ДИПЛОМНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:
ВЫБОР И ОБСНОВАНИЕСТРУКТУРНОЙ И ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ
СОДЕРЖАНИЕ1 ВЫБОР И ОБСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ ИПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ
1.1 Выбор структурной схемы
1.2 Выбор принципиальной электрической схемы
1.2.1 Выбор элементной базы
1.2.2 Ограничитель
1.2.3 Измеритель частоты биений
1.2.4 Частотный дискриминатор
1.2.5 Полосовой фильтр
1.2.6 Обнаружитель
1.2.7 Схема выдачи сигнала «Разрешение»
1.2.8 Схема выдачи сигнала «Исправность»
1.2.9 Коммутаторы
1.2.10 Интегратор ошибки2 ОПИСАНИЕ И РАБОТА УСТРОЙСТВА
2.1 Описание блока ПЗК
2.2 Работа блока ПЗК3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Расчет двоичных кодов для цифровыхкомпараторов
3.2 Расчет надежности блока4 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ, МОНТАЖА5 КОНСТРУКЦИЯ БЛОКА6 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА
6.1 Краткая характеристика работы
6.2 Безопасность проекта
6.2.1 Микроклимат на рабочем месте
6.2.2 Экспертиза электробезопасности
6.2.3 Экспертиза пожаробезопасности
6.2.4 Экспертиза освещенности
6.3 Эргономичность проекта
6.4 Экологичность проекта
6.4.1 Электромагнитные излучения
6.4.2 Экспертиза вентиляции
6.5 Чрезвычайные ситуации
Список литературы
1 Выбор и обоснование структурной и принципиальнойэлектрических схем
1.1 Выборструктурной схемы
Одним из исходных данных кдипломному проекту является цифровая обработка сигнала. Принятый сигнал частотыбиений необходимо оцифровать, обнаружить (т.е. опознать), выяснить величину инаправление отклонения принятого сигнала от предсказанного и на основании всехэтих данных сформировать управляющее напряжение, которое затем выдать намодулятор, для последующей выдачи его на индикатор высоты.
Назначениеблоков прилагаемой структурной схемы приведено ниже.
Ограничительпредназначен для оцифровки приходящего аналогового сигнала частоты биений. Онпреобразует синусоидальный сигнал в прямоугольные импульсы, подходящие дляпоследующей цифровой обработки.
Измерительчастоты биений необходим для реализации дальнейшей цифровой обработки. Онпреобразует сигнал частоты биений в цифровой код соответствующий длительностипериода сигнала биений.
Полосовойфильтр пропускает сигнал находящийся в заданной полосе частот и позволяетопределить не находится ли принятый сигнал за допустимыми пределами измерений.
Обнаружительусредняет показания сигнала с выхода полосового фильтра и выдает сигнал«Захват», говорящий о том, что принятый сигнал действительно является сигналомданного высотомера отраженным от земной поверхности и несущим информацию овысоте полета объекта.
Схема выдачисигнала «Разрешение» предназначена для выдачи сигнала принимающего участие вуправлении прохождением сигналов с тактового генератора через коммутатор наинтегратор ошибки.
Схема выдачисигнала «Исправность» предназначена для формирования и выдачи сигнала«Исправность» на выходные клеммы блока с целью его дальнейшего использования вдругих блоках радиовысотомера. Выдаваемый сигнал позволяет судить о состоянииблока и говорит о правдоподобности показаний радиовысотомера.
Частотныйдискриминатор оценивает знак отклонения принятого сигнала частоты биений отпредыдущего. Выходной сигнал этого блока показывает: увеличилось илиуменьшилось частотное рассогласование между излученным и принятым сигналами иуказывает направление, в котором следует изменить крутизну модулятора дляобеспечения устойчивого слежения.
Коммутаторнеобходим для управления режимами работы блока ПЗК и управления прохождениемсигналов с тактового генератора на интегратор ошибки и выдачей сигналов навыходные клеммы блока.
Интеграторошибки предназначен для преобразования входных сигналов с тактового генератораи частотного дискриминатора в управляющее напряжение, выдаваемое через выходныеклеммы блока на модулятор для обеспечения устойчивого слежения.
1.2 Выбор принципиальнойэлектрической схемы
1.2.1 Выбор элементнойбазы
Дляреализации принципиальной схемы выбрана серия 564.
ИМС серии 564 – цифровые, маломощные КМОП ИС, содержат всвоем составе 60 типов, различных по своему функциональному назначению:арифметические устройства, счетчики – делители, дешифраторы, триггеры,логические схемы, мультиплексоры, сдвигающие регистры и проч.
ХарактеристикиИС 564 /1/ :
– низкаяпотребляемая мощность (типовая мощность потребления на частоте 1 МГц 25мкВт/ЛЭ);
– широкиерабочие диапазоны напряжений питания (3..15 В) и температур;
– высокаяпомехоустойчивость 30..45 % Ucc ;
– защитапо входам;
– температурнаястабильность и высокая нагрузочная способность.
Всевышеперечисленные свойства указывают на достаточную приемлемость микросхемданной серии для решения поставленной задачи.
1.2.2 Ограничитель
Принципиальная схема ограничителя приведена в приложении 1на рисунке П1.1 .
Ограничительпостроен на аналоговой ИМС 597СА3, которая удовлетворяет предъявляемымтребованиям. Параметры и характеристики данной микросхемы приведены в /2/.
В схемепроисходит сравнение входного сигнала с потенциалом корпуса, «нулём». Врезультате на выходе получается сигнал частоты биений в виде прямоугольныхвидеоимпульсов.
1.2.3 Измеритель частотыбиений
Принципиальнаясхема измерителя частоты биений приведена в приложении 1 на рисунке П1.2 .
На этой схеметриггер исполняет роль коммутатора, он обеспечивает прохождение сигнала втечение времени, пока Тизм имеет значение «Лог 1».
Счетчик 1 обеспечивает формирование импульса длительностьювдвое большей периода кварцевой частоты в начале каждого периода сигналачастоты биений, а также формирование импульсов необходимых для обеспеченияработы других блоков схемы.
Счетчик 2 обеспечивает измерение длительности периодачастоты биений путем заполнения положительного полу периода импульсамикварцевой частоты и подсчета количества этих импульсов.
1.2.4 Частотныйдискриминатор
Принципиальная схема частотного дискриминатора приведена вприложении 2.
На входы первого кода подается код с измерителя частотыбиений, на входы второго кода подается опорный код эквивалентный переходнойчастоте Fбо. С выхода снимается сигнал, несущий информацию о знакеразности и соответственно о направлении изменения крутизны модулирующегонапряжения.
1.2.5 Полосовой фильтр
Принципиальная схема полосового фильтра приведена вприложении 2.
