Определение габаритов печатной платы

Основные конструктивные параметры элементной базы:

Наименование элемента	Кол-во	Вариант установки	Установочная площадь, мм2
Конденсаторы: К50-16 К10-7в	4 4	II-в II-в	427,75 353,75
Микросхемы: К176ИЕ12 К176ИЕ13 К514ИД2 К176ЛА7 К176ЛЕ5	1 1 1 1 1	VIII-a VIII-a VI-б VIII-a VIII-a	141,25 141,25 241,5 146,25 146,25
Резистор КИМ Резистор СП3-9а	26 1	II-в II-в	812,5 29,7
Диод КД103А	11	II-в	385
Тиристор КУ101А	1	V-в	93,6
Транзистор КТ315А Транзистор КТ315В Транзистор КТ315Г	6 1 5	II-в II-в II-в	129,6 21,6 108

Площадь, занимаемая одним конденсатором (микросхемой), определяется по формуле:

S= B·L,

где B и L – габаритные размеры конденсатора (микросхемы).

Для конденсатора

К50-16 : S_к1=6,5·13,5+13,5·8+15,5·8+13,5·8=427,75 (мм²)

К10-7в: S_к2=6,5·8,5·2+9·13,5·2=353,75 (мм²)

Для микросхемы

К176ИЕ12: S_м/сх=7,3·19,35=141,25 (мм²)

К176ИЕ13: S_м/сх=7,3·19,35=141,25 (мм²)

К514ИД2: S_м/сх=13,8·17,5=241,5 (мм²)

К176ЛА7: S_м/сх=7,5·19,5=146,25 (мм²)

К176ЛЕ5: S_м/сх=7,5·19,5=146,25 (мм²)

Для транзистора:

КТ315А: S_м/сх=7,2·3·6=129,6 (мм²)

КТ315В: S_м/сх=7,2·3=21,6 (мм²)

КТ315Г: S_м/сх=7,2·3·5=108 (мм²)

Площадь, занимаемая одним резистором(диодом), определяется по формуле:

S= D·l,

где D и l – габаритные размеры резистора.

Для резистора:

КИМ : S_р=2,5·12,5·26=812,5 (мм²)

СП3-9а: S_р=2,2·13,5=29,7 (мм²)

Для диода:

КД103А: S_д=2,8·12,5·11=385 (мм²)

Для тиристора:

КУ101А S_т=11,7·8=93,6 (мм²)

Определим общую площадь, занимаемую всеми ЭРЭ на печатной плате:

,

где N – количество ЭРЭ одного типа, устанавливаемых на печатную плату.

S=427,75+353,75+141,25+141,25+241,5+146,25+146,25+812,5+29,7+385+93,6+129,6+21,6+108=3578 (мм²)

С учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади печатной платы для бытовой РЭА, равного 0,6, получим значение площади

мм².

Рассмотрено несколько возможных вариантов соотношения сторон печатной платы (60×110, 65×100, 80×80) и по ГОСТ 10317-79 был выбран следующий - 60×110 мм².

Для определения объема печатной платы необходимо знать ее высоту, которая определяется с учетом превышения над плоскостью платы самого высокого ЭРЭ плюс толщина основания ПП. Высота рассматриваемой печатной платы равна (высота пьезоэлемента ZQ1, равная 19,7 мм, плюс толщины платы, равная 1,5 мм). Тогда

V_пп = 60·110·(19,7+1,5)= 60·110·21,2=139·10³мм³.

РАСЧЁТ ПЕЧАТНОГО МОНТАЖА

1Выбор метода изготовления и класса точности печатной платы

Для соединения элементов электрической схемы электронного кубика между собой в качестве базовой несущей конструкции выбираем двухстороннюю печатную плату (размером 4060), выполненную комбинированным позитивным методом из фольгированного стеклотекстолита СФ-2Н-50Г-1,5 (ГОСТ 10316-78).

Учитывая невысокий уровень насыщенности печатной платы, выбираем по ГОСТ 23751 – 86 третий класс точности.

2 Расчёт печатного монтажа

Исходные данные:

- плата печатная двухсторонняя;

- метод изготовления - комбинированный позитивный;

- линейные размеры платы, мм 40·60·1,5;

- материал – стеклотекстолит фольгированный СФ-2Н-50Г-1,5;

- толщина фольги h, мм 0,05;

- допустимая плотность тока j_доп, А/мм2 38;

- удельное сопротивление ρ, Ом·мм2/м 0,0175.

- шаг координатной сетки, мм 1,25.

Основные конструктивные параметры печатных плат для третьего класса точности (ГОСТ 23751-86):

- минимальное значение номинальной ширины проводника t_1min, мм 0,25;

- номинальное расстояние между проводниками S, мм 0,25;

- гарантийный поясок b_м, на наружном слое, мм 0,10;

- то же, на внутреннем слое, мм 0,05;

- допуск на отверстие d, мм ;

- допуск на ширину проводника без покрытия t, мм ;

- допуск на расположение отверстий _d, мм 0,08;

- допуск на расположение контактных площадок _p, мм 0,20;

- допуск на отверстие d, мм;

- допуск на расположение проводников на ДПП l, мм 0.03;

2.1 Расчет по постоянному току

Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

где I_max - максимальный постоянный ток, протекающий в проводнике;

i_доп - допустимая плотность тока, А/мм2;

h - толщина проводника, мкм.

Максимальный постоянный ток I_max, протекающий в проводнике для цепей питания, равен 31,25 мА. Тогда, получим,

(мм).

Минимальная ширина проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем:

,

где  - удельное объёмное сопротивление, Ом·мм²/м;

l - длина проводника, м;

U_доп - допустимое падение напряжения, В.

Допустимое падение напряжения не должно превышать 5% от напряжения питания микросхем, поэтому принимаем:

U_доп = 0,05·5=0,25 В.

Тогда

(мм).