Анализ элементной базы и модуля



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Анализ элементной базы и модуля



Уточнение размеров печатной платы

Ширина печатной платы составляет 14 см, длина – 15 см. Толщина печатной платы зависит от выбранного материала, это может быть фенольный гетинакс, эпоксидный гетинакс или эпоксидный стеклотекстолит.

 

Расчет расстояния от элементов печатного рисунка до краев ПП, паза, выреза, неметаллизированного отверстия

Расстояние от края паза, выреза, неметаллизированного отверстия до элементов печатного рисунка определяют по формуле:

Q = q + k + 0,5((Td * Td) + (TD * TD) + (Dt * Dt)) ;

где q – ширина ореола, скола, в зависимости от толщины материала основания и класса точности ПП. Здесь она будет равна 0,35 мм. [8] – с.110;

k - наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка. Для 3 и 4 класса точности оно равно 0,15 мм;

TD – позиционный допуск расположения центров контактных площадок. Определяется в зависимости от конструкции, размеров и класса точности ПП. Здесь он будет равен 0,15 мм. [8] – c.111;

Td – позиционный допуск расположения осей отверстий. Определяют в зависимости от размеров и класса точности ПП. Здесь он равен 0,08 мм. [8] – с. 111;

Dt – значение берётся из таблицы 4.

Q = 0,35 + 0,14 + 0,5((0,08 * 0,08) + (0,15 * 0,15) + (0,05 * 0,05)) = 0,575 мм.

 

Расчёт ширины печатных проводников

Расчет ширины проводников:

t1 min=0,18 мм;

tmin= t1 min + 1,5 ´ (hф + hпм) + hр=0,18+1,5 ´ (0,05+0,006) + 0,02 = 0,284 мм;

tш min= tmin - hр= 0,284-0,02 = 0,264 мм;

tш max= tш min + Dtш=0,264 + 0,03 = 0,294 мм;

t max= tш max + hp+ DЭ = 0,294+0,02+0,01 = 0,324 мм.

 

Расчёт диаметров контактных площадок

С учётом погрешностей, представленных в таблице 5, минимальный диаметр контактной площадки, обеспечивающей заданное расстояние B от края просверленного отверстия до края контактной площадки данного отверстия, будет рассчитан по формуле:

;

где мм для второго и третьего класса точности.

dл = dм L/100 = 0,1´140/100 = 0,14 мм – изменение длины печатной платы из-за нестабильности линейных размеров (L = 140 мм – размер большей стороны печатной платы);

1,6325 мм.

Максимальный диаметр контактной площадки рассчитывается по формуле:

;

где мм для второго и третьего классов плотности.

d0 = 0,8номинальный диаметр металлизированного отверстия (выбирается по ГОСТ 10317-79);

hф = 35 мкм – толщина фольги;

dл = dм L/100 = 0,1´140/100 = 0,14 мм. – изменение длины печатной платы из-за нестабильности линейных размеров (L = 140 мм – размер большей стороны печатной платы);

1,6825 мм.

 

Переменный ток в проводниках

 

В противоположность постоянному току распределение переменного тока в печатных проводниках происходит неравномерно. Это обусловлено наличием поверхностного эффекта, возникающего при протекании по проводнику высокочастотного переменного тока.

Явление поверхностного эффекта может быть количественно охарактеризовано эффективной глубиной проникновения тока, которая для немагнитных проводников определяется по формуле:

.

Сопротивление наиболее распространённых в технике печатных плат плоских медных проводников на высоких частотах:

Ом.

 

Расчет потребляемой мощности

 

Резисторы: 0,125*15+0,25*3= 2,625 Вт;

Микросхемы: 0,001*8+0,16*2+0,015 = 0,008+0,32+0,015 = 0,343 Вт;

Диоды: 0,02*2+0,2*15 = 0,04+3 = 3,04 Вт;

Транзистор: 0,15 Вт;

Реле: 0,15 Вт;

Всего: 2,625 + 0,343 + 3,04 + 0,15 + 0,15 = 6,23 Вт.

 

Расчёт ширины дорожек

 

Для стабильной работы печатных проводников должно соблюдаться неравенство:

;

где I = 0,262 А – максимальный ток протекающий через проводник;

А/мм2 – допустимая плотность тока для проводников, полученных методом химического травления;

мм – толщина проводника;

b – ширина проводника [мм];

мм.

Итак, ширина дорожек должна быть больше или равна 0,24 мм. Так как минимальная ширина проводников по расчётам равна 0,284мм, то это значит, что ширина проводников достаточна для обеспечения надёжной работы устройства.

 

Заключение

 
 


В результате проделанной работы был произведён анализ материалов и методов изготовления печатных плат, кроме того, был произведён расчёт печатного монтажа с учётом погрешностей изготовления, в котором было выяснено, что минимальные расстояния между печатными проводниками, проводниками и контактными площадками достаточны для гарантированной работы устройства. Расчёт характеристик печатного узла выявил, что взаимная ёмкость и индуктивность проводников не оказывают существенного влияния на работу схемы.

