УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Предлагаемое устройство цифровой обработки информации относится к области радиоэлектроники и, в частности, к системам цифровой обработки информации с большим числом внешних связей и сложной внутренней функциональной структурой.
Известны устройства цифровой обработки информации, предназначенные для построения вычислительных систем, которые действуют в сложных условиях эксплуатации, например, в полевых условиях с работой на ходу.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и выполняемой функции является устройство (см. фиг. 1), содержащее корпус 1 с лицевой панелью 2, на которой установлены разъемы 3 внешней коммутации для обеспечения электрических связей с внешней средой. Корпус 1 содержит объединительную печатную плату 4, на которой установлены разъемы 5 для подключения съемных функциональных электронных модулей 6 цифровой обработки информации. Разъемы 3 внешней коммутации подключены через разъемы 8 к объединительной печатной плате 4 с помощью жгутов 7 из объемных монтажных проводов. Этим обеспечена связь внешней среды с функциональной структурой устройства цифровой обработки информации. Такое устройство принято за прототип [1].
Однако, известное устройство имеет недостатки:
- разъемы внешней коммутации подключены к объединительной печатной плате объемными монтажными проводами, что уменьшает надежность взаимодействия устройства с внешней средой. Это обусловлено тем, что проводной монтаж большого количества проводов (их число составляет, как правило, 300-400) выполняется вручную. Контакты на разъемах внешней коммутации расположены очень плотно, пайка их затруднена, а качество пайки и монтажа в целом, в конечном итоге, выявляется лишь в процессе эксплуатации, что снижает показатели надежности устройства;
- ручной монтаж большого количества проводных связей - это трудоемкий процесс, он требует высокой квалификации исполнителей и отнимает много времени. Контроль качества подобного монтажа также требует больших трудозатрат. Все это приводит к повышению стоимости изготовления устройства;
- затруднена возможность использования оптических каналов в качестве внешних связей устройства для повышения его функциональной эффективности: повышения скорости приема-передачи сигналов, повышения помехоустойчивости при приеме-передаче, сокращения количества внешних связей. Это связано с тем, что каждый оптический канал имеет на своих концах электронные модули преобразования оптического канала в электрический и обратно. Такие модули для своего размещения требуют печатной платы с организацией определенных связей сигналов и подачи соответствующих напряжений питания. В известном устройстве решить такую задачу сложно, т.к. конструкция на это не рассчитана.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно содержит корпус, лицевую панель, разъемы внешней коммутации, объединительную печатную плату с разъемами, в которые вставлены съемные функциональные электронные модули цифровой обработки информации. Предлагаемое устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит печатную кросс-плату с разъемами внешней коммутации и разъемы, установленные на объединительной печатной плате для соединения с ответными разъемами кросс-платы. Печатный монтаж кросс-платы обеспечивает связи разъемов внешней коммутации с объединительной печатной платой через разъемы, дополнительно установленные на объединительной печатной плате, и ответные разъемы кросс-платы. Соединительные части разъемов внешней коммутации проходят через лицевую панель для подключения внешних связей устройства. В результате разъемы внешней коммутации связаны через печатный монтаж с функциональными электронными модулями, установленными на объединительной печатной плате. Для упрощения работы с устройством печатная кросс-плата скреплена с лицевой панелью, образуя по отношению к объединительной печатной плате съемный коммутационный модуль с печатным монтажом. Этот съемный коммутационный модуль обеспечивает электрические связи внешней среды с функциональной аппаратурой устройства.
