Реферат: Конструирование ЭВС

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции
и ордена Трудового Красного Знамени
государственный технический университет им. Н. Э. Баумана
студент: Вилинский Д. группа ИУ4-92
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........................................................................................
Данный блок относится к классу бортовой аппаратуры и предназначен для установки в управляемый снаряд. Функционально блок предназначен для свертки сигнала принимаемого бортовой РЛС.
- вероятность безотказной работы P(0.033)³ 0.8.
а) элементная база - микросхемы серии К176 с КМДП логикой;
г) тип корпуса - корпус по ГОСТ 17045-71;
е) условия охлаждения - естественная конвекция.
Поскольку проектируемый электронно-вычислительный блок является бортовой аппаратурой, то к нему предъявляются следующие требования:
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;
Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации

Этап 1. Определение температуры корпуса


1. Рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса блока q к
:
где P 0
- мощность рассеиваемая блоком в виде теплоты;
S к
- площадь внешней поверхности блока.
Для осуществления реального расчета примем P 0
=20 Вт, тогда
2. По графику из [1] задаемся перегревом корпуса в первом приближении Dt к
= 10 о
С.
3. Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней a л.в
, боковой a л.б
и нижней a л.н
поверхностей корпуса:
Так как e для всех поверхностей одинакова и равна e=0.39 то:
4. Для определяющей температуры t m
= t 0
+ 0.5 Dt k
= 30 + 0.5 10 =35 o
C рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхности корпуса
где L опр
i
- определяющий размер i-ой поверхности корпуса;
g m
- кинетическая вязкость газа, для воздуха определяется из таблицы 4.10 [1] и равна g m
=16.48 × 10 -6
м 2
/с
5. Определяем число Прандталя Pr из таблицы 4.10 [1] для определяющей температуры t m
, Pr = 0.7.
6. Находим режим движения газа, обтекающих каждую поверхность корпуса:
5 × 10 6
< Gr н
Pr = Gr в
Pr = 1.831 ×0.7 × 10 7
= 1.282 × 10 7
< 2 × 10 7
следовательно режим ламинарный
Gr б
Pr = 6.832 ×0.7 × 10 6
= 4.782 × 10 6
< 5 × 10 6
следовательно режим переходный к ламинарному.
7. Рассчитываем коэффициент теплообмена конвекцией для каждой поверхности блока a k
.
i
:
где l m
- теплопроводность газа, для воздуха l m
определяем из таблицы 4.10 [1] l m
= 0.0272 Вт/(м К);
N i
- коэффициент учитывающий ориентацию поверхности корпуса: N i
= 0.7 для нижней поверхности, N i
= 1 для боковой поверхности, N i
= 1.3 для верхней поверхности.
8. Определяем тепловую проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой s к
:
9. Рассчитываем перегрев корпуса блока РЭА во втором приближении Dt к.о
:
где К к.п
- коэффициент зависящий от коэффициента корпуса блока. Так как блок является герметичным, следовательно К к.п
= 1;
К н1
- коэффициент, учитывающий атмосферное давление окружающей среды берется из графика рис. 4.12 [1], К н1
= 1.
Так как d=0.332 > [d]=0.1 проводим повторный расчет скорректировав Dt к
= 15 о
С.
11. После повторного расчета получаем Dt к,о
= 15,8 о
С, и следовательно ошибка расчета будет равна
Такая ошибка нас вполне устраивает d=0.053 < [d]=0.1
12. Рассчитываем температуру корпуса блока
Этап 2. Определение среднеповерхностной температуры нагретой зоны


