Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации

Курсовой проект

 

по курсу “Конструирование ЭВС”

студент: Вилинский Д.                                                 группа ИУ4-92

 

консультант: Шахнов В. А.

 

Москва                                                                                                                                     1997

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Техническое задание.........................................................................   Подбор элементной базы..................................................................   Расчет теплового режима блока.......................................................   Расчет массы блока..........................................................................   Расчет собственной частоты ПП......................................................   Расчет схемы амортизации..............................................................   Расчет надежности по внезапным отказам......................................   Литература........................................................................................

3   4   5   13   13   14   16   18

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

1. Назначение аппаратуры.

Данный блок относится к классу бортовой аппаратуры и предназначен для установки в управляемый снаряд. Функционально блок предназначен для свертки сигнала принимаемого бортовой РЛС.

 

2. Технические требования:

а) условия эксплуатации:

      - температура среды t_о=30 ^оC;

      - давление p = 1.33 × 10⁴ Па;

б) механические нагрузки:

      - перегрузки в заданном диапазоне

f, Гц	10	30	50	100	500	1000
g	5	8	12	20	25	30

      - удары u = 50 g;

в) требования по надежности:

      - вероятность безотказной работы P(0.033) ³ 0.8.

 

3. Конструкционные требования:

а) элементная база - микросхемы серии К176 с КМДП логикой;

б) мощность в блоке P £ 27 Вт;

в) масса блока m £ 50 кг;

г) тип корпуса - корпус по ГОСТ 17045-71;

д) тип амортизатора АД -15;

е) условия охлаждения - естественная конвекция.

ПОДБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

 

Поскольку проектируемый электронно-вычислительный блок является бортовой аппаратурой, то к нему предъявляются следующие требования:

*  высокая надежность;

*  высокая помехозащищенность;

*  малая потребляемая мощность;

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют интегральные микросхемы на дополняющих МДП (МОП) структурах - КМДП структуры.

Цифровые интегральные схемы на КМДП-транзисторах - наиболее перспективные. Мощность потребления в статическом режиме ЦИС составляет десятки нановатт, быстродействие - более 10 МГц. Среди ЦИС на МДП-транзисторах ЦИС на КМДП-транзисторах обладают наибольшей помехоустойчивостью: 40...45 % от напряжения источника питания. Отличительная особенность ЦИС на КМДП-транзисторах - также высокая эффективность использования источника питания: перепад выходного напряжения элемента почти равен напряжению источника питания. Такие ЦИС не чувствительны к изменениям напряжения питания. В элементах на КМДП-транзисторах полярности и уровни входных и выходных напряжений совпадают, что позволяет использовать непосредственные связи между элементами. Кроме того, в статическом режиме их потребляемая мощность практически равна нулю.

Таким образом была выбрана серия микросхем К176 (тип логики: дополняющие МОП-структуры). Конкретно были выбраны две микросхемы:

*  К176ЛЕ5 - четыре элемента 2ИЛИ-НЕ;

*  К176ЛА7 - четыре элемента 2И-НЕ.

 

Параметр	К176ЛЕ5	К176ЛА7
Входной ток в состоянии “0”, Iвх0, мкА, не менее	-0.1	-0.1
Входной ток в состоянии “1”, Iвх1, мкА, не более	0.1	0.1
Выходное напряжение “0”, Uвых0, В, не более	0.3	0.3
Выходное напряжение “1”, Uвых1, В, не менее	8.2	8.2
Ток потребления в состоянии “0”, Iпот0, мкА, не более	0.3	0.3
Ток потребления в состоянии “1”, Iпот1, мкА, не более	0.3	0.3
Время задержки распространения сигнала при включении tзд р1,0, нс, не более	200	200
Время задержки распространения сигнала при включении tзд р0,1, нс, не более	200	200

 

Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации

 

