Курсовая работа: Усилители: конструкция и эксплуатация
n2
- количество резисторов МЛТ-0,25
L2
- длина резистора МЛТ-0,25, мм
D2
- ширина резистора МЛТ-0,25, мм
Рассчитаем
суммарную площадь резисторов МЛТ-0,5:
S3=n3L3D3
S3=210,84,2=90,72
мм2
где
S3 - суммарная площадь резисторов МЛТ-0,5
n3
- количество резисторов МЛТ-0,5
L3
- длина резистора МЛТ-0,5, мм
D3
- ширина резистора МЛТ-0,5, мм
Рассчитаем
суммарную площадь резисторов СП3-1б:
S4=n4L4D4
S4=115,58,2=127,1
мм2.
где
S4 - суммарная площадь резисторов СП3-1б
n -
количество резисторов СП3-1б
L4
- длина резистора СП3-1б, мм
D4
- ширина резистора СП3-1б, мм
Рассчитаем
суммарную площадь конденсаторов К53-1:
S5=n5L5D5
S5=3134=156
мм2.
где
S5 - суммарная площадь конденсаторов К53-1 емкостью 15 мкФх16 В.
n5
- количество конденсаторов К53-1 емкостью 15 мкФх16 В
L5
- длина конденсатора К53-1 емкостью 15 мкФх16 В, мм
D5
- ширина конденсатора К53-1 емкостью 15 мкФх16 В, мм
S6=n6L6D6
S6=1104=40
мм2
где
S6 - суммарная площадь конденсаторов К53-1 емкостью 6,8 мкФх16 В.
n6
- количество конденсаторов К53-1 емкостью 6,8 мкФх16 В
L6
- длина конденсатора К53-1 емкостью 6,8 мкФх16 В, мм
D6
- ширина конденсатора К53-1 емкостью 6,8 мкФх16 В, мм
S7=n7L7D7
S7=1·17·4=68
мм2
где
S7 - суммарная площадь конденсаторов К53-1 емкостью 4,7 мкФх30 В.
L7
- длина конденсатора К53-1 емкостью 4,7 мкФх30 В, мм
D7
- ширина конденсатора К53-1 емкостью 4,7 мкФх30 В, мм
Рассчитаем
суммарную площадь конденсаторов К50-6:
S8=n8··r82
S8=2·3,14·32=56 мм2
где
S8 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 10 мкФх16 В.
n8
- количество конденсаторов К50-6 емкостью 10 мкФх16 В.
=3,14
r8
- диаметр конденсатора К50-6 емкостью 10 мкФх16 В, мм
S9=n9··r92
S9=2·3,14·3,752=88
мм2
где
S9 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 30 мкФх16 В.
n9
- количество конденсаторов К50-6 емкостью 30 мкФх16 В, мм
r9
- диаметр конденсатора К50-6 емкостью 30 мкФх16 В, мм.
S10=n10··r102
S10=1·3,14·72=154 мм2
где
S10 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 50 мкФх25 В.
n10
- количество конденсаторов К50-6 емкостью 50 мкФх25 В.
r10
- диаметр конденсатора К50-6 емкостью 50 мкФх25 В, мм
S11=n11··r112
S11=1·3,14·62=113
мм2
где
S11 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 100 мкФх10 В.
n11
- количество конденсаторов К50-6 емкостью 100 мкФх10 В.
r11
- диаметр конденсатора К50-6 емкостью 100 мкФх10 В, мм
S12=n12··r122
S12=1·3,14·62=113
мм2
где
S12 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 100 мкФх16 В.
n12
- количество конденсаторов К50-6 емкостью 100 мкФх16 В.
r12
- диаметр конденсатора К50-6 емкостью 100 мкФх16 В, мм
S13=n13··r132
S13=1·3,14·92=254
мм2
где
S13 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 200 мкФх25 В.
n13
- количество конденсаторов К50-6 емкостью 200 мкФх25 В.
r13
- диаметр конденсатора К50-6 емкостью 200 мкФх25 В, мм
S14=n14··r142
S14=1·3,14·92=254
мм2
где
S14 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 500 мкФх25 В.
n14
- количество конденсаторов К50-6 емкостью 500 мкФх25 В.
r14
- диаметр конденсатора К50-6 емкостью 500 мкФх25 В, мм
Рассчитаем
суммарную площадь конденсаторов КД-2б:
S15=n15·L15·D15
S15=1·16,5·5=82,5
мм2
где
S15 - суммарная площадь конденсаторов КД-2б.
n15
- количество конденсаторов КД-2б.
