Podstawowesposobyprzeciwdziałania zakłóceniom.
Istnieją trzy główne metody postępowania przy zmniejszaniu wpływu zakłóceń. Można tłumić zakłócenia w miejscu ich powstawania oraz projektować i wykonywać układy o podwyższonej odporności na zakłócenia, a także utrudniać przenikanie zakłóceń przez kanały sprzężeń. Sposoby zmniejszania zakłóceń w aparaturze elektronicznej dzielimy ze względu na:
sposób przetwarzania sygnału
- Konwersja a/c i c/a
- Sposób kodowania i modulacji
- Kompensacja w dziedzinie czasu
-Kompensacja w dziedzinie czestot
-Technika korelacyjna
-Synafazowe dodawanie odcinków sygnału
- Kompandorowanie
2.Rozwiązania funkcjonalne(ukł.)
-Rozdział czasowy oraz częstotli pracy podzespołów
-Filtracja
-Symetryzacja
-Separacja i izolowanie
-Dobór impedancji wej i wyj podzespołów
3.Rozwiązania konstr-techn.
-Ekranowanie
-Uziemienia
-Dobór materiałów, element, kabli
-Konstrukcje mechaniczne odporne na działanie czynników techno- klimatycznych
Ad2. Rodzaje zakłóceń
pole elektryczne
pole magnetyczne
pole elektromagnetyczne
fluktuacje w części źródeł zasilania
duża rezystancja falowa linii zasilania
duża rezystancja źródła zasilania
pożyteczne sprzężenia zwrotne
Samowzbudzenia drgań (gasnących)
Szumy własne elementów i podzespołów
Ad3. Sposoby przenikania zakłóceń
Przenikanie zakłóceń ze źródła do obwodu wrażliwego na zakłócenia może nastąpić na drodze:
sprzężeń konduktancyjnych, pojemnościowych i indukcyjnych
propagacji fal w liniach
promieniowania
wspólnej impedancji (gdy prądy z co najmniej dwóch różnych obwodów płyną przez wspólną impedancję).
Ad4. Omówić pojęcia przebieg niepożądany, zakłócający, użyteczny.
Sygnałem nieporządnym nazywany jest każdy sygnał inny niż sygnał użyteczny, natomiast zakłócenia stanowią te sygnały niepożądane, które są przyczyną nieprawidłowej pracy danego urządzenia.
Ad5. Wielkości określające zakłócenia
Ze względu na sposób opisu matematycznego, zakłócenia elektryczne, podobnie jak sygnały użyteczne można podzielić na zakłócenia zdeterminowane i niezdeterminowane. Pierwsze z nich opisuje się za pomocą ścisłych zależności matematycznych. Drugie zaś, nazywane również przypadkowymi lub losowymi, nie można opisać dokładnymi zależnościami matematycznymi, ponieważ wynik każdej obserwacji sygnału jest jednorazowy ( jeden z wielu możliwych). W praktyce sygnały takie opisuje się za pomocą wielkości mający charakter statystyczny np.: wartość średniokwadratowa, wartość skuteczna, gęstość widmowa mocy, gęstość prawdopodobieństwa.
Ad.6 Wady i zalety ekranowania
Wady
Ekrany pogarszają niektóre parametry techniczne i eksploatacyjne obiektów: zmieniają rozkład pojemności ekranowanego obiektu względem sąsiednich obiektów i otoczenia, wprowadzają do układów dość duże pojemności względem ekranu, zmniejszają efektywne indukcyjności, podwyższają straty i tłumienie oraz obniżają dobroć, a w ślad za tym powodują obniżenie częstotli rezonansu własnego, ponadto rosną wówczas koszty wytwarzania aparatury.
Zalety
Praktyczną zaletą ekranów jest możliwość skutecznego zmniejszania lub likwidowania pasożytniczych sprzężeń pojemnościowych i indukcyjnych, które mogą wystąpić zarówno na poziomie elementów jak i na wyższych poziomach organizacji układu lub urządzenia.