Напряжение источника питания, В	5 - 10 В
Нагрузочная способность на логическую микросхему, не более	50
Выходной ток Iвых0 и Iвых1, мА, не более	0.5
Помехоустойчивость, В	0.9

 

 

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА БЛОКА

Исходные данные:

 

Размеры блока:	L­1=250 мм L­2=180 мм L­3=90 мм
Размеры нагретой зоны:	a1=234 мм a2=170 мм a3=80 мм
Зазоры между нагретой зоной и корпусом	hн=hв=5 мм
Площадь перфорационных отверстий	Sп=0 мм2
Мощность одной ИС	Pис=0,001 Вт
Температура окружающей среды	tо=30 оC
Тип корпуса	Дюраль
Давление воздуха	p = 1.33 × 104 Па
Материал ПП	Стеклотекстолит
Толщина ПП	hпп = 2 мм
Размеры ИС	с1 = 19.5 мм с2 = 6 мм c3 = 4 мм

 

РАСЧЕТ МАССЫ БЛОКА

 

Исходные данные для расчета:

 

Масса блока ИС	mис = 24 г = 0.024 кг
Плотность дюралюминия	rдр = 2800 кг/м3
Плотность стеклотекстолита	rСт = 1750 кг/м3
Толщина дюралюминия	hk = 1 мм = 0.001 м
Толщина печатной платы	hпп = 2 мм = 0.002 м
Количество печатных плат	nпп = 60
Количество ИС	nис = 25

 

 

РАСЧЕТ СХЕМЫ АМОРТИЗАЦИИ

Исходные данные

 

Вид носителя - управляемый снаряд
Масса блока m = 42.385 кг
f, Гц	10	30	50	100	500	1000
g	5	8	12	20	25	30

 

1. Рассчитаем величину вибросмещения для каждого значения f.

так как нам известен порядок К_e» 10³, то при минимальной частоте f = 10 Гц

следовательно мы можем рассчитать величину вибросмещения для каждой частоты спектра. Результат расчета представим в таблице:

 

f, Гц	10	30	50	100	500	1000
g	5	8	12	20	25	30
x, мм	13	2	1	0.5	0.25	0.076

 

2. Расчет номинальной статической нагрузки и выбор амортизатора.

Так как блок заполнен одинаковыми модулями то и масса его распределена равномерно. При таком распределении нагрузки целесообразно выбрать симметричное расположение амортизаторов. В таком случае очень легко рассчитывается статическая нагрузка на амортизатор:

Исходя из значений Р₁...Р₄ выбираем амортизатор АД -15 который имеет: номинальную статическую нагрузку Р_ном = 100....150 Н, коэффициент жесткости k_ам = 186.4 Н/см, показатель затухания e = 0.5.

 

3. Расчет статической осадки амортизатора и относительного перемещения блока.

Статическая осадка амортизаторов определяется по формуле:

Для определения относительного перемещения s(f) необходимо сначала определить собственную частоту колебаний системы

и коэффициент динамичности который определяется по следующей формуле

 

Результат расчета представим в виде таблице

 

Масса блока m = 42.385 кг
f, Гц	10	30	50	100	500	1000
g	5	8	12	20	25	30
f, Гц	10	30	50	100	500	1000
x(f), мм	13	2	1	0.5	0.25	0.076
m(f)	1.003	1.118	1.414	2.236	4.123	13.196
s(f)= x(f) m(f)	13.039	2.236	1.414	1.118	1.031	1.003

 

ЛИТЕРАТУРА

1. О. Д. Парфенов, Э. Н. Камышная, В. П. Усачев. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры. “Радио и связь”, 1989 г.

2. Л. Н. Преснухин, В. А. Шахнов. Конструирование электронных вычислительных машин и систем. М. “Высшая школа”, 1986 г

3. В. А. Шахнов. Курс лекций.

 

Курсовой проект

 

по курсу “Конструирование ЭВС”

студент: Вилинский Д.                                                 группа ИУ4-92

 

консультант: Шахнов В. А.