1. Вычисляем условную удельную поверхностную мощность нагретой зоны блока q з
:
где P з
- мощность рассеиваемая в нагретой зоне, P з
= 20 Вт.
2. По графику из [1] находим в первом приближении перегрев нагретой зоны Dt з
= 18 о
С.
3. Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижними a з.л.н
, верхними a з.л.в
и боковыми a з.л.б
поверхностями нагретой зоны и корпуса.
Для начала определим приведенную степень черноты i-ой поверхности нагретой зоны e п
i
:
где e з
i
и S з
i
- степень черноты и площадь поверхности нагретой зоны, e з
i
= 0.92 (для всех поверхностей так как материал ПП одинаковай).
Так как приведенная степень черноты для разных поверхностей почти одинаковая, то мы можем принять ее равной e п
= 0.405 и тогда
4. Для определяющей температуры t m
= 0.5 (t к
+ t 0
+ Dt k
)= 0.5 (45 + 30 + 17 =46 o
C и определяющего размере h i
рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхности корпуса
где L опр
i
- определяющий размер i-ой поверхности корпуса;
g m
- кинетическая вязкость газа, для воздуха определяется из таблицы 4.10 [1] и равна g m
=17.48 × 10 -6
м 2
/с
Определяем число Прандталя Pr из таблицы 4.10 [1] для определяющей температуры t m
, Pr = 0.698.
Gr н
Pr = Gr в
Pr = 213.654 × 0.698 = 149.13
Gr б
Pr = 875.128 × 0.698 = 610.839
5. Рассчитаем коэффициент коэффициенты конвективного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности:
где l m
- теплопроводность газа, для воздуха l m
определяем из таблицы 4.10 [1] l m
= 0.0281 Вт/(м К);
6. Определяем тепловую проводимость между нагретой зоной и корпусом:
где s - удельная тепловая проводимость от модулей к корпусу блока, при отсутствии прижима s = 240 Вт/(м 2
К);
S l
- площадь контакта рамки модуля с корпусом блока;
К s
- коэффициент учитывающий кондуктивный теплообмен
7. Рассчитываем нагрев нагретой зоны Dt з.о
во втором приближении
где К w
- коэффициент, учитывающий внутреннее перемешивание воздуха, зависит от производительности вентилятора, К w
= 1;
К н2
- коэффициент, учитывающий давление воздуха внутри блока, К н2
= 1.3.
Такая ошибка нас вполне устраивает d=0.053 < [d]=0.1.
9. Рассчитываем температуру нагретой зоны
Этап 3. Расчет температуры поверхности элемента


1. Определяем эквивалентный коэффициент теплопроводности модуля, в котором расположена микросхема. Для нашего случая, когда отсутствуют теплопроводные шины l экв
= l п
= 0.3 Вт/(м К) , где l п
- теплопроводность материала основания печатной платы.
2. Определяем эквивалентный радиус корпуса микросхем:
где S 0
ИС
- площадь основания микросхемы, S 0
ИС
= 0.0195 × 0.006 = 0.000117 м 2

3. Рассчитываем коэффициент распространения теплового потока
где a 1
и a 2
- коэффициенты обмена с 1-й и 2-й стороной ПП; для естественного теплообменаa 1
+ a 2
= 18 Вт/(м 2
К);
4. Определяем искомый перегрев поверхности корпуса микросхемыдля ИМС номер 13 находящейся в середине ПП и поэтому работающей в наихудшем тепловом режиме:
где В и М - условные величины, введенные для упрощения формы записи, при одностороннем расположении корпусов микросхем на ПП В = 8.5 pR 2
Вт/К, М = 2;
к - эмпирический коэффициент: для корпусов микросхем, центр которых отстоит от концов ПП на расстоянии менее 3R, к = 1.14; для корпусов микросхем, центр которых отстоит от концов ПП на расстоянии более 3R, к = 1;
к a
- коэффициент теплоотдачи от корпусов микросхем определяется по графика (рис. 4.17) [1] и для нашего случая к a
= 12 Вт/(м 2
К);
N i
- число i-х корпусов микросхем, расположенный вокруг корпуса рассчитываемой микросхемы на расстоянии не более r i
< 10/m = 0.06 м, для нашей ПП N i
= 24;
К 1
и К 0
- модифицированные функции Бесселя, результат расчета которых представлен ниже:
Dt в
- среднеобъемный перегрев воздуха в блоке:
Q ИС
i
- мощность, рассеиваемая i-й микросхемой, в нашем случае для всех одинаковая и равна 0.001 Вт;
S ИС
i
- суммарная площадь поверхностей i-й микросхемs, в нашем случае для всех одинаковая и равна S ИС
i
= 2 (с 1
× с 2
+ с 1
× с 3
+ с 2
× с 3
) = 2 (19.5×6 + 19.5×4 + 6×4) = 438 мм 2
= 0.000438 м 2
;
d з
i
- зазор между микросхемой и ПП, d з
i
= 0;
l з
i
- коэффициент теплопроводности материала, заполняющего этот зазор.
Подставляя численные значения в формулу получаем
5. Определяем температуру поверхности корпуса микросхемы
Такая температура удовлетворяет условиям эксплуатации микросхемы DТ р
= -45....+70 о
С, и не требует дополнительной системы охлаждения.
Так как в нашей ПП используются однотипные микросхемы равномерно распределенные по поверхности ПП, то для определения собственной частоты колебаний ПП можно воспользоваться формулой для равномерно нагруженной пластины:
где a и b - длина и ширина пластины, a=186 мм, b=81 мм;
E - модульупругости, E = 3.2× 10 -10
Н/м;
n - коэффициент Пуассона, n = 0.279;
М - масса пластины с элементами, М = m пп
+ m ис
× 25 = 0.095 + 0.024 × 25 = 0.695 кг;
K a
- коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины;
k, a, b, g - коэффициенты приведенные в литературе [1].
Подставляя значения параметров в формулу рассчитываем значение собственной частоты:
1. Рассчитаем величину вибросмещения для каждого значения f.
так как нам известен порядок К e
» 10 3
, то при минимальной частоте f = 10 Гц
следовательно мы можем рассчитать величину вибросмещения для каждой частоты спектра. Результат расчета представим в таблице:
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 Р 1
...Р 4
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
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ БЛОКА ПО ВНЕЗАПНЫМ ОТКАЗАМ

