Методы и средства защиты МИС и СС от дестабилизирующих воздействий

Бакалавриат 2021/2022

Статус: Курс по выбору (Инфокоммуникационные технологии и системы связи)

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 4-й курс, 2, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Грачев Николай Николаевич

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 52

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Дисциплина «Методы и средства защиты МИС и СС от деструктивных воздействий» рассматривает: - изучение влияния внешних и внутренних факторов, воздействующих на МИС; - изучение принципов защит МИС и СС и их теоретическое обоснование на основе классических положений теоретической механики, термодинамики и аэрогидромеханики; - изучение конструктивных мер по защите широкого класса аппаратуры, включая микроэлектронные устройства с применением микропроцессоров; - изучение инженерных методов расчета систем вибро- и тепло защиты и комплексный анализ тепловых тепловых и вибрационных характеристик основанном на электротепловом и электромеханическом моделировании с применением ЭВМ и САПР; - овладение практическими навыками в области проектирования МИС и СС и разработки конструкторской документации; - овладение практическими навыками в области разработки МИС и СС . Текущий контроль знаний осуществляется оперативного контроля освоения лекционного материала путем письменного опроса после каждой лекции, оценки освоения материалов семинаров, оценки отчетов о выполнении домашних заданий. Текущий контроль предусматривает письменное домашнее задание. Домашние задания предназначены для углубленного изучения принципов работы радиотехнических и телевизионных систем.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Методы и средства защиты МИС и СС» являются: - изучение влияния внешних и внутренних факторов, воздействующих на МИС и СС, при их эксплуатации, транспортировании и хранении с целью обоснованного выбора конструктивных мер защиты от тепловых и механических воздействий на этапе проектирования; - изучение принципов защит МИС и СС и их теоретическое обоснование на основе классических положений теоретической механики, термодинамики и аэрогидромеханики позволяющих обеспечивать эффективность и качество проектируемой аппаратуры; - изучение конструктивных мер по защите широкого класса аппаратуры, включая микроэлектронные устройства с применением микропроцессоров, от тепловых и механических воздействий с учетом назначения и условий эксплуатации, взаимного влияния конструктивных и электрических параметров; - изучение инженерных методов расчета систем вибро- и тепло защиты и комплексный анализ тепловых и вибрационных характеристик основанном на электротепловом и электромеханическом моделировании с применением ЭВМ и САПР; - овладение практическими навыками в области проектирования МИС и СС и разработки конструкторской документации, включая проведение тепловых и механических расчетов с использованием нормативно-технической и справочной документации, отраслевых стандартов и др; - овладение практическими навыками в области разработки МИС и СС