Такое построение предлагаемого устройства позволяет:
- устранить связи разъемов внешней коммутации с объединительной печатной платой через жгуты из объемных монтажных проводов, заменив эти связи на печатный монтаж. Это существенно повышает надежность аппаратуры и сокращает трудоемкость монтажа;
- автоматизировать контроль связей между объединительной печатной платой и разъемами внешней коммутации путем автономного автоматического контроля съемного коммутационного модуля. Это существенно сокращает время контроля монтажа в блоке, повышает его качество и, в конечном итоге, приводит к увеличению надежности аппаратуры и уменьшению ее стоимости;
- использовать оптические каналы в качестве внешних связей для повышения функциональной эффективности устройства: повышения скорости приема-передачи сигналов, повышения помехоустойчивости при приеме-передаче, сокращения количества внешних связей. Это обеспечено наличием печатной кросс-платы, скрепленной с лицевой панелью. К кросс-плате можно подвести через лицевую панель оптические каналы, разместить на кросс-плате концевые электронные модули преобразования оптического канала в электрический и обратно, связав эти модули через печатный монтаж кросс-платы и соответствующие разъемы с фукциональными модулями, установленными на объединительной печатной плате.
Предлагаемое устройство особенно полезно применять при построении высокопроизводительных вычислительных систем, которые имеют значительное количество внешних связей и работают в особо жестких условиях эксплуатации, например, в полевых условиях с работой на ходу.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом на фиг. 2.
Устройство содержит корпус 1, лицевую панель 2 и разъемы 3 внешней коммутации для обеспечения электрических связей устройства с внешней средой. Корпус 1 содержит объединительную печатную плату 4, на которой установлены разъемы 5 для подключения съемных функциональных электронных модулей 6 цифровой обработки информации. Разъемы 3 внешней коммутации установлены на печатной кросс-плате 9 и электрически связаны с ней. Соединительные (внешние) части разъемов 3 внешней коммутации проходят через отверстия в лицевой панели 2 для подключения внешних связей, а сами разъемы крепятся на лицевой панели 2. На краю объединительной печатной платы 4 установлены многоконтактные разъемы 11 для соединения с ответными разъемами 10, установленными на кросс-плате 9. При этом разъемы 3 внешней коммутации через печатный монтаж кросс-платы 9 и через разъемы 10, 11 связаны с печатным монтажом объединительной печатной платы 4. Этим обеспечены электрические связи разъемов 3 внешней коммутации с функциональными электронными модулями 6, установленными на объединительной печатной плате 4.
Для упрощения работы с устройством (регулировка, контроль, эксплуатация, ремонт) печатная кросс-плата 9 скреплена с лицевой панелью 2, образуя по отношению к объединительной печатной плате 4 съемный коммутационный модуль с печатным монтажом. Такой съемный
коммутационный модуль обеспечивает электрические связи внешней среды с функциональной аппаратурой устройства.
Устройство работает следующим образом. Предназначенная для обработки информация в виде входных электрических сигналов поступает на разъемы 3 внешней коммутации. Далее входные сигналы через печатный монтаж печатной кросс-платы 9 поступают на разъемы 10, сочлененные с разъемами 11, с которых они передаются на структуру печатного монтажа объединительной печатной платы 4. Установленные в плату 4 модули 6 через разъемы 5 получают входные сигналы и выполняют программно или аппаратно цифровую обработку в соответствии с заданными алгоритмами работы.
Результаты обработки в виде электрических сигналов поступают обратным (по отношению к рассмотренному) путем от модулей 6 на разъемы 3 внешней коммутации. Аналогичные пути используются в блоке для всех сигналов управления, сигнализации и пр. Этим обеспечивается процесс цифровой обработки информации. Возможна замена некоторых из разъемов 3 на соединители приема-передачи сигналов по оптическим кабелям с соответствующей организацией печатного монтажа в кросс-плате 9 и установкой надлежащих электронных компонентов на ней.
Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы аппаратуры не менее, чем на 15%, сократить стоимость изготовления аппаратуры не менее, чем на 10% при двукратном сокращении трудоемкости изготовления.
Предлагаемое устройство изготовлено и прошло проверку в АО «ВНИИРТ» в опытном образце изделия и показало положительные результаты. Устройство принято к серийному производству.
Источник информации:
[1] Radstone Technolgy PLC. Product Information. ATR Chassis for Conduction-Cooled VME Products.