46210 (Передающее устройство одноволоконной оптической сети), страница 7

Подсчитываем обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

Для уменьшения габаритов печатной платы целесообразно использовать диодную сборку КЦ407А (DA6) , у которой значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения превышают расчетные.

Определяем емкость конденсатора фильтра:

Выбираем конденсатор фильтра 1000мкФ Х 25Вольт.

Так же по аналогии расчитываем выпрямительные диоды и ёмкости фильтров для стабилизатора на 15В:

С12=С11=1000мкФх25В, и выбираем диодную сборку КЦ412А (DA7).

Расчет трансформатора

Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (UІІ) и максимальный ток нагрузки (I_н), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:

Определяем значение тока, текущего через вторичные обмотки трансформатора ІІ и ІІ’:

Определим мощность, потребляемую выпрямителем от вторичных обмоток трансформатора:

Подсчитываем мощность трансформатора:

Определяем значение тока, текущего в первичной обмотке:

, где

UІ - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).

Исходя из полученных расчётных данных выбираем из справочника трансформатор питания типа ТПП261-127/220-50.

4.8 Расчёт ёмкостей в схеме оптического передающего устройства

1. Расчёт эмиттерной ёмкости

Ёмкость эмиттера Сэ определяется значением сквозной крутизны эмиттерного тока и периодом повторения импульсов в информационном сигнале. Поскольку скорость передачи проектируемого устройства 8.5Мбит/с, то частота HDB сигнала на входе преобразователя кода FHDB=8.5МГц. Поскольку в линейном коде СМI длительность импульсов в два раза короче, чем в HDB сигнале, то частота модулирующего сигнала FCMI=8.52=17 МГц.

Отсюда период следования импульсов:

.

Тогда ёмкость эмиттера:

4.8.2 Расчёт разделительной ёмкости

Разделительная ёмкость Ср должна вносить минимальные искажения во фронт импульсов. Для этого постоянная времени цепи должна удовлетворять условию:

,

где и = T = 59нс – длительность импульса (для сигнала CMI равна периоду сигнала).

Тогда значение разделительной ёмкости:

,

где Rн – сопротивление нагрузки согласующего усилителя (входное сопротивление прямого модулятора).

Rвыхсус – выходное сопротивление согласующего усилителя:

,

где Rвыхоу = 300 Ом – выходное сопротивление операционного усилителя

1. Расчёт ёмкостей фильтров

Ёмкость фильтра в цепи модулятора Сф определим по формуле:

,

где ф = 10% - подъём плоской вершины импульса.

Значение ёмкости фильтра в цепи АРУ найдем по следующей формуле:

,

где Fн = FCMI/10000 = 850 Гц – частота среза фильтра.

4.9 Номиналы элементов схемы

Номиналы резисторов и конденсаторов схемы определяются в соответствии с существующими стандартными номиналами, выпускаемыми промышленностью.

Таким образом, в схеме модулятора имеем следующие номиналы элементов:

R10=5.6кОм; С2=10пФ;

R11=1.8кОм; С4=0,068мкФ;

R13=33Ом; С5=100мкФ;

R14 =10Ом; С3=0,022мкФ;

R12=33Ом;

R9=22Ом.

В схеме согласующего усилителя:

R1=R3=R4=180кОм; R7=50кОм;

R2=120Ом; R8=27кОм;

R5=10Ом; R20=3кОм;

R6=27кОм; С1=0.01мкФ;

В схеме устройства АРУ:

R15=220Ом;

R16=22Ом; С10=0,1мкФ;

С6=0,1мкФ; С8=0,1мкФ;

С7=0,1мкФ; С9=0,1мкФ;

В схеме температурной стабилизации:

R25=R26=1кОм; R31=100кОм; R30=10кОм; R28=1,44кОм;

R27=13кОм; R29=15кОм; R32=100Ом;

В схеме блока питания:

R40=750 Ом;

C11=C12=C19= 1000 мкФ;

C13=C14=C15=C16= 0,1 мкФ;

C17=C18=C20=C21= 2,2 мкФ;

Остальные:

К140УД11(DA1), К175ДА1(DA2), К544УД1(DA3), КР142ЕН6А(DA4),

КР142ЕН5(DA5), КЦ407А(DA6), КЦ412А(DA7),

ИЛПН-203(VD1), КД102A(VD3), АЛ102А(VD20),

КТ660Б(VT1), КТ337А(2шт)(VT2,VT3),

ТПП 261-127/220-50(T1).