7. Sposoby prowadzenia systemów uziemiania(ch-ka-zakres f)
Uziemianie-punkt lub płaszczyzna odniesienia znajdują się na potencjale ziemi.
Uziemianie w zakresie m.cz połączenie wszystkich przewodów uziemiających w jednym punkcie (brak w tedy impedancji płaszczyzny uziemienia dla różnych obwodów). Liczba tych punktów zależy od wymaganych minimalnych poziomów zakłóceń w poszczególnych obwodach i wymagań bezpieczeństwa. Systemy uziemiania dzielimy na: jednopunktowe(ok. 1 MHz) i wielopunktowe(>10 MHz). Jako kryterium wyboru systemu uziemiania (1...10MHz) przyjmuje się max. długość' przewodu w stosunku do fali sygnału'λ' [λ/l<20-jednopunktowe, λ/l>20-wielopunktowe].Należy podkreślić, że najważniejszym jest zapewnienie bezpieczeństwa w czasie użytkowania aparatury elektronicznej i to musi być bezwzględnie przestrzegane!!! Stosuje się systemy dla m.cz. jednopunktowe: -równolegle, szeregowe, a często szeregowo-rownoległe.
Uziemianie w zakresie w.cz.- płaszczyzny uziemienia posiadają małą impedancję wskutek występowania zjawiska naskórkowości. Sprawdza się tutaj-srebro, ale jest bardzo kosztowne. W układach b.w.cz. najskuteczniejsze-uziemianie wielopunktowe. Minimalizację impedancji uziemiania obwodów uziemianych uzyskuje się dołączając obwody (l=ok. kilka mm)do najbliższego punktu płaszczyzny uziemienia. W układach szerokopasmowych (np. układy cyfrowe) zapewnia się uziemiane w całym zakresie częstotliwości. System powinien zapewniać spełnienie wymagań zarówno odnośnie uziemienia jednopunk. i wielopunk.
8. Cha-ka koralików ferrytowych
Są to specjalne dławiki ferrytowe, o kształtach: toroidalnym,rozdzielanym, dla przewodu taśmowego, i pod układ scalony. Stosowane:
-w układach szerokopasmowych (np. w obwodzie bazy tr. W.Cz)
-na przewodach zasilających wzmacniacze i generatory w.cz i b.w.cz
-na długich przewodach
-między szybkimi bramkami logicznymi
-przy wej syg na płytkę drukowaną
Skutecznie tłumią niepożądane składowe syg powyżej 1MHz, nie tłumią zaś składowych-stałej i m.cz. Przeciwdziałają zakłóceniom przenoszonym drogąprzewodzenia i wzbudzaniu się drgań pasożytniczych(od sprzężeń i rezonansów ),ekranuja przewody.
9. Elementy (cha-ka) tłumienia zakłóceń występujących w liniach zasilania.
-Kondensatory-tłumienie syg nieporządanych w obw. zasilania stało- i zmiennoprądowych.Ze wzgl. na rodzaj zakłóceń wyróżniamy kondensatory symetryczne i niesymetryczne.Ze względu na konstrukcję wyróżniamy kondensatory dwu- , trzy- (do zakł niesymetr.) i czterozaciskowe (do zakł symetr.). W zakresie małych f stosuje się kond.elektrolityczne aluminiowe i tantalowe (duża pojem.mała obj.)
-Dławiki-cewki indukcyjne o dużej impedancji(dla skł zmiennych)i o małej rezystancji(dla prądu stałego). Stosowane do tłumienia niepożądanych skł syg. o f leżących poza pasmem zajmowanym przez sygnał użyteczny. Char parametry dławików: indukcyjność L, dobroć Q(zwykle jest funkcją f),Rdla prądu stał, prąd znamionowy (stały),f rezonansu własnego.Zakres f stosowania obejmuje pasmo do 300 MHz(górna granica zależy od sposobu nawinięcia uzwojenia, kształtu, rodzaju materiału rdzenia).
-Koraliki ferrytowe(patrz punkt 8).
