Курсовые (сброшеные в кучу) / курсовая отпр
.pdf17. |
Резистор CF-25-0,25-6,8 |
2 |
6*2,3*2,3 |
13,8 |
27,6 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
18. Резистор CF-25-0,25-1,1 |
1 |
6*2,3*2,3 |
13,8 |
13,8 |
|
кОм±5% |
|
|
|
|
|
19. |
Резистор CF-25-0,25-8,2 |
1 |
6*2,3*2,3 |
13,8 |
13,8 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
20. |
Резистор CF-25-0,25-3,9 |
1 |
6*2,3*2,3 |
13,8 |
13,8 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
21. |
Резистор CF-25-0,25-5,6 |
1 |
6*2,3*2,3 |
13,8 |
13,8 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
22. |
Диод КД522Б |
2 |
3,8*1,9*1, |
7,22 |
14,44 |
|
|
|
9 |
|
|
23. |
Транзистор КТ503Б |
2 |
5,2*5,2*5, |
27,1 |
54,2 |
|
|
|
2 |
|
|
24. |
Транзистор КП303Е |
1 |
5,8*5,8*2, |
33,7 |
33,7 |
|
|
|
3 |
|
|
25. |
Светодиод АЛ307ГМ |
1 |
5,6*6,2*1 |
34,7 |
34,7 |
|
|
|
1,1 |
|
|
26. |
Микросхема K561ЛА7 |
1 |
19,5*6,6* |
128,7 |
128,7 |
|
|
|
5 |
|
|
27. |
Микросхема K561КП1 |
1 |
22,1*7,6* |
168 |
168 |
|
|
|
5,1 |
|
|
KP1158EH5B |
1 |
6,8*2,4*7, |
16,4 |
16,4 |
|
|
|
|
2 |
|
|
AD822 |
1 |
5,15*3,20 |
16,5 |
16,5 |
|
|
|
|
*1,1 |
|
|
KP1006ВИ1 |
1 |
6,2*2*1,7 |
12,4 |
12,4 |
|
KP1158EH9B |
1 |
10,7*4,8* |
513,6 |
513,6 |
|
|
|
|
16,5 |
|
|
KP142EH5A |
1 |
10*4,5*17 |
45 |
45 |
|
Сервопривод SG90 |
1 |
22*12*22, |
264 |
264 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
Всего: |
|
|
|
4007,04 |
Суммарную площадь, занимаемую всеми ИЭТ, рассчитывается по формуле |
|||
|
|
|
|
|
|
|
S = |
|
|
|
=1 |
где |
|
|
− значение установочной площади i-го элемента; |
|
|
− количество элементов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
41
Подставив значения из таблицы, получается = 4007,04 мм2. Приблизительная площадь печатной платы с учетом способа монтажа
|
|
|
ПП = |
|
З |
|
|
|
|||
(двухсторонним) рассчитывается по формуле |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
З |
|
|||
где |
|
З |
− коэффициент заполнения |
платы печатной, |
|
= 0,5; |
|||||
|
|
|
− количество сторон монтажа, |
|
|
= 2. |
|
|
|
|
|
Отсюда SПП = 4007,04.
Согласно ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры» было выбрано соотношение сторон 60х70 мм.
42
7.2Компоновочный расчет электронного средства
Произведя компоновочный расчет и определившисьс размерами печатной платы, можно выполнить компоновочный расчет электронного средства. Исходными данными для компоновочного расчета электронного средства являются перечень элементов и установочный объем ЭРЭ.
