Модель и метод определения размеров печатных плат с учетом множества факторов

Abstract

RU: Актуальность. Определение размеров печатных плат является важным этапом в процессе проектирования электронной и радиоэлектронной аппаратуры, т. к. от правильного их определения зависят как показатели качества и надежности функционирования, так и экономические, и эксплуатационные показатели. Несмотря на достаточное количество работ, посвященных этим вопросам, не существует методов, которые бы объективно учитывали все множество факторов, влияющих на размеры, и при этом были бы удобными для использования. Поэтому, на практике используется опыт разработчиков, а также известные требования и ограничения к проектируемой аппаратуре. Однако такой подход не приводит к оптимальным результатам при определении размеров печатных плат. Целью работы является создание модели электронных модулей на основе печатных плат и метода для определения их размеров и, в частности, коэффициента заполнения с учетом множества действующих факторов и применения стандартных размеров печатных плат. Метод. Метод определения размеров печатных плат учитывает влияние установочной площади электронных компонентов и коэффициента заполнения, который отличается тем, что установлена зависимость КЗ от размеров электронных компонентов и плотности их расположения на печатной плате, а также зависимость вводимого коэффициента пропорциональности от площади печатных плат при использовании их стандартных размеров. Результаты. Создана модель электронных модулей на основе печатных плат и метод для определения их размеров, который позволяет с минимальными затратами определять размеры печатных плат на ранних стадиях проектирования в условиях ограниченных исходных данных, а также ограничений по типоразмерам печатных плат, устанавливаемых соответствующими стандартами и другими нормативными документами. Выводы. В результате теоретических исследований решена важная научно-практическая проблема повышения эффективности проектирования печатных плат: получили дальнейшее развитие модель и метод определения размеров печатных плат с учетом множества факторов, определяющих их площадь и размеры. В основе метода лежит установленная зависимость между коэффициентом заполнения и установочной площадью электронных компонентов для разных значений плотности их расположения на печатной плате. Это позволяет с минимальными затратами времени определять размеры печатных плат. Также установлена взаимосвязь между площадью, необходимой для проектируемого электронного модуля и потерями, связанными с требованиями использования стандартных типоразмеров печатных плат и выраженными коэффициентом пропорциональности. Практическая ценность полученных результатов состоит в их готовности к использованию разработчиками для определения размеров печатных плат, что продемонстрировано соответствующим примером. размеры печатных плат UK: Актуальність. Визначення розмірів друкованих плат є важливим етапом в процесі проектування електронної та радіоелектронної апаратури, так як від правильного їх визначення залежать як показники якості і надійності функціонування, так і економічні та експлуатаційні показники. Незважаючи на достатню кількість робіт, присвячених цим питанням, не існує методів, які б об’єктивно враховували всю безліч факторів, що впливають на розміри, і при цьому були б зручними для використання. Тому, на практиці використовується досвід розробників, а також відомі вимоги та обмеження до проектованої апаратури. Однак такий підхід не призводить до оптимальних результатів при визначенні розмірів друкованих плат. Метою роботи є створення моделі електронних модулів на основі друкованих плат і методу для визначення їх розмірів, і, зокрема коефіцієнта заповнення, з урахуванням безлічі діючих факторів і застосування стандартних розмірів друкованих плат. Метод. Метод визначення розмірів друкованих плат враховує вплив установлювальної площі електронних компонентів і коефіцієнта заповнення, який відрізняється тим, що встановлена залежність КЗ від розмірів електронних компонентів і площі їх розташування на друкованій платі, а також залежність вводимого коефіцієнта пропорційності від площі друкованих плат при використанні їх стандартних розмірів. Результати. Створена модель електронних модулів на основі друкованих плат і метод для визначення їх розмірів, який дозволяє з мінімальними витратами визначати розміри друкованих плат на ранніх стадіях проектування в умовах обмежених вихідних даних, а також обмежень по типорозмірах друкованих плат, що встановлюються відповідними стандартами та іншими нормативними документами. Висновки. В результаті теоретичних досліджень вирішена важлива науково-практична проблема підвищення ефективності проектування друкованих плат: отримали подальший розвиток модель і метод визначення розмірів друкованих плат з урахуванням безлічі факторів, що визначають їх площу і розміри. В основі методу лежить встановлена залежність між коефіцієнтом заповнення і установлювальною площею електронних компонентів для різних значень щільності їх розташування на друкованій платі. Це дозволяє з мінімальними витратами часу визначати розміри друкованих плат. Також встановлений взаємозв’язок між площею, необхідною для проектованого електронного модуля і втратами, пов’язаними з вимогами використання стандартних типорозмірів друкованих плат і вираженими коефіцієнтом пропорційності. Практична цінність отриманих результатів полягає в їх готовності до використання розробниками для визначення розмірів друкованих плат, що продемонстровано відповідним прикладом. EN: Context. The determination of the size of printed circuit boards is an important step in the design process of electronic and radio- electronic equipment, since its correct determination affects on both characteristics of quality and operational reliability, as well as economic and performance characteristics. In spite of multitude works devoted to these questions, there are no methods that objectively consider all multitude factors that affect the sizes, and at the same time are convenient to use. Therefore, in practice, the experience of developers is used, as well as the well-known requirements and limitations for the designed equipment. However, this approach does not lead to optimal results when determining the dimensions of printed circuit boards. Objective. The aim of the work is to create a model of electronic modules based on printed circuit boards and a method for determining their sizes, and in particular fill factor, taking into account multitude acting factors and the application of standard sizes of printed circuit boards. The method for determining the size of PCBs takes into account the influence of the installation area of electronic components and the duty cycle, which is distinguished by the fact that the dependence of the short circuit on the dimensions of electronic components and their density on the printed circuit board is established, as well as the dependence of the input proportionality coefficient on the area of printed circuit boards when using their standard sizes. Results. Created the model of electronic modules based on printed circuit boards and a method for determining their sizes, which allows with minimum costs to determine the size of printed circuit boards at an early stages of design with limited initial data, as well as restrictions on the standard sizes of printed circuit boards established by corresponding standards and other regulatory documents. Conclusions. As a result of theoretical studies was solved an important scientific and practical problem of increasing the efficiency of printed circuit boards design: the model and method for determining the dimensions of printed circuit boards were further developed taking into account many factors determining their area and sizes. The method are based on the established dependency between the fill factor and the installation area of electronic components for different values of the density of their placement on the printed circuit board. This allows to determine the size of printed circuit boards with minimal time. Interconnection has also been established between the area required for the designed electronic module and the losses associated with the requirements for using standard types of printed circuit boards and expressed by the coefficient of proportionality. The practical value of the got results is in their readiness for use by developers to determine the size of printed circuit boards that is demonstrated by the corresponding example. PCB size