-Transformatory - stosowane do separacji obwodów elektrycznych , zasilających obw mocy. Eliminują przepływ prądu zakłuceń w pętli uziemienia.
-Transoptory-separacja galwaniczn obwodów.Stosowane chętnie w urządz cyfrowych. Char parametry elektryczne:wielkości okr stopień separacji galwanicznej obw wyj i wej (napięcie przebicia od kilkust V do kilkanaście kV), efektywnosc sprzężenia optycznego (wsp transmisji K od dziesiętnych części % do ponad tysiąc %).
-Filtry sieciowe-przenoszą syg o f sieci,tłumią syg o innych f. Konstruowane jako dolnoprzepustowe filtry odbiciowe (max.tłumienność.dla.niedopasowania do imp źródła zakł lub odb zakł oraz imp linii),przy użyciu kondensatorów klasy X i Y, prostych dławików rdzeniowych. Często dodaje się drugi obwód z kondensatorami odsp. (rozszerzenie pasma f tłumionych w kier mniejszych f)lub z dławikiem (rozszerzenie pasma f tłumionych w kier większych f).Filtry zwane stratnymi: elementy L i C, warystory, rezystory, koraliki.
10.Sposoby odprowadzania ciepła z urządzeń elektronicznych do otoczenia.
-Naturalne-opiera sięna zjawiskach przebiegających samoistnie: unoszenie swobodne; przewodzenie; promieniowanie; swobodne wrzenie;
-Wymuszone-opiera się na zjawiskach wymuszonych, przez dostarczenie energii, np. energii do napędu wentylatorów, pomp, sprężarek lub zasilania baterii termoelektrycznych
Przykład:obudowa.otwarta+unoszenie swobodne (wnętrze obudowy) + unoszenie wymuszone przy pomocy wentylatora (na zewnątrz obudowy) zwiększa 10-krotnie wskażnik wydzielania mocy w stosunku do unoszenia swobodnego bez wentylatora.
11. Ergonomia.
-Zagadnieniami dopasowania urządzeń do cech operatora (do mozliwości organizmu ludzkiego) zajmuje się ergonomia. Termin ergonomia powstał z połączenia dwóch słów greckich: ergon (praca) i nomos (prawo, zasada). Obejmuje ona bardzo szeroki obszar zagadnień, a mianowicie:
-Antropologię,
-Psychologię inżynieryjną,
-Filozofię pracy,
-Problemy bezpieczeństwa i higiena pracy,
-Zanieczyszczeń środowska,
-Wibroakustyki urządzeń, itp.
-Cel ergonomii: opracowanie wytycznych jak konstruować aparaturę elektr., aby uwzględnić ludzkie możliwości w obsłudze aparatury. Najlepsze efekty „zgodności” między aparaturą a operatorem można uzyskać dobierając parametry urz. do możliwości człowieka.
12. Niezawodność i uszkodzenia.
-Niezawodność-własność sprzętu elektronicznego, char jego zdolność do pracy bez uszkodzeń w określonych.warunkach.eksploatacji
-Uszkodzenie - zdarzeniepolegające na zmianie jednego lub więcej parametrów, przekraczające granice dopuszczalnych tolerancji.Dzielą się na:
-Aawaryjne-(katastroficzne,zupełne,losowe), wyst nagle, skokowo zmieniając parametry,mogą być trwałe lub przemijajace
-Parametryczne-naturalne,częśc, pojawiają się stopniowo, spowodowane starzeniem i zużywaniem się elementów, mogą być krótko lub długotrwałe.
Defekty i niesprawności - uszkodzenia nie wpływające bezpośrednio na zmianę parametrów urzadzenia , utrudniają jego eksploatację i przyczyniaję się do potrzeby wymiany uszkodzonych elementów - zaciecia, uszkodzenia elementów mechanicznych
13. Miary niezawodności.
-Częstość uszkodzeń na jednostkę czasu fu(t) to stosunek liczby uszkodzonych jednostek sprzętu na jednostkę czasu do liczby wszystkich jednostek badanego sprzętu na poczatku badania:
N- lizczba jednostek sprzętu całego badanego zbioru na poczatku badania (uszkodzone jednostki nie podlegaja wymianie w czasie badania),
Δm(t)- liczba uszkodzonych jednostek sprzętu w przedziałe czasu t...t + Δt.
