- •1 Общая часть
- •1.1 Анализ технического задания
- •1.2 Назначение и принцип действия
- •2 Конструкторская часть
- •2.1 Выбор и обоснование элементной базы
- •2.1.1 Выбор звукового излучателя
- •2.1.2 Выбор конденсаторов
- •2.1.3 Выбор микросхем
- •2.1.4 Выбор резисторов
- •2.1.5 Выбор транзисторов
- •2.2 Расчет печатной платы
- •1125 1093.
- •2.3 Расчет надежности
- •2.4 Описание конструкции
- •Заключение
- •Список литературы
2.1.5 Выбор транзисторов
Транзисторы – это полупроводниковые приборы, служащие для усиления мощности и имеющие три вывода или больше. В транзисторах может быть разное число переходов между областями с различной электропроводностью. Наиболее распространены транзисторы с двумя n-p-переходами, называемые биполярными, так как их работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков. Первые транзисторы были точечными, но они работали недостаточно устойчиво. В настоящее время изготовляются и применяются исключительно плоскостные транзисторы.
Исходными данными для выбора транзисторов являются
назначение цепи, в которой устанавливается транзистор;
коэффициент усиления;
прямой и обратный токи;
коэффициент обратной связи;
режим цепи.
В устройстве используется 2 типа транзисторов разной структуры. Крайне желательно, чтобы они имели одинаковые корпуса для увеличения технологичности производства. В качестве транзисторов структуры p-n-pвозможно использовать КТ361, КТ209, КТ3102, КТ502. В качествеn-p-nтранзисторов — КТ315, КТ3107, КТ503. Были выбраны КТ361 и КТ315, имеющие одинаковые корпуса КТ-13. Размеры корпуса КТ-13 приведены на рисунке 8[6].
Основные параметры КТ361 и КТ315. Все основные параметры одинаковы, однако следует учитывать направление тока в цепях схемы [6].
макс. напр. коллектор-база при заданном обратном токе, В 40;
максимально допустимый ток коллектора, А 0,075;
статический коэффициент передачи тока 75;
максимальная рассеиваемая мощность, Вт 0,15.
Рисунок 8
Выбранные элементы сведены в таблицу 1.
Таблица 1
-
Выбранный элемент
Условия эксплуатации по ТУ
Интенсивность отказов,10-6
Температура, ºС
Влажность, %
Атмосферное давление, атм
Частота вибрации, Гц
Ускорение, g
Конструкция выводов
0,5ГДШ-2
-50… +75
98
2
1000
10
контактные
лепестки
0,6
КМ6
-20… +85
98
4
1700
10
торцевые
0,07
К50-35
-40… +85
98
4
1700
10
торцевые
0,09
CD4060BCN
-55… +125
98
3
1650
10
планарные
0,3
К1561ГГ1
-65… +125
98
4
1700
10
планарные
0,3
С2-23
-55… +125
98
4
3600
10
осевые
0,06
СП3-38а
-60… +125
98
3
1500
8
торцевые
1,4
КТ315
-40… +65
98
4
2100
6
торцевые
0,35
КТ361
-40… +65
98
4
2100
10
торцевые
0,35
2.2 Расчет печатной платы
В качестве материала для печатной платы электронного звонка используется стеклотекстолит, т.к. он имеет следующие преимущества по сравнению с гетинаксом [7]:
большая механическая стойкость;
большая влагостойкость;
большая термостойкость;
лучшая адгезия фольги со стеклотекстолитом;
при сверлении отверстий дает меньшую шероховатость поверхности.
Стеклотекстолит дешевле некоторых прочих фольгированных материалов, таких как лавсан или фторопласт. Поэтому наиболее подходящим для изготовления устройств, работающих на частотах до 300 МГц и напряжениях до 1000 В является именно он.
Выбираем материал СФ1-35-1,5. Толщина фольги 35 мкм ток, протекающий по проводникам равен 0,20 А.
При расчете печатной платы рассчитываются электрические и конструктивные параметры. К электрическим параметрам относятся:
t – ширина печатного проводника;
S – расстояние между печатными проводниками;
C – емкость печатного проводника;
L – Индуктивность печатного проводника.
К конструктивным параметрам относятся:
размер печатной платы;
диаметр и количество монтажных отверстий;
диаметр контактных площадок;
минимальное расстояние между центрами двух отверстий для прокладки нужного количества проводников.
Рассчитываем ширину печатного проводника по формуле (1):
, (1)
где I– протекающий ток, А;
j – допустимая плотность тока, А/мм2;
h – толщина фольги, мм.
