49811 (Разработка устройства "Светодиодный пробник p-n переходов")

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет автоматики и электромеханики

Кафедра автоматизированных вычислительных систем

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ»

Тема проекта «Разработка устройства “Светодиодный пробник p-n переходов”»

Расчетно-пояснительная записка

ВОРОНЕЖ 2009

Содержание

Задание на курсовой проект

Замечание руководителя

Введение

1. Описание работы устройства

2. Создание интегрированной библиотеки компонентов

2.1 Создание символов компонентов

2.2 Создание посадочных мест компонентов

2.3 Формирование таблиц выводов компонентов

3. Создание принципиальной электрической схемы

3.1 Настройка редактора P-CAD Schematic

3.2 Ввод принципиальной электрической схемы устройства

3.3 Верификация схемы

3.4 Оформление чертежа схемы по ЕСКД

4. Создание печатной платы

4.1 Настройка редактора P-CAD PCB

4.2 Упаковка принципиальной электрической схемы на печатную плату

4.3 Размещение компонентов на печатной плате

4.4 Трассировка печатной платы

4.5 Верификация печатной платы

4.6 Добавление рамки со штампом

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ А

ПРИЛОЖЕНИЯ Б

ПРИЛОЖЕНИЯ В

ПРИЛОЖЕНИЯ Г

ВВЕДЕНИЕ

Система P-CAD предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) вычислительных и радиоэлектронных устройств. В состав P-СAD входят четыре основных модуля – P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Library Executive, P-CAD Autorouters и ряд других вспомогательных программ.

P-CAD Schematic и P-CAD PCB – соответственно графические редакторы принципиальных электрических схем и ПП. Редакторы имеют системы всплывающих меню в стиле Windows, а наиболее часто применяемым командам назначены пиктограммы.

Автотрассировщики вызываются из управляющей оболочки P-CAD РСВ, где и производится настройка стратегии трассировки. Информацию об особенностях трассировки отдельных цепей можно с помощью стандартных атрибутов ввести на этапах создания принципиальной схемы или ПП. Трассировщик QuickRoute относится к трассировщикам лабиринтного типа и предназначен для трассировки простейших ПП. Трассировщик Shape-Based Autorouter - бессеточная программа автотрассировки ПП. Программа предназначена для автоматической разводки многослойных печатных плат с высокой плотностью размещения элементов. Эффективна при поверхностном монтаже корпусов элементов, выполненных в различных системах координат. Имеется возможность размещения проводников под различными углами на разных слоях платы, оптимизации их длины и числа переходных отверстий.

1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

Светодиодный пробник p-n переходов

Позволяет проверить “обычные” диоды и транзисторы (например серии КД522, КТ503, КТ801), но и многие кремневые биполярные высокочастотные транзисторы и диоды. (не рекомендуется проверять некоторые германиевые высокочастотные и сверхчастотные маломощные транзисторы (серии ГТ341, ГТ 346, ГТ387 и т.п.) и кремневые сверхвысокочастотные(серии КТ3115, 2Т3124 и др.), требующие особо бережного обращения.

Принцип работы.

Питающее напряжение переменного тока поступает на выпрямитель из диода VD1 и сглаживающего конденсатора C1, а также на цепочку R2VD2VD3, ограничивающего амплитуду импульсов подводимых к зажимам X1,X2 до 3.5-4.2В.

Когда к зажимам ничего не подключено или проверяемый переход имеет обрыв (сгорел), плюсовые полуволны напряжения проходят через диоды VD5, VD4 и заряжают конденсатор C3 до напряжения около 1.5 В. Полевой транзистор VT1 закрывается, а биполярный VT2 открывается. Зажигается зеленый кристалл светодиода.

В то же время полуволны минусовой полярности проходят через диоды VD6, VD7 и заряжают конденсатор C2. Открывается транзистор VT3, зажигается кристалл красного цвета. В итоге одновременного свечение обоих кристаллов приводит к тому, что зеленый и красный цвета, смешиваясь, дают желтый цвет свечения.

Если к зажимам подключить исправный диод в показанной на схеме полярности, амплитуда минусовых полуволн будет ограничена на уровне падения напряжения, на открытом переходе диода. Тогда диоды VD6,VD7 окажутся закрытыми, что приведет к разрядке конденсатора C2 и закрытию транзистора VT3. Индикатор Hl1 светится зеленым цветом. Когда диод окажется подключенным к зажимам в обратной полярности, откроется транзистор VT1, а VT2 закроется. Индикатор будет светиться красным цветом.

В случае короткого замыкания проверяемого перехода оба биполярных транзистора окажутся закрытыми, что приведет к погасанию светодиода.

Резистор R3 способствует более полному открыванию транзистора VT1, что позволяет, использовать на его месте транзистор с небольшим начальным током стока.