Так как носителем нашего блока является управляемый снаряд время жизни которого мало, и схема состоит только из последовательных элементов тот мы принимаем решение не резервировать систему.
Интенсивность отказов элементов с учетом условий эксплуатации изделия определяется по формуле:
где l 0
i
- номинальная интенсивность отказов;
k 1
, k 2
- поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов;
k 3
- поправочный коэффициент в зависимости от давления воздуха;
Значения номинальных интенсивностей отказа и поправочных коэффициентов для различных элементов использующихся в блоке были взяты из литературы [1] и приведены в таблице
Вероятность безотказной работы в течении заданной наработки t p
для нерезервированных систем определяется из формулы:
Среднее время жизни управляемого снаряда не превышает 1...2 минут и следовательно значение P(0.033) = 0.844, что вполне удовлетворяет техническим условиям.
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

Название: Конструирование ЭВС
Раздел: Рефераты по радиоэлектронике
Тип: реферат
Добавлен 01:37:55 13 июля 2005 Похожие работы
Просмотров: 248
Комментариев: 18
Оценило: 4 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Входной ток в состоянии “0”, I вх
0
, мкА, не менее
Входной ток в состоянии “1”, I вх
1
, мкА, не более
Выходное напряжение “0”, U вых
0
, В, не более
Выходное напряжение “1”, U вых
1
, В, не менее
Ток потребления в состоянии “0”, I пот
0
, мкА, не более
Ток потребления в состоянии “1”, I пот
1
, мкА, не более
Время задержки распространения сигнала при включении t зд р
1,0
, нс, не более
Время задержки распространения сигнала при включении t зд р
0,1
, нс, не более
Нагрузочная способность на логическую микросхему, не более
Выходной ток I вых
0
и I вых
1
, мА, не более
L­ 1
=250 мм L­ 2
=180 мм L­ 3
=90 мм
Зазоры между нагретой зоной и корпусом
с 1
= 19.5 мм с 2
= 6 мм c 3
= 4 мм
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Конструирование ЭВС
Реферат: Інтелектуальний аналіз даних
Отчет По Практике Экономиста Образец
Курсовая работа по теме Роль, значення і перспектива інформаційної технології управління
Реферат: Processor Comparison Essay Research Paper 1 Investigate
Реферат На Тему Коммуникационная Кампания При Выведении На Рынок Новых Услуг И Продуктов B-2-B
Контрольные работы: Страноведение
Сочинение 9.3 Определения 2022
Реферат: Финансирование девелоперских проектов с помощью банковского кредитования и средств закрытых паевых инвестиционных фондов недвижимости
Реферат: Фиброматоз десен у детей
Дипломная работа: Прием, обработка, выдача "Экспресс" и "ЕМS" почтовых отправлений
Курсовая работа: Проектирование привода ленточного питателя
Реферат: Воля как основная национальная ценность (в свете научной парадигмы самоорганизации)
Филогенез неокортекса
Эффективность Инвестиционной Деятельности Предприятия Курсовая
Контрольная работа по теме Заключение международных договоров
Реферат: Расчет и проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания в г. Ростов-на-Дону
Реферат На Тему The Transactions In Civil Law
Реферат На Тему Политика Англии В Индии В Первой Половине Xix Века
Геометрия 8 Класс Контрольная Работа 2
Реферат: Молодежные конфликты
Доклад: Онхоцеркоз
Сочинение: Художественные средства изображения в "Слове ..."
Реферат: Биотехнологии