Полосовой фильтр состоит из двух цифровых компараторов,каждый из которых производит сравнение кода частоты биений с опорным кодомверхней и нижней границы полосы соответственно. Сигналы с цифровых компараторовпоступают на схему суммирования по модулю 2, сигнал с выхода которой несетинформацию о нахождении сигнала относительно полосы пропускания фильтра.
1.2.6 Обнаружитель
Принципиальная схема обнаружителя приведена в приложении 3на рисунке П3.1 .
Обнаружитель построен на базе реверсивного счетчика,направление счета которого регулируется в зависимости от попадания принятогосигнала в допустимую полосу. После накопления восьми импульсов на выходепоявляется сигнал «Захват», а при накоплении импульсов до пятнадцати появляетсясигнал переполнения, который, поступая на сумматор по модулю 2, запрещаетдальнейшее прохождение тактирующих импульсов на вход обнаружителя.
1.2.7 Схема выдачи сигнала«Разрешение»
Принципиальная схема устройства выдачи сигнала «Разрешение»приведена в приложении 3 на рисунке П3.1 .
Схема выдачи сигнала «Разрешение» представляет собой 8-миразрядный двоичный счетчик, производящий подсчет импульсов, поступающих стактового генератора со знаком в зависимости от выходного сигнала обнаружителя.По достижении 128 импульсов на выходе 8-го разряда счетчика появляется сигнал«Разрешение», а по достижении 256 импульсов, сигнал с выхода перегрузкизапрещает дальнейшее прохождение тактов на вход счетчика, с помощью сумматорапо модулю 2.
1.2.8 Схема формированиясигнала «Исправность»
Принципиальная схема устройства формирования сигналаисправность приведена в приложении 4 на рисунке П4.1 .
Схема формирования сигнала «Исправность» представляет собойвосьми разрядный двоичный счетчик, производящий подсчет импульсов Тизм. Триггеробеспечивает корректную работу схемы при установлении и снятии сигнала«Исправность». Сумматор по модулю 2 обеспечивает сброс счетчика приисчезновении сигнала «Разрешение».
1.2.9 Коммутаторы
Для обеспечения управления режимами работы в блокепредусмотрены коммутаторы. Коммутатор управления режимом выполнен на микросхеме564КП1, а коммутатор выдачи сигналов на интегратор ошибки и выход блока намикросхеме 564ЛС2.
1.2.10 Интегратор ошибки
Принципиальная схема интегратора ошибки приведена вприложении 4 на рисунке П4.2 .
Интегратор ошибки состоит из счетчиков и ЦАП. Счетчикиформируют цифровой код, который ЦАП преобразует в соответствующее управляющеенапряжение. Цифровой код на выходе счетчиков зависит от подаваемой на нихчастоты Fт и значения сигнала крутизны ± S.
2 Описание и работа устройства
2.1 Описание блока ПЗК
Сигнал биений Fбпоступает через ограничитель на первый вход триггера, на второй вход которогопоступает измерительный интервал («Тизм»). Временная диаграмма сигналовприведена на рисунке 2.1.1 а, б.
При наличии импульса измерительного интервала в виде уровня«Лог 1» положительный перепад сигнала биений с выхода ограничителяустанавливает уровень «Лог 0» на втором (инверсном) выходе триггера и уровень«Лог 1» на первом выходе триггера.
Со второговыхода триггера сигнал с частотой биений поступает на первый вход счетчика 1,на второй вход которого с разъема приходит сигнал с частотой 1600 кГц .
С приходомотрицательного перепада второго импульса частоты с выхода кварцевого генераторана первом выходе счетчика 1 появляется уровень «Лог 1», а с приходомчетвертого – на втором выходе.
Уровень «Лог1» со второго выхода счетчика 1, поступая на третий вход триггера и первый входсчетчика 2, приводит к обнулению триггера и счетчика 2. Уровень «Лог 1» совторого выхода триггера поступает на первый вход счетчика 1 и производитустановку в нуль выходов счетчика 1. Таким образом на первом выходе счетчика 1формируются импульсы длительностью, равной удвоенному периоду кварцевой частоты(рисунок 2.1.1 е) в начале каждого периода частоты биений.
С выхода 1триггера, после его обнуления и обнуления счетчика 2, сигнал в виде «Лог 0»поступает на третий вход счетчика 2, на второй вход которого через схему 2И-НЕпоступает частота с выхода кварцевого генератора. Счетчик 2 считает количествоимпульсов частоты кварцевого генератора (1600 кГц) на временном интервале (t2 – t3) (рис.2.1.1 д), т.е.производит дискретную оценку интервала по формуле (2.1.1):
Тб – (3,5 ± 0,5)Ткв (2.1)
где Тб — период частоты биений;
Ткв — периодчастоты кварцевого генератора.
Импульсы кварцевого генератора проходят на вход схемы 2И-НЕдо тех пор, пока не появится уровень «Лог 1» на выходе схемы сравнения кодов 3и, следовательно, уровень «Лог 0» на выходе инвертора 2.
Такимобразом, при длительности периода больше Тбmax прекращается дальнейшеезаполнение счетчика 2. С выходов счетчика 2 (разряды 3…6) параллельный код,соответствующий длительности интервала (t2 – t3) поступает на входы Асхем сравнения кодов 1, 2, 3.
Схемасравнения кодов 1 (ССК 1) сравнивает опорный код 1, заданный на выводы В, скодом периода частоты биений, поступающим на выводы А .
Если периодсигнала биений превышает период соответствующий переходной частотедискриминатора Тб0, то на выходе ССК 1 появляется уровень «Лог 1».Этот уровень «Лог 1», при наличии уровня «Лог 1» на выходе реверсивногосчетчика, инвертируется инвертором 1 (2И-НЕ).
С выходаинвертора 1 через коммутатор 2 сигнал в виде уровня «Лог 0» выдается на выход«± S» блока. Этот сигналопределяет знак изменения крутизны модулирующего напряжения. Уровень «Лог 1» навыходе «± S»соответствует управлению в направлении уменьшения крутизны модулирующегонапряжения, а уровень «Лог 0» — увеличения.
Схемысравнения кодов 2 и 3 (ССК 2 и ССК 3) работают аналогично. На входе В ССК 2задан опорный код 2, а на входе В ССК 3 – опорный код 3. На выходе ССК 2появляется уровень «Лог 1», когда период сигнала биений превышает Тбmin, а на выходе ССК 3появляется уровень «Лог 1», когда период сигнала биений превышает Тбmax. ССК 2, ССК 3, инвертор2 и мажоритарный элемент 1 обеспечивают селекцию импульсов по длительности иформируют полосу пропускания сигнала биений. В режиме измерения высоты на входе2 мажоритарного элемента 1 присутствует уровень «Лог 0». При этом на выходемажоритарного элемента 1 формируется уровень «Лог 1», если частота сигналабиений находится в полосе Fбmin max, и уровень «Лог 0», есличастота сигнала биений находится за указанной полосой.
