48696 (Разработка универсального программного модуля (УПМ) для РЭУ), страница 3

Режим записи: на адресные входы A0-A16 и на входы данных D0-D7 подаётся нужная комбинация, и данные записываются в накопитель.

Режим чтения: на адресные входы A0-A16 поступает нужный адрес, и данные считываются с выводов D0-D7.

При применении этой микросхемы запрещается подавать сигналы на входы микросхемы при отключенном напряжении питания. При включении БИС ОЗУ первым должно подаваться напряжение питания, а затем – входные сигналы. При выключении БИС ОЗУ сначала должны отключаться входные сигналы, а затем – напряжение питания. Напряжение входных сигналов не должно превышать напряжение питания микросхемы Vcc.

Таблица 4

3. Конструкторская часть проекта

Существует четыре принципа конструирования печатных плат (ПП):

1) моносхемный

2) схемно-узловой

3) каскадно-узловой

4) функционально-узловой.

1) При моносхемном принципе конструирования полная электрическая принципиальная схема изделия располагается на одной печатной плате, все компоненты платы устанавливаются последовательно, в первую очередь размещаются цепи наиболее чувствительные к внешним воздействиям, плата имеет прямоугольную форму, на которой входы и выходы цепи разнесены по противоположенным сторонам платы.

Достоинства: простота, отсутствие блочных соединений, высокая надежность, низкий вес и низкая цена.

Недостатки: трудность обслуживания (при выходе из строя одного элемента необходимо заменить всю плату).

2) При схемно-узловом принципе конструирования на одной печатной плате располагается часть полной принципиальной схемы имеющие входные и выходные характеристики. Этот принцип аналогичен с моносхемным.

Достоинства: универсальность, простота, легкий ремонт изделий.

Недостатки: сложность соединения деталей, невысокая надежность и наличие паразитной емкости.

3) При каскадно-узловом принципе конструирования полная принципиальная схема разделяется на каскады специального назначения и каждый каскад устанавливается на отдельной ПП. Упрощение производительности ПП повышает число вспомогательных компонентов, что повышает стоимость изделия.

Достоинства: простота обслуживания, стойкость к механическим воздействиям. Недостатки: большой вес, наличие паразитной емкости.

4) При функционально-узловом принципе конструирования полная принципиальная схема делится на узлы. Узлы располагаются на отдельных ПП, что позволяет набирать из отдельных узлов принципиальные схемы любого назначения.

Достоинства: надежность, универсальность, большая плотность деталей. Недостатки: много механических соединений, что усложняет процесс монтажа и сборки изделия.

Более сложной и ответственной задачей при конструировании ЭВТ является компоновка разработанного изделия.

Компоновка – это размещение на плоскости или в пространстве различных элементов схемы и изделий. Элементами могут быть: ЭРЭ, функциональные узлы различных конструкций (микросхемы, блоки).

В результате компоновки должны быть определенны геометрические размеры и формы всех элементов конструкции. Компоновка производится по схеме электрической принципиальной. Конструктор должен создать модель изделия с учетом различных факторов и требований ТЗ. Конструктору необходимо принять решение и учесть условия производства и эксплуатации изделия, от того насколько правильно выполнена компоновка зависят технические и эксплуатационные характеристики изделия, его ремонтопригодность и надежность. При разработке и компоновке приходится учитывать сложную совокупность факторов, связанных с особенностью функционирования и эксплуатации изделия. Учитываются электрические параметры и тепловые режимы, определяются геометрические размеры и формы отдельных элементов конструкции.

Методы компоновки:

1) Натуральное объемное моделирование (использования реальных элементов).

2) Метод аппликации (все стандартные детали вырезаются из картона в реальном виде, затем конструктор располагает их на поле чертежа платы).

Компоновка должна удовлетворять следующим требованиям:

1) Между отдельными элементами, узлами, блоками должны отсутствовать паразитные электрические взаимосвязи, которые могут изменить характеристики и нарушить функционирование элементов.

2) Тепловые поля, возникающие в ЭВТ, вследствие перегрева отдельных элементов не должны нарушать технические характеристики аппарата.

3) Необходимо обеспечить легкий доступ к деталям, узлам, блокам в конструкции для контроля, ремонта и обслуживания.

4) Габариты и масса изделия должны быть небольшими.

Критерии качества компоновки конструкции.

Основными параметрами компоновки являются: объем, масса и площадь аппаратуры. Для определения качества компоновки необходимо оценивать как качество компоновки в целом, так и отдельные элементы.

В данном курсовом проекте используется моносхемный принцип конструирования, так как этот метод имеет низкую стоимость, достаточную надежность, а также отсутствуют блочные соединения. Шаг координатной сетки 2,5 мм. Методом компоновки выбрано натуральное объемное моделирование.

Конструкторский расчёт печатной платы УПМ

Конструкторский расчет производится по следующим формулам:

• Шаг координатной сетки 1,25 мм

• Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току:

b_min = I_max / J_доп × t

• Определяем минимальную ширину проводника исходя из допустимой потери напряжения на нем:

b_min2 = I_max × I × p / U_доп × t

• Номинальное значение диаметра монтажных отверстий для микросхем, резисторов, диодов, стабилитронов, транзисторов, конденсаторов:

d = d_Э + |6d_ИЭ| + Г

d_Э = 0,5 мм

d = 0,9 мм

для разъемов

d_Э = 1 мм

d = 1,4 мм

• Рассчитанные значения сводятся к предпочтительному ряду размеров монтажных отверстий: 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5.

Номинальное значение диаметров монтажных отверстий для разъёма d = 1,5 мм.

• Минимальное значение диаметра металлизированного отверстия:

b_min ≥ H_ПЛ × γ

• Диаметр контактной площадки:

D = d + Δd_BO + 2bm + Δb_BO + (δ²_d+ δ²_p+Δb²_HO)^1/2

• Определение номинальной ширины проводника:

b = b_MD + |b_HO|

• Расчёт зазора между проводниками:

S = S_MD + Δb_BO

• Расчёт минимального расстояния для прокладки двух проводников между отверстиями с контактными площадками диаметром DI 1) 2

L = (Dl + D2/2) + b_N + S (n – 1) + δ1

Формулы для расчета размера элементов конструкции ПП (ОПП, ДПП, Г'ПП). Стандарт (25.347–82) устанавливает основные параметры конструкции ПП.

Наименьший номинальный диаметр контактной площадки расчитывают по формуле:

D = (d + Δb_BO) + 2b + Δt_BO + 2Δd_TP + (T²_d + T²_p + Δt²_ПО)

Δd_BO – верхнее предельное отклонение диаметра отверстия.

Δt_BO – верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки

Δd_TP – значение подтравливания диэлектрика в отверстии (для ОПП и МПП) равно 0,03 мм; для ДПП и ГПК равно 0.

Δt²_ПО – нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки.

Наименьшее номинальное расстояние 1 n-го количества проводников рассчитывают по формуле:

l = (Dl + D2/2) + th + S (n – 1) + T

D1 и D2 – диаметры контактных площадок

n – количество проводников

толщина многослойной печатной платы рассчитывают по формуле:

Hn = ΣHc + (0.6…0,9) ΣHnp

Нп – толщина МПП Не – толщина слоя МЛН

Нпр – толщина прокладки изоляционного основания (по стеклоткани)

4. Технологическая часть проекта

Процесс соединения отдельных деталей и материалов, обеспечивающий их взаимное расположение в сборочных единицах, системах, называется сборкой.

Закрепление деталей и материалов в необходимом положении, называется установкой.

Технологический процесс, включающий сборку и установку, называется монтажом. Формовка выводов элементов применяется с целью увеличения расстояния от корпуса элемента до места пайки. ИМС устанавливаются на расстоянии 1–1,5 мм от монтажной плоскости, с целью более эффективного охлаждения. Установка РЭ должна обеспечить надёжное механическое и электрическое соединение.

Пайка технологический процесс, при котором обеспечивается неразъёмное соединение металлических или металлизированных поверхностей деталей. Соединение осуществляется припоем. Прочность паяного соединения обеспечивается в результате взаимного растворения и диффузии металла соединяемых поверхностей и припоя. При пайке основной материал не плавится. От нагрева спаиваемых деталей зависит степень взаимного проникновения припоя и основного материала. С целью защиты от воздействия кислорода во время пайки используются флюсы.

В технологический процесс пайки входят следующие операции:

1. Подготовка спаиваемых поверхностей.

2. Прогрев спаиваемых поверхностей с одновременным нанесением на места пайки флюса и припоя.

3. Фиксация соединяемых деталей и выдержка в одном положении до полного застывания припоя.

4. Очистка места пайки от остатков флюса и других отходов процесса пайки.

К специальному контролю токоведущих частей монтажа относится проверка целости и соответствия цепей, состояния изоляции и величины переходных сопротивлений. Под целостью подразумевается отсутствие в ней обрыва. Целость цепей и правильность их проверяются прозвонкой. Для прозвонки используют тестеры, вольтметры, пробники.

По способам контроля различают:

1. визуальный.

2. геометрический.

3. механический.

4. электрический.

5. технологический.

Визуальным контролем выявляется наличие дефектов на поверхности детали, сборочной единицы. При визуальном контроле проверяются качества паек, состояние разъемных соединений, наличие изломов проводов и жил в многожильных кабелях, плавность хода переменных резисторов, конденсаторов.

Геометрическим контролем проверяют соответствие размеров и форм деталей, сборочных единиц образцам и чертежам.

Механический контроль выполняется для проверки прочности крепления деталей, сборочных единиц, а так же различных соединений электрического монтажа. Для проверки применяют различные динамометры.

Электрический контроль осуществляется путем проверки на соответствие картам сопротивлений или напряжений, а так же различных параметров на соответствие техническим требованиям или программе контроля.

Технологический контроль состоит в проверке правильности проведения всех операций технологического процесса. Этот контроль необходим для предотвращения нарушений технологических режимов из-за замены материалов, неисправного действия оборудования и так далее.

После завершения полного контроля изделия сравнивают полученные характеристики и параметры с заданными. Если отклонение заданных параметров от полученных больше 10%, то изделие бракуется и возвращается на доработку. Если изделие отвечает заданным параметрам, то оно запускается в эксплуатацию.

Этапами технологического процесса сборки монтажа и наладки макета для программирования и отладки программ является:

1) Входной контроль печатной платы и элементов на соответствие заданному качеству, производится на рабочем столе при помощи лупы с пятикратным увеличением.

2) Лужение выводов, устанавливаемых радиоэлементов. Производится на полуавтоматической линии лужения с применением припоя «ПОС-61» и флюса «ЛТИ-120».

3) Формовка и обрезка выводов устанавливаемых радиоэлементов производится на специализированной установке. Замеры производятся штангенциркулем.

4) Контроль подготовленных к пайке радиоэлементов на соответствие заданным параметрам производится на радиомонтажном столе с применением мультитестора и лупы с пятикратным увеличением.