Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра «Электроника»

Лабораторная работа №4к по дисциплине

Основы конструирования и технологии производства электронных средств

«Проектирование печатных плат блоков РЭА из интегральных микросхем с элементами САПР»

Вариант 5

Подготовил:

БИС1952

Проверил:

Аринин О.В.

Москва, 2022 г.

Цель работы

Целью работы является изучение принципов конструирования печатных плат для обеспечения заданных электрических и эксплуатационных характеристик на основе использования типовых материалов и компонентов, а также элементов САПР.

Решение

По заданию данной лабораторной работы (Вариант 5, студенческий билет №ЗБИН19105) требуется сконструировать декаду счетчика с дешифратором для 7-сегментного индикатора (рис.1). Крупносерийное производство. Габариты минимальные. Разъем печатный.

Рис. 1 – Вариант задания

1) Построим принципиальную модель заданной электрической схемы в окне программы easyEDA, используя подходящие элементы из её библиотеки. Скриншот модели представлен на рисунке 2. Вместе печатного разъема возьмем коннектор на 14 контактов, один из них, неиспользуемый, заземлим. Таким образом, полученная модель, всецело соответствующая заданной принципиальной схеме, представлена ниже:

Рис 2. Модель электрической схемы

2) Теперь, используя встроенные инструменты данной программы, переведем полученную схему в предварительную модель печатной платы, несколько оптимизируем расположение её элементов, контактов, выполним трассировку дорожек, с целью достижения более компактного размера и форм-фактора итогового устройства. В конкретном случае, после компоновки элементов и проведения всех дорожек, получился следующий вариант итоговой печатной платы (с двусторонним монтажом проводников). В дальнейшем, при переходе от этапа моделирования к реальному производству, общий вид и конкретную компоновку платы можно будет модифицировать, в зависимости от существующего актуального производственного оборудования, материалов, применяемых технологических процессов, требований и сертификаций, стандартов, принципиальная функциональность платы от этого никак не изменится.

Рис 3. Макет печатной платы с нанесенной шелкографией:

3) Расчет максимальной паразитной емкости между двумя параллельно расположенными проводниками-дорожками:

C = e₀ * e * S/d,

где e₀ – диэлектрическая проницаемость воздуха = 8,85 *10^-12 Ф/м,

e = 6 – относительная диэлектрическая проницаемость материала подложки,

S - площадь перекрытия печатных дорожек (произведение длины перекрытия на его ширину),

d – расстояние между двумя печатными проводниками.

В нашем случае максимальная паразитная емкость дорожек смоделированной печатной платы будет на участке параллельности дорожек, соединяющих между собой контакты элементов DD1 и DD2 (а именно, на самом длинном участке их параллельности). Она равна:

C_м = e₀ * e * S_м/d = 8,85 *10^-12 *6 * (0,25*14*10^-6)/(2*10^-3) 0,093 пФ.

Полученная паразитная емкость не должна привести к сильному изменению частотной характеристики разработанной печатной платы, поэтому функциональность устройства не пострадает.

Вывод:

В процессе выполнения данной лабораторной работы, по предоставленному варианту задания, мною была синтезирована и разработана модель печатной платы, всецело соответствующая функционалу требуемого устройства.