2 Расчет параметров функционального узла

2.1 Выбор элементной базы

НАЗВАНИЕ	ТИП	РИСУНОК	МАССА, Г	МЕСТО УСТАНОВКИ
Конденсатор С 1 - С 2	К50 - 35		2	ПП
Микросхема D	КР1436АП1		0,5	ПП
Резисторы PR1-PR3	СП3-38б		1	ПП
Транзистор VT1-VT3	КТ3107Б,Г,Д,Ж-Л, КТ3102БМ-ЕМ		0,5	ПП
Резисторы R4 – R8	С2 - 33		0,15	ПП
КОНДЕНСАТОР С 3 – С4	К10-17		0.5	ПП
ПЬЕЗОИЗЛУ-ЧАТЕЛЬ ВF	ЗПЗ		2	ПП
ТЕРМОРЕЗИСТОР R2	ММТ-1	Н L H =60 D = 23 L = 28 d = 0.6	0.5	ПП

2.2. Расчет размеров функционального узла

Чтобы рассчитать размеры печатной платы, нужно составить таблицу, в которой указываются такие параметры элементов, как:

• количество элементов

• зазор между элементом и платой

• габаритные размеры

Параметры элементов, указанные в таблице облегчают черчение чертежей и расчет размеров печатной платы. Результаты выбора элементов сведем в таблицу:

Таблица 2

		Установочные размеры
Обозначение	Название	N(i)		zo	хи		YU	zu	SE, MM2
R4-R8	С2-33	5		1	6		2,4	2,4	72
R1,R3	СП3-38б	2		1	11		9,5	4,2	209
R2	ММТ-1	1		1	6		2,4	2,4	14,4
VT2,VT3	KT3102БМ-ЕМ	2		1	5,2		4,2	5,2	43,68
VT1	KT3107Б,Г, Д,Ж-Л	1		1	5,2		4,2	5,2	21,84
D 1	КР1436АП1	1		1	10		6,5	5,1	65
C3,C4	K10-17	2		1	8.4		6.7	5.5	112.56
С1,C2	K50-35	2		1	12		6.3	6.3	151.2
PR1-PR3	СП3-38б	3		1	11		9.5	4.2	313.5
Итого			ZQmax	1			ZUmax	6,3	1003.18

Предпочтительная форма печатной платы прямоугольная. Она определяется размерами ХР, YP, h и коэффициентом формы СF=XP/YP, XP>YP (от 1 до 3).

Х1, Х2, Y1, Y2 - краевые поля, необходимые для удобства изготовления и закрепления платы.

XFxYF=SF - размеры и площадь функциональной области, где размещаются элементы электрической схемы и соединительные проводники.

Площадь, занимаемая элементами на плате, вычисляется по формуле (1) и равняется:

SE=∑ SU_i=1003.18 (1)

Согласно рис. 1 размеры печатной платы определяются размерными цепочками:

XP = X1+XF+X2 (2а)

YP = Y1+YF+Y2 (2б)

Размеры печатного узла по третьей координате:

ZP=ZUmax+h+Z0max (3)

(h-толщина материала печатной платы) h=1.5 мм

ZP=6.3+1.5+1=8,8 мм

CZ-коэффициент заполнения по площади.

При равенстве CZ(x)=CZ(Y)= где, CZ-статистическая величина и составляет 0.2867

С учётом зазоров между элементами, площадь функциональной поверхности платы вычисляется по формуле (4) как:

SF= SE/CF (4)

SF=SE/SММ=1003.18/0.2867=3499.06 мм

Ширина краевых полей выбирается, кратной шаги координатной сетки: Х1, Х2, Y1, Y2=2,5m

Коэффициент формы платы CF=YF/XF=YP/XP, согласно ГОСТ 10716-81 \1<CF<3, выбираем CF=1.4

Размеры функциональной области находим по формуле (5):

XF = (SFхCF) ^½ = (3499.06 *1.4) ≈ 70мм

YF = (SF/CF) ^½ = (3499.06 /1.4) ≈ 50мм (5)

Диаметр контактной площадки согласно рис. 2 находится как DK=2·XA+D,

где ХА=1мм - ширина проводника, D - диаметр отверстия в плате для установки элемента DV, рис. 2б.

Рис. 2. Диаметр контактной площадки.

Для каждой толщины вывода подсчитаем значение диаметра контактной площадки:

D₁=DV₁+0,2= 0,7 DK₁=2+0,7=2,7

D₂=DV₂+0,2= 0,8 DK₂=2+0,8=2,8

D3=DV3+0.2=0.9 DK3=2+0.9=2.9

В данном случае целесообразно использовать следующие размеры печатной платы:

ХР=2,5+70+2,5=75 мм

YP=2,5+50+2,5=55 мм

Получен коэффициент прямоугольности 1.36;

размеры платы ХР xYP = 75x55 мм.

Функциональные узлы, использующие интегральные схемы, работают на токах, не превышающих уровень 10^-2... 10^-4 через проводники сигнальных цепей. В данном устройстве токи не могут превышать 10^-3 А. Ширину проводника ХА возьмем равной 1мм. Удельная плотность тока через печатный проводник у=25 А/мм². Подсчитаем значение толщины фольги по формуле (6):

ТF=10^-3/ Y*XA=10^-3/ 25*1=40мкм (6)

В результате расчетов получилась толщина фольги 40мкм, возьмем стандартную толщину фольги 50 мкм.

Полученные габаритные размеры функционального узла 75x55x1,5 мм; подходящий материал для изготовления печатной платы - стеклотекстолит фольгированный гальваностойкий СФ-1-50-Г.