L15
- длина конденсатора КД-2б, мм
D15
- ширина конденсатора КД-2б, мм
Рассчитаем
суммарную площадь конденсаторов КМ-5:
S17=n17·L17·D17
S17=1·11·3,3=36,3
мм2
где
S17 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 0,033 мкФ.
n17
- количество конденсаторов КМ-5 емкостью 0,033 мкФ.
L17
- длина конденсатора КМ-5 емкостью 0,033 мкФ, мм
D17
- ширина конденсатора КМ-5 емкостью 0,033 мкФ, мм
S18=n18·L18·D18
S18=1·8,5·3=25,5
мм2
где
S18 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 0,047 мкФ.
n18
- количество конденсаторов КМ-5 емкостью 0,047 мкФ.
L18
- длина конденсатора КМ-5 емкостью 0,047 мкФ, мм
D18
- ширина конденсатора КМ-5 емкостью 0,047 мкФ, мм
S19=n19·L19·D19
S19=1·6·3=18
мм2
где
S19 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 0,047 мкФ.
n19
- количество конденсаторов КМ-5 емкостью 0,047 мкФ.
L19
- длина конденсатора КМ-5 емкостью 0,047 мкФ, мм
D19
- ширина конденсатора КМ-5 емкостью 0,047 мкФ, мм
S20=n20·L20·D20
S20=2·8,5·3=51
мм2
где
S20 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 2200 пФ.
n20
- количество конденсаторов КМ-5 емкостью 2200 пФ.
L20
- длина конденсатора КМ-5 емкостью 2200 пФ, мм
D20
- ширина конденсатора КМ-5 емкостью 2200 пФ, мм
S21=n21·L21·D21
S21=1·13·3=39
мм2
где
S21 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 0,01 мкФ.
n21
- количество конденсаторов КМ-5 емкостью 0,01 мкФ.
L21
- длина конденсатора КМ-5 емкостью 0,01 мкФ, мм
D21
- ширина конденсатора КМ-5 емкостью 0,01 мкФ, мм
Рассчитаем
площадь микросхемы К237УН2:
S22=n22·L22·D22
S22=1·19,5·7,5=146,2
мм2
где
S22 - суммарная площадь микросхемы К237УН2.
n22
- количество микросхемы К237УН2.
L22
- длина микросхемы К237УН2, мм
D22
- ширина микросхемы К237УН2, мм
Рассчитаем
суммарную площадь стабилитронов Д814Б:
S23=n23·L23·D23
S23=2·15·7=210
мм2
где
S23 - суммарная площадь стабилитронов Д814Б.
n23
- количество стабилитронов Д814Б.
L23
- длина стабилитронов Д814Б, мм
D23
- ширина стабилитронов Д814Б, мм
Рассчитаем
суммарную площадь транзисторов КТ315Г:
S24=n24·L24·D24
S24=4·6·3=72
мм2
где
S24 - суммарная площадь транзисторов КТ315Г
n24
- количество транзисторов КТ315Г
L24
- длина транзисторов КТ315Г, мм
D24
- ширина транзисторов КТ315Г, мм
Рассчитаем
суммарную площадь транзисторов ГТ402:
S25=n25··r25
S25=1·3,14·5,852=107 мм2
где
S25 - суммарная площадь транзисторов ГТ402
n25
- количество транзисторов ГТ402
r25
- радиус транзисторов ГТ402, мм
Рассчитаем
суммарную площадь транзисторов ГТ404:
S26=n26··r26
S26=1·3,14·5,85=107 мм2
где
S26 - суммарная площадь транзисторов ГТ404
n26
- количество транзисторов ГТ404
r26
- радиус транзисторов ГТ404, мм
Рассчитаем
суммарную площадь транзисторов КТ605А:
S27=n27··r27
S27=1·3,14·5,85=107 мм2
где
S27 - суммарная площадь транзисторов КТ605А
n27
- количество транзисторов КТ605А
r27
- радиус транзисторов КТ605А , мм
Далее
рассчитаем суммарную площадь всех радиоэлементов:
S=S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8+S9+S10+S11+S12+S13+S14+S15+S16+S17+S18+S19+S20+S21+S22+S23+S24+S25+S26+S27
S=303,6+84+136+127,1+156+40+68+56+88+154+113+113+254+254+
+82,5+200+36,3+25,5+18+51+39+146,2+210+72+107+107+107=3148 мм2
где
S - суммарная площадь всех радиоэлементов.
Определим
ориентировочную площадь печатной платы:
Sпп=2·(S+Sпров)
Sпп=2·(3148+3148)=12592
мм2
Sпров=S=3148
мм2
где
Sпп - ориентировочная площадь печатной платы
Sпров
- площадь печатных проводников
Исходя
из рассчитанной площади печатной платы выбираем ее размер - 140х100 мм.
