5. Розробка електрично-принципової схеми

Схема електрично-принципова – це конструкторський документ, який є повною схемою для пояснення принципу роботи виробу, так як на ній забражені всі радіоелементи та зв’язки між ними. Для позначення елементів виконуються умовні графічні позначення (УГП), які регламентуються стандартом. Ці позначення не мастабуються. Для деяких УГП приводиться декілька розмірів. Для виконання обираються тільки один із запропонованих варіантів. Зв’язки між елементами повинні бути як можна коротшими, але такі, щоб не ущільнювали креслення. Місця перетину та з’єднання зв’язків повинні мати чітке позначення.

Розглянемо принцип роботи потужнього ПНЧ по електрично-принциповій схемі, що зображена на мал.5.1.

Мал.5.1. Електрично-принципова схема потужнього ПНЧ

Цей УНЧ (бустер) зібрано на двох мікросхемах підсилювачів потужності типу TDA2006. Підсилювач потужності DA1 включений, як можна бачити, в режимі неїн-вертірующего підсилювача, причому на неінвертуючий вхід за допомогою подільника на резисторах R2, R3 подана напруга зсуву, що дорівнює половині напруги живлення. Резистор R5 забезпечує 100-відсоткову зворотний зв'язок по постійному току з виходу на інвертується вхід DA1, так що пристрій має на постійному струмі одиничний коефіцієнт посилення, а рівень вихідної напруги становить половину напруги харчування. Конденсатор С2 і резистор R4 зменшують зворотний зв'язок на звукових частотах і роблять коефіцієнт посилення напруги рівним приблизно 18 у всій смузі звукових частот:-Резистор R1 використовується на вході підсилювача для зменшення його чутливості до прийнятного рівня, а С1 - це просто розділовий конденсатор, що перешкоджає попаданню постійної напруги на вхід підсилювача. Мікросхема DA2 використовується в тому ж включенні, але на її неінвертуючий вхід подається не вхідний сигнал, а тільки напруга «зміщення з дільника на резисторах R9 і R10. Через резистор Rl1, вихідний сигнал мікросхеми DA1 надходить на інвертующий вхід DA2, а опір резистора R11 вибрано так, щоб мікросхема DA2 мала одиничний (по модулю) коефіцієнт підсилення. Однак оскільки вхідний сигнал подається на вхід інвертирующий DA2, то в цьому каскаді підсилювача відбувається інвертування фази сигналу, що забезпечує необхідні в такому підсилювачі протифазні сигнали на двох виходах. Діоди Dl - D4 включені для захисту від перевантажень обох мікросхем При індуктивних навантаженнях, а резистор R6 і конденсатор С4 - для попередження самозбудження. Конденсатори СЗ, С5 і С7 служать розв'язками в ланцюгах живлення.

6. Компанування вузла

Це варіант розміщення основних вузлів або елементів на заданій площині або об’ємі для визначення проведення аналізу у відповідності до вимог технічного завдання на проектування РЕА. В залежності від етапів проектування застосовують різні види компанування.

Аналітичний метод компанування начастішще застосовується на етапі технологічної пропозиції. Особливість такого методу полягає у тому, розглядаються існуючі аналоги, в яких використана певна елементна база, за якою визначається необхідна кількість радіоелементів. Площина та об’єм усереднюються і визначається середня площина або об’єм. Отриманий результат порівнується з розміром, згідно технічного завдання.

Графічно-аналітичний метод застосовується га етапах технологічної пропозиції і дає можливість швидко оцінити можливість проведення компанування заданому об’ємі або площині певної кількості радіоелементів вузлів, блоків тощо з врахуванням коефіцієнту завантаження.

Полщинний метод компанування застосовуеться на етапах ескізного проектування та розборки робочої консторської документації, коли елементна база вузлів та блоків, що входять до складу виробу, тобто відомі розміри як габаритні так і установочні. Суть цього компанування полягає у тому, що радіоелементи замінюються прямокутником, розміри якого більші від розміру самого елементу із врахування технологічного зазору. В подальшому буде розглядатися тільки площина, яку займає радіоелемент.

