18

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

_______

Кафедра 404

Курсовая работа по дисциплине:

"Основы конструирования и технологии РЭС"

Выполнил студент: в С. А.

Группа: 04-306

Проверил преподаватель: Мухин А. А.

МОСКВА 2003

СОДЕРЖАНИЕ.

Стр.

Содержание 2

Введение 3

Задание на курсовую работу 4

1. Разработка технического задания на изделие. 5

2. Анализ схемы электрической принципиальной. 9

2.1. Краткое описание принципа работы.

2.2. Расчет схемы по постоянному току.

2.3. Выбор радиоэлементов.

3. Выбор технологии изготовления и материала ПП.

4. Расчет элементов ПП.

5. Определение размера ПП.

6. Разработка конструкции модуля

7.Расчет теплового режима, вибропрочности и надежности изделия.

7.1. Расчет теплового режима.

7.2. Расчет вибропрочности.

7.3. Расчет надежности.

8. Список литературы.

Введение.

Курсовая работа по дисциплине "Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств" представляет собой заключительный этап изучения данной дисциплины. Ее цель - подготовить студентов к самостоятельному решению проектно-конструкторских задач при выполнении дипломного проекта и последующей работе на предприятиях промышленности.

Задачами курсовой работы являются:

-систематизация, расширение и углубление теоретических знаний по дисциплине;

- развитие и закрепление практических навыков разработки конструкций и технологии радиоэлектронных средств (РЭС);

- приобретение опыта работы с нормативно-технической документацией, технической литературой и разработки конструкторской и технологической документации на РЭС.

В курсовой работе студенту предлагается разработать конструкцию бортового или наземного РЭС функционального различного назначения. Содержание конструкторских и технологических задач курсового проекта соответствует стадиям технического предложения, эскизного и технического проектирования. По сложности разрабатываемое РЭС относится к изделиям первого и более высоких структурных уровней.

Задание на курсовую работу.

Заданием на курсовую работу является схема электрическая принципиальная, на основе которой следует разработать изделие в одном из двух конструкторско-технологических вариантах:

1. Бескорпусная микросборка (МСБ);

2. Изделие на печатной плате (ПП).

В первом случае изделие выполняется на тонкопленочной бескорпусированной микросборке, а во втором - на печатной плате с использованием дискретных радиоэлементов.

Реализуемая схема взята из книги Горошков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств. - М.: Радио и связь, 1988 (рис. 7.10). она будет реализовываться вторым методом, при этом будут решаться следующие задачи:

1. Разработка технического задания на изделие;

2. Анализ электрической принципиальной схемы;

3. Выбор технологии изготовления и материала ПП;

4. Расчет элементов ПП;

5. Определение размера ПП;

6. Разработка конструкции модуля;

7. Размещение элементов и трассировка ПП;

8. Разработка конструкции модуля;

9. Расчет теплового режима, вибропрочности и надежности изделия.

1. Разработка технического задания на изделие.

1.1. Наименование и область применения.

Охранное устройство на ИК-датчиках.

1.2. Основание для разработки.

Основанием для разработки служит задание на курсовую работу.

1.3. Цели и задачи разработки.

Цель разработки является комплект конструкторской технологической документации на изделие.

Задачами разработки являются:

- схемотехническая отработка конструкции;

- разработка конструкции изделия;

- расчет показателей качества конструкции;

- оформление схемной и конструкторской документации.

1.4. Источники разработки.

1.4.1. Литературные источники:

1. Горошков Б. И. Элементы радиоэлектронных устройств. - М.: Радио и связь, 1988.

2. Борисов В. Ф., Мухин В. В. и др. Основы конструирования и технологии РЭС (пособие для курсового проектирования). - М.: МАИ, 1998.

1.4.2. Описание работы устройства.