Планируемые результаты обучения

Владеет знаниями в области Внутренних и внешних воздействующих факторов. Оценивает уровни воздействий в соответствии со стандартами. Классифицирует механические воздействующие факторы и оценивает их уровни.
Владеет знаниями в области электромеханического моделирования. Знает разновидности существующих аналогий. Проводит аргументированное сравнение электромеханических аналогий. Описывает и излагает принципы электромеханического моделирования и построения электромеханических систем.
Владеет методиками проектирования систем обеспечивающих вибро - и ударозащиту МИС и СС. Способен спроектировать ситему защиты по критериям надежности, теплостойкости и сроку службы.
Владеет методикой расчета системы виброизоляции при ударных воздействиях. Разбирается в упрощенных и строгих методиках расчета системы виброизоляции от ударных воздействий.
Владеет методикой, знает принципы и методы, которые используются при защите МИС и СС от случайных механических воздействий
Владеет понятиями и определениями характеристик движения объектов на виброизоляторах. Формулирует и излагает принципы защиты изделий МИС и СС и требования к параметрам и характеристикам виброизоляторов. Отображает и объясняет принципы снижения уровня воздействующих механических факторов
Знает и оценивает основные параметры механических воздействующих факторов. Представляет и описывает основные виды механических воздействующих факторов. Классифицирует виды воздействий в соответствии с действующими стандартами.
Знает конструкции и характеристики основных типов виброизоляторов используемых при проектировании средств защиты МИС и СС. Умеет осуществить правильный выбор типа виброизолятора для конкретной ситуации и задачи.
Знание видов и классификаций систем для охлаждения МИС и СС. Эксплуатационные карактеристики, особенности проектирования. Знание классификации теплообменников, оценка их эффективности и принципов построения.
Знание методов обеспечения радиационной стойкости при проектировании специальных полупроводниковых при боров и интегральных схем, их режимов эксплуатации и специальных дополнительных электронных компонентах, снижающих последствия радиационного воздействия.
Знание методов проектирования МИС и СС использующих радиационно-стойкие схемотехнических решение, специальные приемы, снижающие воздействия излучений на изделия.
Знание основ теплообмена при изменении агрегатного состояния хладоагента. Требования к хладоагентам. Использование испарения и конденсации при обеспечении теплообмена.
Знание основных законов теплопроводности. Уравнение для теплового потока, понятие коэффициента теплопроводности, градиента температуры. Знание вывода основного уравнения теплопроводности. Понятие коэффициента температуропроводности.
Знание основных положений теории испытаний м действующих стандартов и нормативных документов в этой области.
Знание параметров радиационных излучений, знание последствий деструктивных процессов, происходящих в МИС и СС. Владение знаниями в области защиты от радиационных (ионизирующих) излучений. Знание основных принципов проектирования радиационно-стойких МИС и СС
Знание принципов построения систем для измерения механических воздействующих факторов, ударов и вибраций. Знает принципы и средства измерения воздействующих механических величин. Знает устройство вибро и ударных стендов и физические принципы, положенные в основу измерения механических воздействий.
Знание принципов построения теплообменников для принудительного охлаждения. Владение и использование методик по проектированию систем охлаждения. Пути и средства обеспечения заданной эффективности теплообмена.
Знание процессов происходящих в компонентах и материалах МИС и СС. Деструкция материалов, электронных компонентов, образование проводящей среды. Знание методов и способов защиты от ионизирующих излучений, как электронных компонентов, так и конструкционных материалов.
Знание руководящих материалов по применяемости электронных компонентов и полупроводниковых материалов при проектировании МИС и СС.
Знание специальных методов и способов охлаждения МИС и СС. Знание методов и средств охлаждения с использованием термоэлектрического охлаждения, тепловых труб, развитых тепловых мостов, термосильфонов и др. устройств. Знание законов лучистого теплообмена, знание основ проектирования тепловых экранов.
Знание физики процессов теплообмена в различных материалах и средах. Владение достаточными знаниями из области физики материалов для проведения анализа теплопроводных свойств материалов конструкций и выбору соответствующих материалов для обеспечения заданной теплопроводности.
Знание целей и задач проведения климатических испытаний с целью вырабтки навыков в проведении испытаний в соответствии с нормативными документами и требованиями предъявляемых к МИС и СС. Выработка навыков работы с испытательным оборудованием.и выполнением соответствующих нормативных требований.
Знание эффектов вызываемых при воздействии космического излучения. Понятие безопасных полетов в соответствующих зонах, приобретение заряда летательными объектами, приводящими к образованию различного рода электромагнитным воздействиям на МИС и СС.