Таблица 7.2.1 - Перечень элементов и установочный объем ЭРЭ
|
Элемент |
Кол- |
Устано- |
Объем, |
Масса |
|
|
во, |
вочный |
занимае- |
всех |
|
|
шт. |
объем, |
мый |
ЭРЭ, г |
|
|
|
занимае- |
всеми |
|
|
|
|
мый |
ЭРЭ, |
|
|
|
|
одним |
мм3 |
|
|
|
|
ЭРЭ, мм3 |
|
|
1. |
Конденсатор К50-35-16В- |
5 |
275 |
1375 |
2,5 |
22мкФ |
|
|
|
|
|
2. |
Конденсатор К50-35-250В- |
1 |
27000 |
27000 |
30 |
470мкФ |
|
|
|
|
|
3. |
Конденсатор К50-35-400В- |
1 |
15625 |
15625 |
16 |
100мкФ |
|
|
|
|
|
4. |
Конденсатор К50-35-250В- |
1 |
14520 |
14520 |
9 |
220мкФ |
|
|
|
|
|
5. |
Конденсатор К50-35-25В- |
1 |
275 |
275 |
0,5 |
22мкФ |
|
|
|
|
|
6. |
Конденсатор К53-30-6,3В- |
4 |
144 |
576 |
1,2 |
150мкФ |
|
|
|
|
|
7. |
Резистор МЛТ-0,25-120 |
4 |
63 |
252 |
1 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
8. |
Резистор МЛТ-0,25-110 |
1 |
63 |
63 |
0,25 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
9. |
Резистор С1-4-1-1 кОм±5% |
1 |
222,8 |
222,8 |
0,5 |
10. Резистор CF-25-0,25-20 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
|
кОм±10% |
|
|
|
|
|
11. Резистор CF-100-0,25-510 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
|
кОм±5% |
|
|
|
|
|
12. Резистор CF-100-1-470 |
3 |
222,8 |
668,4 |
1,71 |
|
кОм±5% |
|
|
|
|
|
13. Резистор CF-25-0,25-27 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
|
кОм±10% |
|
|
|
|
|
43
14. |
Резистор CF-25-0,25-3,6 |
2 |
31,8 |
63,6 |
0,26 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
15. |
Резистор CF-25-0,25-2,7 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
16. |
Резистор CF-25-0,25-4,3 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
17. |
Резистор CF-25-0,25-6,8 |
2 |
31,8 |
63,6 |
0,26 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
18. |
Резистор CF-25-0,25-1,1 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
кОм±5% |
|
|
|
|
|
19. |
Резистор CF-25-0,25-8,2 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
20. |
Резистор CF-25-0,25-3,9 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
21. |
Резистор CF-25-0,25-5,6 |
1 |
31,8 |
31,8 |
0,13 |
кОм±10% |
|
|
|
|
|
22. |
Диод КД522Б |
2 |
13,8 |
27,6 |
0,04 |
23. |
Транзистор КТ503Б |
2 |
141 |
282 |
0,6 |
24. |
Транзистор КП303Е |
1 |
77,5 |
77,5 |
0,5 |
25. |
Светодиод АЛ307ГМ |
1 |
385,2 |
385,2 |
0,35 |
26. Микросхема K561ЛА7 |
1 |
643 |
643 |
1 |
|
27. |
Микросхема K561КП1 |
1 |
856,8 |
856,8 |
2,1 |
KP1158EH5B |
1 |
118,1 |
118,1 |
2,5 |
|
AD822 |
1 |
18,2 |
18,2 |
1 |
|
KP1006ВИ1 |
1 |
21,1 |
21,1 |
1 |
|
KP1158EH9B |
1 |
8474,4 |
8474,4 |
1 |
|
KP142EH5A |
1 |
765 |
765 |
2,5 |
|
Сервопривод SG90 |
1 |
5940 |
5940 |
9 |
|
|
Всего: |
|
|
78599,5 |
85,94 |
Объем печатной платы рассчитывается с учетом семи базовых отверстий, служащих для ее крепления с помощью стоек к корпусу и рассчитывается по формуле.ДиаметрымонтажныхотверстийдлявинтовМ3согласноГОСТ11284-
где |
|
− длина |
|
= 70 мм; |
|
|
|
|
75 по 2-ому ряду равняются диаметру 3,4 |
мм. |
|
||||||
|
|
− ширина платы, |
|
= 60 мм; |
|
|
|
|
|
|
|
ПП = ∙ ∙ − |
|
∙ (π ∙ 2 ∙ ) |
|||
|
|
платы, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− толщина платы, = 2 мм;
44
|
−− количество отверстий. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=8272,96 мм . |
||||||||||||
|
|
радиус базовых отверстий, |
|
|
= 1,7 мм; |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Подставив данные значения в формулу, получается |
|
ПП |
3 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
формуле |
|
||
Объем, занимаемый всеми ЭРЭ, рассчитывается по |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭРЭ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
РЭ |
|
|
|
|
|
|||||||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
рэ − значение установочного объема i-го элемента; |
|
||||||||||||||||||||||
|
− количество элементов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Подставив значения, получается |
|
|
эрэ = 78599,5 мм3 |
|
|
|
||||||||||||||||||
Следовательно, |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Объем, занимаемый печатной |
платой с ЭРЭ, рассчитывается по формуле |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭРЭ |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ПП ЭРЭ = |
|
ПП |
+ |
|
. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
ПП ЭРЭ |
86872,5 мм3. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Зная объем |
печатной платой с установленными ЭРЭ, можно найти |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПП ЭРЭ |
|
|
|
|
|
|
||||||||
коэффициент заполнения по объему: |
= |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
КЗ |
|
общ ПП |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
общ ПП |
− общий объем, |
занимаемый печатной платой. |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Общий |
− длина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
объем печатной платы рассчитывается по формуле |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
− ширина платы, = 60 мм; |
|
|
|
|
C |
|
D |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
общ ПП = |
|
|
∙ |
|
|
∙ ( + |
+ 1) |
|
|
|
|||||||||
где |
|
|
платы, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
= 70 мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
− толщина платы, = 2 мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
C − высота конденсатора C на верхней стороне платы, C = 30 мм; |
|||||||||||||||||||||||
|
D |
=181020 мм . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|||||
|
|
1 − высота диода D1 на нижней стороне платы, 1 = 11,1 мм. |
||||||||||||||||||||||
|
|
общ ПП |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
Подставив значения в формулу для расчета коэффициента заполнения по объему, получается КЗ=048.
