Задачи конструирования в электронике

Основные цели конструирования электронных устройств

Главной целью конструирования электронной аппаратуры является создание малогабаритной, высокоэффективной и надежной аппаратуры, производство и эксплуатация которой требует ограниченного расхода трудовых, энергетических и материальных ресурсов.

Для достижения этой цели требуется решить три основные задачи современного конструирования электронной аппаратуры, обеспечив миниатюризацию, оптимальные температурные режимы, высокую технологичность.

Задачу миниатюризации можно решить путем применения соответствующей элементной базы. Однако такой подход является некомплектным и односторонним. Этот подход дает определенный выигрыш в массогабаритных характеристиках и энергопотреблении отдельных узлов низших структурных уровней и не дает заметного влияния на габариты, массу, энергопотребление сложной электронной аппаратуры. Комплексно задачу миниатюризации электронной аппаратуры можно решить путем оптимизации структуры электронной аппаратуры, применения современных материалов, рационального выбора элементной базы.

При выборе оптимальной структуры конструкции по критерию комплексной миниатюризации необходимо переходить к IV или V поколению.

При выборе материалов для несущих конструкций необходимо применять облегченные высокопрочные материалы.

Составляющие элементной базы должны выполнять не только возлагаемые на них функции, но и сопрягаться друг с другом быть технически совместимыми.

Вторая современного конструирования повышение эффективности охлаждения в современном сложном виде возникла как побочное следствие миниатюризации. Чем выше степень миниатюризации функционального узла, тем выше удельная рассеиваемая мощность (если не приняты меры к снижению энергопотребления). Без тщательно продуманного и выполненного охлаждения нельзя обеспечить надежность и эффективность современной аппаратуры.

Третья задача современного конструирования технологичность решается конструктором в первую очередь на основе унификации и стандартизации. Избыточное разнообразие существующих в настоящее время конструкторских и схемотехнических решений резко снижает технологичность, порождает мелкосерийность и многономенклатурность.

Структурные уровни современной электронной техники

Структурное разделение конструкции дает экономические преимущества при проектирование, производстве и эксплуатации электронной техники и формирует три основные цели: параллельное проектирование частей, параллельны выпуск частей, повышение ремонтопригодности.

Параллельное проектирование частей, входящих в электронное устройство, значительно ускоряет сроки процесса разработки. Это возможно при выполнении условий размерной совместимости, в которые входит взаимное назначение для сопрягаемых частей габаритных и присоединительных размеров, а также совмещение технических параметров в пределах заданных допусков.

Параллельный выпуск частей, входящих в различные структурные уровни, идет по различным производственным циклам, которые соеденяются в одно целое только при финальной сборке конструкций. Это увеличивает производство в разы.

Ремонтопригодность электронной аппаратуры увеличивается благодаря упрощению алгоритма поиска дефекта и возможности востановления работоспособности агрегатным способом, т.е. путем замены основных частей.

Термины и определения

Разработка является сложным процессом и включает в себя ряд понятий, таких как разработка конструкции, разработка технологического процесса, разработка документации, разработка программы испытаний, разработка методики исследований и т.д.

Проектирование это разработка основных показателей и путей их практического осуществления. Результатом проектирования является совокупность данных, которая может лечь в основу разработки рабочих технических документов, необходимых для изготовления изделия.

Конструирование процесс поиска, нахождения и отражения в конструкторской документации формы, размеров и состава изделия, входящих в него деталей и узлов, используемых материалов, комплектующих изделий, взаимного расположения частей и связей между ними, указаний на технологию изготовления с целью обеспечить производство изделия с заданными свойствами при наименьшей трудоемкости изготовления. Результатом процесса конструирования является комплект технических документов.