12.2 Печатная плата. Основные характеристики. [10,с. 493]

Печатный монтаж по сравнению с проволочным имеет следующие преимущества: повышенную надежность, хорошую повторяемость монтажа и относительную легкость механизации и автоматизации производственных процессов. Уменьшение объема узла обычно не достигается.

Основой печатного узла является печатная плата в виде изоляционного основания с нанесенными на него печатными проводниками.

Размеры плат не рекомендуется брать более 240*360 мм /обычно 120*160/ при малогабаритных деталях. Наиболее целесообразные платы– квадратной и прямоугольной формы. Отношение сторон 2:1; 3:2; 5:2.

Шаг координатной сетки 2.5 мм или 5 мм (ГОСТ 10317-62).

Центры монтажных и переходных отверстий располагаются только в узлах координатной сетки. Рекомендуется придерживаться этого правила и для крепежных отверстий. Некоторые выводы многократных и нестандартных деталей допускается располагать не в узлах координатной сетке при условии размещения в узлах максимального количества выводов.

На каждой плате должно быть не менее двух технологических отверстий диаметром более 1.3 мм (желательно в узлах). В качестве технологических можно использовать крепежные отверстия.

Детали для печатных узлов могут быть навесными и печатными. Предпочтение отдается навесным, которые размещаются на стороне платы, противоположной печатным проводникам. Исключение делаются для электронных ламп.

12.3 Проект методического пособия

Задание:

Рассчитать схему широкополосного транзисторного усилителя. Вариант № . Параметры /ТТТ/: R_н,…… U_н,….. C_Н,……. T_п,…… τ_С,…… VT…….

Схема электрическая (рисунок 1). Дополнительные условия: R_Э=(0.1- 0.3)R_К; С_М=5пФ. Требуемая точность расчета по номинальным значениям элементов 1% .

Рисунок 1 «Электрическая схема усилителя».

U_б3- напряжение база-земля, U_бЭ - напряжение база-эмиттер.

Порядок выполнения работы:

1.Привести электрическую схему транзисторного резистивного усилителя и АЧХ и ФЧХ усилителя. Показать пути основных постоянных и переменных токов.

2.Рассчитать основные частотные и энергетические параметры: f_нп, f_вп, П_> и показать их на АЧХ, ФЧХ. K_P, P_H, P_вх, J_H, J_km, J_вх, U_km, J_k0, K_U, K_J, ИРТ {U_k0, J_k0, U_б0, J_б0}, ΔJ_{k t}.

3.Рассчитать и построить нагрузочные характеристики по постоянному и переменному токам. / Для гармоник среднечастотного диапазона/.

4.Обосновать расчетные соотношения, провести расчет и выбрать номиналы всех резисторов и конденсаторов схемы, обеспечивающие ТТТ.

5. Привести рабочую электрическую схему усилителя и перечень элементов.

По рассчитанным параметрам провести расчет и построение реальных АЧХ и ФЧХ усилителя.

6. Привести сравнительную таблицу исходных и рассчитанных данных.

7. Выводы по работе.

Электрическая схема импульсного резистивного усилителя

Рисунок 2 «Электрическая схема импульсного резистивного усилителя». Пути постоянного «→» и переменного «→←» токов.

Расчет основных частотных и энергетических параметров:

Полоса частот усилителя состоит из трех полос: нижние, средние и высокие, разделенные пороговыми частотами, связанными с τ_С и Т_П соотношениями:

Полоса частот:

Построение АЧХ и ФЧХ усилителя:

Рисунок 3 «АЧХ (а) и ФЧХ (б) усилителя».

После определения f_НП и f_ВП выбирается частота в области средних частот, где нормированный коэффициент усиления по напряжению 0.707≤К_UН≤1, и на этих частотах рассчитываются энергетические параметры К_U, К_I, К_P. И выбирается ИРТ {U_k0, I_k0, U_б0,I_б0}. По величинам этих параметров производится расчет всех резисторов, выбор их стандартных значений и расчет всех емкостей, обеспечивающих требуемое значение f_НП и f_ВП.