Масса печатного узла рассчитывается по формуле
|
|
|
|
|
|
|
ПУ = |
|
ПП + ЭЛ |
|||
|
|
ПП |
|
|
платы; |
|
|
|
||||
|
|
|
− масса печатной |
|
|
|
|
|
||||
где ЭЛ − суммарная масса всех элементов. |
||||||||||||
Масса непосредственно печатной платы рассчитывается по формуле |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ПП = ρ ∙ |
|
ПП |
||||
где |
ρ − плотность |
материала ПП, ρ = 1850 кг/м3; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ПП |
объем платы, м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отсюда |
М−ПП=0,015 кг=15 г. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Суммарная масса всех элементов рассчитывается по формуле |
||||||||||||
|
|
|
|
|
МЭЛ |
|
|
|
МЭЛ |
|||
|
|
|
|
|
|
= |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
ЭЛ − значение массы i-го элемента; |
||||||||||
где |
− количество |
элементов. |
|
|
|
|
||||||
Подставив значения масс ЭЛ |
|
каждого элемента из таблицы в формулу, |
||||||||||
получается |
|
ЭЛ = 85,94 г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Таким образом, масса печатного узла |
|
ПУ = 100,94 г. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46
7.3 Расчёт конструктивно-технологических параметров печатной платы. Выбор и обоснование метода изготовления печатной платы.
При расчете элементов печатного монтажа следует учитывать технологические особенности производства, допуски на всевозможные отклонения значений параметров элементов печатного монтажа, установочные характеристики корпусов элементов и ИС, требования по организации связей, вытекающих из схемы функционального узла, а также перспективности выбранной технологической базы.
По конструктивному исполнению различают: односторонние (ОПП), двусторонние (ДПП), многослойные (МПП) и гибкие (ГПП) печатные платы.
В соответствии со сложностью схемы, реализуемой на ПП, а также возможностями технологического оборудования и экономическими критериями была выбрана двусторонняя печатная плата (ДПП).
Применяемые в настоящее время методы изготовления ПП можно объединить в три группы:
•Химический методы предполагают получение рисунка проводников за счет удаления участков фольги с пробельных мест в основном химическим способом – травлением. Недостатком этих методов является отсутствие металлизированных отверстий. Применяются они для производства не сложных ОПП.
•Аддитивный метод предусматривают нанесение рисунка проводников на диэлектрическое (нефольгированное) основание путем электрохимического осаждения меди и металлизацию отверстий в одном технологическом процессе.
•Комбинированные методы получаются от сочетания химического и электрохимического методов. Для ПП берут фольгированное с двух сторон основание, рисунок проводников получают травлением фольги, а монтажные и переходные отверстия металлизируются электрохимическим методом. Комбинированные методы бывают двух видов: негативный и позитивный, которыеотличаютсядруготдругапорядкомвыполненияопераций.Наибольшее распространение получил комбинированный позитивный метод с применением сухих пленочных фоторезисторов.
47
Комбинированный позитивный метод применяют для изготовления печатных плат на фольгированном диэлектрике с последующей металлизацией отверстий. Сначала выполняются операции сверления отверстий и их металлизацию, а затем травление меди с пробельных мест.
При нанесении рисунка схемы защитным слоем покрываются пробельные места, а на оставшиеся открытыми проводники, контактные площадки и отверстия в дальнейшем осаждаются гальванически медь и защитный слой металла, предохраняющий медь от травления.
Проанализировав различные методы изготовления печатных плат, для конструируемой ПП был выбран комбинированный позитивный метод.
Группа жесткости по климатическим факторам определяется по ГОСТ 23752-79, в результате чего была выбрана 2-я группа жесткости:
Таблица 7.3.1 – Параметры 2-ой группы жесткости
Воздействующий фактор |
2-ая группа жесткости |
|
|
Температура окружающей среды, |
-40…+85 |
|
|
Относительная влажность, % |
93 |
|
|
Давление, кПа (мм. рт. ст.) |
53,6(400) |
|
|
Класс точности определяет наименьшие минимальные значения основных размеров конструктивных элементов (ширина проводника, расстояние между центрами 2-х проводников (контактных площадок), ширины гарантийного пояска металлизации контактной площадки и другие). В соответствии с ГОСТ 23751-86 был выбран 4-ый класс точности.