Рисунок 1 - Схема электрическая принципиальная

2. СОЗДАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ БИБЛИОТЕКИ КОМПОНЕНТОВ

Создание компонентов схемы в системе P-CAD производится с помощью трех редакторов:

1. P-CAD Symbol Editor (Редактор символов). В этом редакторе создаются условно-графические обозначения (символы) компонентов схемы.

2. P-CAD Pattern Editor (Редактор шаблонов). В этом редакторе создаются посадочные места (шаблоны) компонентов схемы.

3. P-CAD Library Executive (Менеджер библиотек). В данном редакторе заполняются таблицы соответствия выводов между символами и их шаблонами.

2.1 Создание символов компонентов

Если есть готовые библиотеки, то символы компонентов можно взять из этих библиотек. Если в библиотеке нужного символа нет (или нет библиотеки), то его нужно создать и записать в библиотеку (или создать новую библиотеку). Символы компонентов принципиальной электрической схемы создаются в редакторе P-CAD Symbol Editor.

Для выполнения задания необходимы следующие символы компонентов схемы:

1. Электролитический конденсатор.

2. Конденсатор.

3. Резисторы мощностью 0,125 и 0,25.

4. Транзистор p-n-p.

5. Двухцветный светодиод L799.

6. Диод.

7. Транзистор полевой p-n-p.

8. Стабилитрон.

8. Контакты.

9. Питание.

1. Заземление.

Вначале необходимо создать библиотеку, в которую будут записываться создаваемые компоненты, в том числе и их символы. Для этого нужно выбрать пункт меню Библиотека/Новый и в стандартном диалоговом окне сохранения файлов ввести имя новой библиотеки (MyPCAD.lib) и сохранить ее.

Далее устанавливаются следующие настройки редактора в пункте меню Параметры:

1. Размер рабочей области окна – А4.

2. Единицы – mm.

3. Шаг сетки – 2,5 мм и 1,25 мм.

4. Толщина линии – 0,6 мм.

5. Стиль текста – DefaultTTF.

В результате формируется требуемый символ, который необходимо сохранить в созданной ранее библиотеке MyPCAD.lib.

2.2 Создание посадочных мест компонентов

Если есть готовые библиотеки, то посадочные места компонентов можно взять из этих библиотек. Если в библиотеке нужного шаблона компонента нет (или нет библиотеки), то его нужно создать и записать в библиотеку (или создать новую библиотеку). Посадочные места компонентов создаются в редакторе P-CAD Pattern Editor.

Для выполнения задания необходимы следующие шаблоны компонентов схемы:

1. Сглаживающий конденсатор 470 мкФ.

2. Конденсатор 10мкФ * 6.3 В, 0,22 мкФ.

3. Резисторы 39, 820 Ом ; 22, 2.7, 1.2, 12, 56 КОм ; 5.1 Мом.

4. Транзисторы КТ3107И.

5. Двухцветный светодиод L799.

6. Диоды КД103А.

7. Диод КД209А.

8. Транзистор 2П103Б.

9. Стабилитроны КС133А.

10. Контакты.

11. Питание ±12 В.

12. Заземление.

Перед тем как создавать посадочные места нужно создать файл технологических параметров, в котором задаются стили контактных площадок и стили переходных отверстий. Предварительно устанавливаются следующие настройки в пункте меню Параметры:

1. Размер рабочей области окна – 80 мм x 80 мм.

2. Единицы – mm (миллиметры).

3. Шаг сетки – 2,5 мм и 1,25 мм.

4. Ширина дорожки – 0,25 мм.

5. Размер, форма и диаметр контактной площадки.

6. Стиль текста – DefaultTTF.

7. Слой – Top Silk.

В таблице 1 приведены посадочные места и символы, используемые в проекте.

Таблица 1 - Посадочные места и символы

2.3 Формирование таблиц выводов компонентов

При решении задачи формирования таблиц выводов компонентов используется редактор P-CAD Library Executive.

Для выполнения задания необходимы библиотеки, содержащие следующие компоненты:

1. Сглаживающий конденсатор 470 мкФ.

2. Конденсатор 10мкФ * 6.3 В, 0,22 мкФ.

3. Резисторы 39, 820 Ом ; 22, 2.7, 1.2, 12, 56 КОм ; 5.1 МОм.

4. Транзисторы КТ3107И.

5. Двухцветный светодиод L799.

6. Диоды КД103А.

7. Диод КД209А.

8. Транзистор 2П103Б.

9. Стабилитроны КС133А.

10. Питание ±12 В.

11. Заземление.

Сформируем таблицы выводов созданных элементов с помощью редактора P-CAD Library Executive. Для начала открывается библиотека с созданными элементами в этом редакторе. В результате получается список всех созданных элементов.

Рисунок 2 - Заземление