миниСтерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»
Факультет Электротехнический _
Кафедра Электронно-вычислительные системы _
Допущен к защите:
Заведующий кафедрой
______________ / _Д.Ш.Ширапов_/
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
(Д.2602.1.33.01.001.ПЗ)
на тему:__ Разработка конструкции печатного узла ____________________
«Прибор для проверки цифровых микросхем»__________________
Исполнитель: студент очной формы обучения группы 628
Васильева Светлана Александровна _______________
Руководитель проекта _________________________ / _А.П.Мадыев /
Нормоконтролер _________________________ / _А.П.Мадыев /
Улан-Удэ 2012
Восточно-Сибирский государственный университет технологий И УПРАВЛЕНИЯ
Факультет Электротехнический _
Кафедра Электронно-вычислительные системы _
-
ЗАДАНИЕ
Утверждаю:
Зав. кафедрой __________
______ ____Д.Ш.Ширапов_
по подготовке курсового проекта (КП)
студенту ___Васильевой Светлане Александровне_________________________________
1. Дисциплина _____ Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ
2. Тема КП __ Разработка конструкции печатного узла __«Прибор для проверки цифровых микросхем»________________________________________________________
3. Срок сдачи студентом законченного КП _______________________________________
4. Исходные данные к КП ____ Схема электрическая принципиальная «Прибор для____ проверки цифровых микросхем», диапазон рабочих температур (+-50), линейное_____ ускорение 5g, диапазон частот вибрации 1-200_ Гц________________________________
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
5. Перечень подлежащих разработке в КП вопросов или краткое содержание КП:
1) Обоснование выбора и расчет основных конструктивных параметров печатной платы
2) Расчет электрических характеристик печатной платы ___________________________
3) Тепловой расчет печатного узла______________________________________________
4) Расчет устойчивости печатного узла к механическим воздействиям________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
6. Перечень графического материала (чертежей или плакатов):
1) Схема электрическая принципиальная_________________________________________
2) Печатная плата_____________________________________________________________
3) Сборочный чертеж_________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
7. Дата выдачи задания ___февраль 2012___
Руководитель __________________ А.П.Мадыев
Задание принял к исполнению
студент _______________________ С.А.Васильева
Содержание:
Введение………………………………………………………………………………………..4
Разработка
печатной платы……………………………………………………….…….5Электрические соединители……………………...………………………………...6
Анализ элементной базы модуля……………………….………………...……….6
Выбор класса точности печатной платы………………………………..………...8
Выбор вариантов установки навесных ЭРЭ…………………………………….10
Уточнение размеров ПП……………………………………………………………11
Выбор материала печатной платы……………………………………………….11
Выбор метода изготовления печатной платы……………………………….....13
2 Расчёт элементов проводящего рисунка…………………………………………….15
2.1 Расчёт диаметров монтажных отверстий……………………………………….16
2.2 Расчет расстояния от элементов печатного рисунка до краев ПП, паза, выреза, неметаллизированного отверстия………………………………………………18
2.3 Расчёт ширины печатных проводников………………………………………….19
2.4 Расчёт диаметров контактных площадок…………………………………….....19
2.5 Расчет расстояний между элементами проводящего рисунка……………...20
3 Расчет электрических характеристик печатной платы……………………….…...21
3.1 Расчёт по постоянному току………………………………………………………..22
3.2 Переменный ток в проводниках…………………………………………………...23
3.3 Расчет потребляемой электрической мощности…………………………........23
3.4 Расчет ширины дорожек……………………………………….............................24
3.5 Расчет взаимной емкости и индуктивности печатных проводников…….…..24
4 Тепловой расчет печатного узла……………………………………………………….26
4.1 Расчёт размеров нагретой зоны…………………………………….…………….27
4.2 Расчет среднеповерхностной температуры нагретой зоны……..…………...28
5 Расчет устойчивости печатного узла к механическим воздействиям……………30
5.1 Расчет 1-ой резонансной частоты и прогиба ПП…………………………..…..31
5.2 Расчет изгибающего напряжения от линейного ускорения…………………..32
Заключение…………………………………………………………………………………...33
Список использованных источников……………………………………………………...34
Введение
Конструирование – это один из основных видов процесса проектирования ЭВМ, представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных работ, при выполнении которых необходим учет разносторонних требований к конструкции, знание современных технологий схемотехники, сопротивления материалов, теории надежности и других теоретических и прикладных дисциплин. Рост степени интеграции ставит перед разработчиками электронной вычислительной аппаратуры ряд задач, решения которых зависит от полноты учета всех факторов влияющих на процесс обработки и хранения информации. При разработке конструкции ЭВМ требуется решение задачи противодействия климатическим, механическим и радиационным факторам, обеспечение теплового режима работы, обеспечение помехоустойчивости и нормальных электрических режимов функционирования устройства, обеспечение механической прочности, обеспечение надежной и безопасной работы.
В данном курсовом проекте разрабатывается технология производства печатной платы прибора для проверки цифровых микросхем, действующего совместно с персональным компьютером. Возможности проверки комбинационных и последовательностных микросхем ТТЛ, ТТЛШ и КМОП в корпусах DIP с 14-ю или 16-ю выводами не ограничены имеющейся библиотекой: прибор способен “обучиться” алгоритму испытаний новых микросхем по одному действующему экземпляру.
Прибор способен проверить микросхемы серий К155, К555, КР1533, КР531, К176, К561, КР1561. Обмен тестовой информацией с компьютером осуществляется через параллельный порт LPT. Длительность элементарного теста– 250 мкс, максимальное время проверки сложных микросхем – не более 2 с. все временные интервалы соответствуют IBM-совместимому компьютеру с процессором AMD486DX4, работающим на тактовой частоте 120 МГц в операционной системе MS-DOS 6.22.