-Intensywność uszkodzeń λ(t) to stosunek liczby uszkodzonych jednostek sprzętu na jedn czasu do lizcby nie uszkodzonych jednostek na początku rozpatrywanego przedziału czasu, czyli:
m(t)- sumaryczna liczba uszkodzonych jednostek do chwili t,
N(t)- liczba nie uszkodzonych jednostek sprzętu do chwili t.
14. Zalecenia jakie powinno się uwzględniać przy projektowaniu niezawodnych układów.
-układ powinien być możliwie prosty, jego rozbudowa i zwiększanie liczby elementów powinny być uzasadnione jedynie poprawą jego parametrów,
-układ powinien być możliwie typowy o działaniu i niezawodności wielokrotnie sprawdzonej,
-ukł powinien stabilnie pracować przy szerokim zakresie zmian parametrów elementó składowych, -należy unikać ukł wymagających bardzo stabilnych nap zasilaja,
-ukł powinny być zdolne do zastos w nich w duzym stopniu elementów produkowanych w dużych seriach i o sprawdzonej technologii,
-liczba regulacji powinna być możliwie mała,
-unikać ukł uniwersalnych, gdyż ukł spełniające jedno zadanie są pewniejsze w działaniu.
115.Wpływ eksploatacji na niezawodność urządzeń.
Należy tu rozumieć nie tylko warunki w jakich pracuje sprzęt ale również warunki w jakich jest magazynowany i transportowany.
warunki eksploatacji można podzielić na obiektywne i subiektywne.Na te pierwsze składają się takie czynniki:elektryczne, mechaniczne,klimatyczne,biologiczne,chemiczne,elektromechaniczne oraz promieniowanie.Subiektywne zależą od ludzi obsługujących sprzęt i składają się na nie takie czynniki: umiejętność organizacji eksploatacji, umiejętność obsługiwania, profilaktyka i konserwacja.
Uszkodzenia powodowane czynnikami można podzielić na:
-rozmiękczenie materiału przy wysokich temp.
-cieplne starzenie materiału powodujące utratę własności mechanicznych.
-utrata lepkości przy wysokich temperaturach,
-utrata własności smarujących przy niskich temp.
-wzrost lepkości,
-skutki korozji,
-pękanie osłon hermetezacyjnych,
-rozkład chemiczny,
-grzyby, oblodzenia, zsychanie.
16.Metody projektowania płytek- podstawowe wymagania konstrukcyjne.
W płytkach przeznaczonych do montażu przewlekłego w polach lutowniczych muszą mieć wykonane otwory, przez które przewleka się końcówki element elektronicznych, natomiast w płytkach do montażu pow.pola lutownicze nie mają otworów ponieważ końcówki elementów lutowane są bezpośrednio do pól lutowniczych.
Spośród cech konstrukcyjnych za najważniejsze uznaje się powtarzalnoś parametrów, ponieważ identyczne rozmieszczenie ścieżek pól lutowniczych we wszystkich egzemplarzach wykonanych płytek drukowanych powoduje,że wszystkie występujące w ukł elementow pasożytnicze mają takie same wartości.
Podstawowymi materiałami podłożowymi płytek są laminaty. Grubość warstwy laminatu dla płytek jedno i dwustronnych wynosi od 0,8mm do 6mm, natomiast dla płytek wielowarstwowych od 0,05mm do 0,75mm.
Do płytek drukowanych giętkich lub sztywno-giętkich stosuje się laminaty poliestrowe i poliimidowe o grubości 12,5...125mikro metra.
W punktach przecięcia linni poziomych i pionowych.w tzw. węzłach,należy umieszczać pola lutownicze przeznaczone dla końcówek montażowych elem. elektron.
