Проектирование устройства захвата и аналого-цифрового преобразования речевого сигнала
Уточнение технических и эксплуатационных показателей устройства. Импульсно-кодовая модуляция. Линейное предсказание. Вокодер - один из основных узлов ПО пакетирования речи. Кодирование звука. Структура устройства. Электрическая принципиальная схема.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 05.11.2012 |
Размер файла | 153,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Далее, имеют место разные особенности кодеров. Так, у кодеров от FhG IIS на 128 kbs оказываются `смазаны' верхние частоты, наблюдается эффект «шепелявости», в то время как у ISO-based вместо этого - «звон». Скорее всего, это связано с разным отношением к частотам выше 16 kHz у данных кодеров. В кодере Lame, кстати, они по умолчанию срезаются, что увеличивает качество кодирования на 128kbs.
На высших битрейтах при последовательном следовании психоакустической модели, разработанной FhG IIS, проблемы могут доставлять только ошибки, внесенные при написании кодера. Впрочем, из-за не слишком большой озабоченности FhG IIS качеством его кодеров на высоких битрейтах уже не раз оказывалось, что новая версия звучит иногда даже несколько хуже старой. Полагаю, причина кроется в недостаточном или неправильном ослаблении ограничений психоакустической модели при повышении битрейта.
VQF - термин VQF происходит от расширения (extension) имени файла содержащего звук сжатый при помощи алгоритма TwinVQ. Этот стандарт сжатия более эффективный и более качественный чем Mpeg Audio Layer3.
Алгоритм TwinVQ был разработан для более мощных процессоров чем требовалось для MP3, однако это сказалось только на сжатии данных в TwinVQ. Изготовление VQF файлов происходит очень медленно. Примерно в три раза медленнее чем аналогичный процесс для Mpeg Audio Layer3 (используя MMX). Нельзя сказать, что VQF файл превосходит или уступает MP3 файлу, это просто различные файлы. При кодировании музыки в MP3, процесс кодирования вносит искажения в звук и вырезается ряд частот. В отличие от этого, когда Вы кодируете музыку в TwinVQ, мелкие незначительные детали теряются и звук “сглаживается” (softened). Так при 96 Kbps VQF файл выглядит более близким к оригиналу чем при 128Kbps MP3, но он менее детален. Две другие проблемы - это спатализация (Spatalisation) и пре-эхо.
TwinVQ использует метод кодирования подобно MP3, AAC или Dolby AC-3. Хотя он и использует некоторые классические средства использованные в MP3 (bitstream) или AAC (interframe backward prediction), но кодирование музыки отличается в корне. В этом методе, индивидуальные биты музыкальных данных непосредственно не кодируются, а объединяются в сегменты (вектора). Эти вектора сравниваются со стандартными образцами, которые подготовлены заранее. Выбирается стандартный вектор, который обеспечивает ближайшее соответствие, и количество, связанное с этим образцом передается как код сжатия. Данные упаковывается в длинный фреймовый режим или короткий фреймовый режим (8 subframes) согласно константе bitrate для того, чтобы повысить устойчивость к ошибке. Искажения сводятся к минимуму, так что музыка и другие звуки успешно воспроизводятся с качеством очень близким к оригиналу.
Технология аудиосжатия TwinVQ включена в стандарт MPEG-4.
1.6 Структура устройства
Обобщённая структура устройства с определёнными оговорками сводится к базовым элементам, реализуемым соответствующими микросхемами.
Кодер обеспечивает приём сигнала с одного из входов, оцифровку и декодирование в соответствии с выбранным стандартом кодирования и передачу полученных данных следующему элементу -- контроллеру. Контроллер выполняет ключевую в организации потоков оцифрованных данных между элементами устройства. Он, в простейшем случае, осуществляет необходимые цифровые преобразования данных, организует их хранение в буфере памяти -- третьем элементе устройства и пересылку данных на устройства дальнейшей обработки сигнала посредством их передачи четвёртому элементу -- устройству ввода-вывода.
Для сокращения избыточности сигнала целесообразно использование процессорного метода кодирования. В составе устройства необходимо предусмотреть ЗУ для хранения управляющей программы процессора. Кроме того, для захвата заданной продолжительности без потери информации, устройство должно включать ОЗУ значительного объёма.
В состав устройства входят следующие функциональные блоки:
1) Блок аналоговой обработки
Подлежащий обработке сигнал поступает на вход системы. Этот сигнал возможно подвергнуть предварительным преобразованиям в блоке аналоговой обработки для упрощения последующих цифровых преобразующих устройств.
2) Блок аналого-цифрового преобразования (АЦП).
В данном блоке аналоговый сигнал дискретизируется, квантуется и предварительно кодируется (например, по методу ИКМ). Так как преобразование происходит в режиме реального времени, то необходимо использовать АЦП с частотой дискретизации 13,5 МГц и выше.
3) Блок цифровых преобразований
В блоке цифровых преобразований в реальном времени производится предварительная обработка цифрового сигнала, включающие в себя операции, которые могли быть исключены из аналогового части, так как цифровые методы имеют преимущества в точности, в простоте алгоритма преобразования и в компактности оборудования. Данный блок также может осуществлять преобразования кодировки сигнала.
4) Устройство управления
Выполняет ключевую роль в организации потоков оцифрованных данных между элементами устройства. Он организует их хранение в буфере памяти, пересылку данных для обработки в арифметическом устройстве и передачу обработанных данных на внешние устройства посредством устройства ввода-вывода.
5) Арифметическое устройство
Как указывалось, в полученном сигнале содержится значительная избыточность, которая может быть в определённой степени сокращена путём дополнительного, более эффективного кодирования в арифметическом устройстве, которое, управляясь по заданной программе блоком управления, реализует совместно с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) заданный алгоритм обработки. Было принято решение в пользу использования в качестве кодирующего устройства цифрового процессора обработки сигналов, что позволит использовать различные методы кодирования, в зависимости от сферы применения конечного устройства.
6) Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) Оперативное запоминающее устройство используется для записи, хранения и считывания данных, предназначенных для обработки арифметическим устройством и пересылки, посредством устройства ввода-вывода, во внешний канал связи. Так же возможно использовать ОЗУ для хранения кодов программы, загружаемых с внешних источников.
7) Устройство ввода-вывода осуществляет обмен информацией с внешними устройствами.
1.7 Разработка электрической принципиальной схемы устройства
1.7.1 Выбор элементной базы
При выборе элементной базы необходимо учитывать следующие основные технические и эксплуатационные требования у проектируемому устройству:
- быстродействие;
- энергопотребление;
- стоимость;
- условия хранения и эксплуатации (температурный диапазон, давление, влажность);
- срок хранения и эксплуатации;
- механические воздействия (вибрация, удары, перегрузки);
- специальные воздействия (радиация, электромагнитные излучения).
