6. Разработка печатной платы функционального узла

Функционально законченный и конструктивно обособленный узел на печатной плате – наиболее распространенная часть конструкции современного электронного устройства, фактически его обязательная часть. В зависимости от назначения устройства такие конструкции отличаются большим разнообразием. Как правило, они имеют следующий состав:

а) несущий элемент в виде печатной платы, обеспечивающий необходимую механическую прочность, удобство установки и размещения элементной базы и проводников на поверхности, закрепление в приборе;

б) проводники, выполненные разными способами, которые обеспечивают электрическое соединение элементов;

в) коммутационные элементы в виде разъемов, контактных площадок, специальных штырей, обеспечивающих электрическую связь функционального узла с внешними электрическими цепями;

г) элементная база, которую необходимо установить на плате и определенным образом соединить для выполнения функционального назначения узла.

Исходными конструкторскими документами для выполнения указанной выше работы являются следующие документы:

а) схема электрическая функциональная;

б) схема электрическая принципиальная;

в) перечень элементов;

г) спецификация к сборочному чертежу.

Результатом работы являются:

а) чертеж печатной платы;

б) чертежи вспомогательных деталей (ручки, фиксаторы, радиаторы и др.);

в) сборочный чертеж.

Конструирование печатных плат осуществляется ручным и автоматизированным методами. При ручном методе конструирования размещение навесных элементов и трассировка печатных проводников осуществляются вручную непосредственно конструктором. Данный метод обеспечивает наиболее оптимальный результат.

Автоматизированный метод предусматривает кодирование исходных данных, размещение навесных элементов и трассировку печатных проводников с помощью ЭВМ. При этом допускается доработка отдельных соединений вручную. Данный метод обеспечивает высокую производительность труда .

При определении ориентировочных размеров печатной платы решаются следующие две основные задачи.

Прямая задача. По заданной электрической схеме определить размеры функционального узла XP, YP, ZP – длина, ширина и высота платы с элементами, соответственно.

Обратная задача. Какую часть электрической схемы или сколько элементов можно разместить на печатной плате с размерами XP, YP, ZP?

Первый тип задач характерен для опытного производства, второй возникает при унификации конструктивных решений в условиях установившегося или продолжающегося производства. В этом случае обычно с помощью специализированной оснастки освоено изготовление ограниченного набора типоразмеров печатных плат. Желательно, чтобы в новом изделии использовались платы уже выбранных размеров.

Размещение элементов, печатных проводников, контактных площадок, монтажных и контактных отверстий и других элементов на чертеже печатной платы осуществляется по координатной сетке, наложенной на печат- ную плату.

Линии сетки должны быть пронумерованы подряд или через определенные интервалы. За нуль координатной сетки принимается либо центр левого крайнего нижнего отверстия, находящегося на поле печатной платы (в том числе технологического), либо левый нижний угол печатной платы. Шаг координатной сетки (в прямоугольной системе) равен 2,5 мм (основной) и 0,5 мм (дополнительный). Допускаются шаги 1,25 и 0,625 мм. Применение разных шагов координатной сетки на чертеже одной и той же печатной платы не допускается.

На рис. 8 и 9 показаны вид печатной платы со стороны установки элементов и со стороны проводников. Печатная плата разработана по схеме электрической принципиальной цифрового вольтметра (ЦВ), изображенной на рис. 7. Перечень элементов приведен в табл. 3.

Рис. 8. Вид печатной платы ЦВ со стороны установки элементов

Рис. 9. Вид печатной платы ЦВ со стороны проводников

Таблица 3

Перечень элементов цифрового вольтметра

Поз. обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
	Микросхемы
DA1, DA2	К140УД6 бКО 347.004.ТУ4	2
DA3	К1113ПВ1А бКО 347.182.ТУ1	1
DD1	К555ЛА3 бКО 347.064.ТУ1	1
	Конденсаторы (ГОСТ 5.635-88)
С1	КМ-5-0,47 мкФ	1
C2-C6	КМ-5-0,1 мкФ	5	Емкость
			монтажа
	Резисторы (ГОСТ 29043-91)
R1	МЛТ-0,25-10 кОм ± 5 %	1
R2	МЛТ-0,25-470 кОм ± 5 %	1
R3	МЛТ-0,25-5 кОм ± 5 %	1
R4	МЛТ-0,25-10 кОм ± 5 %	1
R5	МЛТ-0,25-10 кОм ± 5 %	1
R6	МЛТ-0,25-20 кОм ± 5 %	1
R7	МЛТ-0,25-100 Ом ± 5 %	1
X1	Разъем DRB-25F ГОСТ 21962-76	1