Устройство состоит из двух частей: генератора ИК излучения и приёмника этого излучения со встроенным усилителем и сигнализацией. Инфракрасный передатчик работает на звуковой частоте 1500 Гц. Мощность светодиода подобрана так, чтобы устройство реагировало на человека или подобных по объёму преград.

1.5. Технические требования.

1.5.1. Состав изделия и требования к его конструкции.

Изделие должно быть выполнено в виде двух модулей на печатных платах (ПП) размерами минимально допустимыми для обеспечения максимальной скрытности. Строгих требований к массе устройства нет. Для защиты от климатических воздействий (таких, как повышенная влажность, повышение и понижение температуры) изделие покрывается лаком.

1.5.2. Показатели назначения.

Стабилизирующий источник напряжения + 12 В;

Рабочая частота 1500 Гц;

Потребляемая мощность 0,8 Вт;

1.5.3. Требования к надежности.

Интенсивность отказов каждого элемента, i 10 1/час;

Вероятность безотказной работы, Р 0,99962;

Время наработки на отказ, Т0 62500 час.

1.5.4. Требования к уровню унификации и стандартизации.

Уровни унификации и стандартизации, оцениваемые коэффициентами унификации и стандартизации, должны быть не ниже 0,7 - 0,9.

1.5.5. Требования к безопасности.

Изделие должно быть электробезопасно в производстве и эксплуатации.

1.5.6. Эстетические и эргономические требования.

По эстетическим и эргономическим показателям изделие должно отвечать требованиям, предъявляемым к бытовой аппаратуре.

1.5.7. Условия эксплуатации.

Разрабатываемая конструкция относится к наземному виду конструкций РЭС. Для нее определены следующие фактору и параметру воздействия окружающей среды:

Вибрации: частота 10 - 70 Гц,

ускорение 1 - 4 g*;

Удары (перегрузки): сотрясения 10 - 15 g,

одиночные 5 - 100 g;

Линейные перегрузки: 2 - 4 g;

Интервал рабочих температур: { -40...+50 } С;

Относительная влажность при 50  С 80 - 93 %.

* - м/с^2

1.5.8. Дополнительные требования.

Ограничение: изделие должно быть выполнено на ПП.

1.5.9. Требования к транспортировке и хранению.

Транспортировка изделия должна производится всеми видами транспорта без ограничения расстояния в специальной упаковке.

Хранение изделия должно проводиться в капитально отапливаемом помещении при температуре t = { -10...+40} С и относительной влажности не более 60% при t = 20 С.

1.6. Стадии разработки.

Получение задания на разработку 23.02.2003,

Разработка ТЗ на изделие 23.02. - 23.03.2003,

Анализ электрической принципиальной схемы 23.03. - 12.04.2003,

Расчеты 12.04. - 16.05.2003,

Выполнение чертежей 16.05. - 08.06.2003,

Сдача выполненной работы на проверку 29.05.2003,

Защита 05.05.2003.

1.7. Комплектность документации.

- расчетно-пояснительная записка,

- схема электрическая принципиальная,

- топологический чертеж платы,

- сборочный чертеж платы,

- чертеж модуля.

1.8. Специальная литература.

1. Акимов Н.Н., Ващунов Е.П. И др. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА (справочник). - Минск: Беларусь, 1994.

2. Полупроводниковые приборы: транзисторы (справочник)./Под ред. Горюнова Н.Н./ - М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Глюкман Л.И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. - М.: Радио и связь, 1981.

4. Сидоров М.Н., Бинатов М.Ф., Шведова Л.Г., Индуктивные элементы радиоэлектронной аппаратуры (справочник). - М.: Радио и связь, 1992.

5. Радио Мир 10/2000. –М.: Радио и сязь, 2000.

2. Анализ электрической принципиальной схемы.

2.1. Расчет схемы по постоянному току.