Сигнал свыхода мажоритарного элемента 1 поступает на вход «± 1» реверсивного счетчика.На вход С реверсивного счетчика через мажоритарный элемент 2 поступаетпоследовательность импульсов Fт с выхода 1 счетчика 1. Когда на вход «± 1» реверсивногосчетчика поступает уровень «Лог 1», реверсивный счетчик производит сложение(«Лог 0» – вычитание) последовательности импульсов с выхода 1 счетчика 1.
Когдареверсивный счетчик накопит восемь импульсов, на его выходе 1 (выход четвертогоразряда) формируется сигнал в виде уровня «Лог 1» («Быстрый захват») рисунок2.1.2 б.
Последующеенакопление импульсов до 15 приводит к появлению на выходе CR реверсивного счетчикасигнала переполнения в виде уровня «Лог 0», который поступая на второй входмажоритарного элемента 2, запрещает прохождение импульсов Fт с выхода счетчика 1через мажоритарный элемент 2 на вход С реверсивного счетчика. Если частотасигнала биений находится за пределами полосы Fбmin
Сигнал«Быстрый захват» с выхода 1 реверсивного счетчика поступает на вход «± 1» схемывыдачи сигнала «Разрешение», которая представляет собой 8-разрядный реверсивныйсчетчик.
8-разрядныйреверсивный счетчик начинает сложение последовательности импульсов, поступающихна вход С с выхода мажоритарного элемента 3. Мажоритарный элемент 3 пропускаетимпульсы тактовой частоты, если на его второй вход поступает уровень «Лог 1» свыхода CR схемы выдачи сигнала «Разрешение».
Когдасодержимое 8-разрядного реверсивного счетчика станет больше 127 импульсов, навыходе схемы выдачи сигнала «Разрешение» ( восьмой разряд счетчика ) появляетсяуровень «Лог 1» (сигнал «Разрешение»). Задержка выдачи сигнала «Разрешение»относительно сигнала «Быстрый захват» равна 128 периодам частоты 2000 Гц (64мс), см. рис. 2.1.2 в.
При наличиисигнала «Быстрый захват» 8-разрядный реверсивный счетчик заполняется до 255импульсов, после чего прекращается подача импульсов на его вход С, т.к. навыходе CR схемы выдачи сигнала «Разрешение» появляется сигнал переполненияв виде уровня «Лог 0», который, поступая на второй вход мажоритарного элемента3, закрывает его для прохождения импульсов со входа.
Как толькосигнал «Быстрый захват» исчезает, на входе «± 1» схемы выдачи сигнала«Разрешение» появляется уровень «Лог 0». При этом счетчик начинает вычитание последовательностиимпульсов, поступающих на вход С. После того, как содержимое счетчикауменьшится до 127 импульсов, на выходе схемы выдачи сигнала «Разрешение»устанавливается уровень «Лог 0», т.е. сигнал «Разрешение» снимается.
Сигналы«Разрешение» и «Быстрый захват» поступают на входы 1 и 2 коммутатора 1. Взависимости от уровней этих сигналов на выход 1 коммутатора 1 пропускаетсячастота поиска 12,5 кГц или тактовая частота Fт, а на выход 2 –импульсы «Тизм» или частота с делителя частоты 2. При уровнях сигналов«Разрешение» и «Быстрый захват» в виде «Лог 0» на выход 1 коммутатора 1пропускается частота поиска 12,5 кГц, что соответствует режиму поиска сигнала.Если сигнал «Быстрый захват» имеет уровень «Лог 1», а «Разрешение» — «Лог 0»или «Лог 1», на выход 1 коммутатора 1 пропускается частота Fт, что соответствуетрежиму слежения. При уровне сигнала «Быстрый захват» в виде «Лог 0», а сигнала«Разрешение» — «Лог 1», на выходе 1 коммутатора 1 импульсы не выдаются, чтосоответствует режиму памяти по кольцу слежения.
При появлениисигнала «Разрешение» (уровень «Лог 1»), импульсы «Тизм» с выхода 2 коммутатора1 поступают на первый вход схемы выдачи сигнала «Исправность». После прихода напервый вход счетчика схемы выдачи сигнала «Исправность» 64-го импульса «Тизм»,на выходе устанавливается уровень «Лог 1», который назван сигналом«Исправность». Если сигнал «Разрешение» исчезает, то счетчик схемы выдачисигнала «Исправность» по входу 3 обнуляется, а с выхода 2 коммутатора 1 на еговход 1 пропускаются импульсы с делителя частоты 2. После прихода 64-го импульсаэтой частоты на выходе схемы выдачи сигнала «Исправность» устанавливаетсяуровень «Лог 0». Таким образом, сигнал «Исправность» снимается через 64 периодачастоты относительно момента снятия сигнала «Разрешение». Период частоты навходе схемы выбирается из условия создания задержки на снятие сигнала«Исправность» относительно снятия сигнала «Разрешение», равной 1 -2 с, см. рис.2.1.2 г.
Интеграторошибки представляет собой восьми разрядный счетчик, производящий подсчетпоступающих на его вход С импульсов тактовой частоты. На выходе счетчикаполучается цифровой код соответствующий крутизне наклона пилы управляющегонапряжения. На вход «±1» счетчиков поступает сигнал отклонения крутизнымодулирующего напряжения «± S».
Сигнал синтегратора ошибки поступает на преобразователь код-напряжение (ПКН).Управляющее напряжение на выходе ПКН определяется по формуле (2.1.2):
Uупр = — Uо • Кпкн, (2.1.2)
где Uупр – управляющеенапряжение, В;
Uo – опорное напряжение, В;
Кпкн –коэффициент передачи ПКН.
Управляющеенапряжение соответствующее нулевому коду и минимальной высоте определяется поформуле (2.1.3).
Uупр = — 60 / Нмин, В (2.1.3)
где Нмин– высота, соответствующая минимальному коду (Нмин = 10 м ).
Управляющеенапряжение определяет крутизну (наклон) пилообразного напряжения на выходеаналогового интегратора.
2.2 Работа блока ПЗК
Работа блокапри включении питания или отсутствии отраженного сигнала происходит следующимобразом. Допустим, что при включении или отсутствии отраженного сигналареверсивный счетчик и счетчики схемы выдачи сигнала «Разрешение» обнулены.Уровень «Лог 0» с выхода реверсивного счетчика поступает на вход 1 коммутатора1.
Уровень «Лог0», поступающий на вход 1 коммутатора 1, запрещает прохождение на выход 1коммутатора 1 импульсов, поступающих на вход 3 с выхода счетчика 1, при этом навыходе 1 коммутатора 1 будут действовать импульсы с частотой 12,5 кГц,поступающие на вход 5 коммутатора 1 с входа блока. С выхода 1 коммутатора 1импульсы частотой 12,5 кГц поступают на коммутатор 2 и на выходной контактблока. Эта частота используется в качестве тактовой в режиме поиска сигнала,причем, поиск производится от меньших высот к большим.
Приобнаружении сигнала на выходе реверсивного счетчика устанавливается уровень«Лог 1», который поступает на вход 1 коммутатора 1 и вход инвертора 1. Уровень«Лог 1» на входе 1 коммутатора 1 разрешает прохождение на выход 1 коммутатора 1импульсов с выхода счетчика 1, поступающих на вход 3 коммутатора 1 и запрещаетпрохождение импульсов с частотой 12,5 кГц, поступающих на вход 5 коммутатора 1.
Такимобразом, на выход 1 коммутатора 1 проходят импульсы с выхода счетчика 1 изатем, через коммутатор 2, пропускаются на выходной контакт блока.
На тактовыевходы счетчиков 3 и 4 с коммутатора 2 поступают импульсы «Fт», а на знаковые — «±S». счетчики производятподсчет импульсов тактовой частоты и на их выходе образуется код. Код с выходовсчетчиков поступает на входы ПКН, на выходе которого появляется напряжениеуправления соответствующее пришедшему коду. Управляющее напряжение с выхода ПКНвыдается через выходные контакты блока на усилитель, для регулировки усиления,и модулятор.
В режимеустановки высоты внешними сигналами, сигнал «Уст Н» в виде уровня «Лог 1» черезпреобразователь уровня подаётся на вход инвертора 3 и вход коммутатора 2, навторой вход которого подаётся сигнал с выхода инвертора 3. Это приводит к тому,что коммутатор 2 не пропускает сигналы «± S», «Fт» и «Разрешение»формируемые в блоке. На выходные контакты блока выдаются преобразованные поуровню сигналы «Уст ± S», «Уст Fт», а вместо сигнала разрешение выдается уровень «Лог 1».Изменением уровня сигнала «Уст ± S» и частоты сигнала «Уст Fт» в режиме «Уст Н»обеспечивается режим имитации выдачи выходной информации в диапазоне измеряемыхвысот.
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Расчет двоичных кодовдля цифровых компараторов
В схемах частотного дискриминатора и полосового фильтраприменены цифровые компараторы. Они сравнивают значение кода измеренной частотыс опорными кодами соответствующими переходной частоте и границам полосыпропускания.
Процедура вычисления опорного кода описывается формулой(3.1):
Кх = BIN ( Тх/ Ткв ) (3.1)
где — Кх – искомый код опорной частоты;
BIN – операция преобразования вдвоичный код;
Тх – период опорной частоты;
Ткв – период кварцевой частоты ( 1600 кГц ).
Переходнаячастота поддерживается постоянной и равной 30 кГц. Таким образом получается кодпереходной частоты: 00110101. Т.к. на компараторы подаются только старшие 4разряда, то код подаваемый на компаратор выглядит так: 0011.
Верхняячастота полосы пропускания постоянна и равна 36 кГц. Код верхней границы полосыследующий: 0101100, и следовательно на компаратор подается код 0010.
Нижняячастота полосы пропускания постоянна и равна 24 кГц. Код нижней границы полосытаков: 01000010, значит на компаратор подается следующий код 0100.
3.2 Расчет надежностиблока
Важной характеристикой любого устройства является егонадежность. Надежность устройства принято оценивать по среднему времениисправной работы. Среднее время исправной работы вычисляется по формуле (3.2.1):
Т = 1 / Λс (3.2.1)
где Т – среднее время исправной работы;
Λс – интенсивность отказов всей системы.
Интенсивность отказов всей системы зависит от интенсивностиотказов каждого её элемента и вычисляется по формуле (3.2.2) :
Λс = ∑ λi (3.2.2)
где λi –интенсивность отказов i-гоэлемента.
Интенсивность отказов каждого из элементов системыприведена в таблице 3.2 .
Таблица 3.2Наименование элемента Λо 1/млн ч N, шт Кэкспл Кслож Λi 1/млн ч N×Λi Резистор С2-33 5 0,007 0,035 Конденсатор К50-29 1 0,13 0,13 Пайка 304 0,01 3,04 Микросхемы 564ЛА7 0,017 1 2,5 1,49 0,063 0,063 564ТМ2 0,017 1 2,5 1,87 0,079 0,079 564ИЕ10 0,017 3 2,5 1,87 0,079 0,237 564ИЕ11 0,017 5 2,5 1,87 0,079 0,395 564ЛП2 0,017 1 2,5 1,49 0,063 0,063 564ИП2 0,017 1 2,5 1,87 0,079 0,079 564КП1 0,017 1 2,5 1,87 0,079 0,079 564ЛП13 0,017 1 2,5 1,87 0,079 0,079 564ЛС2 0,18 1 2,5 1,49 0,063 0,063 572ПА1А 0,023 1 2,5 2,8 0,161 0,161 597СА3 0,086 1 2,5 2 0,43 0,43
Таким образом, интенсивность отказов системы Λс =23,775 1/млн ч
Соответственно среднее время безотказной работы Т = 42060 ч
4 Краткое описание особенностейтехнологического процесса сборки, монтажа
Процесс сборки проектируемогоизделия имеет ряд особенностей, связанных с пайкой и монтажом конструкций наинтегральных микросхемах и, в частности, на ИМС серии 564. Некоторые из нихбудут рассмотрены ниже.
При пайкевыводов планарных микросхем припоем марки ПОС-61 температура жала паяльникадолжна находиться в пределах от 250 до 280 °С. Время пайки не должно превышать1..5 секунд.
Пайка должнапроизводиться паяльником с потребляемой мощностью от 20 до 60 Вт.
Для микросхемсерии 564 пайку выводов начинают с выводов питания.
При ручной пайке необходимо обеспечить достаточныйтеплоотвод. В качестве теплоотвода допускается использовать пинцет, пассатижиили другой теплопроводящий инструмент используемый при пайке, для удержаниядеталей.
Телоотводрекомендуется снимать не ранее чем через 5 секунд по окончании пайки вывода.
Пайкусоседнего вывода рекомендуется начинать не ранее чем через 3..5 секунд послепайки предыдущего /3/.
Также припроведении сборки рекомендуется использовать заземляющий браслет во избежаниеповреждения элементов разрядом статического электричества.
Рекомендациипо монтажу и эксплуатации микросхем серий 564 и 572 приведены в бК0.347.064 ибК0.347.182 соответственно. Также рекомендуется при монтаже использовать ОСТ В11 0398-87.
При проведенииработ по сборке и монтажу электрорадиоэлементов дополнительно необходимособлюдать требования соответствующих документов регламентирующих нормыэлекторо- и пожаробезопасности в помещениях данного класса опасности.
5Конструкция блока
Блок ПЗК выполненв виде односторонней печатной платы, которая помещается в корпусерадиовысотомера и соединяется с другими блоками РВ шлейфом припаиваемым квыходным контактам. Выходные контакты блока выполнены в виде лепестков всоответствии с ГУ7.750.162.