4.2. Расчет
минимальной ширины проводника
Большая
поверхность и хороший контакт с изоляционным основанием обеспечивает
интенсивную отдачу тепла от проводника изоляционной платы и в окружающее
пространство, что позволяет пропускать бУльшие токи, чем через объемные проводники того же сечения. Для
печатных проводников, расположенных на наружних слоях, допускается плотность
тока до 20 А/мм2. При этом заметного нагрева проводников не
наблюдается.
Плотность
тока определяется по формуле:
D=I/S
где
I=0,5 А - максимальный ток в схеме
S -
площадь сечения печатного проводника, мм2
Отсюда
S=I/D
S=0,5/20=0,025
мм2
Как
известно,
S=b·h
где
b - ширина проводника
Отсюда
b=S/h
b=0,025/0,035=0,71
мм
Таким
образом, минимальная ширина печатного проводника может быть 0,71 мм. Поэтому в
качестве нормальной ширины проводника будем принимать значение 1 мм.
5. Разработка топологии
печатной платы
Перед
началом разработки топологии печатной платы необходимо решить вопросы,
связанные с печатной платой. Решение этих вопросов поможет конструктору
оптимально разместить электрорадиоэлементы на печатной плате.
В
начале конструкторской работы должны быть решены вопросы, касающиеся габаритных
размеров печатной платы и координат крепежных отверстий. Габаритные размеры
выбираются из стандартного ряда. Выбор размеров нужно выполнять очень
тщательно, поскольку малые размеры и жесткие допуски увеличивают стоимость
печатной платы. Все ограничения по высоте печатного узла должны быть оговорены
и сообщены конструктору, чтобы он мог их учесть при размещении на плате
крупногабаритных деталей.
Для
того, чтобы оптимально разместить тепловыделяющие и термочувствительные
элементы конструктор должен быть проинформирован о конструкции всей аппаратуры
в целом, в том числе о применяемом способе охлаждения (конвекция,
принудительное воздушное охлаждение и так далее) и способе установки платы в
аппаратуре (вертикальное, горизонтальное).
Также
необходимо оговорить какие радиоэлементы непосредственно на плате не
устанавливаются, например, ручки управления громкостью и тембром, кнопочные
выключатели, светодиоды выносятся на переднюю панель, предохранители - на
заднюю стенку. Для разъема, установленного на печатной плате, может
потребоваться совмещение либо с отверстием в задней стенке, либо с жестко
закрепленной приборной ответной гнездовой колодкой.
Часто
в плате требуется предусмотреть различные окна, вырезы и прочее. Печатную плату
крепят на фиксаторах с помощью специальных отверстий.
Поскольку
в данном курсовом проекте изготавливается двусторонняя печатная плата, то
необходимо оговорить, что количество проводников, расположенных со стороны
установки радиоэлементов по возможности необходимо уменьшать. То есть основной
рисунок схемы должен быть с обратной стороны печатной платы.
В
печатной плате при пересечении проводников получается электрический контакт.
Если он не нужен, необходимо изменять линию проведения одного из проводников,
либо один из проводников выполнять на другой стороне платы. Длина проводников
должна быть минимальной. Рисунок проводников должен наилучшим способом
использовать отведенную для него площадь. Для обеспечения гарантий от
повреждения проводников при обработке минимальная ширина проводников должна
быть 0,25 мм. При ширине проводника более 3 мм могут возникнуть трудности,
связанные с пайкой. Чтобы при пайке не появилось мостиков из припоя,
минимальный зазор между проводниками должен быть 0,5 мм.
Для
печатных проводников для двусторонней печатной платы допускается плотность тока
до 20 А/мм2. Напряжение между проводниками зависит от величины
минимального зазора между ними. Для печатных плат, защищенных лаком, значение
рабочего напряжения можно выбрать из таблицы 1.
Таблица 1 |
Зазор, мм |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
1 |
2,5 |
|
Uраб, В
|
50 |
75 |
100 |
125 |
150 |
175 |
200 |
250 |
|
При
этих условиях заметного нагрева проводников не происходит.
По
плотности рисунка печатные платы делятся на три класса:
1.
Характеризуется наименьшей плотностью и точностью изготовления;
2.
Характеризуется повышенной плотностью и точностью изготовления;
3.
Характеризуется высокой плотностью и точностью изготовления.
Определить
класс можно по таблице 2.