В качестве материала печатной платы был выбран стеклотекстолит. Стеклотекстолит представляет собой слоистый листовой материал, полученный методом горячего прессования стеклотканей, пропитанных термореактивным связующим на основе совмещенных эпоксидной и фенолформальдегидной смол с длительно допустимой рабочей температурой от -65 до +155 °С. Предназначен для работы на воздухе при напряжении свыше 1000 В. Высокая механическая прочность и электрическая стабильность позволяют проводить механическую обработку материала и использовать его для конструкционных деталей электрооборудования.
48
ГОСТ 10316-78 распространяется на стеклотекстолит фольгированный толщиной от 0,5 до 3 мм. Для данной ПП был выбран стеклотекстолит с толщинойматериалаоснования = 2 мм,облицованныйсдвухсторонмедной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм.
Исходные данные для расчета элементов печатных плат следующие:
– шаг основной координатной сетки, устанавливаемый ГОСТ 10317– 79, равный 1,25 мм;
–допуски отклонения размеров и координат элементов печатной платы от номинальных значений, зависящие от уровня технологии, материалов и оборудования;
–установочные характеристики навесных ЭРЭ.
На первом шаге необходимо рассчитать максимальный диаметр |
|||||||||||||||
просверленного отверстия для микросхем , по формуле, |
: |
|
|
||||||||||||
На |
втором шаге |
= |
+ ∆ + (0,1 … 0,5) |
|
|
|
|||||||||
|
= 0,9 + 0,13 + 0,1 = 1,13 мм. |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
рассчитывается минимальный эффективный |
диаметр |
||||||||||
контактных площадок, 1 |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
м |
|
1 = 2 м + |
+ + , |
|
|
|
||||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
до |
|
||
допуск на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
– расстояние от |
|
края 2просверленного отверстия |
края |
|||||||||||
|
контактной площадки, |
|
|
– допуск на расположение отверстий, |
– |
||||||||||
|
|
1 |
расположение контактных площадок. |
|
|
|
|||||||||
|
|
= 2 |
0,035 + 1,213 + 0,08 + 0,15 = 1,66 мм. |
|
|
||||||||||
На третьем шаге рассчитывается минимальный диаметр контактной |
|||||||||||||||
площадки, , по формуле: |
|
|
|
|
|
+ 0,03, |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
= 1 + 1,5 ф |
|
|
|
|
|||||||
где ф – толщина фольги выбранного материала в метрах. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
= 1,66 + 1,5 35 10 |
−6+ 0,03 = 1,69 мм. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Максимальный диаметр контактной площадки:
49
|
|
= |
|
+ (0,02 … 0,06), |
|
Так как расчёт |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
= 1,74 мм. |
|
диаметров отверстий и контактных площадок необходимо проводить для каждого типоразмера изделий электронной техники, то
необходимо провести расчёты и для розетки. |
|
|
||||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
, по |
|
Рассчитаем максимальный диаметр просверленного отверстия |
|
|||||||
Рассчитаем |
|
= |
+ ∆ + (0,1 … 0,5), |
|
|
|||
|
= 1,1 + 0,18 + 0,1 = 1,48 мм. |
|
|
|||||
1 : |
|
минимальный эффективный диаметр контактных площадок, |
||||||
|
|
|||||||
|
1 = 2 0,035 + 1,48 + 0,08 + 0,15 = 2,01 мм. |
|
|
|||||
|
= 2,01 + 1,5 35 10−6+ 0,03 = 2,04 мм. |
|
|
|||||
Рассчитаем минимальный |
диаметр контактной площадки: |
|
|
|||||
|
2 |
|
|
|||||
Максимальный диаметр контактной2,04 + 0,05площадки= 2,09 мм: .
=
Для переходного отверстия:
Рассчитаем максимальный= 0,5диаметр+ 0,13 +просверленного0,1 = 0,73 мм. отверстия :
Рассчитаем минимальный эффективный диаметр контактных площадок,
1 = 2 0,035 + 0,273 + 0,08 + 0,15 = 1,26 мм.
= 1,26 + 1,5 35 10−6+ 0,03 |
= 1,29 мм. |
Рассчитаем минимальный диаметр контактной |
площадки, |
Рассчитаем максимальный1,29диаметр+ 0,05контактной= 1,69 ммплощадки.
=
50