1
УДК 681.3
Автоматизированная пространственная оптимизация
компоновки блока управления датчика давления
по тепловому критерию
© К.А. Андреев, А.И. Власов, Э.Н. Камышная,
Ю.Н. Тиняков, А.В. Лавров
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
В статье рассматриваются варианты оптимизации пространственной компонов-
ки схем усиления и обработки сигналов кремниевого преобразователя давления с
целью уменьшения занимаемого объема с последующей трассировкой проводников
и адаптацией линий связи, а также с целью повышения надежности всего модуля.
Предложены различные модификации пространственных компоновок схем обра-
ботки сигналов датчиков давления, выполненных в виде микропроцессорных систем,
состоящих из печатных модулей, систем на базе специализированных микрокон-
троллеров с размещением на керамической подложке и систем, реализованных с
применением технологий трехмерной интеграции. Также рассматриваются спо-
собы решения задачи размещения элементов на ограниченной площади с оптими-
зацией по критериям минимальной суммарной длины соединений и минимального
теплового перегрева. Выполняется анализ существующих алгоритмов размеще-
ния, методов расчета теплового режимов приборов, модификаций генетических
алгоритмов. Рассматривается вариант компоновки блока управления датчиком
давления на основе генетического алгоритма. Также приводится пример модели
теплового распределения. Моделирование теплового режима проводится на основе
последовательного использования тепловых и математических моделей, соответ-
ствующих различным уровням иерархии электронной аппаратуры.
Ключевые слова:
датчик давления, трехмерная интеграция, микроплата, электрон-
ный модуль трехмерной компоновки.
Введение.
Вопросы измерения давления возникают в самых раз-
личных областях науки и техники и касаются различных значений дав-
ления (от разрежения до высоких давлений) и различных величин (аб-
солютные, относительные или разностные величины давления). До-
статочно большое число датчиков применяется в бортовом оборудова-
нии систем управления авиационной и космической техники. К таким
датчикам предъявляются высокие требования не только по точности и
способности работать в критических условиях (температуры, перегрузки),
но и по таким, весьма значимым в бортовом оборудовании характеристи-
кам, как масса и габариты. С повышением требований к масса-габаритным
характеристикам датчиков и с появлением новых методов интеграции от-