1 РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
Электрические соединители
В качестве электрических соединителей были выбраны 2 разъёма СНП-58-16. Технические характеристики - шаг контактов: 2,5 мм, диапазон температур: -60…+70 0С, диапазон частот (вибрация): 1-2000 Гц, ускорение (вибрация): 10g, пиковое ударное ускорение (многократные удары): 40g, пиковое ударное ускорение (одиночные удары): 500g, сила тока: до 2 А (для одного контакта).
На практике часто не требуется нагружать все выводы соединителя одновременно и равномерно рабочим током. В некоторых случаях нагрузки на отдельные выводы могут превосходить наибольшее рабочее значение тока. Поэтому требуется перераспределение нагрузки между контактами. В XT1 будут использоваться 4 контакта из 16, если отнять количество общих входных сигналов и учесть обратный ток питания. В XT2, таким образом, будут использоваться 3 контакта из 14.
Если рассчитать ток для разъёмов, используя общую мощность всех элементов (таблица 1) и входное напряжение (5 В), получится:
- ток для разъёма XT1:
I1 = Pобщ./U = 6,23/5 = 1,246. Для одного вывода: 1,246/4 = 0,31А.
- ток для разъёма XT2:
I2 = Pобщ./U = 6,23/5 = 1,246. Для одного вывода: 1,246/3 = 0,41 А.
Полученные токи не превышают значения из технических характеристик (2 А). Следовательно, выбранные разъёмы подходят для данного устройства.
1.2 Анализ элементной базы и модуля
Все характеристики электронных радиоэлементов представлены в таблице 1.
Таблица
1 – Конструктивные характеристики ЭРЭ
печатного узла
Наименование ЭРЭ |
Количество, шт. |
Конструктивные параметры |
Допустимые условия эксплуатации |
|||||||||
Масса, г. |
Количество выводов, шт. |
Диаметр вывода, мм. |
Штыревые (ш) или планарные (п) |
Номинальная мощность, Вт |
Общая мощность, Вт |
Диапазон температур, 0С |
Вибрации |
Ударные перегрузки,g |
Линейные ускорения, g |
|||
Частота, Гц |
Перегрузки, g |
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
МЛТ-0,125, 15 кОм |
14 |
0,15 |
2 |
0,6 |
ш |
0,125 |
1,875 |
-60…+70 |
1-3000 |
20 |
150 |
200 |
МЛТ-0,125, 2,2 кОм |
1 |
0,15 |
2 |
0,6 |
ш |
0,125 |
0,125 |
-60…+70 |
1-3000 |
20 |
150 |
200 |
МЛТ-0,25, 2 кОм |
1 |
0,15 |
2 |
0,6 |
ш |
0,25 |
0,25 |
-60…+70 |
1-3000 |
20 |
150 |
200 |
МЛТ-0,25, 47 Ом |
2 |
0,15 |
2 |
0,6 |
ш |
0,25 |
0,5 |
-60…+85 |
1-3000 |
20 |
150 |
200 |
К10У-5, 0,1 мкФ, 6,3В |
4 |
1 |
2 |
0,6 |
ш |
|
|
-40…+100 |
120 |
|
|
|
К50-35, 20 мкф, 16В |
6 |
1,8 |
2 |
0,6 |
ш |
|
|
-40…+85 |
120 |
|
|
|
К555ИР23 |
2 |
3 |
20 |
0,5 |
ш |
0,16 |
0,32 |
-50…+70 |
3
6 10 |
|
|
|
К561ИР9 |
8 |
1,1 |
16 |
0,5 |
ш |
0,001 |
0,008 |
-45…+85 |
|
|
|
|
К1533ЛА3 |
1 |
2 |
14 |
0,5 |
ш |
0,015 |
0,015 |
|
|
|
|
|
АЛ307Б |
2 |
1,5 |
2 |
0,6 |
ш |
0,02 |
0,04 |
-50…+80 |
1
-8 10 |
|
|
|
КД522Б |
15 |
1,5 |
2 |
1,9 |
ш |
0,6 |
2,8 |
-55…+85 |
|
|
|
|
РЭС15 |
1 |
3,7 |
5 |
0,9 |
ш |
0,15 |
0,15 |
-60…+70 |
50-400 |
15 |
100 |
35 |
КТ315Б |
1 |
0,18 |
3 |
0,95 |
ш |
0,15 |
0,15 |
-55…+100 |
1
6 |
|
|
|
Всего |
58 |
75,6 |
74 |
– |
– |
|
6,23 |
– |
– |
– |
– |
– |
Исходя из интервала отверстий для выводов микросхем, резистора и конденсаторов, выбираем шаг координатной сетке равным 2,5 мм. Таким образом, расстояние между отверстиями у резистора будет 12,5 мм.
Для резистора (диаметр выводов которого 0,6 мм.) и для микросхем и конденсаторов (диаметры выводов которых 0,5 мм.) выбираем из стандартного ряда отверстие диаметром 0,8 мм из таблицы 2.
Таблица 2 – Диаметры монтажных отверстий в печатной плате
Номинальный диаметр монтажного отверстия, мм. |
Максимальный диаметр вывода навесного элемента, мм. |
0,6 |
До 0,4 |
0,8 |
0,4 – 0,6 |
1,0 |
0,6 – 0,8 |
1,5 |
0,8 – 1,3 |
2,0 |
1,3 – 1,7 |