Изучение и владение методиками по проектированию радиационно-стойкой аппаратуры
Изучение и знание возможных видов отказов МИС и СС при воздействии ионизирующих излучений.
Изучение и знание методик составления и согласования программ испытаний. Виды испытаний, классификация испытаний.
Изучение схемотехнических и конструктивных методов борьбы с воздействием электромагнитных импульсов короткой длительности, включая электромагнитный импульс ядерного взрыва.
Классифицирует основные принципы защиты МИС и СС от механический воздействующих факторов. Формулирует основные принципы защиты МИС и СС от всех видов механических воздействий. Представляет и знает физические законы и принципы защиты и их аналитическое описание. Приводит характеристики и проводит анализ принципов защиты от механических воздействий.
Объясняет назначение и структуру сил действующих в системах защиты от вибрационных воздействий. Объясняет принципы образования нелинейных эффектов при функционировании систем виброизоляции. Дает описание и классифицирует виды сил, действующих в системе виброизоляции. Представляет разновидности диссипативных сил в системе виброизоляции.
Объясняет принципы управления резонансными частотами. Проводит анализ и формулирует принципы организации структурных схемы организации систем защиты на основе использования виброизоляторов. Знает и излагает принципы защиты с помощью виброизоляторов.
Объясняет физику процессов при параметрических колебаниях механических систем.
Объясняет физические основы и принципы работы виброизоляторов. Знает классификацию виброизоляторов, статические и динамические характеристики. Оценивает и сравнивает технические характеристики виброизоляторов.
Описывает и объясняет принципы математического описания поведения систем виброизоляции. Дает характеристики и проводит анализ решения дифференциальных уравнений описывающих поведение систем виброизоляции. Излагает общие сведения об особенностях поведения систем с несколькими степенями свободы.
Основные законы конвективного теплообмена. Знание критериальных уравнений описывающих процесс конвективного теплообмена. Законы Бернулли. Виды и режимы движения жидкостей и газов.
Умение проводить расчеты тепловых характеристик МИС и СС. Владение методами расчета тепловых характеристик направлено на обеспечение нормальных тепловых режимов при комплексном решении проблем обеспечения заданных тепловых режимов МИС и СС.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Введение. Общая характеристика внешних и внутренних механических и акустических воздействий,факторов воздействующих на МИС и СС. Общая характеристика механических воздействий. Принципы защиты МИС и СС от механических воздействий.
Тема 2. . Защита конструкций МИС и СС от механических воздействий с помощью виброизоляторов. Основные виды сил в системах виброизоляции. Математическое описание колебательных систем с конечным числом степеней свободы.
Тема 3. Электромеханические аналогии в механике. Движение объекта на виброизоляторах. Понятие о парциальных частотах системы виброизоляции.
Тема 4. Понятие о параметрических колебаниях. Защита МИС и СС от случайных механических воздействий. Расчет системы виброизоляции при ударном воздействии.
Тема 5. Виброизоляторы, их основные типы, параметры и особенности конструкций. Рекомендации по конструированию систем виброизоляции. Общие сведения об измерении механических величин.
Тема 6. Роль процессов теплообмена, протекающих в конструкциях МИС и СС. Теплопроводность. Конвективный теплообмен. Теплообмен при изменении агрегатного состояния.
Тема 7. Системы охлаждения МИС и СС. Методика расчета и рекомендации по конструированию МИС и СС с вынужденной конвекцией. Специальные методы охлаждения МИС и СС.Методы расчета тепловых характеристик и их применение.
Тема 8. Климатические испытания и испытательное оборудование. Виды эффектов, вызываемых различными видами излучений.
Тема 9. Ионизирующие излучения космического пространства. Особенности воздействия ионизирующего излучения на электрорадиоизделия. Воздействие ионизирующего излучения на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы
Тема 10. Анализ применяемости радиационно-стойких активных элементов МИС и СС. . Возможные виды отказов в МИС и СС при воздействии ионизирующего излучения. Методика проектирования радиационно-стойкой аппаратуры.
Тема 11. Электромагнитный импульс и методы защиты. ЭМИ-обстановка. Влияние ЭМИ на элементы. Методы защиты от ЭМИ. Основы теории испытаний. Составление и согласование программ испытаний.

Элементы контроля

контрольная работа
Дистанционный формат со 2-го модуля.
домашняя работа
Дистанционный формат со 2-го модуля.
семинар
Дистанционный формат со 2-го модуля.
самостоятельная работа
Дистанционный формат со 2-го модуля.
экзамен

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 3 модуль
0.06 * домашняя работа + 0.08 * самостоятельная работа + 0.16 * семинар + 0.1 * контрольная работа + 0.6 * экзамен

Список литературы

Авторы

Грачев Николай Николаевич

Программа дисциплины