Найденные стандартные значения резисторов и конденсаторов позволяют рассчитать реальные /рабочие /значения τ_С ,Т_П , f_НП, f_ВП , П_>, К_U, К_I, К_P, Е_П, I_П и η, которые следует занести в таблицу, сравнив с заданными и сделав общий вывод по работе.

Расчет основных энергетических параметров.

– будут найдены после определения U_бm и I_бm.

Для дальнейших расчетов следует на выходных характеристиках транзистора построить нагрузочные характеристики по постоянному и переменному токам – треугольники {0-E_П-I_{k доп}} и {abc}.

Пересечение нагрузочной характеристики с линией критического режима – ЛКР с крутизной S_КР позволяет определить два параметра I_kmax , U_кэmin и определить крутизну S_{Т КР} по выходным характеристикам:

Построение исходной рабочей точки (ИРТ).

Определение R_К и R_Э : R₄=R_К, R₃=R_Э.

Треугольник {I_kдоп-0-E_П} позволяет определить сопротивление коллекторной цепи по постоянному току r₌:

R_Э =0.1÷0.3R_K.

Необходимо найти ближайшие стандартные значения R₃, R₄ [8, 10].

Расчет ИРТ:

Построение рабочего треугольника abc. Рис.

Рабочая точка «a» определена координатами I_K0 и U_K0

Углы наклона нагрузочных характеристик по постоянному и переменному токам :

Мощность рассеивания тепла на R_К и R_Э :

,

,

где

Расчет параметров и элементов усилителя

Расчет делителя R₁ и R₂ :

Резисторы R₁и R₂ связаны с Е_П, I_d, I_б0,U_б0 уравнениями Кирхгофа:

Е_П, I_б0,U_б0 определяем из графиков, а величину тока делителя I_d получим, используя теорему Тевенена и связь величин резисторов R₁, R₂ и R_Э, с нестабильностью коллекторного тока S_НС под воздействием температуры t˚.

где

K_мaт для кремниевых транзисторов равно 3 /для германиевых-2/.

Решение системы уравнений:

позволит определить предварительное значение тока I’_d /окончательное – после выбора стандартных значений R₁, R₂/

Необходимо найти ближайшие стандартные значения R₁,R₂ [8, 10].

И, тогда окончательное /рабочее/ значение тока делителя I_d:

Проверка решения /выполнения условия/:.

Расходуемая мощность усилителя:

Расчет мощности рассеяния на резисторах R₁,R₂:

Расчет C₄ :

C₄=C_Ндоп,

Ориентировочное значение g₂₂ для транзисторов малой мощности 5 мкСм [3. С. 16].

Необходимо найти ближайшие стандартные значения С₄ [9, 10].

Расчет С₃:

C₃=C_Э←X_CЭ=(0.01…0.05)R_Э.

Пусть X_CЭ=0.03R_Э.

Необходимо найти ближайшие стандартные значения С₃ [9, 10].

Расчет С₁, С₂ :

Удобно решать задачу, найдя C₁(K_H1), и затем определив , найти C₂(K_H2). Полагая, что C₁ и C₂ вносят примерно равный вклад в ослабление K(f) на частоте f_H=(T_П)^-1, и он равен

получим:

Тогда

где

Необходимо найти ближайшие стандартные значения С₁ [9, 10].

Найдем С₂:

где

Необходимо найти ближайшие стандартные значения С₂ [9, 10].

Проверка решения:

Провести анализ результатов расчета и занести их в таблицу 1:

Определение рабочей пороговой частоты f_Нр из уравнения (1).

Все рабочие параметры обозначены индексом «р».

Анализируемое уравнение (1) может быть представлено в виде квадратного уравнения:

ax²+bx+c=0,

(τ₁τ₂)x²-(τ₁²+ τ₂²)x-1=0, т.е.

где х=ω²_НПр, а коэффициенты a=(τ₁τ₂)², -b= τ₁²+ τ₂²

и, учитывая, что

И так как

И тогда

При работе усилителя в режиме без корректирующего конденсатора получим

Таблица 1 «Анализ результатов»

Параметр	ТП, мс	τС, мкс	fНП, Гц	fВП, Гц
Заданный
Рассчитанный
Абсолютная погрешность
Относительная погрешность, %

Сделать выводы по работе.

1 [7], с.92

2 [7], с.31