Конструкторский расчет устройства сопряжения

5.2 конструкторский расчет устройства сопряжения

В качестве устройства, для которого необходимо разработать печатную плату, в соответствии с заданием к дипломному проекту, предложено устройство сопряжения с ЭВМ.

В состав блоков входят элементы серий К561, КР140, КР1533, микроконтроллеры: К1107ПВ2 и КР580ВВ55А, также оптопары транзисторные АОТ123Б. Также имеются резисторы, диоды, транзисторы и конденсаторы.

Для разработки платы сопряжения выбираем способ монтажа - печатный. Основные размеры печатной платы необходимо выбрать в соответствии со стандартом МЭК 297-3. Основные размеры печатных плат, регламентируемые данным стандартом приведены в таблице 5.1.

В этой таблице значения ряда 1 рекомендуется применять для печатных плат, компонуемых в частичном корпусе. Значения ряда 2 применяются для печатных плат, вставляемых непосредственно в комплектный корпус. Однако целесообразно из условий совместимости принимать значения ряда 1 для печатных плат любых применений, а значения ряда 2 – для применения в частичном корпусе.

При разработке печатной платы шаг координатной сетки отверстий необходимо примем равным 1,25 мм.

Остальные характеристики разрабатываемой печатной платы (шаг трассировки, шаг печатных проводников, диаметры контактных площадок и переходных отверстий) определим с использованием методик, описанных в [11].

Таблица 5.1-Основные размеры печатных плат по стандарту МЭК-297-3

Минимальное число слоев печатной платы примем равное не менее двух. Коэффициент заполнения должен быть не менее 0,5.

В качестве предложенного пакета САПР печатных плат необходимо использовать пакет Pcad. С его помощью надо осуществить ввод электрической принципиальной схемы, генерацию списка связей, компоновку, размещение элементов, а также трассировку печатных соединений.

Чертежи разработанной печатной платы необходимо выполнить с использованием средств пакета САПР AutoCAD.

5.3 Особенности применяемой элементной базы и материалов

В соответствии с полученным заданием в принципиальной схеме устройства, для которого необходимо разработать печатную плату, использованы микросхемы серий: К561, КР140, КР1533, микроконтроллеры: К1107ПВ2 и КР580ВВ55А, также оптопары транзисторные АОТ123Б.

Основные параметры микросхем данных серий, необходимые для выполнения поставленной задачи, взяты из справочников [12].

В качестве материала для изготовления ПП выберем стеклотекстолит фольгированный СФ-2, толщиной 1,5 мм. Толщина слоя фольги 35 мкм. Этот материал обладает следующими характеристиками:

плотность..................................................................2.4*10^-4 кг/см;

модуль упругости.....................................................3.3*10⁵ кг/см²;

коэффициент теплопроводности................................0.34 Вт/м°С.

Толщина получаемой платы h_П.П=1,07мм

5.4 Расчет печатного монтажа разрабатываемой ПП

Конструкторско-технологический расчет ПП производится с учетом производственных погрешностей рисунка проводящих элементов, фотошаблонов, базирования и т.п. он наиболее оптимальный вариант по технологичности.

Зададимся граничными значениями параметров печатного монтажа:

1) min ширина проводника: t=0,25 мм,

2) min расстояние между проводниками: S=0,25 мм

3) гарантированный поясок наружного слоя: b_Н=0,1 мм

4) гарантированный поясок внутреннего слоя: b_b=0,05 мм

5) отношение диаметра отверстия к толщине платы: j=0,33

Произведем расчет вычислительного блока аппарата:

Разрабатываемый печатный узел содержит в себе:

5 корпус с размерами 30х9 мм, (К561КР1);

3 корпус с размерами 17,25x7,5 мм, ( К140УД708);

1 корпус с размерами 51,5х15 мм, (КР580VV55А);

1 корпус с размерами 77,5х17 мм, (K1107PV2);

1 корпус с размерами 19,5х7,5 мм, (КР1533ЛН1);

1 корпуса с размерами 19,5x7,5 мм, (КР1533ЛА2);

2 транзистора с размерами 3x14 мм, (КТ301);

1 транзистор с размерами 8x7 мм, (КТ315);

3 конденсатора с размерами 4,5x7 мм;

4 конденсатора с размерами 3x6,5 мм;

2 диода с размерами 3x4 мм;

6 резисторов с размерами12x5 мм;

15 резисторов с размерами16x8 мм;

8 оптопар с размерами 28х10 мм;

1 разъем с размерами 190х26 мм;

1 разъем с размерами 107х26 мм;

Общая площадь, занимаемая компонентами без учета зазоров равна 14817,75 мм². В соответствии со стандартом МЭК 237-3 приведенным в таблице 5.1 выбираем ближайшую по площади плату с размером ПП-100х220.

Коэффициент заполнения определяем по формуле:

, (5.1)

где S_Э- площадь, занимаемая элементами; S_ТР- площадь трассировки.

Конструктивно-технологический расчёт печатных плат производится с учётом производственных погрешностей рисунка проводящих элементов, фотошаблонов, базирования, сверления, экспонирования и т.п. Граничные значения основных параметров печатного монтажа, которые могут быть обеспечены при конструировании и производстве для трех классов плотности монтажа, приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Граничные значения основных параметров печатного монтажа.