Исходные данные для расчета:
ток, протекающий по проводнику Iскладывается из токов всех видов активных элементов схемы, А 0,20;
толщина фольги h, мм 0,05;
плотность тока jвыбирается по справочнику, исходя из того что изделие относится к бытовой РА, А/мм230.
Исходя из расчётов в формуле 1, печатная плата соответствует 3 классу точности. Изготовление печатных плат 3 класса не всегда требует применения уникального высокоточного оборудования. Принимаемt= 0,25 мм.
Т.к. рабочее напряжение не более 8,2 В, то по ГОСТ 23.751-86, выбираем расстояние между двумя проводниками 0,1…0,2. Для 3 класса изготовления печатной платы S= 0,25 мм.
Плата односторонняя, изготавливается химическим методом.
Определяем диаметры монтажных отверстий по формуле (2):
(2)
Если dв 0,8 то= 0,2, еслиdв > 0,8 то= 0,3 Рекомендуется имеет не более трех диаметров монтажных отверстий, поэтому некоторые диаметры увеличены в сторону большего.
Таблица 2 – Диаметры монтажных отверстий
Элемент |
Диаметр вывода, мм |
Диаметр отверстия |
С2-23 |
0,6 |
0,8 |
СП3-38А |
0,9 |
1,2 |
КМ6 |
0,6 |
0,8 |
К50-35 |
0,5 |
0,8 |
CD4060BCN |
0,6 |
0,8 |
КР1561ГГ1 |
0,6 |
0,8 |
КТ315 |
0,9 |
1,2 |
КТ361 |
0,9 |
1,2 |
Для устройства выбраны диаметры монтажных отверстий 0,8 и 1,2 мм.
Для выбора размеров печатной платы определяется ее площадь (формула 3):
(3)
где Fэрэ – площадь, занимаемая электрорадиоэлементами (ЭРЭ);
Fто – площадь технологических или крепежных отверстий;
Fсв – площадь, которая не должна заниматься ЭРЭ по конструктивным соображениям;
Fм.о.– площадь монтажных отверстий;
Кз– коэффициент заполнения.
Fэрэопределяется по установочным размерам, в случаях если выводы элементов за пределами корпуса, или по площади корпуса, если выводы под корпусом.
Определяем площадь под технологические (крепежные) и монтажные отверстия по формуле (4):
, (4)
где d– диаметр отверстия;
n– количество отверстий.
Удобнее рассчитать площадь, занимаемую одним отверстием, а затем произвести общий расчет площади вместе с электрорадиоэлементами. Для этого исключим из формулы (4) n:
(5)
Вычислим площадь каждого отверстия:
Таким образом, вычислив площадь отверстий вместе с площадью электрорадиоэлементов, получим .
Исходные данные для расчета площади, занимаемой электрорадиоэлементами и отверстиями, приводятся в таблице 3.
Таблица 3
Наименование |
Количество |
Площадь одного элемента, мм2 |
∑F, мм2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
Резисторы: |
|
|
|
С2-23 |
7 |
13,20 |
92,40 |
СП3-38А |
1 |
29,05 |
29,05 |
Конденсаторы: |
|
|
|
КМ6 |
2 |
29,25 |
58,50 |
К50-35 |
2 |
19,63 |
39,26 |
Микросхемы |
|
|
|
CD4060BCN |
1 |
151,94 |
151,94 |
КР1561ГГ1 |
1 |
151,94 |
151,94 |
Транзисторы: |
|
|
|
КТ315 |
1 |
19,60 |
19,60 |
КТ361 |
1 |
19,60 |
19,60 |
Отверстия диаметром, мм |
|
|
|
0,8 |
58 |
0,50 |
29,14 |
1,2 |
9 |
1,13 |
10,17 |
ИТОГО |
601,61 |
Выбираем коэффициент заполнения печатной платы, который обычно выражается в пределах от 0,3 до 0,8. Так как устройство работает автономно, необходимо уменьшить его габариты. Элементы, работающие от батарей, пропускают небольшие токи и поэтому не греются. Поэтому, принимаем Кз = 0,55. Отсюда площадь печатной платы, подставляя значение из таблицы, получившееся для суммы:
Длина стороны печатной платы по ГОСТ 10317-79 должна заканчиваться 0 или 5. Далее подбираем размеры платы из неравенства (6):
. (6)
Из реальных размеров разведенной платы длина сторон 45 и 25 мм, т.е. А = 45 мм, В = 25 мм: