Модули первого уровня

 

При конструировании модулей первого уровня выполняются следую­щие работы:

• изучение функциональных схем с целью выявления одинаковых по назначению подсхем и унификации их структуры в пределах конкретного изделия, что приводит к уменьшению многообразия различных подсхем и, следовательно, номенклатуры различных типов ТЭЗ;

• выбор серии микросхем, корпусов микросхем, дискретных ЭРЭ;

• выбор единого максимально допустимого числа выводов соедините­ля для всех типов модулей (за основу принимают число внешних связей наиболее повторяющегося узла в наборе узлов изделия с учетом цепей пи­тания и нулевого потенциала и 5... 10 %-ного запаса контактов на возмож­ную модификацию);

• определение длины и ширины печатной платы. Ширина платы, как правило, кратна или равна длине соединителя с учетом полей установки и закрепления платы в модуле второго уровня. Требования по быстродейст­вию и количество устанавливаемых на плату компонентов влияют на ее длину;

• собственно конструирование печатной платы;

• выбор способов защиты модуля от перегрева и внешних воздействий.
Широкое распространение получила плоская компоновка модуля, когда

компоненты схемы устанавливают в плоскости платы с одной или двух сто­рон (рис. 2, 3 и 4 цветной вклейки). Для плоской компоновки характерна ма­лая высота установки компонентов по сравнению с длиной и шириной платы. Простота выполнения монтажных работ, легкость доступа к компонентам и монтажу, улучшенный тепловой режим являются основными преимущества­ми плоской компоновки. Если для внешней коммутации модуля вводится со­единитель, то подобную конструкцию называют ТЭЗ (рис. 1). На печатную плату устанавливают микросхемы 4 и для исключения влияния на работу микросхем помех по электропитанию — развязывающие конденсаторы 5.

Рис. 1. Типовой элемент замены:

/ — лицевая панель; 2 — невыпадающий винт; 3 — печатная плата; 4 — мик­росхема; 5 — развязывающий конденсатор; 6 — электрический соединитель

Лицевая панель выполняет одновременно несколько функций. На ней располагают элементы индикации и управления, контрольные гнезда, ино­гда электрические соединители, которые коммутируются с платой провод­ным монтажом. На панели в резьбовое отверстие помещают невыпадающий винт 2, которым ТЭЗ жестко фиксируется на несущей конструкции модуля второго уровня, наносится адрес, позволяющий отличить ТЭЗ среди подоб­ных в наборе, реализующем конструкцию ЭА, а также предотвратить непра­вильную установку ТЭЗ. Несоответствие адреса установочного места в бло­ке с адресом лицевой панели ТЭЗ указывает о неправильной его установке.

Лицевые панели совместно с монтажными панелями модулей высших уровней направляют охлаждающий аппаратуру воздух к теплонагруженным компонентам. Чтобы предотвратить утечку воздуха из установочных мест, где по каким-либо причинам ТЭЗ отсутствуют, вместо них устанавливают заглушки (только лицевые панели ТЭЗ). Панель и электрический соедини­тель крепят к печатной плате винтовым или заклепочным соединением. В условиях жестких механических воздействий плату ТЭЗ устанавливают на рамку, что увеличивает жесткость конструкции.

При большом числе внешних цепей на ТЭЗ устанавливают несколько соединителей, располагающихся на одной или нескольких сторонах платы. В приведенной на рис. 2 конструкции ТЭЗ с двусторонним расположением соединителей стрелками показаны направления установки ТЭЗ в приборные соединители шасси блока, а затем кабельного соединителя, закрепленного на кронштейне, в приборный соединитель ТЭЗ.

 

Рис. 2. ТЭЗ с тремя соединителями: 1 — ТЭЗ; 2 — кронштейн с кабельным соединителем; 3 — шасси блока

 

В блоках транспортируемой аппаратуры печатные платы модулей, как правило, закреплены жестко на несущей конструкции. Модули первого уровня коммутируются между собой приборными соединителями печатного монтажа (рис. 3, а, б), непосредственной подпайкой проводов к монтаж­ным отверстиям плат (рис. 3, в), с использованием переходных штырьков (рис. 3, г) и колодок (рис. 3, д) (на рисунках показан вид сбоку на печат­ную плату).

Соединители обеспечивают наиболее быструю и легкую замену мо­дулей и бывают прямого и косвенного сочленения. Вилка соединителя пря­мого сочленения является частью печатной платы, на которой одним из из­вестных методов выполнения рисунка печатного монтажа получают контакты соединителя (печатные ламели). Розетка соединителя прямого сочленения бывает открытого и закрытого исполнения. В розетках открытого исполне­ния прорезь для установки печатной платы открыта с концов (отсюда по­добное название), что позволяет устанавливать в нее различные по ширине платы. Розетки закрытого типа с концов ограничены торцевыми поверхно­стями и служат для установки плат фиксированной ширины. Взаимная ори­ентация модуля и розетки осуществляется перегородкой в розетке и пазом под эту перегородку в концевой части печатной платы. Фиксация модуля в розетке открытого исполнения производится за счет пружинящих контактов розетки, в розетке закрытого исполнения — еще и торцевыми поверхностя­ми соединителя.

Рис. 3.Коммутация модулей первого уровня:

а — прямое сочленение ТЭЗ; б — косвенное сочленение ТЭЗ; в, г, д — коммутация паяным соединением; 1 — печатная плата; 2 — вилочный печатный соединитель; 3 — вилка соединителя косвенного сочленения; 4 — розетка; 5 — провод; б — прижимная планка; 7—переходной штырек; 8 — переходная колодка

 

Соединитель прямого сочленения разрабатывается под плату определенной толщины. Расстоя­ние между соседними печатными ламелями выбирается из ряда: 1,25; 2,5;3,75 и 5 мм.

Рис. 4. Концевая часть вилочного печатного соединителя платы: 1 — печатная ламель; 2 — диэлектрическое основание

 

Надежная установка при вставлении модуля и предотвращение отслаивания печатных ламелей от платы обеспечивается некоторым заост рением концевой части платы с ламелями (рис. 4). Малое омическое сопротивление и высокая износо­стойкость контактной пары ламель—пружинящий контакт розетки при низ­ких усилиях контактирования достигается покрытием медных поверхностей ламелей серебром, палладием, золотом, родием. Толщина покрытия варьи­руется в пределах 3.. .50 мкм.

При конструировании печатных плат необходимо решать задачи:

• выбора проводниковых и изоляционных материалов, формы и размеров печатных плат, способов установки компонентов;

• определения ширины, длины и толщины печатных проводников, расстояний между ними, диаметров монтажных и переходных отверстий, размеров контактных площадок;

• трассировки печатного монтажа;

• оформления конструкторской документации.