Микросхемо-техника: Схема контроля дешифратора на три входа \восемь выходов\

логического сложения и инверсии, на выводе 8 DD5 сформируется сигнал лог.

1, который поступает на вывод 5 DD7, так как все выходы дешифратора

пассивны, то к выходному блоку, кроме выше зафиксированного сигнала лог. 1,

сигналы высокого уровня не поступят. Это значит, что ERR=1, есть ошибка.

Если на двух выходах дешифратора лог. 1.

На выходах Y0=Y7=1, на всех остальных лог. 0. На выводах 3 и 11 DD2

формирование лог. 1, на всех остальных выходах входного блока сигналы

равные лог. 0, далее сигнал с выводов 3 и 6 DD2 поступают на выводы 1 и 2

DD4, в результате на выводе 3 DD4 формируется лог.1. Сигналы с выводов 8 и

11 DD2 поступают на выводы 4 и 5 DD4 после чего формируется сигнал лог. 1

на выводе 6 DD4. Сигналы с выводов 3 и 6 DD4 поступят на выводы 9 и 10 -

DD3 и DD5. На выводе 8 DD5 после выполнения логической операции

сформируется сигнал, который про инвертируется и в результате получится

сигнал лог. 0. Этот сигнал с сигналом с вывода 3 DD7 (лог.0) подается на

выводы 4 и 5 DD7, после чего на выводе 6 - DD7 сформируется лог. 0, далее

этот сигнал с сигналом с вывода 8 DD3 (лог.1) поступают на выводы 9 и 10

DD7, после выполнения логической операции на выводе 8 DD7 сформируется

сигнал высокого уровня, т.е. ERR=1, что известит об ошибке.

Вывод: для того чтобы сформировался сигнал ERR=1 достаточно чтобы из

промежуточного блока в выходной блок пришел хотя бы один сигнал, равный

лог. 1.

3. Расчет параметров: Pпотр., быстродействие, надежность

Расчет потребляемой мощности изделия (Pпотр.) можно определить по

формуле:

Pпотр = ( Pпотр.ср.i

Среднее значение мощности можно определить по формуле:

Pcр.=IпсрUпит

где Iпср - среднее значение тока, потребляемого ЛЭ;

Uпит - напряжение питания ЛЭ;

Iпср можно определить по формуле:

Iпср=Iп + Iп /2

В табл. 4 приведены токи потребления ИМС и ток потребления средний

рассчитанный по вышеуказанной формуле.

Таблица 4.

| Тип ИМС | Iп, мА | Iп, мА | Iпср, мА |

|КР1533ЛИ1 | 2,4 | 4,0 | 3,2 |

|КР1531ЛЛ1 | 8,3 | 15,5 | 11,9 |

|К155ЛЕ4 | 16 | 26 | 21 |

|КР531ЛН1 | 54 | 24 | 39 |

По этим данным подсчитывается среднее значение мощности потребляемой каждой

из м/сх, табл. 5.

Таблица 5.

| Тип ИМС |Pср, мВт |

|КР1533ЛИ1 | 16 |

|КР1531ЛЛ1 | 59,5 |

|К155ЛЕ1 | 105 |

|КР531ЛН1 | 195 |

Окончательный подсчет потребляемой мощности изделия:

Pпотр. = 16(2+59,5(3+105+195=510=0,51 Вт

Быстродействие можно определить по формуле:

T=(tзср

где tзср - средняя задержка, определяет среднее время выполнения логических

операций, она определяется по формуле:

tзср = tз + tз /2

В табл.6 приведены данные по которым подсчитывается tзср, и уже

подсчитанное tзср

Таблица 6.

| Тип ИМС | tз , нс | tз , нс| tзср, нс |

|КР1533ЛИ1 | 15 | 15 | 15 |

|КР1531ЛЛ1 | 5,0 | 5,5 | 5,25 |

|К155ЛЕ4 | 11 | 15 | 13 |

|КР531ЛН1 | 5 | 4,5 | 4,75 |

По данным из табл.6 можно определить быстродействие изделия:

T=15(2+5,25(3+13+4,75=63,5 нс

Теперь можно определить максимальную рабочую частоту, которая определяется

по формуле:

F=1/T,

F=1/63,5=15,7 МГц

Расчет надежности проводится по следующим показателям:

1) интенсивность отказов изделия

(общ.=((iо(ni

где N - число групп «компонентов надежности», имеющих разные

интенсивности отказов;

(iо - интенсивность отказов элемента i-ой группы;

ni - количество элементов в i-ой группе.

2) время наработки на отказ

F=1/(общ.

