- •Введение.
- •1.Техническое задание.
- •2. Назначение и область применения изделия эс.
- •2. Анализ технического задания и постановка задач проектирования изделия эс.
- •3. Конструкторский анализ электрической принципиальной схемы эс
- •4. Разработка и расчёт варианта компоновки печатной платы заданной эс.
- •5. Расчет помехоустойчивости функционирования изделия эс
- •6. Расчет теплового режима с изделия эс
- •7. Расчет надежности.
- •Заключение.
- •Список использованной литературы.
4. Разработка и расчёт варианта компоновки печатной платы заданной эс.
От правильного размещения корпусов ИС на печатной плате конструктивной иерархии первого уровня зависят их габаритные размеры, масса, помехоустойчивость и т.д. Естественно, чем плотнее будут расположены корпуса ИС на печатной плате, тем жестче будет тепловой режим, помехи при работе, и наоборот, чем больше расстояние между корпусами ИС, тем не эффективней используется объем и длина электрических связей, следовательно, возникают помехи. Поэтому на установку ИС необходимо обращать серьезное внимание с учётом назначения электрического средства и режимов его работы.
Печатная плата (ПП) является конструктивно законченным элементом и служит для электрического и механического соединения различных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), интегральных микросхем (ИМС) и электрических соединений (разъемы, розетки и т. п.), расположенных на ней.
Размещение ИС проводят с определенными требованиями по помехоустойчивости и в соответствии с шагом установки. Выбор шага установки ИС определяется из условий: назначения и эксплуатации ЭС. Вне зависимости от типа ИС шаг установки применяется равным: 2,5мм, 1,25мм, 0,625мм.
Микросхемы на печатной плате располагаются линейно в ряды или в шахматном порядке. Такое расположение ИС и ЭРЭ позволяет автоматизировать процесс сборки и монтажа.
Установка ИС на печатные платы производится в соответствии с ОСТом 4ГО.010.030- 97 «Установка навесных элементов на печатные платы».
Печатная плата содержит две зоны (Рис 2.):
1) зону установки ИС и ЭРЭ;
2) технологическую зону, которая в свою очередь делится на две части:
а) технологическая зона для установки (например: соединительного разъема (Х1) и экстрактора (Х2))
б) технологическая зона для направляющих и маркировки (У1,У2)
Установка ИС и ЭРЭ на технологических зонах запрещена.
Рис. 2 - Эскиз печатной платы.
ИС располагаются по рядам (линейно) расстояние между ними по торцам должно быть не менее 1,5 мм и по бокам не менее 1,2 мм. ИС располагаемые в зоне установки должны маркироваться координатным способом, то есть зона установки делится по координатам на области, где устанавливают ЭРЭ и ИС и они обозначаются по Х и У, такое разбиение на зоны позволяет быстро находить нужный ЭРЭ и ИС расположенные на печатной плате. (Рис 3.)
-
1
2
3
4
а
б
в
г
д
е
ж
з
и
к
Рис 3. - Определение геометрических параметров печатной платы.
Таблица 2
Наименование |
Тип |
Кол-во |
Размеры |
Установочная площадь, Si |
S∑i | ||
D |
E |
A | |||||
Микросхемы |
К176ЛЕ5 |
2 |
20,3 |
6,3 |
4,55 |
154,28 |
308,56 |
К176ИЕ2 |
1 |
19,9 |
6,5 |
5,1 |
151,24 |
151,24 | |
К176ЛП11 |
1 |
20,3 |
6,3 |
4,55 |
154,28 |
154,28 | |
Конденсаторы |
К50-35 |
1 |
6,3 |
6,3 |
20 |
54,75 |
54,75 |
КМ-6 |
2 |
6,5 |
4,5 |
13 |
42,35 |
84,7 | |
Резисторы |
МЛТ 0,125 |
7 |
10 |
2,2 |
2,2 |
35,84 |
250,88 |
Диоды |
Д220 |
13 |
12 |
4 |
5,1 |
59,4 |
772,2 |
Итого Sсхемы = 1776,61
При конструировании ПП необходимо руководствоваться ГОСТ 10317-84, ГОСТ 23751-86. Наиболее предпочтительной конструкцией является прямоугольная форма ПП. Предварительно геометрические размеры ПП определяются исходя из количества ИС и ЭРЭ, размещаемых на плате, шага их установки и габаритных размеров разрабатываемого блока. Шаг установки ИС на плате определяется требуемой плотностью компоновки их, температурным режимом работы, сложностью электрической схемы и габаритными размерами корпусов ИС.
Согласно ГОСТ 10317-84 размеры каждой стороны ПП должны быть кратными:
2,5 мм — при длине до 100 мм;
5,0 мм — при длине до 350 мм;
10,0 мм — при длине более 350 мм.
Соотношение линейных размеров стороны ПП должно быть не более 4:1.
Поле ПП можно разделить на два участка: основной – для монтажа ИС и других ЭРЭ; вспомогательный – для монтажа электрических соединений, конструктивных элементов и маркировки платы.
Суммарную площадь S∑ зоны установки ИС и ЭРЭ на печатную плату, можно определить по формуле:
S∑ = Sсхемы * ks,
где Sсхемы – установочная площадь всех элементов,
ks – коэффициент, учитывающий шаг установки ЭРЭ и ИС на печатную плату. В связи с тем, что ЭС будит работать в нормальных условиях, и при работе будет происходить нагрев ЭРЭ и ИС, то для расчета суммарной площади установки ЭРЭ и ИС примем коэффициент пропорциональности равный 2.
S∑ = 1776,61 * 2 = 3553,22.
На плате должны быть предусмотрены вспомогательные участки x1, x2, y1, y2 технологической зоны для установки разъемов, маркировки, крепежных отверстий и направляющих (x1 = x2 = y1 = y2 = 10 мм). Исходя из ориентировочных размеров зоны установки ИС и ЭРЭ, шага установки элементов, вспомогательных участков, выбираем размеры сторон ПП:
l =100 мм.
b =90 мм.
Средний коэффициент kЗ заполнения печатной платы можно определить по формуле:
kЗ = Sсхемы / S∑ = 3553,22 / (80 * 70) = 0,63.
Коэффициент заполнения считается удовлетворительным. Пример заполнения печатной платы приведён на приложении Б. (Шаг сетки 2,5мм.)
Вывод: были рассчитаны параметры печатной платы для изготовления формирователя частоты. Размеры печатной платы: 100×90. На данной плате будут размещены микросхемы и дискретные ЭРЭ с шагом сетки установки 2,5 мм. В результате расчета компоновки печатной платы был выбран оптимальный вариант компоновки, коэффициент заполнения 0.5 ≤ k ≤ 0.8.