Было произведено преобразование сложной тепловой модели печатной платы со сложным рельефом в более простую модель, был произведён её тепловой расчёт, который показал, что температура нагретой зоны не сильно отличается от температуры окружающей среды, и что дополнительных мер по охлаждению принимать не надо.

Расчёт устойчивости печатного узла к механическим воздействиям показал, что печатная плата имеет запас по резонансной частоте для третьей степени жёсткости и выдерживает установленные линейные ускорения.

Масса печатного узла составляет mпу = 0,087 кг. Общее число навесных элементов 54 шт. Количество монтажных отверстий составляет 74 шт. Диаметр монтажных отверстий выбраны из стандартного ряда номиналом 0,8 мм.


Список использованных источников

 

  1. Романычева Э.Т., Иванова А.К., Куликов А.С. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА. — М.: Радио и Связь, 1989. — 448 с., ил.
  2. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование ЭВМ и систем: Учеб. пособие для втузов по спец. ”ЭВМ” и “Конструирование и производство ЭВМ”. — М.: «Высш. шк.», 1986. — 512 с., ил.
  3. Ушаков Н.Н. Технология производства ЭВМ : Учеб. для студ. вузов по спец. «Вычислит. машины, комплексы, системы и сети» - 3-е изд. , перераб. и доп. –М.: «Высш. шк.», 1991. – 416с., ил.

4. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. - М.: «Энероатомиздат», 1990. – 288с.:ил.

5. Лярский В.Ф., Мурадян О.Б. Электрические соединители: справочник. – М.: «Радио и Связь», 1988 г.

6. Фролов В.В. Язык радиосхем – М.: «Радио и Связь», 1988 г.

7. Нефедов А.В.. «Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги»: Справочник. – М.: «КУбК-а», 1997 г.

8. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат. – М.: «Форум - Инфра-М», 2005 г.

Анализ элементной базы и модуля

 

Все характеристики электронных радиоэлементов представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Конструктивные характеристики ЭРЭ печатного узла

Наименование ЭРЭ Количество, шт. Конструктивные параметры Допустимые условия эксплуатации
Масса, г. Количество выводов, шт. Диаметр вывода, мм. Штыревые (ш) или планарные (п) Номинальная мощность, Вт Общая мощность, Вт Диапазон температур, 0С Вибрации Ударные перегрузки,g Линейные ускорения, g
Частота, Гц Перегрузки, g
МЛТ-0,125, 15 кОм 0,15 0,6 ш 0,125 1,875 -60…+70 1-3000
МЛТ-0,125, 2,2 кОм 0,15 0,6 ш 0,125 0,125 -60…+70 1-3000
МЛТ-0,25, 2 кОм 0,15 0,6 ш 0,25 0,25 -60…+70 1-3000
МЛТ-0,25, 47 Ом 0,15 0,6 ш 0,25 0,5 -60…+85 1-3000
К10У-5, 0,1 мкФ, 6,3В 0,6 ш     -40…+100      
К50-35, 20 мкф, 16В 1,8 0,6 ш     -40…+85      
К555ИР23 0,5 ш 0,16 0,32 -50…+70 30* 10      
К561ИР9 1,1 0,5 ш 0,001 0,008 -45…+85        
К1533ЛА3 0,5 ш 0,015 0,015          
АЛ307Б 1,5 0,6 ш 0,02 0,04 -50…+80 15* 10      
КД522Б 1,5 1,9 ш 0,6 2,8 -55…+85        
РЭС15 3,7 0,9 ш 0,15 0,15 -60…+70 50-400
КТ315Б 0,18 0,95 ш 0,15 0,15 -55…+100 120*10      
Всего 75,6   6,23

 

Исходя из интервала отверстий для выводов микросхем, резистора и конденсаторов, выбираем шаг координатной сетке равным 2,5 мм. Таким образом, расстояние между отверстиями у резистора будет 12,5 мм.

Для резистора (диаметр выводов которого 0,6 мм.) и для микросхем и конденсаторов (диаметры выводов которых 0,5 мм.) выбираем из стандартного ряда отверстие диаметром 0,8 мм из таблицы 2.

 

Таблица 2 – Диаметры монтажных отверстий в печатной плате

Номинальный диаметр монтажного отверстия, мм. Максимальный диаметр вывода навесного элемента, мм.
0,6 До 0,4
0,8 0,4 – 0,6
1,0 0,6 – 0,8
1,5 0,8 – 1,3
2,0 1,3 – 1,7

 

1.3 Выбор класса точности печатной платы

 

Классификация печатных плат

Печатная плата предназначена для электрического соединения элементов схемы. Она представляет собой изоляционное основание, на котором имеется совокупность печатных проводников, контактных площадок и металлизированных отверстий или переходов.