3) вероятность безотказной работы

- (общ.t

P(t)=e

подсчитывается для t=100,1000,10000

Все это заносится в табл.7, для ИМС (iо, было взято из [ 4 ]

Таблица 7.

|Группа |Интенсивность |Кол-во элементов| |

|элементов |отказов | |(iо(n |

| |(iо , 1/ч |n | |

|ИМС |8,5(10^-7 |7 |59,5(10^-7 |

|C1 |0,50(10^-6 |1 |0,50(10^-6 |

|С2 - С8 |0,05(10^-6 |7 |0,35(10^-6 |

|пайка |0,005(10^-6 |104 |0,52(10^-6 |

|основание ПП| | | |

| |1(10^-6 |1 |1(10^-6 |

|разъем | |11 | |

^ - степень;

C1 - электролитический конденсатор;

С2-С8 - керамические конденсаторы.

В табл. 8 приведены значения F и P(t) для 100,1000,10000.

Таблица 8.

|Группа | | | | |

|элементов |F, ч |P(t), |P(t), |P(t), |

| | |100 |1000 |10000 |

|ИМС | 160000| 0,9999| | |

| | | |0,9994 |0,994 |

|С1 | 2000000| 0,9999| | |

| | | |0,9995 |0,995 |

|С2 - С8 | 2850000| 0,9999| | |

| | | |0,9996 |0,996 |

|пайка | 1900000| 0,9999| | |

| | | |0,9994 |0,994 |

|основание ПП| 1000000| 0,9999| | |

| | | |0,999 |0,99 |

|разъем | 1950000| 0,9999| | |

| | | |0,9994 |0,994 |

Окончательный расчет надежности ведется на этапе технического

проектирования. Формулы для расчете те же, но при расчете интенсивности

отказов следует учитывать электрический режим работы ЭРЭ и условия

эксплуатации (температура, влажность, вибрация и т.д.).

В рамках курсового проекта для учета влияния режима работы

рассчитывается коэффициент нагрузки Kн, а температурный коэффициент берется

равным 1:

(i=(iо(Kн(Kt=(iо(Kн

Kн=Нраб./Нном.

где Нраб. - нагрузка на элемент в рабочем режиме;

Нном. - нагрузка в номинальном режиме.

Коэффициент Kн для ИМС определяется по нагрузочной способности:

Кн имс = Кразв.раб./Кразв.ном;

для конденсаторов - через напряжение:

Kн с = Uраб./Uном.

Таблица 9.

| элемент | (io, 1/ч | Kн | (iо(Kн |

|ИМС | 8,5(10^-7 | 0,05 | 0,43(10^-7 |

|C1 | 0,50(10^-6 | 0,2 | 0,1(10^-6 |

|C2 - C8 | 0,05(10^-6 | 0,2 | 0,01(10^-6 |

Таблица 10.

|Группа | | | | | |

|элементов |(iо(n |F, ч |P(t), |P(t), |P(t), |

| | | |100 |1000 |10000 |

|ИМС |3,01(10^-7| | | | |

| | |3300000 |0,9999 |0,9997 |0,997 |

|С1 |0,1(10^-6 | 10000000| | | |

| | | |0,9999 |0,999 |0,99 |

|С1 - С8 |0,07(10^-6|100000000| | | |

| | | |0,99999 |0,9999 |0,9993 |

|пайка |0,52(10^-6| | | | 0,994|

| | |1900000 |0,9999 |0,9994 | |

|основание ПП|1(10^-6 | | | 0,999| 0,99 |

| | |1000000 |0,9999 | | |

|разъем | | | | | 0,994|

| | |1950000 |0,9999 |0,9994 | |

По расчетам вероятности безотказной работы строится график P(t) рис.

5.

Рис.5. График P(t)

2.4. Конструктивный расчет печатной платы. Технология

изготовления

Описание технологии производства.

Производство ПП характеризуется большим числом различных механических,

фотохимических и химических операций. При производстве ПП можно выделить

типовые операции, разработка и осуществление которых производится

специалистами различных направлений.

Для изготовления ПП был выбран комбинированный позитивный метод.

Перечень технологических операций:

а) нарезка заготовок и образование базовых отверстий - в

крупносерийном производстве разрезку материала выполняют методом штамповки

в специальных штампах на эксцентриковых прессах с одновременной пробивкой

базовых отверстий на технологическом поле; в серийном и мелкосерийном

производстве получили широкое применение одноножевые и много ножевые

роликовые ножницы, на которых материал сначала разрезается на полосы

заданной ширины, а затем на заготовки, сверление базовых отверстий

производится на специализированных станках.

б) химическая металлизация ПП заключается в последовательности

химических реакций осаждения меди, используемой в качестве подслоя при

нанесении основного слоя токопроводящего рисунка гальваническим способом.

Для придания диэлектрику способности к металлизации производят следующие

подготовительные операции: сенсибилизация поверхности, имеет целью

формирования на поверхности диэлектрика пленки ионов двухвалентного олова,

являющихся восстановителем для ионов активатора металлизации; активизация

поверхности, производится растворами солей благородных металлов,

преимущественно палладия, создает на подложке тонкую пленку металлического

палладия, способствующую последующему осаждению меди. Химическое меднение

ПП производят в специальных автооператорных линиях с набором ванн

необходимого размера, выполненных из материалов, выдерживающих воздействие

растворов при их рабочих температурах.