Как указывалось ранее, для выполнения разнообразных операций над исходным сигналом возможно использование различного рада аналоговых микросхем. Однако использование достижений в области быстродействующих цифровых интегральных схем позволяет многие из этих предварительных операций по обработки выполнить в цифровой форме, что во многих случаях приводит к улучшению качества и повышению компактности, надёжности и простоты использования устройств обработки. Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности использования на входе устройства захвата специализированных СБИС цифровых кодеров.
Такие цифровые кодеры широко представлены различными производителями (Philips Semiconductor, Analog Devices, Texas Instrumental, SEMTECH Microelectronics и другие) и имеют во многом идентичные характеристики. Выбор был остановлен на 16-битном аналого-цифровом и цифро-аналоговом кодере для голосовых устройств - XE3006l019 фирмы SEMTECH Microelectronics
Характеристики XE3006l019 :
-напряжение питания 1,8 - 3,6 В.
-частота 4-48 кГц;
-стандартный динамический диапазон 78 дБ.
При рассмотрении возможных разных вариантов построения устройства было принято решение в пользу использования процессорного метода обработки с использованием цифровых процессоров обработки сигналов.
При выборе микропроцессора необходимо учитывать требования по быстродействию, разрядности, потребления энергии и его стоимости. Применение слишком дорогих процессоров не будет оправдано.
С учётом рассмотрения некоторых характеристик процессоров, объёмом внутрикристальной памяти, требованиям по быстродействию, точности вычисления и функциональности, а так же учитывая возможность снижения потребляемой мощности и стоимости, целесообразно выбрать цифровой процессор MSP430F149 фирмы Texas Instruments. Данный процессор имеет низкое потребление питания -- 1,8--3,6 Вольт; имеет расширенные возможности отладки; содержит диспетчер внешней памяти с поддержкой SDRAM (синхронного динамического ОЗУ), SRAM (статического ОЗУ), FLASH (ПУЗ с электрической перезаписью) и простого ПЗУ. Процессор предоставляет возможность динамического управления энергопотреблением и быстродействием.
Система периферии процессора так же включает:
-таймеры общего назначения;
-универсальный асинхронный приёмопередатчик;
-часы реального времени;
-сторожевой таймер.
Вся периферия, кроме входов-выходов общего назначения, часов реального времени, и таймеров, поддерживаются гибкой структурой прямого доступа к памяти (DMA). Различные внутренние шины обеспечивают достаточную пропускную способность, чтобы не останавливать ядро процессора, даже когда активны все, внутренняя и внешняя периферия.
Арифметические логические устройства исполняют стандартный набор арифметических и логических действий над данными. Включено много специальных инструкций для ускорения различных задач обработки сигналов.
1.7.2 Разработка принципиальной схемы
В качестве кодирующего устройства аудио-сигнала была выбрана микросхема XE3006l019 (D1). Данной ИМК в цепях подключения, производителем микросхемы, рекомендуется установка разделительных конденсаторов и резисторов для согласования с линией связи. Также, для работы задающего генератора, необходима установка кварцевого резонатора. По документации на данную ИМК неиспользованные выводы допускается оставлять неподключёнными.
Для непосредственного захвата аудио-сигнала в устройство должен быть встроен микрофон высокой чувствительности.
Для реализации проектируемого устройства применён цифровой процессор обработки сигналов MSP430F149 (D3). Стабилизация задающего генератора процессора так же требует установки кварцевого резонатора. Внутренняя рабочая частота процессора и частота внешней шины устанавливаются программно, настройкой соответствующих множителей.
Синхронизация обмена кодирующего устройства с процессором производится с помощью генерируемых тактовых импульсов.
Проектируемая микропроцессорная система кроме процессора и кодирующего устройства содержит в себе оперативное и постоянное запоминающие устройства и схему ввода-вывода данных.
Оперативное запоминающее устройство используется для хранения обрабатываемых данных, а постоянное запоминающее устройство -- для хранения программ и используемых констант.
При организации внешнего ОЗУ необходимо задаться требуемым объёмом памяти. Для реализации оперативной памяти применяют микросхемы статических и динамических ОЗУ. Статические модули имеют существенно меньшую вместимость, по сравнению с микросхемами динамической памяти, но зато они проще в применении и во многих случаях предпочтение отдаётся именно им. Однако для реализации данного устройства требуется значительный объём памяти, кроме того сложности в управлении динамическим ОЗУ играют незначительную роль, так как используемый процессор содержит контроллер управления такого рода устройствами. Исходя из этого, а так же учитывая разрядность шины данных процессора и типовую организацию выпускаемых микросхем оперативной памяти, объём внешнего ОЗУ был принят равным 32М16 (512 Мб), для реализации которого использована микросхема K9W8GO8U1M-YCB, фирмы Samsung, информационной ёмкостью 32М16, временем доступа 5,4 нс, максимальной частотой доступа 133 Мгц и максимальным током потребления 255 мА.
Сброс процессора и других требующих того, компонентов устройства захвата производится микросхемой LM8365BALMF22 при подаче питания, а так же при падении питающего напряжения ниже допустимого уровня.
Так как процессор полностью совместим со стандартом IEEE 1149.1, так же известным как стандарт JTAG (объединённая рабочая группа по автоматизации тестирования), то для возможности использования ТАР (тестовый порт) процессора был добавлен разъём Х3, обеспечивающий доступ средствам контроля и управления процессом конечного устройства.
Использование ТАР позволит разработчику загрузку кода, просмотр и модификацию памяти, регистров и стеков процессора без воздействия на нормальную работу и синхронизации конечной системы.
Использование USB во многих случаях допускает питание устройства от кабеля, по которому кроме информационных сигналов передаётся и питающее напряжение 5В. Однако рабочий ток по стандарту USB не должен превышать 500 мА, кроме того, если хаб к которому осуществляется подключение не может обеспечить заявленный устройством ток, то оно не конфигурируется и, следовательно, не может быть использовано. Так как потребление схемы близко к максимальному допустимому спецификацией USB, то был выбран вариант питания устройства от внешнего источника напряжения 5 вольт, подключаемому к разъёму Х5.
В последнее время в силу развития технологии интегральных микросхем для обеспечения помехоустойчивости и стабильности питающих напряжений стало целесообразно использовать маломощные интегральные стабилизаторы, обладающие малыми габаритами и низкой стоимостью. Для разрабатываемого устройства был использован интегральный стабилизатор напряжения TPS61070DDC. Кроме того, процессору, для питания ядра, требуется регулируемое напряжение обеспечение которого реализовано с использованием внутреннего регулятора процессора и транзистора IRLML6302.