Выбранные в соответствии с данной таблицей размеры необходимо согласовывать с технологическими возможностями конкретного производства.

Минимальный диаметр переходного отверстия определяется из соотношения:

, (5.2)

минимальный диаметр монтажного отверстия:

, (5.3)

где h_П.П – расчетная толщина печатной платы; d_В – диаметр вывода эрэ, микросхемы или соединителя; D – зазор между выводом и монтажным отверстием (наивысшая надежность паяного соединения будет при D=0,4¸0,6 мм); h_Г – толщина гальванически наращенной меди (обычно h_Г=0,05¸0,06 мм)

Если вычисленный по формуле (5.3) диаметр d_М.О окажется меньше произведения k_М.О h_П.П , то из технологических соображений d_М.О принимается равным d_П.О .

Минимальный диаметр контактной площадки d_К.П металлизированных отверстий с учетом погрешностей и подтравливания фольги:

, (5.4)

где h_Ф – толщина фольги.

Сечение проводника цепей питания и земли можно вычислить по формуле:

. (5.5)

Для современных серий микросхем ток, выдаваемый в нагрузку не превышает 0,1А. Максимальную длину проводника для платы 100´220 мм² можно принять равной 22000 мм

Необходимая ширина проводника цепей питания и земли:

. (5.6)

Необходимая ширина проводника сигнальной цепи:

. (5.7)

Минимальное расстояние между проводниками:

, (5.8)

, (5.9)

. (5.10)

На основании приведенной выше методики и приняв третий класс плотности печатного монтажа произведем расчет печатного монтажа для разрабатываемой двусторонней печатной платы.

Минимальный диаметр переходного отверстия

Минимальный диаметр контактной площадки d_К.П.ПО переходного отверстия:

Минимальный диаметр монтажного отверстия:

а) Для DIP корпусов:

.

б) Для навесных элементов:

Минимальный диаметр контактной площадки d_К.П.МО монтажного отверстия:

а) Для DIP корпусов:

б) Для навесных элементов:

Минимальный размер шины питания и земли:

Находим суммарный ток:

К561КР1 (1шт) – I_ПОТР=20 мА

К140УД708 (1шт) – I_ПОТР=15 мА

КР580VV55А (1шт) – I_ПОТР=80 мА

K1107PV2 (1шт) – I_ПОТР=35 мА

КР1533ЛН1 (1шт) – I_ПОТР=12 мА

КР1533ЛА2 (1шт) – I_ПОТР=15 мА

I_å=177мА

Требуемое сечение шины питания и земли:

S_пз=0,017*2,2*0,177/0,02*5»0,06мм²

Требуемое сечение шины питания 9В:

S_пз=0,017*2,2*0,177/0,02*9»0,05мм²

Требуемое сечение шины питания 12В:

S_пз=0,017*2,2*0,177/0,02*12»0,04мм²

Ширина дорожки питания и земли:

b_п=0,06/0,035=1 мм

b_п=0,03/0,035=0,9 мм

b_п=0,025/0,035=0,8 мм

Необходимая ширина проводника сигнальной цепи:

b_пр=0,017*22*0,192/(0,4*0,035)=0,25

Минимальное расстояние между проводниками:

n=(2,5-(1,3+1,3)/2-0,15-0,03)/(0,15+0,15)=3,4 мм

Используя полученные данные можно приступать к трассировке платы.

Похожие работы

Степень влияния условий производственной среды и трудового процесса на функциональное состояние организма

Скачать

128511

8

9

... лекарств. Можем сделать вывод, что физиология трудовой деятельности — раздел физиологии, посвященный изучению изменений функционального состояния организма человека под влиянием его трудовой деятельности и обосновывающий методы и средства организации трудового процесса, направленные на поддержание высокой работоспособности и сохранение здоровья. В задачи физиологии труда входит изучение ...

Проблемы и перспективы развития технических средств таможенного контроля как части таможенной инфраструктуры РФ

Скачать

120254

5

3

... форме, что в итоге приведет к сокращению административных расходов; Ø   содействовать реализации торговой политики с учетом социально-экономических и инвестиционных задач. 1.2   Технические средства таможенного контроля как часть таможенной инфраструктуры Все элементы инфраструктурного обеспечения деятельности таможенной службы можно разделить на три большие группы [46]: 1)         ...

Разработка системы оперативно-диспетчерского контроля и управления канала

Скачать

275218

32

4

... К. Сатпаева» для просмотра и ввода информации системы оперативно-диспетчерского контроля и управления, создаваемые на Visual Basic. Специфика используемого в системе оперативно-диспетчерского контроля и управления РГП «Канал им. К. Сатпаева» ПО такая, что разработка ПО, как таковая, может производиться только при создании самой системы. Применяемое ПО является полуфабрикатом. Основная задача ...

Технология защиты леса

Скачать

346436

4

0

... биологических и химических средств защиты леса от хвое- и листогрызущих насекомых». Наставление разработано на основе обобщения результатов исследований по совершенствованию технологий изменения средств защиты леса от вредителей на базе современной авиационной техники. Данный документ рассматривает такие важные для лесозащитной практики вопросы, как определение целесообразности авиационной борьбы ...