Book7 (1000297), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Максимально допустимая длина несогласованной линии связи мо-
жет быть оценена по формуле

lmах=(t_ф/k_с )(v₀/ ).

где t_Ф , — длительность фронта сигнала, с; k_c — эмпирическая посто-
янная, числовое значение которой зависит от конструкции схемы и ли-
нии связи (k _с = 3 ... 5).

Для наиболее часто встречающихся случаев v₀ = 2∙10⁸ м/с, k _c = 4.
Значения l _mах для разных значений фронтов сигналов:

Конструктивные способы согласования несогласованных длинных
линий изложены в разд. 7.2. Одним из эффективных способов умень-
шения помех при соединении элементов РЭС длинными линиями связи
является применение в качестве нагрузки диодов Шотки.

7.5. Расчет электрических параметров линий связи

Для расчета электрических параметров линий связи [33] достаточно
уметь рассчитывать электрическую емкость, индуктивность или волно-
вое сопротивление линии связи. При этом требуется применять доста-
точно сложные методы расчета, требующие использования ЭВМ. Рас-
четные формулы для определения параметров линий связи, выполнен-
ных проводным монтажом, даны в табл. 7.4.

В табл. 7.5 приведены формулы для расчета электрических парамет-
ров плоских кабелей некоторых конструкций. В таблице общий провод
обозначен G, а сигнальный — S. В ряде случаев при проектировании
РЭС удобно использовать эффективную диэлектрическую проницае-
мость среды ε _{г эф}, с помощью которой можно определить волновое со-
противление кабеля по формуле

где Z₀ — волновое сопротивление линии в однородной воздушной
среде.

290

Для получения ε _{r эф} в случае плоского кабеля используется форму-
ла [13]

где ε_r — относительная диэлектриче

Рис. 7.6. Относительный объем

воздушной среды в диэлектрике

плоского кабеля

291

екая проницаемость материала изоляции плоского кабеля; п — относительный объем воздушной среды, зависящий от конструкции плоского кабеля.Значение п определяется шагом установки проводников d , oтнoшeниeм
толщины плоского кабеля Н к шагу d
Для наиболее распространенной конст
рукции плоского кабеля зависимость
представлена на рис. 7.6.

Таблица 7.5

Расчет первичных и вторичных параметров печатного монтажа для
односторонних печатных плат может быть проведен на основе справоч-
ных формул [35], полученных методом конформных преобразований
(табл. 7.6). При этом система проводников заменяется плоскопарал-
лельной системой бесконечно тонких пластин.

Таблица 7.6

Емкость определяется по формуле

С = 8,%5е_гэфС₁1 пФ, (7.8)

где ε_rэф — эффективная диэлектрическая проницаемость изоляцион-
ных материалов; С_l — коэффициент, определяющий емкость на еди-
ницу длины рассчитываемой системы проводников; l — длина системы
проводников, м.

При определении ε _rэф для одно- и двухсторонних плат необходимо
учитывать диэлектрическую проницаемость основания платы ε _госн = 5,6...6, лакового покрытия ε_глак = 4 и воздуха е_г = 1. Точный учет

всех составляющих ε_{r эф},., осуществить трудно, но в любом случае ε_гэф
определяется неравенством ε _r0 < ε_{r эф} < ε _{r осн}.

Методика расчета электрической емкости линии связи в печатном
монтаже с помощью формулы (7.8) сводится к следующим этапам:

1. Вычисление модулей k и дополнительных модулей k' полных эл-
липтических интегралов первого рода К, К'. Модуль k определяется

293

геометрическими размерами расчетного сечения, и выражения для оп-
ределения k, К, К' приводятся в справочных таблицах, а дополнитель-
ный модуль k' определяется из соотношения

1. Определение модулярного угла α= arcsin k: и дополнительного
   модулярного угла 90° α' = arcsin k:'.

2. Определение эллиптических интегралов К и К' как функции со-
   ответственно модулярного и дополнительного модулярного углов по
   таблицам полных эллиптических интегралов первого рода, приведен-
   ным, например, в [35].

3. Вычисление C_l=f(K,K") по соотношениям, приведенным в

справочных таблицах и связывающим геометрические параметры сече-
ния линии и коэффициент С _l.