Низкочастотные помехи, проникающие в систему по шинам питания блокируются с помощью конденсаторов, подключённых в каждой цепи питания. Кроме того, для обеспечения помехоустойчивости по высокой частоте на печатных платах с использованием быстродействующих микросхем и в соответствии с рекомендациями производителей используемых ИМС, установка развязывающих ёмкостей по высокой частоте между цепью питания и общим проводом необходима для каждого вывода питания в непосредственной близости от этих выводов. На основании сказанного для установки на плате было выбрано 28 конденсаторов типа К10-69В. Также, для уменьшения влияния на аналоговые сигналы помех, возникающие в цифровом сегменте схемы, установлена разделительная индуктивность между цепями питания цифровой и аналоговой частей устройства.
Схема электрическая принципиальная проектируемого устройства приведена в графической части проекта.
2. Конструкторско-технологический раздел
2.1 Информационно патентный поиск
При конструировании устройств в первую очередь необходимо провести патентное исследование, результатом которого является выявление патентов и авторских свидетельств, по тематике наиболее близкой к теме данного дипломного проекта. Патентный поиск является очень сложной научно-исследовательской работой. Требуется использование информации, полученной в доверительном источнике. В ходе этой работы была найдена следующая близкая по техническим решениям разработка -- цифровой рекордер «ГНОМ-М».
Цифровой рекордер «ГНОМ-М» предназначен для работы в сложной акустической обстановке в помещении и на улице. Цифровая звукозапись осуществляется во встроенную энергонезависимую память (EEPROM) с использованием встроенного или выносного высокочувствительного и малошумящего электретного микрофона. Объем памяти составляет 224 Mб, что позволяет без искажения записывать речевые сигналы со сжатием по мю-закону продолжительностью до 9 часов в полосе 200-3600 Гц и до 4 часов в полосе 200-7200 Гц. Высокое качество записи (соотношение сигнал/шум в сквозном канале - 72 дБ, коэффициент нелинейных искажений менее 0.05%) обеспечивает необходимый уровень разборчивости речи. Прослушивание и все другие операции с записанной информацией осуществляются только с помощью ПК под управлением специального программного обеспечения.
По результатам тестов устройство имеет скорость передачи данных 1,92 Мб/с на ведущую ЭВМ.
Недостатками данного устройства являются относительно большое количество интегральных микросхем, а так же устаревшие микросхемы. Целью проектируемого устройства является улучшение характеристик при меньших массогабаритных показателях, энергопотребление и большей надёжности. Положительный эффект достигается за счёт использования современной элементной базы. В спроектированном устройстве использован современный процессор цифровой обработки сигналов с большим объёмом памяти и высокой вычислительной производительностью, что повышает быстродействие устройства по сравнению с аналогом. Использование микропроцессора, работающего под управлением программы, позволяет легко вносить изменения в параметры и структуру алгоритма обработки путём изменения в программном обеспечении.
Разрабатываемый в данном проекте вариант имеет более высокие показатели надёжности, меньшие массогабаритные показатели, меньшее энергопотребление.
На основе этого можно сделать вывод, что применение данного устройства и вида его реализации, является целесообразным, т. к. оно отвечает требованиям, предъявляемым к современной технике.
2.2 Разработка технического задания
Техническое задание разрабатывается на основе исходных требований заказчиков, результатом выполнения научных исследований и экспериментальных работ, научного прогнозирования, анализа последних достижений и технического уровня отечественной и зарубежной техники и технологии, изучения патентной информации.
В общем случае, в соответствии с ГОСТ 15.001-73, техническое задание должно включать: наименование аппаратуры и область применения, основание для разработки, цель и назначение разработки, источники разработки, технические требования, экономические показатели, стадии и этапы разработки, порядок контроля и приёмки.
1. Наименование аппаратуры:
Цифровая аппаратура обработки речевых сигналов. Относится к наземной, стационарной, гражданской аппаратуре.
2. Область применения:
Вычислительные комплексы обработки на базе ЭВМ.
3. Назначение аппаратуры:
Захват и аналого-цифровое преобразование аудио-сигнала.
4. Технические характеристики:
- Коэффициент качества передачи (MOS) 3,5;
- Задержка передачи не более 0,125 мс;
- Динамический диапазон речи 40 дБ.
5. Требования к конструкции изделия:
- устройство предназначено для работы в составе вычислительного комплекса на базе ПЭВМ, связь с которой, осуществляется посредством интерфейса USB;
- устройство должно представлять собой один печатный узел, помещённый в компактный корпус;
- конструкция должна удовлетворять требованиям ремонтопригодности согласно ГОСТ 21.623-76, техники безопасности по ГОСТ 12.002-80 и технологичности по ГОСТ 18.8310-73;
- проектируемое изделие должно допускать непрерывную работу в течении 8 часов и выполнять функции встроенной автономной проверки работоспособности.
6. Требования по живучести и устойчивости к внешним воздействиям:
- предельные допустимые значения параметров окружающей среды, воздействующих на конструкцию, должны соответствовать ГОСТ РВ 20.39.304-98 (гр. 1.1) для данной группы аппаратуры.
7. Требования по надёжности:
Среднее время наработки на отказ 3000 часов.
8. Требования к эргономике и эстетике:
Конструкция должна соответствовать эргономическим требованиям по ГОСТ 16.035-81.
9. Технико-экономические требования:
Создаваемое устройство должно быть эффективнее своего аналога, т. е. Превосходить его по качеству функционирования, степени миниатюризации и технической целесообразности.
10. Требования по безопасности:
11. Разрабатываемое устройство должно обладать экологической совместимостью, т. е. Процесс создания, функционирования и утилизации устройства не должен наносить недопустимый ущерб среде обитания людей и непосредсвенно самим людям.
2.3 Разработка конструкции печатного узла
При проектировании печатных узлов необходимо в первую очередь произвести выбор элементной базы, варианта конструкции узла и типа электрического соединителя.