Для расчета схемы по постоянному току возьмем все транзисторы в режиме короткого замыкания (рис. 2.1). После этого проводится анализ схемы по законам Ома и Кирхгофа. Это дает следующие соотношения для расчета мощностей резисторов и напряжений на конденсаторах:

I(n) = E(n) / R(n), (2.2.1)

Uc(n)= . (2.2.2)

Где n-порядковый номер элемента

Подставляя в (2.2.1) и (2.2.2) номинальные значения элементов и значение напряжения источника питания (указаны на схеме электрической принципиальной), получаем:

PR1 = Вт,

UC1 =

Полученные значения мощностей и напряжений будут использоваться для выбора радиоэлементов.

2.3. Выбор радиоэлементов.

Радиоэлементы, входящие в состав изделия, выбираются из справочных данных, взятых из специальной литературы. Выбранные элементы, их количество и массогабаритные параметры приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

* - конденсаторы выбираются в соответствии с номиналом емкостей на напряжение Uном = 50 В.

** - резисторы выбираются в соответствие в номиналами сопротивлений на мощность Р = 0,25 Вт.

3. Выбор технологии изготовления и материала ПП.

В настоящее время существует много различных методов изготовления печатных плат. Это комплексные методы, предполагающие перенос на диэлектрик рисунка проводников ПП, получение топологии ПП и металлизацию (соединение) слоев.

Перенос рисунка проводников на поверхность диэлектрика производится фотометодами, методами офсетной печати и, реже, методами механического переноса рисунка. Фотометоды предполагают изготовление фотошаблонов в результате фотографирования оригиналов. В методах офсетной печати рисунок проводников на поверхность диэлектрика переносится с помощью сетчатого трафарета, на котором пробельные участки платы закрываются (часто фоторезисторами), а участки, соответствующие проводникам, прозрачны для проникновения защитных лаков, красок и т. п.

В качестве методов получения топологии проводников применяются методы химического травления меди и методы электролитического осаждения меди на поверхность диэлектрика.

В современных технологиях изготовления ПП часто объединяются методы фотопереноса рисунка, химического травления меди и адетивные методы металлизации отверстий. Такие методы получили название комбинированных методов изготовления ПП. Они подразделяются на позитивные и негативные.

Для изготовления разрабатываемого изделия применяется комбинированный метод.

В качестве материала платы выбирается (как наиболее применимый) фольгированный стеклотекстолит СФ1-50-1,5.

4. Расчет элементов ПП.

Расчету подлежат: диаметры переходных и монтажных отверстий, размеры контактных площадок, ширина проводника, расстояние между проводниками.

Расчет будет проводиться исходя из того, что разрабатываемая конструкция имеет второй класс точности, для которого:

- ширина проводника, t 200 мкм;

- расстояние между проводниками, S 0,45 мм;

- коэффициент, определяющий отношение

диаметра отверстия к толщине ПП, КЭТ 0,5.

Расчет диаметров переходных отверстий:

dПО  КЭТ  hПП, (4.1)

где hПП = 1,5 мм - толщина печатной платы.

Следовательно: dПО = 0,75 мм.

Расчет диаметров монтажных отверстий:

dМО  dВ +2hГ + +Д, (4.2)

где dВ - диаметр выводов радиоэлемента;

hГ - толщина гальванически осажденной меди в отверстии;

(0,05..0,06)мм;

 - разность между dМО и dВ, (0,4..0,6) мм;

Д - погрешность выполнения отверстия, (0,12 мм).

Расчет минимального диаметра контактной площадки:

dКП  2( bН + dМО/2 + 0 + КП) + ФФ + 1,5hФ, (4.3)

где 0 = 0,07 - погрешность расположения отверстия;

КП = 0,15 - погрешность расположения контактной площадки;

ФФ = 0,06 - погрешность выполнения фотошаблона;

hФ = 50 мкм - толщина фольги.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Расчет минимального расстояния между проводниками:

S = lОЛ - (bпр + СП) (4.5)

где lОЛ = 0,85 - расстояние между осевыми линиями проводников;