Таблица 2 |
Параметр |
Размеры элементов, мм |
|
1 |
2 |
3 |
Расстояние между проводниками, контактными площадками,
проводниками и контактными площадками, проводниками и металлизированными
отверстиями |
0,5 |
0,25 |
0,15 |
Расстояние от края просверленного отверстия (зенковки) до края
контактной площадки |
0,5 |
0,25 |
0,15 |
Отношения минимального диаметра металлизированного отверстия к
толщине платы |
0,4 |
0,33 |
0,33 |
По
первому классу выполняются платы всех размеров, по второму - платы размером не
более 240х400 мм, по третьему - платы размером не более 170х170 мм. Толщину
печатной платы определяют толщиной выбранного диэлектрика, она лежит в пределах
от 0,5 до 3 мм.
Чертежи
печатных плат выполняют на бумаге с координатной сеткой и шагом 0,625; 1,25;
2,5 мм. Центры всех отверстий должны располагаться строго в узлах координатной
сетки. Допустимые отклонения ±200
мкм для первого класса, ±100
мкм для второго и третьего класса. Для обеспечения свободной установки
электрорадиоэлементов и протекания припоя на всю длину металлизированных
отверстий диаметры отверстий должны быть больше диаметров выводов примерно на
0,2 мм. Диаметры отверстий выбираются по таблице 3.
Таблица 3. |
Номинальный диаметр отверстий, мм |
|
Монтажные неметаллизированные отверстия |
Монтажные и переходные отверстия с металлизацией |
Максимальный диаметр выводов навесных электрорадиоэлементов, мм |
0,5 |
0,4 |
- |
0,7 |
0,6 |
до 0,4 |
0,9 |
0,8 |
0,5-0,6 |
1,1 |
1,0 |
0,7-0,8 |
1,6 |
1,5 |
0,9-1,3 |
2,1 |
2,0 |
1,4-1,7 |
Монтажные
и переходные металлизированные отверстия следует выполнять без зенковки, но для
обеспечения надежного соединения металлизированного отверстия с печатным
проводником вокруг него на наружних сторонах печатной платы со стороны фольги
делают контактную площадку. Контактные площадки выполняют круглой или
прямоугольной формы, а контактные площадки, обозначающие первый вывод активного
навесного электрорадиоэлемента выполняют по форме отличной от остальных. Для
двусторонней печатной платы возможно уменьшение контактных площадок (при
химическом методе) до 2,5 мм2 для первого класса, до 1,6 мм2
для второго класса, до 1,2 мм2 для третьего класса (без учета
площади самого отверстия).
Печатные
проводники должны выполняться прямоугольной формы параллельно сторонам платы и
координатной сетки или под углом 450 к ним. Ширина проводника должна
быть одинаковой по всей длине. Расстояние между неизолированными корпусами
электрорадиоэлементов, между корпусами и выводами, между выводами соседних
электрорадиоэлементов или между выводом и любой токопроводящей деталью следует
выбирать с учетом допустимой разностью потенциалов между ними и
предусматриваемого теплоотвода, но не менее 1 мм (для изолированных деталей не
менее 0,5 мм). Расстояние между корпусом электрорадиоэлементом и краем печатной
платы не менее 1 мм, между выводом и краем печатной платы не менее 2 мм, между
проводником и краем печатной платы не менее 1 мм.
У
электрорадиоэлементов, устанавливаемых на печатную плату, выводы диаметром
более 0,7 мм не подгибать. Выводы диаметром менее 0,7 мм следует подгибать и
обрезать.
Подготовку,
установку (в том числе на клей), пайку интегральных микросхем, микросборок и
других электрорадиоэлементов на печатную плату, а также влагозащиту их в составе
печатных узлов необходимо производить с учетом требований технических условий
на электрорадиоэлементы, ОСТ 11.073.063-81, ОСТ 11.074.011-79, ОСТ 11.
336.907.0-79, ОСТ 11.070.069-81.
Перечисленные
выше сведения об элементах дадут возможность конструктору печатной платы
разработать топологию печатной платы, определить ее геометрические размеры и
координаты крепежных отверстий, оптимально разместить электрорадиоэлементы на
плате. Этот чертеж является основой для всех последующих конструкторских работ.
На основе
рассмотренных конструктивных требований и ограничений была разработана
топология печатной платы.
6. Описание технологического
процесса изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом
Позитивный
комбинированный способ является основным при изготовлении двусторонних печатных
плат. Преимуществом позитивного комбинированного метода по сравнению с
негативным является хорошая адгезия проводника, повышенная надежность монтажных
и переходных отверстий, высокие электроизоляционные свойства. Последнее
объясняется тем, что при длительной обработке в химически агрессивных растворах
(растворы химического меднения, электролиты и др.) диэлектрическое основание
защищено фольгой.
Технологический
процесс изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом состоит
из следующих операций:
Страницы: 1, 2, 3, 4
|