Для обеспечения надёжности устройства необходимо использование элементной базы с низкой вероятностью отказа и удовлетворяющей требованиям по параметрам внешних воздействий окружающей среды. Предельные значения параметров окружающей среды, воздействующих на конструкцию для данной аппаратуры, приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 Предельные значения параметров окружающей среды
Воздействующие факторы |
Параметры воздействий |
Воздействующие факторы |
Параметры воздействий |
|
Вибрация Частота, Гц Ускорение, м/с2 |
10-70 19,6 |
Влажность относительная Насыщенность, % Температура, _К |
93 298±10 |
|
Ударные сотрясения Ускорение, м/с2 Длительность, мс |
98 5-15 |
Акустические шумы Уровень, дБ Частота, Гц |
85-125 50-1000 |
|
Одиночные удары Ускорение, м/с2 Длительность, мс |
196 1-5 |
Давление атмосферное Максимальное, Па Минимальное, Па |
110000 55000 |
|
Температура максимальная Рабочая, _К Предельная, _К |
323 333 |
Линейные ускорения Замедление, g Центральное, g |
2-4 2-5 |
|
Температура минимальная Рабочая, _К Предельная, _К |
263 253 |
Ветровая нагрузка Рабочая, м/с Предельная, м/с |
до 50 до 70 |
Элементная база выбрана с учётом функционального назначения аппаратуры, условий эксплуатации и стоимости. Эксплуатационные параметры выбранной элементной базы приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 Эксплуатационные параметры используемых ЭРЭ
Элемент |
Температура |
Вибрация |
Однократные удары |
Линейные ускорения |
Влажность |
|||
Мин. |
Макс. |
Ускор. |
Част. |
|||||
XE3006I019 |
-40 |
+80 |
5g |
1-1500 |
150g |
250g |
98 |
|
K9W8G08U1M-YCB |
-40 |
+80 |
5g |
1-1500 |
150g |
250g |
98 |
|
MSP430F149 |
-40 |
+80 |
5g |
1-2000 |
150g |
500g |
98 |
|
LM8365BALMF22 |
-40 |
+125 |
5g |
1-2000 |
200g |
500g |
98 |
|
TPS61070DDC |
-40 |
+80 |
5g |
1-2000 |
200g |
500g |
98 |
|
SN74LVC1G00DBV |
-40 |
+80 |
5g |
1-2000 |
200g |
500g |
98 |
|
SR0603-3R9MS |
-40 |
+85 |
5g |
1-1500 |
200g |
500g |
98 |
|
SJK-8,192 МГц |
-40 |
+80 |
5g |
1-2000 |
150g |
500g |
98 |
|
KX-327XS-32,768 кГц |
-40 |
+80 |
5g |
1-2000 |
150g |
500g |
98 |
|
SP0103NC3-Y |
-40 |
+85 |
5g |
1-2000 |
200g |
500g |
98 |
|
RLML6302 |
-40 |
+80 |
5g |
1-2000 |
200g |
500g |
98 |
|
Конденсаторы К10-69В |
-60 |
+155 |
20 м/с2 |
1-1500 |
150 м/с2 |
25g |
98 |
|
Резисторы Р1-12-0,125 |
-60 |
+80 |
20 м/с2 |
1-2000 |
150 м/с2 |
25g |
98 |
вокодер звук речь схема
Исходя из ТЗ на изделие, требования к конструкции платы, материалу основания и проводящего рисунка, а также необходимость защиты от климатических, механических и других воздействий должны соответствовать первой группе жёсткости по ОСТ 4.077.000.
Навесные элементы устанавливаются в соответствии с вариантами по ГОСТ 29137-91 на одной поверхности печатной платы.
С учётом принципиальной электрической схемы, рекомендаций производителей и особенностей применения элементной базы, целесообразно использовать двухстороннюю печатную плату.
Печатная плата должна быть выполнена по четвёртому классу точности. Межслойные соединения осуществляются с помощью металлизированных отверстий. Монтажные отверстия так же должны быть металлизированными.
Для изготовления печатной платы выбран полуаддитивный метод получения проводящего рисунка (типовой процесс по ОСТ 4.ГО.101.219). Этот метод позволяет поучить рисунок с высокой точностью и обеспечить высокую плотность монтажа. Защитный рисунок формируется методом фотопечати, т. к. он является наиболее распространённым и обеспечивает высокую плотность и качество монтажа.
Выбранный класс точности позволяет получить высокую плотность монтажа, а следовательно, и минимизировать размеры печатной платы. Шаг координатной сетки выбираем 0,5 мм.
При выборе размеров печатной платы необходимо учитывать наличие по краям свободных полей, предназначенных для установки узла в корпус. С учётом конструкции корпуса, на плате будут установлены разъёмы для электрического соединения с внешними устройствами. Для фиксации платы в корпусе, на ней необходимо предусмотреть наличие монтажных отверстий под крепежные элементы. Необходимо убедиться, что данной площади платы будет достаточно для размещения всех необходимых элементов.
Необходимая площадь печатной платы рассчитывается так:
Площадь, занимаемая резисторами:;
Площадь, занимаемая конденсаторами:;
Площадь, занимаемая ИМС: ;
Площадь, занимаемая разъёмами: ;
Площадь, занимаемая монтажными отверстиями: ;
Площадь, занимаемая другими элементами: .
Коэффициент использования печатной платы: KИП=3.
С учётом этого площадь печатной платы будет равна:
По ГОСТ 10317-79 из предпочтительных вариантов выбираем размер 90х50 мм. Толщину платы выбираем равной 1,5 мм.
В качестве материала основания выбираем двухсторонний фольгированный стеклотекстолит ФТС-2-20А (ТУ АУ 700.37.000). Выбор обусловлен группой жёсткости, условиями технического задания и многослойной технологией печатной платы.
2.3.1 Расчёт параметров проводящего рисунка
Расчёт конструктивных параметров печатных проводников с учётом технологических погрешностей получения защитного рисунка:
1) Примем шаг координатной сетки равным 0,5 мм.
2) Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:
d=dэ+r+| Дdно|, где
dэ - максимальное значение диаметра вывода навесного элемента;
r = 0,2 - разность между минимальным значением диаметра отверстия с максимальным диаметром вывода устанавливаемого элемента;
Дdно = 0,1 мм -- нижнее предельное отклонение номинального значения диметра отверстия.
а) Для конденсаторов dэ=0,6 мм; d=0,6+0,2+0,1=0,9 мм.
б) Для кварцевых резонаторов dэ=0,5 мм; d=0,5+0,2+0,1=0,8 мм.
в) Для разъёмов dэ=1 мм; d=1+0,2+0,1=1,3 мм.
Рассчитанные значения сводятся к предпочтительному ряду размеров монтажных отверстий: 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.
В целях уменьшения количества типономиналов отверстий примем диаметр монтажного отверстия под кварцевые резонаторы, конденсаторы и разъёмы равными 0,9 мм.
3) Определение номинальной ширины проводника:
t = tмд + | Дtно|, где
tмд = 0,1 мм -- минимально допустимая ширина проводника для токов менее 0,5А;
| Дtно| = 0,05 мм -- нижнее предельное отклонение ширины проводника.
t = 0,1 + 0,05 = 0,15 мм
4) Расчёт зазора между проводниками:
s = sмд + | Дtво|, где
Дtво = 0,05 мм -- верхнее предельное отклонение ширины проводника;
sмд = 0,15 -- минимальное допустимое расстояние между соседними элементами;
s = 0,15 + 0,05 = 0,2 мм.
5)Центры монтажных и переходных отверстий располагаются в узлах координатной сетки.
Диаметральное значение позиционного допуска расположения центров отверстий относительно номинального положения узла координатной сетки др=0,05 мм. Диаметральное значение позиционного допуска расположения контактных площадок относительно их номинального положения дd=0,15 мм.