 

Москва                                                                                                                                     1997

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Техническое задание.........................................................................   Подбор элементной базы..................................................................   Расчет теплового режима блока.......................................................   Расчет массы блока..........................................................................   Расчет собственной частоты ПП......................................................   Расчет схемы амортизации..............................................................   Расчет надежности по внезапным отказам......................................   Литература........................................................................................

3   4   5   13   13   14   16   18

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

1. Назначение аппаратуры.

Данный блок относится к классу бортовой аппаратуры и предназначен для установки в управляемый снаряд. Функционально блок предназначен для свертки сигнала принимаемого бортовой РЛС.

 

2. Технические требования:

а) условия эксплуатации:

      - температура среды t_о=30 ^оC;

      - давление p = 1.33 × 10⁴ Па;

б) механические нагрузки:

      - перегрузки в заданном диапазоне

f, Гц	10	30	50	100	500	1000
g	5	8	12	20	25	30

      - удары u = 50 g;

в) требования по надежности:

      - вероятность безотказной работы P(0.033) ³ 0.8.

 

3. Конструкционные требования:

а) элементная база - микросхемы серии К176 с КМДП логикой;

б) мощность в блоке P £ 27 Вт;

в) масса блока m £ 50 кг;

г) тип корпуса - корпус по ГОСТ 17045-71;

д) тип амортизатора АД -15;

е) условия охлаждения - естественная конвекция.

ПОДБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

 

Поскольку проектируемый электронно-вычислительный блок является бортовой аппаратурой, то к нему предъявляются следующие требования:

*  высокая надежность;

*  высокая помехозащищенность;

*  малая потребляемая мощность;

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют интегральные микросхемы на дополняющих МДП (МОП) структурах - КМДП структуры.

Цифровые интегральные схемы на КМДП-транзисторах - наиболее перспективные. Мощность потребления в статическом режиме ЦИС составляет десятки нановатт, быстродействие - более 10 МГц. Среди ЦИС на МДП-транзисторах ЦИС на КМДП-транзисторах обладают наибольшей помехоустойчивостью: 40...45 % от напряжения источника питания. Отличительная особенность ЦИС на КМДП-транзисторах - также высокая эффективность использования источника питания: перепад выходного напряжения элемента почти равен напряжению источника питания. Такие ЦИС не чувствительны к изменениям напряжения питания. В элементах на КМДП-транзисторах полярности и уровни входных и выходных напряжений совпадают, что позволяет использовать непосредственные связи между элементами. Кроме того, в статическом режиме их потребляемая мощность практически равна нулю.

Таким образом была выбрана серия микросхем К176 (тип логики: дополняющие МОП-структуры). Конкретно были выбраны две микросхемы:

*  К176ЛЕ5 - четыре элемента 2ИЛИ-НЕ;

*  К176ЛА7 - четыре элемента 2И-НЕ.

 

Параметр	К176ЛЕ5	К176ЛА7
Входной ток в состоянии “0”, Iвх0, мкА, не менее	-0.1	-0.1
Входной ток в состоянии “1”, Iвх1, мкА, не более	0.1	0.1
Выходное напряжение “0”, Uвых0, В, не более	0.3	0.3
Выходное напряжение “1”, Uвых1, В, не менее	8.2	8.2
Ток потребления в состоянии “0”, Iпот0, мкА, не более	0.3	0.3
Ток потребления в состоянии “1”, Iпот1, мкА, не более	0.3	0.3
Время задержки распространения сигнала при включении tзд р1,0, нс, не более	200	200
Время задержки распространения сигнала при включении tзд р0,1, нс, не более	200	200

 

Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации

 

Напряжение источника питания, В	5 - 10 В
Нагрузочная способность на логическую микросхему, не более	50
Выходной ток Iвых0 и Iвых1, мА, не более	0.5
Помехоустойчивость, В	0.9