными ЭЛ. Расширение полосы частот - причина роста верхней граничной частоты, на которой резко проявляют себя паразитные параметры, особенно индуктивных ЭЛ. Уменьшение нижней граничной частоты - причина значительных затруднений в экранировании магнитных полей.

Рост резонансной частоты при уменьшении полосы частот - причина использования высокодоброт-вых контуров, очень сложных в конструировании И чувствительных к наводкам. Понижение резонансной частоты (особенно в область

0,1...10 Гц) - причина усложнения структуры контуров, в которых часто приходится использовать электромеханические системы и им подобные решения. Сокращение длительности импульса -- причина появления весьма высокочастотных компонентов разложения, которые очень чувствительны к влиянию различных конструктивных ЭЛ.

Компоновка ЭЛ генераторов тем сложнее, чем выше или ниже уровень выходной мощности, выше или ниже рабочая частота, больше число рабочих каналов, меньше плотность воздуха (наиболее опасна зона 1...3 мм рт. ст. или 133... 400 Па), выше рабочее напряжение и требуемая эффективность экранирования.

Повышение выходной мощности связано с увеличением рабочих напряжения и тока, что требует увеличения расстояний между ЭЛ, увеличения сечений токопроводрв, применения специальных систем охлаждения и мер по защите от ионизирующих излучений, возникающих при рабочих напряжениях выше 10 кБ. Понижение выходной мощности резко увеличивает влияние вспомогательных конструктивных ЭЛ на стабильность параметров и уровень мощности. Повышение рабочего напряжения предъявляет повышенные требования к компоновке как электрических, так и механических ЭЛ конструкции РЭА и к конструкции самих колебательных контуров (в том числе переходного типа).

Увеличение числа рабочих каналов (на каждом из которых имеется как минимум две настройки в колебательном и контуре связи) требует специальных мер по развязке контуров каналов (экраны) и сложных коммутационных устройств. Понижение плотности воздуха до 1...3 мм рт. ст. (133...400 Па) причина тихого коронного разряда даже при напряжениях 100...200 В, что уменьшает выходную мощность, уменьшает стабильность работы и увеличивает уровень шумов (что очень нежелательно в гетеродинах приемников и измерительных генераторах). Весьма сложно решать задачу по получению высокой степени эффективности экранирования в изме-ри1елы1ых генераторах и мощных генераторах СВЧ.

1тралзистож tpesucmopa.

Рис, 7.11. Последовательность преобразования запутанного графического изображения принципиальной схемы (а) в более удобочитаемое (б), построение на базе удобочитаемой схемы потенциальной (в) и термальной (г) эпюр, jieMbi группировки элементов (д) и компрйовки (е)

Impaf/зистор, Ърезистот, г fiOHdeffcam:, иатушиа

ОтгОсз

R3 L

Компоновка ЭЛ логических устройств (ЭВМ, системы обработки данных) тем сложнее, чем больше разница между входными и выходными напряжениями или токами, чем короче длительность импульса, выше быстродействие и точность, больше количествофункций и сложнее монтажные структуры.

Чем больше разница между входными и выходными напряжениями или токами, тем выше коэффициент усиления устройства Сокращение длительности импульса, човышение быстродействия и точности - причина появления ВЧ составляющих; рост количества функций - причина увеличения числа входов и выходов, усложнения монтажных структур и роста паразитных связей (в первую очередь емкостного характера).

Компоновка ЭЛ устройств питания тем сложнее, чем выше или ниже выходное напряжение (больше или меньше выходной ток), чем больше выходов и чем выше стабильность их параметров. Увеличение выходного напряжения или тока требует увеличения зазоров, применения прочных в электрическом отношении материалов, увеличения сечения токо-проводов, применения систем охлаждения (от простейших радиаторов до сложных водовоздушных систем). Высокие стабильности выходных напряжений, и токов требуют применения усилителей постоянного тока со значительными коэффициентами усиления, что при большем числе выходов заставляет рассматривать устройство питания в виде совокупности усилителей.

Дополнительными факторами общего характера будут: количество информации, перерабатываемое в И; тип активных ЭЛ (электронные, ионные, диэлектрические, магнитные, полупроводниковые); требуемая форма и размеры; вид электромонтажных соединений; технология изготовления, сборки и регулировки; заданная компоновочная схема.

После выяснения степени сложности компоновки с учетом функционального назначения и общих дополнительных факторов необходимо проанализировать ТЗ последовательно: 1. Выяснить назначение ЭЛ схемы и определить нх электрические и тепловые режимы.

Рис. 7.12. Часть электрической схемы (а) и варианты построения потенциальных (б, в, г, Д) в термальных (е) эпюр при различной компоновке элементов

2. Проанализировать условия эксплуатации и степень влияния дестабилизирующих факторов на работу ЭЛ и схемы в целом.

3. Выявить наиболее важные внутренние источники нестабильности схемы (ее ЭЛ) и их чувствительность к внешним электрическим, магнитным, тепловым, механическим и другим видам воздействия.

4. Определить пути возможных внутренних паразитных наводок между ЭЛ схемы за счет гальванической паразитной связи, электрических, магнитных и электромагнитных полей.

5. Оценить величину, характер и особенности входных и выходных сигналов- и напряжений питания (особенно в чувствительных и высоковольтных цепях).

6. Предусмотреть наличие дополнительных, не указанных на принципиальной схеме, ЭЛ в виде контрольных точек, экранов и развязывающих цепей, повышающих качество работы И.

7. Вычислить координаты ЦТ (при необходимости), проанализировать варианты координат точек крепления и характерных схемных (вход, выход, контроль, питание) точек.

8. Учесть характер смены ЭЛ, критичность- расположения подборных, построечных, регулировочных и индикаторных устройств и определить на основе проведенного анализа генеральную линию компоновки И.

Функциональные узлы с Дискретными элементами

Последовательность компоновки *У с дискретными элементами

1. Анализируем начертание принципиальной схемы и при ее запутан-

ном выполнении (например, как на рис. 7.И, а) перечерчиваем так, чтобы обеспечить простоту рисунка и легкость анализа (рис. 7.11, б).

2. Составляем окончательный вариант принципиальной схемы с уточненными типоразмерами элементов и их вариаций.

3. Вычисляем потенциал сигналов и t/mln в характерных точках схемы для максимальных значений входных сигналов или их вариаций (для схем, имеющих различные устойчивые состояния, вычисления проводим для всех режимов), и на основе полученных данных с учетом полярности строим потенциальные эпюры схемы (на рис. 7.11, в показана только односторонняя сигнальная эпюра для положительной полярности, откладываемая вверх или вправо, а для отрицательной-вниз и влево).

4. Рассчитываем мощности тепловых потерь схемных элементов и строим термальные эпюры (изотермы с заданной температурой на контуре), позволяющие оценить требуемую тепловую площадь элемента (рис. 7.11, г).

5. Группируем пассивные ЭЛ рядом с активными в виде таблицы (рис. 7.11, д), а затем в виде компоновочного эскиза (рис. 7.11, е), трансформируя полученную схему компоновки с учетом потенциальных и термальных эпюр ЭЛ и различных вариантов их взаимного расположения (рис. 7.12).

Пример последовательности составления монтажного эскиза ФУ с дискретными элементами при про- водочном монтаже приведен на рис. 7.13. Принципиальная схема перерисовывается с учетом допустимых двух паек на один лепе-