6) диаметр контактной площадки равен:
D=(d+Дdво)+2bпг+Дtво+,2Дdтр+(дd2+др2+Дtно2)1/2,
где Дdво=0,05 мм; bпг =0,05 мм; Дtво=0,05 мм; Дtно=0,05 мм; Дdтр=0,03 мм; др=0,05 мм; дd=0,15 мм.
При d=0,9 > D=1,33 мм.
7) Размеры контактных площадок для микросхем в корпусах типа 4 с шагом 0,5 мм и 0,8 мм выбраны согласно ГОСТ 291
37-91 и составляют соответственно 1,25х0,25 мм и 1,5х0,3 мм.
8) Расчёт минимального расстояния для прокладки 1-го проводника между контактными площадками:
l=(D1+D2)/2+tп+s(n+1)+дl, где
n=1 -- количество проводников;
дl=0,05 мм -диаметральное значение позиционного допуска расположения
а) Контактные площадки под выводы микросхем с шагом 0,5 D1=D2=0,25 мм:
l=(0,25+0,25)/2+0,15+0,2*(1+1)+0,05=0,85 мм.
b) Контактные площадки под выводы микросхем с шагом 0,8 D1=D2=0,3 мм:
l=(0,3+0,3)/2+0,15+0,2*(1+1)+0,05=0,9 мм.
c) Контактные площадки под выводы конденсаторов и кварцевых резонаторов D1=D2=1,33 мм: l=(1,33+1,33)/2+0,15+0,2*(1+1)+0,05=1,93 мм.
Для микросхем с расстояние между выводами 0,5 и 0,8 мм, можно проводить прокладку проводников между выводами микросхем при выбранном классе точности платы. Расстояние между выводами применяемых разъёмов, конденсаторов и кварцевых резонаторов больше или равно 2,5 мм, поэтому, возможно производить прокладку проводников между выводами.
Расчёт конструктивных параметров печатных плат с учётом погрешностей получения защитного рисунка и технологических особенностей способа изготовления проводящего рисунка:
1) Минимальное значение диаметра металлизированного отверстия:
2) Максимальный диаметр просверленного отверстия:
3) Погрешность расположения отверстия:
дотв=до+дб=0,06+0,02=0,08 мм.
4) Минимальный диаметр контактной площадки:
5) Минимальный диаметр окна фотошаблона для контактной площадки:
Dшmin=Dmin-hp;
Dшmin=1,55-0,02=1,53 мм;
6) Максимальный диаметр контактной площадки:
Dшmax= Dшmin+ ?Dш;
Dшmax=1,53+0,03=1,56 мм.
7) Максимальный диаметр контактной площадки:
Dmax=Dшmax+?Э+hp;
Dmax=1,56+0,02+0,02=1,6.
8) Минимальная ширина проводника:
tпmin=tп1min+1,5hпм+hp;
tпmin=0,12+1,5*0,005+0,02=0,15 мм.
9) Минимальная ширина линии на фотошаблоне:
tшmin=tпmin-hг;
tшmin=0,15-0,05=0,1 мм.
10) Максимальная ширина линии на фотошаблоне:
tшmax=tшmin+tгш;
tшmax=0,1+0,02=0,12 мм.
11) Максимальная ширина проводника:
tпmax=tшmax+hг+hp+Э;
tпmax=0,12+0,05+0,02+0,02=0,21 мм.
12) Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
S1min=L0-[Dmax/2+дкп+tпmax/2+дшт];
S1min=1,25-(1,6/2+0,095+0,21/2+0,03)=0,22 мм.
где L0 - расстояние между центрами рассматриваемых элементов.
13) Минимальное расстояние между контактными площадками:
S2min=L0-(Dmax+2дкп);
S2min=2,5-(1,6+2*0,095)=0,71 мм.
14) Минимальное расстояние между двумя проводниками:
S3min=L0-(tпmax+2дшт);
S3min=0,5-(0,21+2*0,06)=0,17 мм.
15) Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотошаблоне:
S4min=L0-(Dшmax/2+дкп+tпmax/2+дшт+дкп);
S4min=1,25-(1,56/2+0,095+0,21/2+0,05+0,095)=0,16 мм.
16) Минимальное расстояние между контактными площадками на фотошаблоне:
S5min=L0-(Dшmax+2дкп);
S5min=2,5-(1,56+2*0,095)=0,75 мм.
17) Минимальное расстояние между двумя проводниками на фотошаблоне:
S6min=L0-(tшmax+2дшт);
S6min=0,5-(0,12+2*0,06)=0,26 мм.
2.3.2 Размещение и трассировка печатной платы
Размещение и трассировка связей между навесными элементами проводилась с целью обеспечения минимальной площади, занимаемой схемой, обеспечивая при этом конструкторско-технологические ограничения на ширину проводников, диаметр отверстий, контактных площадок и зазоров между проводниками. Трассировка платы осуществлялась с помощью САПР KiCAD 2009-0216.
2.3.3 Оценка помехоустойчивости
Оценка помехоустойчивости печатного узла сводится к расчёту проводящего рисунка печатной платы по постоянному и переменному току.
Расчёт проводников по постоянному току
Помеха по постоянному току возникает за счёт падения напряжения на печатном проводнике и за счёт конечного значения сопротивления изоляции.
1) Падение напряжения на проводнике:
Uп<Uзпу=0,40,5 В
Необходимое условие (Uп<Uзпу) запаса помехоустойчивости обеспеченно.
2) Для шин питания и земли:
Впз=Sпз/hф=0,080/0,05=0,8 мм.
При ширине проводника шин питания и земли больше 0,8 мм, условие будет выполнено.
3) Поверхностное сопротивление изоляции:
4) Объёмное сопротивление изоляции:
сV=5*109 Ом*м3 -- удельное объёмное сопротивление диэлектрика;
Sп=15 мм2 -- площадь проекции одного проводника на другой;
hПП=1,5*10-3 мм -- толщина печатной платы; МОм;
5) Сопротивление изоляции параллельных проводников на поверхности.
Для нормального функционирования узла, сопротивление изоляции должно превышать входное сопротивление схемы более чем в 1000 раз (Ru>103Rвх). Входное сопротивление цифровых схем оценивается для составления логического нуля и единицы по максимальному значению:
Очевидно, что условие Ru>103Rвх выполняется.
Расчёт проводников по переменному току
При передаче по печатным проводникам высокочастотных или импульсных сигналов, из-за наличия индуктивного сопротивления проводников, взаимной индуктивности и ёмкости, сопротивления утечки между проводниками, сигналы искажаются и появляются перекрёстные помехи.
1) Падение импульсного напряжения на длине проводника в 1 см:
2) Максимальная длина проводника:
3) Задержка сигнала при передаче по линии связи:
Задержка такой величины не окажет влияния на качество работы схемы.