Размеры печатнойплаты выбраны исходя из условий геометрического согласования с другими блокамии обеспечения минимально возможного веса.
Материаломдля изготовления печатной платы служит фольгированный стеклотекстолитСФ2-50-1,5 .
Рисунокпечатной платы получают путем травления.
Для размещения элементов и крепежа блока в печатной платевыполняют отверстия. Отверстия, предназначенные, для монтажа элементов в целяхулучшения контакта металлизируют. Отверстия для крепежа не металлизируют ивыполняют под винты с резьбой М4.
Паяныйконтакт при соединении с другими блоками предпринят во избежание случайнойпотери электрического контакта, возможной при применении разъема.
Пайкапроизводится припоем ПОС-61 ГОСТ 21931-76.
Цифрывыходных контактов платы маркировать краской МКЭ черная УХЛ Ч ОСТ4 ГО.054205,шрифтом 3-Пр3 ГОСТ 26.008-85.
Настройкублока необходимо производить автономно до установки блока в прибор. Послеокончательной настройки поверхность платы с печатными проводниками покрываютлаком.
Остальныетехнические требования по ОСТ4 ГО.070.015.
6Безопасность и экологичность проекта
6.1 Краткаяхарактеристика работы
В данном дипломномпроекте разрабатывается блок поиска захвата и контроля сигнала частоты биенийЧМ радиовысотомера (РВ). Блок собран на отдельной плате и соединяется состальными блоками РВ с помощью разъема.
В процессеразработки осуществлялись следующие виды работ:
– уяснениетехнического задания и ознакомление с существующими аналогами проектируемогоблока.
– разработкасхемы структурной блока
– разработкасхемы электрической принципиальной блока
– разработкасборочного чертежа блока
6.2 Безопасность проекта
Привыполнении каждого вида работ существуют факторы влияющие как на организмчеловека, так и на окружающую среду. Эти факторы будут рассмотрены в данномразделе.
6.2.1 Микроклимат нарабочем месте
Параметрымикроклимата определяются видом выполняемых работ. При различных отклонениях отнормы температуры воздуха происходит значительная трата энергетических ресурсовчеловека, при этом снижается производительность труда. Для терморегуляциибольшое значение имеют физические параметры воздуха производственной среды —влажность и движение воздуха. Согласно /4/ оптимальные параметрымикроклимата имеют следующие значения:
– температуравоздуха в районе рабочего места – 20 ¸ 22°С;
– относительнаявлажность воздуха – 35 ¸ 60 %;
– скоростьдвижения воздуха – не более 0.2 м/с.
Помещение, вкотором производилось макетирование установки, относится к классу нормальныхпомещений и характеризуется следующими признаками: сухое помещение, в которомотсутствуют признаки, свойственные помещениям жарким, пыльным и с химическиактивной средой.
Выводы помикроклимату на рабочих местах: при выполнении работ параметры микроклимата нарабочем месте полностью соответствовали значениям, приведенным выше по /4/.
6.2.2 Экспертизаэлектробезопасности
Степеньопасного воздействия на человека электрического тока зависит от величиныпоражающего напряжения и тока, его частоты, пути прохождения через телочеловека, продолжительности воздействия, условий внешней среды, а такжефизического состояния и самочувствия человека. Для переменного тока частотой50 Гц напряжение прикосновения Uприк не должно превышать 2 В при токе менее 0.3 мА;для постоянного тока Uприк не более 8 В при токе менее 1 мА /5/.
Дляисключения поражения электрическим током строго соблюдались правила техникибезопасности.
Рабочее местовыполнено в соответствии с /6/. Рабочий стол выполнен из диэлектрическогоматериала (дерева) и имеет полку для размещения контрольно-измерительнойаппаратуры, источников питания и оборудован шиной защитного заземления свинтовыми зажимами. Имеется возможность экстренного обесточивания аппаратурывыключателем общего напряжения. Весь применяемый инструмент выполнен с ручкамии изоляционного материала. Для обеспечения электробезопасности рабочих впомещении заземлены все металлические части электроустановок, корпусаэлектрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствиенарушения изоляции. Батареи отопления и другие металлические коммуникационныечасти ограждены деревянными решетками. Заземляющие провода видны на всемпротяжении от корпуса прибора до места заземления. Провода для заземлениявыполнены из гибких медных шин и имеют сечение не менее 0,35 мм2,которые удовлетворяют требованиям термической устойчивости при короткомзамыкании /7/.
Во всехисточниках питания существует защита, обеспечивающая автоматическое отключениенапряжения при увеличении потребляемого тока свыше допустимого. Так каксуществует опасность поражения электрическим током при выполнении паечныхработ, то применялись электропаяльники на напряжение 36 В, для чегоиспользуется понижающий трансформатор 220/36, один конец вторичной обмотки которогозаземлен.
При монтажныхработах исключались следующие опасные факторы монтажа:
– применениедля соединения оборудования проводов с поврежденной изоляцией;
– пайкаи установка деталей в оборудование, находящееся под напряжением;
– подключениеблоков и приборов к оборудованию, находящемуся под напряжением.
Приэкспериментальной проверке использовались стандартные приборы, прошедшиепроверку на электробезопасность. Оборудование, применяемое в эксперименте,запитывалось от электрощита, имеющего общее отключающее устройство (автомат).
Проведениеналадочных работ осуществлялось на специально оборудованном месте. Привыполнении работ было задействовано не менее двух человек, при этом исключалосьпребывание на рабочих местах лиц, не допущенных к наладке
По степениопасности поражения людей электрическим током данное помещение относится кпомещениям без повышенной опасности.
Для данногопомещения характерно:
– отсутствиесырости (относительная влажность воздуха длительное время не превышает 60%).
– отсутствиетокопроводящей пыли (в помещении нет технологических процессов,сопровождающихся выделением токопроводящей пыли).
– отсутствиевысокой температуры (не превышает 25°С).
– отсутствиетокопроводящих полов (пол в помещении имеет удельное сопротивление не менее52·104 Ом·м).
Выводы пообеспечению электробезопасности на рабочих местах: в процессе выполнения работ,связанных с применением электрооборудования, выполнялись меры предосторожностипо защите от поражения электрическим током в соответствии с /6/.
6.2.3 Экспертизапожаробезопасности
Во времяконструирования предложенного блока в помещении производилась пайка и настройкадругих блоков и устройств, в ходе которых использовались электропаяльник илегко воспламеняющиеся жидкости (флюс и спиртовой раствор канифоли). Припроведении экспериментальных работ использовались электроприборы, выделяющиебольшое количество тепла, которое могло стать причиной пожара. Поэтому,согласно нормам технологического проектирования /8/, помещение относится ккатегории «В» пожароопасных помещений.