Термины по печатным платам (ПП) и узлам, содержащим печатную плату с навесными элементами, приведены в ГОСТ 20406—75 (СТ СЭВ 785—77). Методы конструирования и расчета содержит ОСТ 4.010. 022—85, общие технические условия приведены в ГОСТ 23752—79 (СТ СЭВ 2742—80, 2743—80).

По числу проводящих слоёв печатные платы делятся на: односторонние (ОПП), двусторонние (ДПП), многослойные (МПП) на жестком и гибком диэлектрическом основании. Применяются также гибкие печатные кабели (ГПК).

Односторонние ПП характеризуются: повышенной точностью выполнения проводящего рисунка; отсутствием металлизированных отверстий; установкой изделий электронной техники (ИЭТ) на поверхность ПП со стороны, противоположной стороне пайки, без дополнительного изоляционного покрытия; низкой стоимостью.

Двусторонние ПП без металлизации монтажных и переходных отверстий характеризуются: высокой точностью выполнения проводящего рисунка, использованием объемных металлических элементов конструкции (штыри, отрезки проволоки, арматура переходов и т. п.) для соединения элементов проводящего рисунка, расположенных на противоположных сторонах печатной платы; низкой стоимостью.

Двусторонние ПП с металлизированными монтажными и переходными отверстиями характеризуются: широкими коммутационными возможностями; повышенной прочностью сцепления выводов навесных ИЭТ с проводящим рисунком платы; повышенной стоимостью по сравнению с ПП без гальванического соединения слоев.

Многослойные ПП с металлизацией сквозных отверстий (ОСТ 4.010. 022—85) характеризуются: хорошими коммутационными свойствами; наличием межслойных

соединений, осуществляемых с помощью сквозных металлизированных отверстий, а также, в особых случаях, с помощью переходных отверстий, соединяющих только внутренние слои; предпочтительным использованием одностороннего фольгированного диэлектрика для наружных и двустороннего — для внутренних слоев; обязательным наличием контактных площадок на любом проводящем слое, имеющем электрическое соединение с переходными отверстиями; низкой ремонтопригодностью; высокой помехозащищенностью электрических цепей; высокой стоимостью конструкции.

По виду материала основы ПП изготавливаются на базе органического диэлектрика, керамических материалов и металлов.

По виду соединений между слоями ПП изготавливают с металлизированными отверстиями, пистонами, послойным наращиванием, открытыми контактными площадками, выступающие, а затем подогнутыми выводами каждого слоя.

По плотности проводников различают ПП свободные (ширина проводников и расстояние между ними не менее 0,5 мм) и уплотнённые (ширина проводников и расстояние между ними до 0,25 мм).

По способу изготовления ПП разделяют на платы, полученные химическим травлением, электрохимическим осаждением, комбинированным способом. От способа изготовления зависят конечные характеристики ПП, так как характер химической обработки влияет на диэлектрические свойства материала основы.

По способу нанесения проводников ПП разделяют на платы, полученные обработкой фольгированных диэлектриков и полученные нанесением тонких слоёв токопроводящих паст.

Классы точности печатных плат:

Стандарт ГОСТ 23751—86 устанавливает пять классов точности ПП и гибких печатных кабелей в соответствии со значениями основных параметров и предельных отклонений элементов конструкции (оснований ПП, проводников, контактных площадок, отверстий.) Область применения классов точности по ГОСТ 23751—86:

1,2 — для ПП с дискретными ИЭТ при малой и средней насыщенности поверхности ПП навесными изделиями.

3 — для ПП с микросборками и микросхемами, имеющими штыревые и планарные выводы, а также с безвыводными ИЭТ при средней и высокой насыщенности поверхности ПП навесными изделиями.

4,5 — для ПП с микросхемами, имеющими штыревые и планарные выводы, а также с безвыводными изделиями ИЭТ при высокой насыщенности поверхности ПП навесными ИЭТ.

Таким образом, проведя анализ используемых ЭРЭ, их электрических и конструктивных характеристик, классификации печатных плат, классов точностей, материалов печатных плат и проведя расчёт параметров печатного рисунка, можно сделать вывод, что разрабатываемая в курсовом проекте печатная плата должна изготавливаться по третьему классу точности. В качестве конструктивного исполнения печатной платы была выбрана двусторонняя печатная плата, которая будет изготавливаться на основе двустороннего фольгированного органического диэлектрика - стеклотекстолита. Плотность проводников печатной платы – наименьшая.

 

1.4 Выбор вариантов установки навесных ЭРЭ

Варианты установки резисторов, конденсаторов К10У-5, диодов и транзистора были выбраны в соответствии с ОСТ4.010.030-81(92). Нужные варианты указаны в таблице 3.

Таблица 3 – Варианты установки навесных ЭРЭ



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.122.9 (0.013 с.)