4) Взаимная индуктивность и ёмкость двух проводников:
Ёмкость печатных проводников С и коэффициент взаимной индуктивности М рассчитывается исходя из толщины проводника W=0,05 мм, его ширины b=0,15 мм, длины совместного прохождения l=0,1 м, зазора между проводниками =0,2*10-3 м типа линии связи. Для параллельных проводников на внешнем слое:
5) Между рядом расположенными проводниками существует электрическая связь через сопротивление изоляции RU, взаимную ёмкость С и индуктивность М, которая приводит к появлению на пассивной линии связи напряжения перекрёстной помехи от активной линии. Надёжная работа цифровых электронных схем будет обеспеченна, если напряжение помехи не превысит помехоустойчивости логических схем:
U=URU+UC+UM<UЗПУ;
Напряжение перекрёстной помехи за счёт резистивной связи:
где R2, R3 - входное и выходное активное сопротивление ИМС; UВЫХ -- значение напряжения на выходе схемы;
Очевидно, что значение перекрёстной помехи за счёт резистивной, ёмкостной связи и за счёт взаимоиндуктивности, намного меньше значения запаса помехоустойчивости Uзпу.
Защита от тепловых воздействий
Исходные данные:
Размеры блока:
lб1=0,096 м ; lб2=0,055 м ; lб3=0,002 м ;
Размеры нагретой зоны:
lз1=0,085 м ; lз2=0,04 м ; lз3=0,001 м ;
Мощность рассеивания блока: Рб=2,2 Вт.
Мощность, рассеиваемая ЭРЭ наиболее критичная у перегреву: Рк=0,9 Вт;
Площадь поверхности ЭРЭ наиболее критичного у перегреву:
Sк=6,76*10-4 м2;
Максимальная температура окружающей среды: Тос=40°С;
Количество вентиляционных отверстий и площадь одного отверстия:
nво=100; Sво=2*10-5 м2;
Допускаемая температура компонента: Тк доп=80°С;
Расчёт основных характеристик:
1) Площадь поверхности блока:
Sкб=2(lб1lб2+(lб1+lб2)lб3)=32,2*10-3 м2;
2) Поверхность нагретой зоны:
Vпп=14*10-6 м3 - объём печатной платы;
Vк=19*10-6 м3 - объём компонентов в узлах;
Vб=234*10-6 м3 - объём блока;
Кзб=(Vпп+Vк)/Vб=0,14 -- коэффициент заполнения блока;
Sнз=2(lб1lб2+(lб1+lб2)lб3Кзб)=0,109 м2.
3) Удельная мощность, рассеиваемая блоком:
4) Удельная мощность, рассеиваемая зоной:
5)Перегрев блока и нагретой зоны относительно окружающей среды, соответственно:
6) Площадь вентиляции:
S?во=nво*Sво=100*2*10-5=0,002 м2.
7) Коэффициент перфорации:
8) Коэффициент, учитывающий перегрев при наличии вентиляционных отверстий:
Кm=У(Кпф)=0,75;
Условие выполняется для всех компонентов, дальнейших расчётов не требуется. Тепловой режим в блоке соблюдается для заданного числа вентиляционных отверстий при естественном воздушном охлаждении.
Расчёт защиты от механических воздействий
Радиоэлектронная аппаратура подвергается воздействию ударов и вибраций при транспортировке, погрузке, что вызывает механические нагрузки и приводит к деформации и разрушению конструктивных элементов. Упругая деформация может привести у появлению прерывистого электрического контакта, другого разряда, образованию радиопомех, появлению усталостных разрушений. Измерение параметров сигналов сигналов выше допустимых значений приведёт к отказам в работе РЭА, потере виброустойчивости и удароустойчивости. При совпадении собственных частот элементов конструкции с частотой возмущающих воздействий перегрузки возрастают многократно. Поскольку при ударах возникают вибрации элементов, основные проверочные расчёты сводятся к оценке вибропрочности, которая обусловливает и виброустойчивость.
Оценка вибропрочности
Проверочный расчёт печатного узла на механическую прочность сводится к оценке вибропрочности.
Исходные данные:
Длина, ширина, толщина платы:
lд=0,09 м ; lш=0,05 м ; hт=0,0015 м ;
материал печатной платы:
с=2050 кг/м3 -- плотность;
mПП=0,0138375 кг -- масса печатной платы.
Е=3,02*1010 Н/м2 - модуль упругости;
m=0,22 -- коэффициент Пуассона;
02=150*106Н/м2 -- предел прочности;
Масса всех ЭРЭ, устанавливаемых на ПП:
m=0,12 кг
Масса ПП с установленными элементами:
m=0,133 кг.
Вариант установки печатной платы -- без защемлённых сторон;
Виброускорение и вибронагрузка:
а=5 м/с2;
Дополнительные стягивающие усилия винтового закрепления:
Рn=100 H.
1) Главный центральный момент энерции
2) Низшая собственная частота печатного узла для данного вида крепления:
Низшая собственная частота ѓ0 не попадает в диапазон 10-70 Гц, поэтому дополнительная амортизация не требуется.
3) Напряжение на пластине:
Проверим запас прочности:
где - условный предел прочности;
т. к. t>1, толщина платы выбрана правильно и печатный узел обладает необходимым запасом прочности.
4) Оценка коэффициента передачи по ускорению:
К1(x)=K1(y)=1,3 -- коэффициент формы колебаний;
г(x,y)=1,00071678;
a(x,y)=a0г(x,y)=5g*1,006=4,024g.
5) Оценка амплитуды виброперемещения:
SB(x,y)=о0г(x,y);
SB=1,006*0,0032= 0,00322 м.
6) Определим максимальный прогиб печатной платы:
дB=|SB(x,y)-о0|=0,00322-0,0032=0,00002 м;
7) Проверим условия вибропрочности:
Для ЭРЭ (по справочнику) максимально допустимое виброускорение составляет 5g, что превышает виброускорение в проектируемом печатном узле.
Для элементов РЭА типа пластин необходимо выполнение условия:
дB<ддоп*l2, где l -стрела прогиба на длине 1 м. Допустимая стрела прогиба (ддоп) для фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм должна быть не более 11 мм.
дВ=2,0*10-5<3,564*10-4 м.
Таким образом, условие вибропрочности для печатной платы выполянется.
Для печатных плат с ЭРЭ должно выполняться условие:
дB<0,003 В,
где В -- размер стороны параллельно которой расположены элементы;
дB=2,0*10-5 м <5,4*10-4 м -- условие выполняется.
Условия вибропрочности для данного печатного узла выполняются, поэтому изменения конструкции РЭА и применения специальных амортизаторов не требуется.
Расчёт на действие удара
1) Определяем частоту ударного импульса:
где ф=7*10-3 с -- длительность импульса;
щ=448,799 Гц.
