Полярный конденсатор К50-15 (С1)

4. Полярный конденсатор К50-15 (С1).

Рисунок 4. Полярный конденсатор К50-15

Таблица 4. Характеристики полярного конденсатора К50-15 [7]

Номинальное напряжение, В	Диапазон номинальных емкостей, мкФ	Диаметр, мм	Длина, мм	Диаметр вывода, мм
250	2,2	9,7	35	0,9

5. Импортный биполярный транзистор 2N2222 (VT3).

Отечественный аналог – КТ3117А.

Рисунок 5. Транзистор 2N2222

Таблица 5. Характеристики биполярного транзистора 2N2222 [22]

Материал	Проводимость	Uкэmax, В	Iкэmax, A	Pк, Вт	Fгр, МГц	Масса, гр
Кремний	n-p-n	75	0,8	0,5	250	0,5

6. Импортный полевой транзистор 2N2646 (VT1, VT2).

Рисунок 6. Транзистор 2N2646

Таблица 6. Характеристики полевого транзистора 2N2646 [8]

Материал	Проводимость	Uкэmax, В	Iкэmax, A	Pк, Вт	Fгр, МГц	Масса, гр
Кремний	n-p-n	75	0,5	0,5	50	0,5

Модель корпуса аналогична корпусу транзистора 2N2646.

7.Звукоизлучатель.

Выберем для нашей схемы модель ЗП-2.

Рисунок 7. Звукоизлучатель [1]

8.Выключатель.

Выберем кнопочный выключатель PBS-10B.

Рисунок 8. Выключатель [6]

2.1.2 Выбор технологии изготовления, сборки и монтажа

Увеличение плотности печатного монтажа, тенденция к автоматизации технологических процессов изготовления печатных плат, необходимость уменьшения трудоемкости и повышения процента выхода годных изделий существенно обострили вопрос технологичности и серийнопригодности печатных плат. При реализации схемотехнических решений минимально необходимые размеры элементов печатного монтажа и их взаимное расположение определяются в результате расчета электрической схемы.

При разработке функционального узла с печатным монтажом должны учитывать следующие требования:

-           Максимальные размеры ПП имеют много ограничений. Это и габариты фотошаблонов, и возможности сверлильных станков;

-           метод изготовления печатных плат определяет основные конструкционные, технико-экономические и эксплуатационные характеристики функционального узла, а также выбор материала основания и количество металлизированных слоев печатных плат;

-           разработка и изготовление печатных плат с высокой плотностью монтажа связана с большими конструктивными и технологическими трудностями.

Габариты печатной платы определяются количеством ЭРЭ, установленных на ней, и их установочными размерами. [17]

При разработке конструкции печатной платы необходимо учитывать следующие требования:

-           печатные платы следует выполнять по возможности прямоугольной формы;

-           основной шаг координатной сетки 2.5 мм, дополнительные 1.25 и 0.625 мм.

В целях для лучшего теплоотвода применим конструкцию односторонней печатной платы с металлизацией отверстий. В сторону выбора односторонней печатной платы говорит и то, что максимальную площадь занимают переменные резисторы, динамик и выключатель, которые должны выводиться на корпус устройства, т. е. располагаться на одной стороне ПП. Односторонние ПП обеспечивают самую высокую точность выполнения проводящего рисунка и совмещения его с отверстиями и при этом являются наиболее дешевым классом печатных плат. Для повышения прочности крепления элементов выберем одностороннюю ПП с металлизацией отверстий.

Метод изготовления печатной платы выбран на основании ОСТ 4.ГО054.043 и ОСТ 4.ГО054.058. Односторонние печатные платы изготавливаются комбинированным позитивным методом, основанным на применении одностороннего фольгированного диэлектрика. Этот метод сочетает в себе субтрактивный и аддитивный методы, т.е. основан как на операции нанесения проводящего слоя, так и на операции травления излишней металлизации. Металлизацию отверстий проводят электрохимическим методом, а проводящий рисунок схемы получают травлением меди с пробельных мест.

Печатные платы третьего класса - наиболее распространенные, поскольку, с одной стороны, обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, а с другой - для их производства достаточно рядового, хотя и специализированного, оборудования.

В качестве вида пайки выберем пайку двойной волной припоя. Данный метод применяется для пайки дип-элементов и чип-корпусов, изготовленных по толстопленочной технологии.

Рисунок 9. Схема пайки двойной волной припоя

Первая волна обладает узкой направленностью с высоким зивихрением, высокой скоростью струи и сопла, исключает появление газовых полостей. Вторая волна устраняет перемычки припоя, созданные первичной волной.

2.2 Конструирование печатного узла

 

При конструктивной компоновке изделия необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1.         Элементы схемы должны располагаться таким образом, чтобы электрические связи между ними были наиболее короткими;

2.         Для исключения наводок цепей переменного напряжения на цепи выпрямленного напряжения эти цепи следует прокладывать в отдельных жгутах. Жгуты должны быть разнесены друг от друга. С этой целью трансформатор и дроссель следует располагать так, чтобы оси их катушек были взаимно перпендикулярны. Трансформаторы и дроссели должны быть по возможности удалены от усилительных элементов;

3.         Тяжёлые элементы должны быть установлены ближе к точкам крепления шасси;

4.         Элементы схемы должны располагаться так, чтобы полупроводниковые приборы, а также конденсаторы не подогревались другими элементами, выделяющими тепло;

5.         Все элементы должны быть установлены так, чтобы была обеспечена возможность их замены без демонтажа других деталей. [24]

 

2.2.1 Расчет конструкции печатной платы

Выберем в качестве материала печатной платы фольгированный стеклотекстолит FR-4 со следующими характеристиками:

-толщина материала 1 мм;

-толщина фольги 0,035мм.

Согласно классу точности 3 (ГОСТ 23751-86), отношение номинального значения диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине печатной платы равно 0,33:

По ГОСТ 10317-79 минимальный допустимый диаметр металлизированного отверстия равен 0,4мм.

Применение металлизированных КП обосновано тем, что их можно использовать в качестве переходных отверстий.

При расчете диаметра металлизированного отверстия следует предусматривать гарантированный зазор (не менее 0,1 мм) для заполнения металлизированного отверстия расплавленным припоем.

d = ds + |∆| + 0,1 (2.1)

d - диаметр отверстия;

ds - диаметр или диагональ вывода;

|∆| - модуль (абсолютное значение) нижнего значения допуска на отверстие. Согласно ГОСТ 23751-86, для отверстий с металлизацией и оплавлением диаметром до 1,0 мм включительно, величина |∆| принимается равной 0,13мм; для отверстий большего диаметра |∆| брать равным 0,15мм.

Наименьший номинальный диаметр D контактной площадки (согласно ГОСТ 23751-86) рассчитывают по формуле:

D=(d+∆d_в.о)+2b+∆t_в.о+2∆d_тр+(T_d²+T_D²+∆t_п.о²) (2.2)

Где:

d – диаметр отверстия;

b — гарантийный поясок ( b=0.1)

∆d_в.о— верхнее предельное отклонение диаметра отверстия ( при d≤1мм ∆d_в.о =0 ; при d>1мм ∆d_в.о =0,05мм);

∆t_в.о — верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки ( с мегалитическим покрытием ∆t_в.о =0,1);

∆d_тр — значение подтравливания диэлектрика в отверстии (для ДПП ∆d_тр=0);

∆t_п.о— нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки ( с мегалитическим покрытием

∆t_в.о =-0,1);

T_d— Значение позиционного допуска расположения осей отверстий (При размер печатной платы по большей стороне, до 180мм включительно T_d=0,03);

T_D— Значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок (При размер печатной платы по большей стороне, до 180мм включительно T_D=0,15);

Таким образом для отверстий диаметром меньше 1мм включительно имеем:

D=(d+0)+2•0.1+0.1+2•0 +(0.03²+0.15²+0.1²)=d+0.333 (2.3)

Для отверстий, диаметром большим 0,1мм имеем:

D=(d+0,05)+2•0.1+0.1+2•0+(0.03²+0.15²+0.1²)=d+0.383 (2.4)

При использовании элементов с 2 осевыми выводами необходимо учитывать требования ГОСТ 10317-79– расстояние между выводами должно быть кратно 1,25 мм. Минимально возможное расстояние между выводами регламентирует ГОСТ 29137-91:

Рисунок 10. Расстояние между выводами

l_y = L + 2l₀ + 2R + d (2.5)

Согласно ГОСТ 29137-91 резисторы, конденсаторы и диоды в цилиндрических корпусах с двумя осевыми выводами разрешается устанавливать вертикально.

 

Рисунок 11. Вертикальное размещение элемента

При этом минимальное расстояние между выводами определяется по формуле:

 (2.6)

Таблица 7. Установочные размеры для вертикально размещенных элементов

Шифр позиции ИЭТ	Диаметр корпуса D, мм	Установочный размер ly, мм
0401	До 3,0 включительно	2,5
0402	3,0..5,5	3,75
0403	5,5..8	5,0

Примем шаг трассировки для данного печатного узла равным 1,25 мм.

1.         Резистор С1-4 (R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10).

ds=0.6

|∆|=0.13

d=0.6+0.13+0.1=0,83

Согласно ГОСТ 10317-79, d=0,9мм

Используя формулу (2) получим D=0,9+0.333=1.233

Таким образом, D=1.3 мм.

Установим данный резистор вертикально:

Установочный размер  возьмем из таблицы 1; для d=5,5 мм

=3,75 мм.

2.         Резистор СП3-24 (R5, R6, R7).

ds=1.3

|∆|=0.15

d=1.3+0.15+0.1=1.55

Согласно ГОСТ 10317-79, d=1,6мм

Используя формулу (3) получим D=1,6+0.383=1.983

Таким образом D=2 мм

Выводы элемента не формуются.

3.         Конденсатор К73-11 (С2).

ds=0.8

|∆|=0.15

d=0.8+0.15+0.1=1,05

Согласно ГОСТ 10317-79, d=1,1мм

Используя формулу (3) получим D=1,1+0.383=1.483

Таким образом D=1.5 мм

l_y = L + 2l₀ + 2R + d

l_y =20+2•0,5+2•1+0,8=23,8

Учитывая требование, ГОСТ 10317-79 примем расстояние между выводами (а соответственно и центрами отверстий КП) равным 25 мм.

4.         Конденсатор К50-15 (С1).

ds=0.9

|∆|=0.15

d=0.9+0.15+0.1=1,15

Согласно ГОСТ 10317-79, d=1,2мм

Используя формулу (3) получим D=1,2+0.383=1.583

Таким образом D=1.6 мм

l_y = L + 2l₀ + 2R + d

l_y =35+2•0,5+2•1+0,9=38,9

Учитывая требование, ГОСТ 10317-79 примем расстояние между выводами (а соответственно и центрами отверстий КП) равным 40 мм.

5.         Транзисторы 2N2222, 2N2646 .

ds=0.5

|∆|=0.13

d=0.5+0.13+0.1=0.73

Согласно ГОСТ 10317-79, d=0,8мм

Используя формулу (2) получим D=0.8+0.333=1.133

Таким образом D=1.2 мм

Выводы элемента не формуются.