Во избежаниепожара, пожароопасное оборудование обеспечено специальными термостойкимиподставками и теплоотводящими радиаторами.
Легковоспламеняющиеся жидкости хранились в термостойкой герметичной посуде, котораяоткрывалась только в момент их использования.
В качествемер, обеспечивающих противопожарную защиту, применяются средства пожаротушения:огнетушители ОУ–5, ОХП–10, ящики с песком, средства индивидуальной иколлективной защиты по /9/. Согласно /10/ на каждые 50 м2 должен приходиться один огнетушитель. Площадь помещения, где проводились работы поразработке модуля составляет 48 м2 и внутри комнаты находится одиногнетушитель типа ОУ–5. Следовательно, помещение отвечает требованиям /10/ иявляется безопасным с пожарной точки зрения.
Выводы пообеспечению пожарной безопасности на рабочих местах: в процессе выполненияработ выполнялись меры предосторожности по обеспечению пожарной безопасности всоответствии с /9,10/.
6.2.4 Экспертизаосвещенности
Освещениеслужит одним из важнейших факторов, влияющих на производительность труда.Требования к рациональной освещенности производственных помещений сводятся кследующему:
– правильныйвыбор источников света и систем освещения;
– созданиенеобходимого уровня освещенности рабочих поверхностей;
– ограничениеслепящего действия света, устранение бликов;
– обеспечениеравномерного освещения.
Привыполнении дипломного проекта производилось довольно большое количество работпо разработке, блока, поэтому рабочее место должно быть обеспечено нормальнымискусственным или естественным освещением.
Исходя из/11/, номинальная освещенность на рабочих поверхностях для данных видов работдолжна быть не менее 300 лк.
Работы,связанные с разработкой принципиальной схемы блока, проводились в помещении,размеры которого 8 ´ 6 ´ 3 м. Помещение освещают двенадцать люминесцентных ламп дневного света. Применение люминесцентных лампдневного света позволяет обеспечить равномерность освещения рабочего места, атакже исключает наличие слепящего действия света. Это помещение, кроме того,имеет естественное освещение, которое организованно в виде трех оконныхпроемов, каждое из которых имеет размеры 2,6´ 2 м. Окна расположены с юго-западной стороны помещений, и поэтому большую часть рабочего времениестественное (без искусственного ) освещение обеспечивает освещенность не менее350 лк. Для устранения ослепления ярким солнечным светом, а также наличиясолнечных бликов на экранах приборов визуального отображения информации(монитор компьютера, экран осциллографа и проч.) применялись солнцезащитныешторы.
Выводы поосвещенности рабочих мест: работы, связанные с разработкой модуля сопряженияпроводились в двух разных помещениях. Освещенность на рабочих местах составляетне менее 400 лк для одного помещения, и не менее 350 лк для другого, что нениже номинальной освещенности в 300 лк, установленной в /11/.
6.3 Эргономичностьпроекта
Конструкциярабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органыуправления, средства отображения информации) соответствуют антропометрическим,физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы /12/.
Даннаяконструкция рабочего места обеспечивает выполнение трудовых операций в пределахзоны деятельности моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля ввертикальных и горизонтальных плоскостях для средних размеров тела человекаприведены на рис.6.3.1. Выполнение трудовых операций “часто” и “очень часто”обеспечивается в пределах зоны досягаемости и оптимальной зоны моторного поля,приведенных на рис.6.3.2 (зоны 1, 2).
/>
Рисунок 6.3.1 — Зоныдосягаемости моторного поля тела человека
Т.к. работа сперсональным компьютером соответствует /12/ согласно которому, высота рабочейповерхности для людей с ростом 1800 мм. должна составлять 800 мм. Данные для Ш-ей группы работ (монтаж более крупных деталей, конторская работа, станочныеработы, не требующие высокой точности) по /13/ приведены в табл. 6.3.
/>
Рисунок 6.3.2 — Зоныдосягаемости и оптимальной зоны моторного поля
Таблица6.3.1Параметр Значение, мм Высота рабочей поверхности 800 Высота пространства для ног 675 Высота сидения 460
Расположениесредств отображения информации, в данном случае это дисплей ЭВМ соответствуют/14/.
Дисплейрасположен в вертикальной плоскости под углом ±15° от сагиттальной плоскости(рис.6.3.3 и 6.3.4). Уровень шума согласно /14/ на рабочих местах сиспользованием устройств для исследований, разработок, конструирования,программирования и врачебной деятельности должен составлять до 50 dB.
Для снижениянагрузки на глаза, дисплей, используемый при лабораторной работе, установлен сточки зрения эргономики наиболее оптимальным образом: верхний край дисплеянаходится на уровне глаз, а расстояние до экрана около 40 см, что укладывается в рамки от 28 до 60 см. Мерцание экрана происходит с частотой fмер=100 Гц, чтосоответствует условию fмер>70 Гц.
Помещения вкотором проводятся лабораторные работы соответствуют /15/ и /16/. /15/ требуетчтобы: “в помещениях, при выполнении работ операторского типа, связанных снервно-эмоциональным напряжением, должны соблюдаться оптимальные величинытемпературы воздуха 22-24°С, его относительной влажности 40-60% и скоростидвижения воздуха не более 0.1м/с. Инструкция по эксплуатации персональныхкомпьютеров предусматривает также очень жесткие требования к температуреокружающей среды. Для того, чтобы выдержать микроклиматические требования влаборатории установлены два кондиционера БК-1500. Данные кондиционерыосуществляет автоматическое поддержание заданной степени охлаждения илинагрева, осушение, вентиляцию и очистку воздуха от пыли. Производительностьобработки воздуха у кондиционера 1500 м3/ч, что позволяетподдерживать оптимальный микроклимат в лаборатории объемом 144 м3. Предельное значение рабочей температуры наружного воздуха при работе в режимеохлаждения +52°С, что позволяет использовать его в данном климатическомпоясе. Нижняя температура в режиме нагрева составляет +2°С, т.е. в холодный периодгода необходимо производить отопление помещения, что и осуществляется припомощи системы центрального отопления.
/>
Рисунок 6.3.3 — Расположение линий взгляда относительно дисплея
Согласно /16/на одного учащегося, находящегося в лаборатории должна приходится площадьпомещения не менее 4.5 м2. Площадь лаборатории 6м.x8м. составляет 48 м2рассчитана на 10 рабочих мест, получается, что на каждого присутствующегоприходится 4.8 м2, что соответствует /16/.
В лабораторииимеются инструкции по технике безопасности и пожарной безопасности, а такжемедицинская аптечка для оказания первой медицинской помощи.