Dobór średnicy pola lutowniczego jest bardzo ważny,ponieważ zbyt małe pola lutownicze wykazują słabą przyczepność i są trudne do wykonania,natomiast zbyt duże pola lutow. będą powodować ściąganie lutu.
Ścieżki mają przekrój prostokątny i w stosunku do przewodów okrągłych,można je obciążyć większymi prądami. Ścieżki można podzielić na sygnałowe i zasilające
W celu określenia szerokości ścieżki, należy uwzględnić:
-wartość dopuszczalna prądu,
-spadek nap na ścieżce,odległ między nimi,rodzaj podłoża izolacyjnego, sposób montażu elemt.
Zalecane jest projektowanie ścieżek jak najszerszych i jak najkrótszych.
Należy również uwzględnić pojemność rozproszenia ścieżek. w płytkach wielowarstwowych pojemność zależy od wzajemnego usytuowania ścieżek i pól ekranujących.
17. Metody projektowania płytek- ekrany i pola wzmacniające:
Ekrany i pola uziemiające są zwykle projektowane jako powierzchnie, a więc nie wytrawione pola folii miedzianej lub pola miedzi naniesione na warstwę izolacyjna. Zaleca się projektowanie ich w postaci pól ażurowych.
Pozostawienie dużych powierzchni miedzi na płytce drukowanej może spowodować zniszczenie płytki podczas lutowania, a więc może nastąpić deformacja podłoża izolacyjnego, odwarstwienie miedzi, rozlaminowanie płytek wielowarstwowych.
18. Metody projektowania mozaiki przewodzącej.
Można je podzielić na klasyczne i zautomatyz.Niezależnie od metody efektem końcowym powina być dokumentacja składająca się z:
-z zestawu klisz dla wszystkich warstw płytki,
-z masek lutowniczych i nadruków opisów,
-z taśmy lub programu sterującego wiertarką numeryczną.
Projekt mozaiki może dotyczyć płytki jednostronnej, dwu lub wielostronnej.
Najtańsz jest płytka jednostronna z laminatu fenolowo-papierniczego ale połączenia na tej płytce są bardzo długie, często równoległe. O jakości decyduje wtedy długość a więc rezystancja, indukcyjności, pojemności.
W projekcie bardzo ważne są ścieżki zasilania i masy. Źle zaprojektowane stanowią źródła zakłóceń.
W metodach klasycznych projektowania mozaiki przewodzącej, rzadko już dzisiaj stosowanej, wszystkie czynności są wykonywane przez projektanta i kreślarza.:
-rozmieszczenie elementów, projektowanie pól lutowniczych i ścieżek
-rys matryc wzorcowych mozaiki przewodzącej w skali co najmiej 2:1
-tworzenie dokumentacji.
W metodach zautomatyzowanych wspomaganych komputerowo rozróżnia się:
-metodę z dygitalizacją i automatycznym kreśleniem matryc,
- metodę interaktywną,
- metodę automatyczną.
W metodzie z dygitalizacją i automatycznym kreśleniem matryc rysunek mozaiki przewodzacej i rozmieszczenie elemtów wykonuje projektant. Na podstawie rysunku mozaiki, używając folii poliestrowej najczęściej z nadrukowaną siatką, wykonuje się rys do dygitalizacji. Za pomocą dygitalizatora rysunek matrycy jest rejestrowany w postaci cyfrowej na taśmie dziurkowanej lub na dyskietce.
Metoda interaktywna umożliwia wykonanie procesu projektowania i dokumentacji za pomocą komputera. Wymaga ona przygotowania danych:
-wymiarów obudów elementów oraz opisu i wymiarów końcówek montażowych,
-tabeli połączeń opisujących wszystkie węzły,
-określenia pól lutowniczych oraz szerokości ścieżek,
-wymiarów i kształtu płytki.
W metodzie automatycznej cały proces projektowania płytki odbywa się bez udziału projektanta. konieczne są komputery o bardzo dużych pamięciach oraz złożone i kosztowne programy koputerowe.