Основні вимоги до компанування.

6.1. З врахуванням механічних навантажень:

• Елементи, які мають великі габарити розміри та вагу, повинні бути

встановлені на краях друкованої плати (ДП) або по близу точки кріплення;

• Елементи, які мать велику кількість віводів та вагу, повинні

розташовуватися аналогічно;

• Габаритні розміри ДП не повинні співпадати за довжиною хвилі

механічної вібрації, або бути крані їй. Щоб забезпечити виконання цієї вимогинеобхідно виводити додатквоі кріплення.

6.2. З врахуванням електричного навантаження:

• Не допускається завантаження радіоелементів з коефіцієнтом 1 по двох

або більше кількості парамтрів, Треба дотримуватися вимог для побутового РЕА К_н=0,6...0,7, для військового - К_н=0,3...0,5 (крім авіаційної РЕА).

• Ширина провідного малюнку ДП повинна відповідати струмовому

навантаженню – щільності струму, і бажано, щоб витримувало бельше значення струму. При виконанні пайки не повинні мати гострих кінців для створення напруженості електричного поля.

6.3. За електричними зв’язками:

• Елементи, які мають велику кількість елестричних зв’язків повинні

занходитися якомога ближче одне до одного.

• Елементи, які мають велику кількість електрчних зв’язків з зовнишніми

пристороями або з пристроями комутації, повинні знаходитися на краях ДП. Довжина електричних зв’язків повинна бути як можна коротшою.

6.4. З урахуванням температури випромінювання:

• Елементи, які розсіюють тепло повинні знаходитися на краях ДП.

Забороняється розташовувати поблизу таких елементів частотно залежні ланцюгита елементи, що чутливі до тепла.

• Теплонавантаженні елементи треба встановлювати на радіатори для

забезпечення відповідного теплового режиму.

• Радіатор необхідно розташовувати таким чином, щоб забезпечити якісне

відведення тепла. Передача тепла може вдбуватися кондукцією або конвекцією. Якщо тепмературний режим не забезпечується, то застосовується примусове охолодження: вентиляція, вода, спирт.

• Термонавантажені елементи необхідно розташовувати поблизу

перфорації в корпусі виробу.

6.5. З урахуванням електро-магнітних випромінювань:

• Не розташовувати частотнозалежні ланцюги, смугові лінії, антени поблизу

елементів, які випромінюють потужні електромагнітні коливання.

• Чутливі до електро-магнітних коливань елементи необхідно розташовувати

в екранах. Також екрануванню підлягають елементи з потужнім випромінванням

• Для зменшення електро-магнітних коливань виводи елементів повинні бути

як можна коротшими. Це відноситься і до довжини зв’язків. Бажано елементи встановлювати під куто 90º.

• Для підсилювальних каскадів бажано відокремлювати вхідні ланцюги від

вихідних, а сам корпус підсилювального елементу заземлювати.

6.6. З урахуванням варіанту устаноовки радіоелементів:

• Без зазору. Зменшується довжина провідників, висота блока,

технологічність, але погіршується відведення тепла, нможливість в деяких випадках встановлювати елемент на двохсторонній ДП.

• З зазором. Поліпшується відведення тепла, але погіршується механічна

міцність та ускалднюється процес монтажу.

• Для компанування потужнього ПНЧ обираємо площинний метод

компанування вузла, при якому конденсатор С1, резистор R1 – встановлюється по варіанту IIв, мікросхеми DA1 – DA2 встановлюються за варіантов ІІв, згідно вимог ОСТ 4.010.030-81. З врахуванням відстані між сусідніми радіоелементами, технологічної відстані від корпусу радіоелементу при виконанні формовки виводів, кратності кроку координатної сітки (КС). Яку обираємо 2,5 мм. Розташуємо площини радіоелементів з врахуванням основних вимог при компануванні вузла. Можливий варіанту компанування потужнього ПНЧ приведено на мал.6.1.

Мал.6.1 Варіант площинного команування потужнього ПНЧ.

Остаточне рішення до розташування радіоелементівприймемо при тросуванні друкованих провідників друкованої плати.