/>
Рисунок 6.3.4 — Взглядпод разными углами в горизонтальной плоскости
Освещение влаборатории, согласно санитарному паспорту, составляет: в горизонтальнойплоскости 365 люкс, в вертикальной плоскости 590 люкс, что соответствует СНиП11-4-79 /11/ (300 люкс и 500 люкс соответственно), но при работе с дисплеемжелательно иметь освещенность 2/3 от номинальной, т.е. 200 люкс и 330 люкссоответственно (с целью снижения нагрузки на глаза), для этого на оконных проемахимеются светозатеняющие шторы, с помощью которых можно отрегулировать освещениедо оптимального уровня.
В ходепроектирования большую часть работ необходимо было произвести на компьютерномтерминале, поэтому эргономические параметры видеодисплейных терминалов имелинемаловажное значение, требования к ним будут рассмотрены ниже.
Всоответствии с /17/ визуальные эргономические параметры видеодисплея являютсяважными параметрами безопасности при работе с нимии их неправильный выбор приводит к ухудшениюздоровья пользователей.
Конструкциявидеодисплея, его дизайни совокупность эргономических параметров должны обеспечиватьнадежное и комфортное считывание отображаемойинформации в условиях эксплуатации.
Конструкциявидеодисплея должна обеспечивать возможность фронтального наблюдения экранапутем поворота корпуса в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси впределах ± 30° и в вертикальной плоскости вокруг горизонтальнойоси в пределах ± 30° с фиксацией в заданномположении. Дизайн видеодисплея должен предусматривать окраску корпуса вспокойные мягкие тона. Корпус видеодисплея и персонального компьютера должениметь матовую поверхность одного цвета и не иметь блестящих поверхностей,способных создавать блики. На лицевой стороне корпуса видеодисплея нерекомендуется располагать органы управления, маркировку, какие-либовспомогательные надписи и обозначения. При необходимости расположения органов управления на лицевой панели они должны закрыватьсякрышкой или быть утоплены в корпусе.
Для обеспечениянадежного считывания информации при соответствующей степени комфортности ее восприятия должны бытьопределены оптимальные и допустимые диапазоны визуальных эргономических параметров. Визуальныеэргономические параметрывидеодисплея и пределы их изменения, в которыхдолжны быть установлены оптимальные и допустимые диапазоны значений, приведены в таблице 6.3.2.
Таблица 6.3.2 — Визуальные эргономическиепараметры видеодисплейных терминалов и пределы их измененияНаименование параметра Пределы значений параметров не менее не более Яркость знака (яркость фона), кд/м измеренная в темноте 35 120 Внешняя освещенность экрана, лк 100 250
При работе свидеодисплеями необходимо обеспечивать значениявизуальных параметров в пределах оптимальногодиапазона, для профессиональных пользователей разрешается кратковременнаяработа при предельно допустимыхзначениях визуальных параметров.
Конструкция видеодисплея должна предусматривать наличие ручек регулировки яркости и контраста, обеспечивающие возможностьрегулировки этих параметров от минимальных до максимальных значений.
В целях защиты от электромагнитных и электростатических полей допускается применение приэкранных фильтров,специальных экранов идругих средств индивидуальной защиты, прошедших испытания в аккредитованныхлабораториях и имеющих соответствующий гигиенический сертификат.
Выводы побезопасности работы на ПК с использованием видеодисплея: в процессе выполненияработ на ПК соблюдались гигиенические требования при работе с видеодисплеями всоответствии с /17/. Визуальные эргономические параметры при выполнении работлежат в пределах, установленных указанными правилами и нормами.
6.4 Экологичность проекта
Наиболееобъективным критерием, используемым при экологической экспертизе производства,является ущерб, наносимый народному хозяйству загрязнением окружающей среды.
6.4.1 Электромагнитныеизлучения
Основнымисточником ЭМИ при разработке блока является видеодисплей ПК.Допустимые дозы излучений строго регламентируютсяв соответствии с /17/.
Конструкция видеодисплея должна обеспечивать мощностьэкспозиционной дозы рентгеновскогоизлучения в любой точке на расстоянии 5 см от экрана и корпуса видеодисплея при любых положениях регулировочных устройств не должна превышать в пересчете на эквивалентнуюдозу 0,1 мбэр/час (100 мкР/час).
Допустимые значения параметров неионизирутощих электромагнитных излучений приведеныв таблице 6.4.1.
Таблица 6.4.1Наименование параметров Допустимые значения
Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 50 см около видеодисплея, не более:
в диапазоне частот (5..2000) Гц
в диапазоне частот (2..400) кГц
25 В/м
2.5 В/м
Плотность магнитного потока, не более
в диапазоне частот (5..2000) Гц
в диапазоне частот (2..400) кГц
250 нТл
25 нТл Поверхностный электростатический потенциал, не более 500 В
Выводы помощности ЭМИ на рабочем месте: мощность ЭМИ на рабочем месте определяетсямощностью ЭМИ видеодисплея и лежит в пределах, установленных нормами /17/.
6.4.2 Экспертизавентиляции
Привыполнении монтажных работ в результате процесса пайки в воздух рабочей зонывыделяются вредные пары, содержащие свинец, относящийся к обще токсичнымвеществам /18/. Характеристикой загрязнения воздуха рабочей зоны являетсяпредельно допустимая концентрация (ПДК) /15/: для свинца ПДК=0.01мг/м, классопасности-1, относительный коэффициент опасности — 1.7. Для того, чтобысодержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не превышало ПДК, рабочееместо оборудовано местной вентиляцией /19/, отводящей вредные пары от рабочегоместа.
Кроме этогонеобходимо обеспечить достаточный воздухообмен в помещении. Для ориентировочныхрасчетов, когда неизвестно точное количество выделяющихся веществ, расчетнеобходимого количества воздуха принимают по кратности воздухообмена ( формула6.4.2 ) /15/.
L = Kp • V (6.4.2)
где Кр — кратность воздухообмена (для помещений небольшого объема Кр=10);
V — объемпомещения ( V=144 м ³ ).
Дляиспользуемой лаборатории необходимый воздухообмен 1440 м³ в час.Лаборатория оборудована двумя кондиционерами БК-1500, каждый из которыхобладает мощностью 1500 м³/ час, что обеспечивает выполнениесанитарно-гигиенических требований.
Выводы пообеспечению необходимой вентиляции в лабораторном помещении: в лабораторииобеспечена достаточная кратность воздухообмена, которая удовлетворяет требованиям/12/.
6.5 Чрезвычайные ситуации
Воздействиеионизирующих излучений и сильных электромагнитных излучений наполупроводниковые приборы и интегральные микросхемы. Возможный характер ихповреждений.
Для оценкивозможных нарушений работоспособности электро радиокомпонентов и аппаратуры привоздействии ионизирующих излучений (ИИ) необходимо располагать информацией овозможных видах радиационных эффектов, их зависимости от временного масштабапроцесса, разновидности и энергии ионизирующего излучения. Под радиационнымэффектом понимают явление, состоящее в изменении значений параметров,характеристик и свойств объекта в результате воздействия ИИ /20/.
