Исходная характеристика надежности для элементов конструкции является интенсивность отказов, которая является функцией режима работы элемента, температуры окружающей среды и внешних воздействий.

,(7.5.1)

где лОЭ - интенсивность отказа элемента при оптимальных условиях;

КН - коэффициент электрической нагрузки, равный отношению рабочей нагрузки к оптимальной:

;(7.5.2)

бt - температурный коэффициент, показывающий во сколько раз отличается интенсивность отказа элемента при данном КН от интенсивности отказа при номинальных условиях :

;(7.5.3)

бb - коэф. учитывающий влияние внешних воздейств. на надежность элемента

Таблица 6.5.1

Интенсивность отказов элементов печатной платы [10].

В таблице 6.5.1. приведены справочные данные по интенсивности отказов для каждого элемента.

Обозначения в таблице:

N - количество элементов;

о.э. - интенсивность отказов элементов (1/ч);

Кн - коэффициент нагрузки:

at - температурный коэффициент;

ab - коэффициент воздействий внешней среды;

Для учета влияния режима работы на интенсивность отказов ЭРЭ вводят коэффициент нагрузки .

Коэффициент нагрузки для диодов:

Коэффициент нагрузки для конденсаторов:

Коэффициент нагрузки для транзисторов:

Коэффициент нагрузки для микросхем:

Для ИС:

Коэффициент нагрузки для резисторов:

Для учета влияния теплового режима работы на интенсивность отказов ЭРЭ вводят температурный коэффициент at

Влияния условий эксплуатации на интенсивность отказов учитывает коэффициент aэ. Он характеризует отношение интенсивности отказов ЭА различного назначения к лабораторной интенсивности отказов.

Согласно техническому заданию, проектируемое устройство относится к стационарной наземной ЭВА и значение aэ = 10

Из таблицы 6.5.1 определяем результирующую интенсивность отказов:

р = 20,13·10-7

Далее определим среднее время наработки до первого отказа

Затем определим вероятность безотказной работы в течении 1 года:

Тогда вероятность отказов Q(t) = 1-0,985 = 0,015

Построим график вероятности безотказной работы печатного узла в зависимости от времени работы:

Рис.7.5.1 - График вероятности безотказной работы

Таким образом, после определения основных показателей надёжности, можем утверждать, что данное устройство является достаточно надёжным.

8. ПРОЕКТИРОВНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ В САПР P-CAD

Р-САD выполняет полный цикл проектирования ПП, включающий в себя графический ввод схемы, «упаковку» (перенос) схемы на ПП, ручное размещение компонентов, ручную, интерактивную или автоматическую трассировку проводников, контроль ошибок в схеме и ПП и выпуск конструкторской и технологической документации. Применение сопутствующих программ позволяет выполнять моделирование схем и анализ паразитных эффектов, присущих реальным ПП, до их изготовления, что обеспечивает преимущества Р-САD по сравнению с другими САПР [11].

Система Р-САD 2001 предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) электронных устройств в среде Windows. Она состоит из четырех основных модулей: Р-САD Librаrу Маnаgеr (или Librarу Ехесutive), Р-САD Sсhеmаtiс, Р-САD РСВ, Р-САD Аutоrоutеrs и ряда вспомогательных программ.

Р-САD Librаrу Маnаgеr (или Librarу Ехесutive) -- менеджер библиотек. Система Р-САD имеет интегрированные библиотеки, которые содержат графическую и текстовую информацию о компонентах. В графическом виде представлена информация о графике символов и корпусов компонентов; в текстовом виде -- число секций в корпусе компонента, номера и имена выводов, коды логической эквивалентности выводов и секций и т.п. Утилита Librarу Ехесutive состоит из программы Librarу Маnаgеr, в которую включен ряд дополнительных команд, и редакторов символов компонентов Symbol Editor и их корпусов Раtеrn Editor.

Р-САD Sсhеmаtiс и Р-САD РСВ -- графические редакторы схем и ПП. Графический редактор ПП Р-САD РСВ вызывается автономно или из редактора схем Р-САD Sсhеmаtiс. В Р-САD Sсhеmаtiс составляется список соединений схемы (Netlist), который загружается в Р-САD РСВ, и на поле ПП переносятся из библиотек изображения корпусов компонентов с указанием линий электрических соединений между их выводами -- эта операция называется упаковкой схемы на ПП. После этого вычерчивается контур ПП, внутри него (вручную или в интерактивном режиме с помощью SРЕССТRА) размещаются компоненты и проводится трассировка проводников.

В Р-САD РСВ появилось много новых возможностей, позволяющих улучшить качество разработки ПП. К ним относятся средства обнаружения и удаления изолированных островков металлизации, автоматическая очистка зазоров в областях металлизации при прокладке через занятые ими области проводников и простановке переходных отверстий (ПО), возможность задания индивидуальных зазоров для разных проводников, классов проводников и проводников, находящихся на различных слоях или в различных областях расщепления металлизированных слоев на области для подключения нескольких источников питания отдельно аналоговой и цифровой «земли». ПО допускается размещать в любой точке ПП что облегчает разметку центров крепежных отверстий.

Аutoroutеrs. В состав Р-САD 2001 входят два автотрассировщика: простейшая программа QuickRoute и заимствованная из системы Ргоtе1 программа Shape-Based-Route. Вместе с поставляемой отдельно программой SРЕССТRА они вызываются из управляющей оболочки Р-САD РСВ, в которой производится настройка стратегии трассировки. Очень удобно, что информацию об особенностях трассировки отдельных цепей можно с помощью стандартных атрибутов ввести еще на этапах создания принципиальной схемы или ПП. К ним относятся атрибуты ширины трассы, типа ассоциируемых с ней ПО и их максимально допустимого количества, признак запрета разрыва цепи в процессе автотрассировки, признак предварительно разведен3ной и зафиксированной цепи.

Р-САD InterРlасе&РСS (Раmetric Constraint Solver) -DВХ-утилита данные в которую передаются из Р-САD Sсhеmаtiс с или Р-САD РСВ.

Модуль Раmеtric Соnstrаint Solver позволяет задать набор правил размещения компонентов, трассировки проводников и других правил разработки ПП на этапах создания принципиальной схемы и ранних этапах работы с печатными платами. Эти данные передаются в программы Shape-Based-Route и SРЕССТRА. При задании правил разработки ПП допускается использовать математические функции.

Модуль IntеrРlасе представляет собой интерактивное средство размещения компонентов (базовая программа Р-САD РСВ позволяет выполнить размещение компонентов только вручную, для автоматического размещения используется отдельная программа SРЕССTRА). Компоненты могут быть объединены в физические или логические группы и размещены на ПП в определенных областях, выровнены, перемещены или повернуты.

Р-САD Rеlау -- средство для обеспечения коллективной работы над проектами ПП. Является аналогом графического редактора Р-САD РСВ с ограниченными возможностями. Печатные платы можно просматривать, вручную редактировать и выполнять вывод на принтеры и плоттер. Нельзя создавать управляющие файлы для фотоплоттеров и станков с ЧПУ, трассировать проводники в интерактивном и автоматическом режимах, создавать слои металлизации, выполнять корректировку проектов ЕСО и ряд других операций.

Р-САD Rеlау не только средство просмотра ПП. С ее помощью разработчик схем может выполнить общую расстановку компонентов на ПП, задать наиболее существенные атрибуты, которые будут использованы при трассировке (например, допустимые зазоры), и проложить наиболее критичные трассы. Затем эти результаты передаются конструктору для завершения разработки ПП с помощью Р-САD РСВ. Кроме того, с помощью Р-САD Rеlау выполняется контроль соблюдения технологических норм DRС и запускаются утилиты DВХ.

SРЕССТRА -- программа ручной, интерактивной и автоматической трассировки проводников и размещения компонентов. Программа SРЕССТRА успешно трассирует ПП большой сложности (число слоев до 256) благодаря применению так называемой бессеточной (Shape-Based) технологии. В отличие от разработанных ранее сеточных трассировщиков, в которых графические объекты представлены в виде набора координат точек, в ней используются компактные способы их математического описания. За счет этого повышается эффективность трассировки ПП с высокой плотностью расположения компонентов и обеспечивается тонкая настройка сложных стратегий размещения компонентов и трассировки проводников.

Всем объектам ПП присваивается определенный уровень иерархии, и вводятся правила размещения и трассировки, составляющие их стратегию, предусматривающую особенности разработки конкретной ПП.

Помимо обычного контроля соблюдения технологических зазоров типа проводник -- проводник, проводник -- ПО и т. п. в системе SРЕССТRА можно выполнить контроль максимальной длины параллельных проводников, расположенных на одном или двух смежных слоях, что позволяет уменьшить уровень перекрестных искажений. Контролируется также максимальное запаздывание сигнала в отдельных цепях.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9