5. Конструктивный расчёт печатной

платы одноволоконной

оптической системы передачи

5.1 Выбор материала печатной платы

Материал печатной платы должен обладать высокой механической прочностью, хорошими электроизоляционными свойствами, иметь высокую нагревостойкость, а также иметь высокую степень агдезии печатных проводников.

Основными наиболее часто употребляемыми материалами печатных плат являются гетинакс и стеклотекстолит. Проведём сравнительный анализ этих материалов.

Основные характеристики гетинакса и стеклотекстолита приведены в таблице 4.1.

Таблица 5.1 Основные характеристики материалов предназначенных для изго-товления печатных плат.

Гетинакс значительно дешевле стеклотекстолита. Гетинакс также легче обрабатывается, что способствует повышению технологичности платы.

По электроизоляционным свойствам гетинакс уступает стеклотекстолиту. Тангенс угла диэлектрических потерь у гетинакса 0.06, у стеклотекстолита 0.03. Гетинакс также уступает и по механической прочности и жесткости, что приводит к увеличению требуемой толщины платы. Гетинакс более подвержен воздействиям химических реактивов при химическом методе изготовления печатной платы. Это еще больше ухудшает его диэлектрические свойства

Прочность сцепления проводящего покрытия с гетинаксовым основанием невысокая и резко падает при повышении температуры. Это затрудняет производство плат высоких классов точности на гетинаксовом основании, а также практически исключает возможность замены элементов из-за отслаивания контактных площадок. При изготовлении двухсторонних печатных плат на гетинаксовом основании, практически невозможно выполнить качественную металлизацию отверстий.

Рассмотренные недостатки делают гетинакс практически непригодным для изготовления печатной платы одноволоконного оптического передатчика. Поэтому выбираем в качестве материала печатной платы стеклотекстолит марки СФ2-35-15.

5.2 Размещение элементов и разработка топологии печатной платы

При размещении элементов на печатной плате необходимо руководствоваться следующими принципами:

• Длинна соединений между элементами должна быть минимальной.

• Необходимо максимально разнести наиболее термочувствительные элементы схемы и тепловыделяющие элементы, за исключением термодатчиков, специально предназначенных для обнаружения изменения температуры тепловыделяющих элементов схемы.

• Для обеспечения наибольшей механической прочности платы необходимо равномерно (с точки зрения массы) разместить элементы на поверхности печатных плат.

• Элементы стабилизаторов должны находится на максимальном удалении (расстоянии) от входных сигнальных цепей для увеличения помехозащищённости устройства.

• Для удобства монтажа однотипные ЭРЭ рекомендуется размещать группами.

• Рассчитаем необходимые размеры печатной платы.

В конструкции разрабатываемого блока присутствуют два устройства: источник питания и передающее устройство. Целесообразно разместить эти устройства на разных печатных платах.

Тогда площадь занимаемая всеми ЭРЭ в передающем устройстве рассчитываем по формуле:

(5.1)

где площади занимаемые резисторами, конденсаторами, диодами, транзисторами, интегральными микросхемами и разъемами соответсвенно. Рассчитаем эти площади:

где количество резисторов С2-23-0.125,

С2-23-1, СП3-19А в схеме соответсвенно. Тогда:

Аналогично находим площади, занимаемые остальными элементами:

Тогда:

Необходимую площадь печатной платы рассчитываем по формуле:

(5.3)

где коэффициент заполнения платы, для профессиональной передающей аппаратуры

Тогда:

В соответствии с требованиями технического задания ширина платы должна быть не более 100мм. Тогда находим необходимую длину печатной платы:

Значит максимальный размер печатной платы для передающего устройства составляет 100х138мм.

Найдём площадь занимаемую всеми ЭРЭ в источнике питания:

,

где площади занимаемые резисторами, конденсаторами, диодами, диодными сборками и разъемами соответсвенно. Рассчитаем эти площади: