размеры платы, мм 190х150;

проводники на плате имеют покрытие сплавом «Розе».

Определим минимальный диаметр контактной площади для отверстия под микросхемы серии К157УД2.

D=(d+_Δd_b0)+2b+_Δt_b0+(Td²+T₀²+_Δt_n0)^1/2, (10.1)

где d—номинальный диаметр металлизированного отверстия, равный 0.8мм;

_Δd_b0—верхнее отклонение диаметра отверстия, равное 0.05мм;

b—величина гарантийного поиска, равная 0.15мм

_Δt_b0— верхнее отклонение ширины проводника, равное 0.15мм;

Td—диаметральное значение позиционного допуска расположения центра отверстия относительно номинального положения узла координатной сетки, равное 0.1мм;

Т₀—диаметральное значение позиционного допускарасположения контактной площадки относительно его номинального положения, равное 0.25мм;

_Δt_n0—нижнее предельное отклонение ширины проводника, равное 0.1мм

Подставляя численные значения в формулу (10.1), имеем:

D=(d+_Δd_b0)+2b+_Δt_b0+(Td²+T₀²+_Δt_n0)^1/2=(0.8+0.05)+0.3*0.2+0.15+(0.15²+

0.25²+0.1²)^1/2=1.61

Таким образом, минимальный диаметр контактных площадок для отверстий диаметром 0.8мм под выводы радиоэлементов равен 1.61мм.

Определим минимальный диаметр контактной площадки для отверстий диаметром 1.5мм под переключатели типа П2К.Расчетная формула аналогична формуле (10.1):

D=(1.5+0.1)+2+0.2+0.15+(0.15²+0.25²+0.12²)^1/2=2.46мм.

6.3.2 Расчет печатной платы эквалайзера по постоянному току

В результате расчета необходимо оценить наиболее важные электрические свойства печатной платы: нагрузочную спосоюность проводников, сопротивление изоляции, диэлектрическую прочность основания платы.

исходные данные для расчета:

номинальное напряжение питания U_пит, В ±16В±5%;

топустимое падение напряжения в цепях питания U_п.д., В 5х10¹²В;

ток, потребляемый всеми радиоэлементами, установленными на плате I, A 0.274;

максимальная длина печатного проводника для данной серии микросхем,ln, м 0.13;

толщина фольги печатной платы h_ф, м 3.5х10^-5;

удельное сопротивление проводника на печатной плате ρ, Ом·м 1.7х10^-8;

Определим минимальную ширину проводника для выбранных выше значений по формуле:

, (6.3.2.1)

где t_n—минимальная ширина проводника.

Таким образом, для нормальной работы устройства ширина проводника в цепях питания и «земли» должна быть не менее 3.15х10^-4м, т.е. 0.3мм. Указанные цепи целесообразно выбрать шириной порядка одного миллиметра.

Сечение печатного проводника цепей питания и остальных цепей определяется по формуле:

, (6.3.2.2)

где S_nn-сечение печатного проводника на плате.

Подставим в формулу (10.3) численные значения, будем иметь:

или 3.45х10^-3 мм²

Одновременно сечение печатного проводника определяется формулой:

S_nn=h_фt_n, откуда определим толщину фольги:

Результаты расчета свидетельствуют о правильности выбора толщины фольги 35мкм. Толщина фольги выбиралась также с учетом максимальной адгезионной прочности печатной платы. При расстояниях между проводниками порядка 0.3…0.5мм максимально допускается напряжение для стеклотекстолита, из которого изготовлена плата, составляет не менее 50В. В разрабатываемой конструкции печатной платы, таким образом, обеспечивается с трехкратным запасом диэлектрическая прочность основания платы.

6.4 Расчет механической прочности и системы виброударной защиты

Так как создаваемый эквалайзер может быть отнесен к наземной РЭС, то при транспортировке, случайных падениях и т.д., он может подвергаться динамическим воздействиям. Изменение обобщенных параметров механических воздействий на наземную РЭА находятся в пределах:

вибрация, Гц 10…70

виброперегрузка n=(1…4)g

ударные сотрясения n_y=(10…15)g

длительность τ=(5…10)мс

линейные перегрузки n=(2…4)g

Используя эти данные, проведем проверочный расчет платы эквалайзера на виброустойчивость. Печатная плата должна обладать значительной усталостной долговечностью при воздействии вибрации. Для этого необходимо, чтобы минимальная частота собственных колебаний платы удовлетворяла условию:

(6.4.1)

где n_B—вибрационные перегрузки в единицах g;

в—размер короткой стороны платы, мм;

γ_f0—безразмерная постоянная, числовое значение которой зависит от значения частоты собственных колебаний и воздействующих ускорений.

Собственную частоту платы (первую гармонику) f₀ вычислим по формуле Рэлея-Ритца:

(6.4.2)

где --поправочный коэффициент на материал

(Е_с=2.1*10¹¹Па—модуль Юнга для стали,

ρ_с=7.85кг/м³—плотность стали;

Е—модуль упругости материала ,

ρ—плотность материала платы);

-поправочный коэффициент на массу

(m_э—масса элементов, равномерно размещенных на плате; m_n—масса платы);

В—частотный коэффициент;

h—толщина платы, см;

а—длина платы, см.

Конструктивные параметры платы:

а=190мм; в=150мм; h=1.2кг/м³;

материал: стеклотекстолит СФ-1;

Е=0.325*10¹¹Па; ρ=2.18кг/м³;

масса платы:

m_n=а*в*h*ρ=19*15*0.12*2.18=74.556≈74.6г;

масса ЭРЭ, размещенных на плате m_э=246.85г.

Вычисляем поправочный коэффициент:

Согласно соотношению , находим коэффициент В=98.02.

Подставив найденные значения величин в (), получим:

f=10⁴*0.746*0.481*98.02*0.12*1/19²=116.91Гц

Для проверки условия (6.4.1) выбираем значение γ_f0=25 при n_B=(3…10)g, f₀=(100…400)Гц. Тогда:

Следовательно, условие (9.1) не выполняется:

Необходимо изменить собственную частоту платы. С этой целью увеличим высоту платы до h=2мм. С учетом:

m_n= а*в*h*ρ=19*15*0.2*2.18=124.26г,

получим

f₀=10⁴*0.746*0.578*98.02*1/19²*0.2=234.15Гц

т.е. 234.15>138.78. Таким образом, условие (9.1) выполнено. Это значит, что плата эквалайзера будет обладать достаточной усталостной долговечностью при воздействии вибраций.

1. Расчет надежности устройства

Исходными данными для расчета являются значения интенсивностей отказов и элементов конструкции (см. табл. 11.1)

Расчет надежности устройства состоит из следующих этапов:

1. Определяем значение суммарной интенсивности отказов по формуле:

, час^-1 (6.4.1)

где n- число наименований радиоэлементов и элементов конструкции устройства;

- величина интенсивности отказа i-го радиоэлемента,

элемента конструкции с учетом заданных для него условий эксплуатации: коэффициента электрической нагрузки, температуры, влажности, технических нагрузок и т.п.;

N_i- количество радиоэлементов, элементов конструкции i-го наименования.

1. Определяем значение величины наработки на отказ Т по формуле:

Т= I/ , час (6.4.2)

1. Определяем значение вероятности безотказной работы P(t) по формуле:

P(t)=е^-t , (6.4.3)

где t- заданное значение вероятности безотказной работы устройства в часах.

4) Полученные результаты сравниваются с заданными.

Таблица 11.1 Справочные и расчетные данные об элементах конструкции

Примечания:_oi- априорная номинальная интенсивность отказов при температуре окружающей среды 20^оС и коэффициенте нагрузке К_нi= 1;