2) Определяем коэффициент передачи при ударе:
Для прямоугольного импульса:
, где - коэффициент расстройки;
Для получения полусинусоидального импульса:
3) Рассчитываем ударное ускорение:
ау=Ну*Ку, где Ну=15 м/с2 -- амплитуда ускорения ударного импульса;
ау=15*1,67=25,05 м/с2.
4) Определим максимальное относительное перемещение:
Для полусинуса:
Для прямоугольника:
5) Проверим выполнение условия ударопрочности:
Для ЭРЭ ударное ускорение меньше допустимого (по справочнику), т.е.:
ау<адоп=150 м/с2;
для элементов РЭА типа пластин необходимо выполнение условия:
Zmax<ддоп*l2,
где l -стрела прогиба на длине 1 м. Допустимая стрела прогиба (ддоп) для фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм должна быть не более 11 мм.
Zmax=5,9*10-7 м. < 3,564*10-4 м,
таким образом, условие вибропрочности для печатной платы выполняется;
для печатных плат с ЭРЭ должно выполняться условие:
Zmax<0,003 В,
где В -- размер стороны параллельно которой расположены элементы;
Zmax=5,9*10-7 м. < 5,9*10-4 м. - условие выполняется
Условие ударопрочности для данного печатного узла выполняются, поэтому изменения конструкции РЭА и применения специальных амортизаторов не требуется.
2.4 Оценка уровня качества
Термин «уровень качества продукции», учитывающий все аспекты этого уровня определяется в ГОСТ 15467-79, в соответствии с которым качество продукции представляется совокупностью свойств продукции и способностью удовлетворять определённым потребностям в зависимости от её назначения. При оценке уровня качества разработанного устройства необходимо относительное сравнение с другими аналогичными существующими образцами.
При оценке качества изделия используются показатели качества -- количественными характеристиками одного или нескольких свойств образца. Причём, рекомендуется объединять однородные показатели качества и рассматривать их по следующим группам:
· показатели назначения;
· показатели надёжности;
· показатели технологичности;
· эргономические показатели;
· эстетические показатели;
· показатели стандартизации и унификации;
· патентно- правовые показатели;
· экономические показатели;
· показатели безопасности;
· показатели экологичности.
Для оценки уровня качества разрабатываемого устройства мы используем лишь некоторые из представленных показателей.
2.4.1 Оценка уровня технологичности конструкции изделия
Произведём оценку технологичности на основе использования частных и комплексного показателей. Состав относительных частных показателей и значения коэффициентов значимости определяется классом, к которому относится разрабатываемое изделие.
Данное изделие относится к классу электронных блоков, поэтому для него используются следующие показатели:
1) Коэффициент использования микросхем:
2) Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:
3) Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу:
4) Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки:
НМКН=2 шт. - количество операций контроля и настройки, которые могут быть осуществлены механизированным или автоматизированным способом;
НКН=3 шт. - общее количество операций контроля и настройки;
5) Коэффициент повторяемости ЭРЭ:
6) Коэффициент применяемости ЭРЭ:
Нт ор эрэ=0 шт. - количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии;
7) Коэффициент прогрессивности формообразования:
Dпр=1 шт. - количество деталей, полученных прогрессивным методом;
D=1 шт. - общее количество деталей;
9) Оценим уровень технологичности конструкции:
- для электронных блоков;
Ку=1,52.
Данный печатный узел можно считать технологичным, т. к. комплексный показатель технологичности (К=0,76) превышает предельное нормативное значение для соответствующего класса блоков (КНЭ=0,5).
2.4.2 Расчёт надёжности
Надёжность -- свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортировки.
Показатели надёжности устройства и методики их расчёта выбираются в соответствии с требованиями нормативно-технических документов.
Наиболее широко используются следующие показатели надёжности: интенсивность отказов, среднее время наработки на отказ и вероятность безотказной работы устройства за некоторое время.
Надёжность оценивается вероятностными характеристиками:
· вероятность безотказной работы на определённом промежутке времени, Р(Т0);
· интенсивность отказов, l;
· наработка на отказ -- математическое ожидание времени безотказной работы, Тср;
Для аппаратуры, прошедшей период приработки, но ещё не достигшей периода старения (когда интенсивность отказов резко возрастает) справедлив закон Пуассона(l=const):
P(Т0)=e-lTo, l=1/Тср;
Зная интенсивность отказов l и задавая Т0, можно вычислить вероятность безотказной работы на промежутке времени Т0.
Значения интенсивности отказов для элементов, применяемых в данном устройстве приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 Интенсивность отказов используемых ЭРЭ
№ |
Тип элемента |
Число элементов i-того типа ni, шт |
Интенсивность отказов li, час1*106 |
Общая интенсивность отказов ni*li*106,час-1 |
|
1 |
Микросхемы |
6 |
0,017 |
0,102 |
|
2 |
Конденсаторы |
28 |
0,004 |
0,112 |
|
3 |
Резисторы |
25 |
0,002 |
0,05 |
|
4 |
Кварцевые резонаторы |
2 |
0,009 |
0,018 |
|
5 |
Транзистор |
1 |
0,01 |
0,01 |
|
6 |
Индуктивность |
1 |
0,007 |
0,007 |
|
7 |
Микрофон |
1 |
0,01 |
0,01 |
|
8 |
Разъёмы |
6 |
0,011 |
0,066 |
|
9 |
Паянные соединения |
658 |
0,01 |
6,58 |
Итого: 6,955*10-6
С учётом поправочных коэффициентов, учитывающих условия эксплуатации данной аппаратуры:
k1=1,04 - коэффициент вибрации;
k2=1,03 - коэффициент ударных нагрузок;
k3=2,5 - коэффициент влияния влажности;
k4=1,04 - коэффициент пониженного давления.
Интенсивность отказов будет равна:
средняя наработка на отказ Тср=1/17,465*10-6=57257 часов.
К проектируемому устройству предъявлено требование обеспечения средней наработки на отказ 104 часов. Очевидно, что принятия специальных мер обеспечения надёжности проектируемого устройства не требуется, так как рассчитанная вероятность безотказной работы превышает требуемую норму по ТЗ.
2.4.3 Расчёт уровня качества
Произведём оценку уровня качества по следующим группам показателей:
· показатели назначения;
· показатели надёжности;
· показатели технологичности;
· эргонимико-эстетические показатели.
Оценки уровня качества приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 Коэффициент уровня качества
№ |
Показатели качества |
Единица измерения |
Количественная оценка показателя |
Qi |
ai |
aiQi |
||
Pia |
Piп |
|||||||
1 |
Масса |
кг |
0,35 |
0,276 |
1,268 |
0,4 |
0,5072 |
|
2 |
Габариты |
см3 |
105,948 |
99,84 |
1,061 |
0,1 |
0,1061 |
|
3 |
Объём памяти |
Мб |
256 |
512 |
2 |
0,3 |
0,6 |
|
4 |
Уровень технологичности |
- |
1,3 |
1,52 |
1,169 |
0,2 |
0,2338 |
|
Итого: |
1,00 |
1,4471 |
Проектируемое изделие не уступает базовому и соответствует современным требованиям к уровню качества.