В большинстве случаев при вычислении С_l; приходится вычислять

К /К' или К' /К. Для упрощения расчетов их можно определить по
графику (рис. 7.7) как функцию параметра m. При вычислении пара-
метра m ' по выражениям, приведенным в табл. 7.6, необходимо вычис-
лить ряд вспомогательных коэффициентов t₁,t₂,t₃,q₁,q₂, по следующим формулам [35]:

t_i=(expλ_i-l)/(expλ_i+l), i = 1,2,3; (7.9)

λ_l=π(2b + d)/2h; λ₂ = πd/2h; λ₃ = π(2a + d)/2h ; (7.10)

Значения t_i,- по вычисленным λ_i, можно определить из графика (рис. 7.8).

Для элементов печатного монтажа двухсторонних печатных плат
расчет емкости может быть проведен по формулам, представленным в
табл. 7.7, а эффективная диэлектрическая проницаемость —_: по вспо-
могательному графику (рис. 7.9), где п — доля воздушной среды в об-
щем объеме диэлектрической среды линии связи.

В многослойных печатных платах линии связи организуются в виде
несимметричных линий в наружных слоях платы (см. табл. 7.7, п. 2) и
симметричных линий во внутренних слоях платы (рис. 7.10).

294

Рис. 7.7. Отношение К' /К как Рис. 7.8. График зависимости

функции параметра m f,- (А. ,•)

Для симметричных линий коэффициент С₁ при t = 0 рассчитывает-
ся по формуле С_l = 4К/К', а параметр т — по формуле m = th²(πa/2h).

Эффективная диэлектрическая проницаемость равна диэлектриче-
ской проницаемости материала оснований слоев платы.

Платы с тонкопроволочным монтажом (ТПМ) применяют при изго-
товлении малых партий изделий небольших размеров с хорошими вы-
сокочастотными характеристиками печатных плат, т.е. по степени ин-
теграции микроэлектронных устройств они могли бы успешно конкури-
ровать с МПП. Конструкции плат с ТПМ и плат стежкового монтажа
реализуются с помощью автоматизированной укладки изолированного
провода на основании.

295

Рис. 7.9. Относительный объем Рис. 7.10. Линия связи в печатном

воздушной среды в диэлектрике монтаже внутренних слоев МПП

двухсторонних печатных плат

Расчетная модель линии связи в этих случаях может быть сведена к
системе «проводник над плоскостью», однако точная оценка электро-
физических параметров усложняется из-за наличия вокруг провода ди-
электриков, а также в ряде случаев из-за сложности конфигурации гра-

Рис. 7.11. Линия связи в плате ТПМ (а) и ее расчетные модели при различных толщинах
адгезионного слоя (б, в, г): 1 — изоляционное основание; 2 — экранный слой; 3 — медный монтажный провод в изоляции; 4 — адгезионный слой; 5 —защитное покрытие

Рис. 7.12. Значение ε _{r эф} для линий ТПМ при ε _rад =5.

296

ниц раздела этих диэлектриков. Поперечное сечение линии связи в
ТПМ показано на рис. 7.11,а. Для упрощенной модели линии (рис.
7.11,6) расчеты могут быть проведены с использованием графиков
ε _гэф =f( r/h), представленных на рис. 7.12, на котором кривые 1-3 со-
ответствуют вариантам б, в, и, г, на рис. 7.11 при ε _{r ад}=5.
Коэффициент С_l рассчитывается по формуле

С_l = 2π/1п(2h/r) при 2h/r>3,

а емкость линии — по формуле (7.8). Волновое сопротивление линий
ТПМ определяется по формуле

Z = 17,08 + 34,83 ln (h /r), 0,01 ≤ r/h ≤ 0,3.

Для двухстороннего стержневого монтажа коэффициент С_l рас-
считывается по формуле

С_l = 2π/1п(1,27+h/2r), h/r>2;

диэлектрик линии принимается однородным, и тогда емкость на единицу длины линии С/l= 17,7πε_r/lπ( 1,27+h/2r) пФ/м, индуктивность на единицу длины линии L/l= |μ ln( 1,27+h /2г )/2π Гн/м, волновое сопротивление

Z = 60 ln (1,27+h/2r)/√ε_r Ом

7.6. Конструирование электрических соединений

Основными методами выполнения электрических соединений явля-
ются следующие: пайка, сварка, накрутка и обжатие, соединение токо-
проводящими клеями, сравнительные характеристики и параметры ко-
торых приведены в табл. 7.8.

Таблица 7.8

* Удельное объемное сопротивление.

Характеристики

Список файлов книги