19.Elementy do montażu powierzchniowego.
Montaż powierzchniowy zapewnia obniżkę kosztów produkcji elementów i sprzętu, zmniejszenie objętości sprzetu, wzrost niezawodności oraz zwiększenie szybkości działania sprzętu.
W elementach przeznaczonych do montażu wyraźnemu zmniejszeniu uległy: obudowa, element nośny, końcówki montazowe.
Elementy te można podzielić na bezkońcówkowe i z końcówkami. W wykonaniu bezkońcówkowym wytwarzane są rezystory, kondensatory,diody natomiast z końcówkami montażowymi produkowane są tranz, ukł scalone, trafo.W montażu powierzchniowym elementy są lutowane do pól lutowniczych płytki drukowanej z tej samej strony z jakiej znajdują się elementy.
Rezystory:są wykonywane w 2 rozwiązaniach konstrukcyjnych:
-cylindry z materiału izolacyjnego z naniesioną na powierzchnię zewnętrzną warstwą rezystywną
-prostopadłościany,
Rezystory te składają się z podłoża izolacyjnego, pokrycia zabezpieczajacego oraz trzywarstwowej końcówki montażowej, która zabezpiecza właściwą elektrodę przed rozpuszczeniem przez ciekłe lutowie.
Obecnie produkowane są obecnie wszystkie podstawowe typy kondensatorów.
Najliczniej , w wersji do montazu powierzchniowego, są produkowane kondensatory ceramiczne stałe i regulowane. Produkowane są również k+on. tantalowe.
Produkowane sa również cewki w.cz. Produkowane są również diody , zwykle w obudowie cylindrycznej.
W elementach z końcówkami budowane są elementy aktywne w obudowach. Do obudów typu SOT(tranzystory, diody) i SO (układy scalone stosowane są końcówki typu mewy.
Obecnie stosowane są trzy typy obudów do tranzystorów i diod: SOT23, SOT143, SOT89
20. Metody lutowania elementów.
Przy montażu powierzchniowym stosowane są dwie metody lutowania:
- lutowanie na fali
- lutowanie rozpływowe, radiacyjne, kondensacyjne, konwekjcyjne, kondukcyjne i laserowe.
Operacja lutowania na fali pojed. najczęściej realizowana jest za pomocą urządzeń, które umożliwiaja wykonanie czynności:
- topikowanie;
- podgrzewanie wstępne
- lutowanie
- studzenie
Topnikowanie wykonywane jest metodą pionową lub falową. Celem podgrzewania jest odprowadzenie nadmiaru rozpuszczalnika z topnika.
]Proces lutowania jest realizowany w momencie przesuwania płytki drukowanej z przyklejonymi elementami przez wierzchołek fali. Po lutowaniu płytki drukowane sa studzone przez nadmuch powietrzem, co sprzyja powstawaniu struktury drobnoziarnistej lutu.
Montaż na fali pojedyńczej stosowany jest do montażu powierzchniowego tylko przy małych gęstościach upakowania. Zwykle stosowana jest metoda z falą podwójna lub falą podwójną i nożem powietrznym.
Do wad lutowania na fali zalicza się
- powstawanie sopli
- mostkowanie, odwilżanie, zimne luty, puste otwory.
Lutowanie rozpływowe polega na dostarczaniu do płytki drukowanej odpowiedniej ilości energii cieplnej potrzebnej do roztopienia lutowia.
W metodzie radiacyjnej stopienie i rozpłynięcie pasty lutowniczej następuje pod wpływem nagrzewania promieniami podczerwonymi.
Metody kondensacyjne polegaja na lutowaniu w parach nasyconych cieczy. Metody te zapewniają: bardzo dokładną tem. lutowania, krótki czas lutowania, stosowanie past z mała ilościa topnika, prowadzenie procesu lutowania w atmosferze ochronnej.
Metoda konwekcyjna jest stosowana przy naprawach płytek drukowanych a metody konduktacyjne do lutowania
Wyszukiwarka