Полученные значения показателей надёжности полностью удовлетворяют требованиям ТЗ. Оценка экономических показателей будет рассмотрена в технико-экономическом разделе расчётно-пояснительной записки.
2.5 Разработка технологического процесса сборки блока
Произведём разработку технологического процесса сборки печатного узла. Информационной основой при разработке технологического процесса является типовой технологический процесс. Он разрабатывается для изготовления в конкретных производственных условиях типового представителя группы изделий, обладающих общими конструктивно-технологическими признаками.
Соответственно типовому технологическому процессу сборки для разрабатываемого печатного узла можно выделить следующие операции:
1. Расконсервация платы.
2. Установка электромонтажных контактов, штырей.
3. Подготовка вспомогательных материалов.
4. Подготовка ИС к монтажу.
5. Подготовка ЭРЭ к монтажу.
6. Приклейка прокладок, подставок под ИЭТ на печатные платы.
7. Установка и пайка ИС и ЭРЭ.
8. Установка и пайка ИС (ЭРЭ) с планарными выводами.
9. Установка ИС и ЭРЭ, пайка производится на механизированном оборудовании.
10. Нанесение (приклейка) защитной маски.
11. Механизированная пайка.
12. Удаление защитной маски.
13. Промывка.
14. Проверка качества пайки и правильности установки ИС, ЭРЭ.
15. Исправление дефектов пайки.
16. Установка и крепление шин питания, экранов.
17. Установка и пайка ЭРЭ.
18. Установка деталей для механического крепления ЭРЭ.
19. Установка и крепление ЭРЭ к деталям механического крепления.
20. Пайка ЭРЭ.
21. Установка и пайка коммутационных изделий.
22. Промывка.
23. Проверка по наружному виду.
24. Настройка, регулировка, проверка электрических параметров.
25. Окончательный монтаж регулировочных ЭРЭ.
26. Промывка.
27. Приклейка ЭРЭ.
28. Маркировка.
29. Лакирование.
30. Проверка качества лакирования.
31. Проверка электрических параметров.
32. Проверка по наружному виду.
Содержание и последовательность технологических операций определим на основе анализа типового технологического процесса и операций, обеспечивающих выполнение предъявленных требований. В результате получаем технологический процесс, состоящий из следующих операций:
Расконсервация платы.
Подготовка ИС к монтажу -- включает в себя формовку, обрезку, лужение выводов. ЭРЭ используемые в разрабатываемом узле поставляются с лужеными выводами упакованными в тару позволяющую помещать их в автомат для установки ЭРЭ без дополнительной подготовки.
Установка ИС и ЭРЭ.
Пайка ИС и ЭРЭ.
Проверка качества пайки и правильности установки ИС, ЭРЭ.
Исправление дефектов пайки.
Установка и пайка коммутационных изделий.
Промывка.
Проверка по наружному виду.
Маркировка.
Лакирование.
Проверка качества лакирования.
Проверка электрических параметров.
Проверка по наружному виду.
Сборка корпуса.
Инструмент и типовую технологическую оснастку для сборочных работ выберем в соответствии с ОСТ 4ГО.060.010. - ОСТ 4ГО.060.056.
Таблица 2.5 Перечень используемого оборудования при производстве печатного узла
Операция |
Тип оборудования |
Наименование оборудования |
|
Расконсервация |
У30-4 |
Ванна для расконсервации |
|
Подготовка ИС к монтажу |
ГГ-2417 |
Автомат для формовки (обрезки) выводов |
|
Подготовка ИС к монтажу |
ГГМ2339-007 |
Подобные документы
Дискретные системы связи. Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция. Квантование по уровню и кодирование сигнала. Помехоустойчивость систем связи с импульсно-кодовой модуляцией. Скорость цифрового потока. Импульсный сигнал на входе интегратора.
реферат [128,1 K], добавлен 12.03.2011Разработка адаптера аналого-цифрового преобразователя и активного фильтра низких частот. Дискретизация, квантование, кодирование как процессы преобразования сигналов для микропроцессорной секции. Алгоритм работы устройства и его электрическая схема.
реферат [847,2 K], добавлен 29.01.2011Способы представления речевого сигнала. Разработка алгоритма, структурной и функциональной схемы цифрового полосового вокодера. Расчёт параметров и характеристик набора цифровых полосовых фильтров. Оценка степени сжатия и моделирование в среде Matlab.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.10.2011Импульсно-кодовая модуляция - метод цифрового представления. Преобразование аналогового сигнала в цифровой, операции: дискретизация по времени, квантование полученной совокупности отсчетов, замена квантованных значений сигнала последовательностью чисел.
реферат [210,9 K], добавлен 09.11.2010Разработка и описание принципиальной схемы дискретного устройства. Синтез основных узлов дискретного устройства, делителя частоты, параллельного сумматора по модулю два, параллельного регистра, преобразователя кодов. Генератор прямоугольных импульсов.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.05.2014Диаграммы амплитудного и фазового спектров ФВЧ. Параметры УРЧ, спектры сигналов и принципиальная схема устройства. Параметры гетеродина, графики зависимостей. Последовательность униполярных импульсов. Принципиальная электрическая схема простейшего АГ.
контрольная работа [601,1 K], добавлен 26.08.2010Метод, использующий декомпозицию заданной ЛФ по методу Шеннона. Обзор и обоснование выбора элементной базы. Схема электрическая принципиальная устройства управления на мультиплексорах К155КП1 и логических элементах И–НЕ. Анализ гонок сигналов в схеме.
курсовая работа [462,1 K], добавлен 07.01.2015Анализ прохождения сигнала через линейное устройство. Анализ выходного сигнала на основании спектрального метода. Передаточная функция линейного устройства и его схема. Анализ спектра выходного сигнала. Расчёт коэффициента усиления по постоянному току.
курсовая работа [168,3 K], добавлен 25.05.2012Согласование уровней сигналов функциональных схем. Электрический расчёт узлов устройства. Схема преобразователя тока в напряжение. Проверка узлов схемы на Electronics Workbench. Разработка печатной платы одного из фрагментов электронного устройства.
курсовая работа [301,2 K], добавлен 15.08.2012Проектирование цифровых и логических схем, как основных узлов судовых управляющих и контролирующих систем. Основные компоненты структурной схемы и алгоритм функционирования цифрового регистрирующего устройства. Синтез и минимизация логических схем.
курсовая работа [31,0 K], добавлен 13.05.2009