в) гальваническая металлизация - при производстве ПП ее применяют для

предварительного увеличения тонкого слоя химической меди до толщины 5-8 мкм

с целью последующего нанесения на поверхность проводящего рисунка схемы.

Металлизируемые платы, закрепленные на специальных подвесках-токоподводах,

помещают в гальваническую ванну с электролитом между анодами, выполненными

из металла необходимого покрытия. Равномерность толщины гальванического

покрытия зависит от:

габаритов металлизируемых плат; диаметром металлизируемых отверстий;

расположение плат в ванне; рассеивающей способности электролитов;

оптимальной плотности тока.

г) нанесение рисунка схемы на ПП или их слои необходимо для получения

защитной маски требуемой конфигурации при осуществлении процессов

металлизации и травления проводящего рисунка. Наибольшее распространение в

промышленности нашли сеткографический и фотохимический способы нанесения

рисунка схемы. В обоих случаях инструментом переноса изображения на плату

служат позитивные или негативные фотошаблоны, выполненные на пленке или

стекле.

д) удаление защитной маски после операций травлений или металлизации

осуществляют химическим или механическим способом. При химическом удалении

применяют соответствующие растворители, а при механическом -

гидроабразивную пульпу, подаваемую на поверхность платы под давлением.

е) травление меди с пробельных мест - при изготовлении важнейшим

этапом является формирования проводящего рисунка схемы является процесс

травления (удаления) меди с непроводящих (пробельных) участков схемы.

Травление является сложным окислительно-восстановительным, в котором

травильный раствор служит окислителем. Как правило, травление состоит из

операций предварительной очистки меди, способствующей более равномерному ее

удалению, очистки поверхности диэлектрика и при необходимости осветления

поверхности металлорезиста. Качество образующегося в результате травления

проводящего рисунка зависит от свойств примененного резиста,

характеристик тра-

вильного раствора и скорости травления. Нанесенный рисунок схемы должен

быть четким, сплошным, иметь необходимую толщину резиста, устойчивого к

выбранному травильному раствору. Если платы изготавливаеют комбинированным

позитивным методом, то после удаления резиста необходимо стравить слой

предварительной металлизации и фольгу исходного материала. При этом

проводящий рисунок защищен металлорезистом.

ж) оплавление металлорезиста - гальванически нанесенный металлорезист

олово - свинец имеет пористую структуру, матовый светло-серый оттенок,

быстро окисляется, теряя способность к пайке, и создает эффект нависания

покрытия после травления меди. Для устранения этих недостатков производят

оплавление металлорезиста с помощью инфракрасного излучения в

жидкости или газе. Лучшие результаты оплавления достигают при составе

покрытия, близком к эвтектическому состоянию сплава свинец-олово.

з) При обработке ПП по контуру применяют два способа; вырубку

штампами и фрезерование. Вырубка плат на эксцентриковых прессах с помощью

штампов, которые могут формировать сложный по форме контур, экономически

целесообразна при большом выпуске плат одного типоразмера, когда могут быть

оправданны затраты на изготовление штампов. Фрезирование выполняется на

специальных фрезерных станках, работающих по копиру. Этот способ отличается

высокой производительностью, дает хорошее качество кромок плат и точность

размеров.

и) маркировку плат осуществляют с помощью сеткографии, нанесением

символов специальными штемпелями, металлизированными символами,

выполняемыми одновременно с рисунком схемы, или краской вручную.

Маркировка должна сохранятся в течении всего срока службы, не должна

стираться или смываться при воздействии моющих растворов, лаков и

спиртобензиновой смеси. Маркировка состоит из товарного знака завода-

изготовителя, обозначения платы, заводского номера, года и месяца выпуска,

монтажных знаков и символов, облегчающих сборку узлов и регламентные работы

при эксплуатации.

к) нанесение защитного покрытия на плату наносится с помощью кисти

или специальной распылительной камеры, в

качестве защитного материала может использоваться лак, флюсы

ацитоноканифольные или спиртоканифольные.

л) окончательный контроль платы проводится либо визуально, либо

проверкой отдельных параметров платы. [ 5 ]

При рассмотрении конструктивных характеристик плат используются

следующие условные обозначения:

t - ширина печатного проводника;

S - расстояние между печатными проводниками;

S0 - расстояние между контактными площадками или контактной площадкой

и проводником;

b - ширина контактной площадки в узком месте;

d - диаметр отверстия;

dз - диаметр зенковки;

H - толщина ПП;

hФ - толщина фольги;

Таблица 11. Приведены размеры показателей ПП

| Элемент | Размер, мм |

| t | 0,25 |

| S,S0 | 0,25 |

| b | 0,1 |

| ( | 0,33 |

| dвыв | 0,5 |

| dвыв. эл. конд.| 0,6 |

| dмет | 0,8 |

| dз | 1,1 |

| dкп | 1,7 |

| H | 1,5 |

| hф | 0,5 |

Страницы: 1, 2