3.1 Расчёт по постоянному току

Для электрических схем допустимое падение напряжения на сигнальных цепях должно быть не более запаса помехоустойчивости логических элементов, а на цепях питания и земли не должно превышать 1 – 2% номинального значения подводимого напряжения Uн.

Максимальный ток в проводнике при заданной ширине печатного проводника:

I =  * b * t_п = 30 * 0,25 * 35 * 10^-3 = 0,2625 А.

Максимальный ток в проводнике:

I = P/U = 0,457/5=0,091 А.

Это значение меньше, чем максимальный ток при ширине и толщине заданной третьим классом точности.

Сопротивление проводника:

R = ρ*l/(b*t_п) = 0,0175*0,135/(0,25*35*10^-3) = 0,27 Ом.

Падение напряжения:

ΔU = I*R = 0,2625*0,27= 0,071 В.

Для современных серий микросхем запас помехоустойчивости не хуже 0,4 – 0,5 В. Падение напряжения на самом длинном участке сигнальной цепи удовлетворяет этому условию.

3.2 Переменный ток в проводниках

В противоположность постоянному току распределение переменного тока в печатных проводниках происходит неравномерно. Это обусловлено наличием поверхностного эффекта, возникающего при протекании по проводнику высокочастотного переменного тока.

Явление поверхностного эффекта может быть количественно охарактеризовано эффективной глубиной проникновения тока, которая для немагнитных проводников определяется по формуле:

.

Сопротивление наиболее распространённых в технике печатных плат плоских медных проводников на высоких частотах:

Ом.

3.3 Расчет потребляемой мощности

Резисторы: 0,125*15+0,25*3= 2,625 Вт;

Микросхемы: 0,001*8+0,16*2+0,015 = 0,008+0,32+0,015 = 0,343 Вт;

Диоды: 0,02*2+0,2*15 = 0,04+3 = 3,04 Вт;

Транзистор: 0,15 Вт;

Реле: 0,15 Вт;

Всего: 2,625 + 0,343 + 3,04 + 0,15 + 0,15 = 6,23 Вт.

3.4 Расчёт ширины дорожек

Для стабильной работы печатных проводников должно соблюдаться неравенство:

;

где I = 0,262 А – максимальный ток протекающий через проводник;

А/мм² – допустимая плотность тока для проводников, полученных методом химического травления;

мм – толщина проводника;

b – ширина проводника [мм];

мм.

Итак, ширина дорожек должна быть больше или равна 0,24 мм. Так как минимальная ширина проводников по расчётам равна 0,284мм, то это значит, что ширина проводников достаточна для обеспечения надёжной работы устройства.

3.5 Расчёт взаимной ёмкости и индуктивности печатных проводников

Ёмкость между печатными проводниками, используемыми в качестве линий связи в логических схемах (также как и индуктивность и взаимоиндуктивность), служит источником помех, оказывающих существенное влияние на работу аппаратуры.

Ёмкость (пФ) между двумя параллельными печатными проводниками одинаковой ширины, расположенными на одной стороне платы:

пФ;

где _r =1 – диэлектрическая проницаемость среды (воздуха).

Длина участка , на которой проводники параллельны друг другу, начинается на 30 мм по горизонтали и 53 мм по вертикали, заканчивается на 117 мм по горизонтали и 53 мм по вертикали. Это общий участок для сигнала включения и сигнала синхронного выхода, идущих к разъёму XS1.

Ёмкость (пФ) между двумя параллельными проводниками, расположенными по обе стороны печатной платы с толщиной диэлектрика h = 1,5 мм, при l =0,324 мм:

где _r =5,4 – диэлектрическая проницаемость платы;

Индуктивность двух параллельных печатных проводников, расположенных с одной стороны печатной платы:

с.

Задержка сигнала не будет влиять на работу схемы. (Длительность элементарного теста 250 * 10^-6 с ).