В настоящеевремя принято выделять следующие радиационные эффекты: эффекты смещения,переноса заряда и ионизирующие эффекты.
Эффектысмещения представляют собой перемещение атомов из нормального положения вкристаллической решетке материала. Эти перемещения сопровождаютсявозникновением структурных дефектов кристаллической решетки, к простейшим изкоторых относятся наличие свободных положений в решетке и дополнительных атомовмежду ее узлами. В электронных устройствах эффекты смещения влияют в основномна работу полупроводниковых приборов.
Говоря обэффектах смещения, следует различать долговременные и кратковременные эффектысмещения.
Долговременныеэффекты смещения проявляются в необратимом по истечении некоторого временипосле облучения изменении различных параметров полупроводниковых приборов,зависящем от интегрального потока частиц и дозы гамма-излучения, ихэнергетического спектра и температурных условий облучения. При прочих равныхусловиях более жесткий спектр излучения и пониженные температуры облучаемогоматериала приводят к росту числа структурных дефектов.
При облучениигамма-нейтронным излучением ядерного взрыва (ЯВ) воздействие гамма-излучения впроцессе образования структурных дефектов чрезвычайно мало в сравнении своздействием нейтронов. Поэтому его влиянием на процесс образования структурныхдефектов и соответствующим им необратимым изменениям параметров материалов иизделий можно пренебречь.
Однако внекоторых случаях, например при воздействии гамма-нейтронного излучения науниполярные транзисторы металл-диелектрик-полупроводник (МДП-структуры),стекла, органические диэлектрики дозовые эффекты от гамма-излучения необходимоучитывать, так как число структурных дефектов при воздействии гамма-излучениясравнимо или существенно превышает число дефектов, создаваемых нейтронами.
Кратковременныеэффекты смещения проявляются в обратимых изменениях параметров объектов ихарактерны для импульсного облучения. Смещенные под действием облучениянейтронами атомы в начальный момент времени являются термодинамическинеустойчивыми образованиями, большинство из них имеют весьма малую энергиюактивации, определяющую скорость их рекомбинации. Вследствие этого значительнаядоля созданных дефектов структуры за очень малые промежутки времени«отжигается», т.е. частично восстанавливает исходные свойства материала.Однако наряду с процессами рекомбинации идут процессы связанные сперегруппировкой структурных повреждений, взаимодействием их с атомами примесии дефектами структуры.
Придлительности облучения, значительно превышающей характерные времена такихпроцессов, приходится иметь дело с необратимыми повреждениями или медленными ислабо выраженными процессами восстановления параметров.
Эффектыпереноса заряда обусловлены передачей кинетической энергии полей ионизирующегоизлучения вторичным частицам и проявляются в виде неустановившихся токов. Придвижении вторичных заряженных частиц создаются электрические и магнитные поля,а также протекают неустановившиеся токи, зависящие от мощности дозы облучения.
Эти эффектымогут привести к появлению ложных сигналов и сбоев в аппаратуре, а так же квыходу из строя отдельных узлов.
Ионизационныминазываются эффекты, вызванные носителями заряда с низким уровнем энергии. Ониотличаются от эффектов переноса заряда, которые определяются как смещениезарядов высокоэнергетичными частицами. Число электронно-дырочных паропределяется только количеством энергии, выделяемой на ионизацию.
Ионизационныеэффекты проявляются в виде переходных эффектов (эффектов свободных носителей),промежуточных релаксационных эффектов, долговременных эффектов захваченныхносителей и химических эффектов.
Переходныеэффекты связаны с образованием свободных носителей. В полупроводникахконцентрация свободных носителей может быть оценена в предположении, что расходэнергии на образование одной электронно-дырочной пары равен трех-пятикратномузначению потенциала ионизации.
Промежуточныерелаксационные эффекты связаны с тем, что в диэлектриках и изоляторахзахваченные на ловушки носители могут снова высвободиться за счет тепловыхэффектов.
Ионизационныеэффекты при воздействии излучения вызывают образование в аппаратуре избыточныхзарядов, появление которых в диэлектриках и изоляторах понижает их изолирующиесвойства, а в полупроводниках – к образованию избыточных ионизационных токов. Врезультате возникают обратимые изменения параметров аппаратуры, находящейся вовключенном состоянии, что может приводить к временной потере ееработоспособности, ложным срабатываниям и сбоям /21/.
В заключениенужно добавить, что по критерию бесперебойной работы повышение стойкостиаппаратуры к импульсному гамма-излучению только выбором радиационно стойкихкомплектующих изделий ограничено, как правило, мощностью дозы порядка 107… 108 Р/c /22/, а при применении интегральных микросхем, изготовленных потехнологии КМОП, 1010… 1012 P/c.
Выводы побезопасности и экологичности проекта: на основании ранее сделанных выводовможно утверждать, что при соблюдении техники безопасности и правил эксплуатацииблока ПЗК, настоящее изделие является безопасным при изготовлении иэксплуатации.
Библиографический список
1. СН 245–71. Санитарныенормы проектирования промышленных предприятий.
2. ГОСТ 12.1.038–82. ССБТ.Предельно допустимые уровни напряжений прикосновений и токов.
3. ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ.Электробезопасность. Общие требования.
4. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ.Защитное заземление. Зануление.
5. ОНТП 24–86. Общесоюзныенормы технологического проектирования. Определение категорий помещений и зданийпо взрывопожарной и пожарной опасности.
6. ГОСТ 12.4.009–85. ССБТ.Пожарная техника для защиты объектов. Общие требования.
7. ГОСТ 12.1.033–81. ССБТ.Пожарная безопасность объектов с электрическими сетями.
8. СНиП II–4.79.Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Естественное иискусственное освещение.
9. ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ.Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
10. ГОСТ22.269-76. Система “человек-машина”. Рабочее место оператора. Временное расположениеэлементов рабочего места. Общие эргономические требования.
11. ГОСТ27.818-88. Машины вычислительные и системы обработки данных. Допустимые уровнишума на рабочих местах и методы его определения.
12. ГОСТ12.1.005-88 ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиеническиетребования.
13. ГОСТ12.4.113-82 ССБТ. Работы учебные лабораторные. Общие требования безопасности.
14. СанПиН2.2.2.542–96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам,персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы.
15. ГОСТ12.0.003-74. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.
16. СН952-75. Санитарные правила организации процесса пайки мелких деталей сплавами,содержащими свинец.
17. ГОСТ18298–79. Стойкость аппаратуры, комплектующих элементов и материаловрадиационная. Термины и определения.
18. МыроваЛ.О., Чипиженко А.З. Обеспечение радиационной стойкости аппаратуры связи. – М.:Радио и связь, 1983. – 216 с., ил.
19. ВавиловВ.С., Ухин Н.А. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковыхприборах. – М.: Атомиздат, 1969. – 311 с.