135540 (722203), страница 2
Текст из файла (страница 2)
, где СМ – погрешность смещения проводников относительно линии КС; bпр – ширина проводника. В нашем случае СМ = 0,05 мм; bпр = 0,25 мм; bпр мин = 0,395.
Номинальная ширина:
bпр.н = bпр.мин + Т , где Т – ширна проводника в сторону уменьшения. Т 0,03 мм, bпр.н = 0,425 мм.
2.5. Определение минимального расстояния между проводником и КП с МО
, где lРА – шаг КС, lПК = 0,195 мм.
2.6. Определение минимального расстояния межде двумя соседними КП
3. Электрический расчет печатной платы
3.1. Определение максимального падения напряжения на проводниках
, где Imax = суммарный ток потребления схемы; - удельное сопротивление меди (материала проводников); lПР – максимальная длина проводника на плате; tпр – толщина проводящего слоя; bпр – ширина проводника.
Суммарный ток потребления схемы равен суммарному току потребления всех ИМС схемы. Токи потребления используемых ИМС следующие:
ИМС | Количество ИМС | Ток потребления, мА |
К561УД2А | 1 | 60 |
К176ИЕ5 | 1 | 0,25 |
К176ЛА7 | 1 | 0,1 |
К176ИЕ2 | 5 | 0,1 |
К561ИЕ14 | 5 | 0,1 |
Суммарный ток потребления схемы | 61,35 мА |
По чертежу печатной платы определим максимальную длину проводника: lПР = 0,155 м
tпр = 0,035 мм; = 0,175 Оммм2/м ; bпр = 0,425 мм; тогда UПР = 0,11 В.
3.2. Определение мощности потерь
, где fT – тактовая частота работы схемы; UПИТ – напряжение питания схемы; tg - тангенс угла диэлектрических потерь материала печатной платы; С – емкость между слоями платы.
В качестве fT примем вдвое увеличенную максимальную частоту входного сигнала частотомера: fT = 200 кГц. Исходя из схемы электрической принципиальной UПИТ = 9 В. Для стеклотекстолита tg = 0,002. Для определения емкости воспользуемся следующей формулой:
, где - диэлектрическая проницаемость стеклотекстолита, = 5,5; S – площадь печатных проводников . Примем площадь печатных проводников равной десяти процентам площади одной стороны печатной платы, тогда при размерах печатной платы 175 х 135 S = 2207 мм2 .
При таких данных С = 54,6 пФ. Тогда РПОТ = 1,110-5 Вт.
3.3. Определение емкости между двумя параллельно идущими проводниками на одной стороне ПП
, где LПР – максимальная длина параллельно идущих проводников на одной стороне ПП; ЭФ – эффективная диэлектрическая проницаемость, ЭФ = 3,25; d – расстояние между краями проводников, d = ШКС – bПР. Тогда С = 1,613 пФ.
3.4. Определение взаимной индуктивности между двумя параллельно идущими проводниками на одной стороне ПП
3.5. Определение емкости между двумя параллельно идущими проводниками на разных сторонах ПП
, где L= - максимальная длина двух параллельно идущих проводников на разных сторонах ПП, исходя из чертежа ПП L= = 0,02 м.
х, (х) – коэффициенты, учитывающие краевой эффект: , х = 9,41; (х) = 3,042; тогда С1 = 6,3110-14 Ф.
4. Размещение конструктивных элементов
Для обеспечения минимальной длины проводников и минимального количества переходных отверстий, т.е. оптимального размещения КЭ на ПП применяется метод размещения КЭ с помощью матрицы связей. Для упрощения расчетов в матрице связей учитывается только размещение ИМС. Дискретные компоненты размещаются по возможности ближе к тем элементам, с которыми у них наибольшее количество связей.
В матрицу связей заносится количество связей между элементами. В нашем случае матрица связей имеет вид:
DA1 | DD1 | DD2 | DD3 | DD4 | DD5 | DD6 | DD7 | DD8 | DD9 | DD10 | DD11 | DD12 | | |
DA1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
DD1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
DD2 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 |
DD3 | 0 | 0 | 1 | 0 | 3 | 2 | 2 | 2 | 4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 14 |
DD4 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | 3 | 2 | 2 | 0 | 4 | 0 | 0 | 0 | 14 |
DD5 | 0 | 0 | 0 | 2 | 3 | 0 | 3 | 2 | 0 | 0 | 4 | 0 | 0 | 14 |
DD6 | 0 | 0 | 0 | 2 | 2 | 3 | 0 | 3 | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 14 |
DD7 | 0 | 0 | 0 | 2 | 2 | 2 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 13 |
DD8 | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 8 |
DD9 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 8 |
DD10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 8 |
DD11 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 8 |
DD12 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 8 |
i- число связей i-го элемента со всеми остальными (локальная степень) , где аkj – j-й элемент в k-й строке матрицы связей.
Выбираем элемент (вершину) с наименьшей локальлной степенью. В нашем случае – это вершина DA1. Элемент DA1 размещаем в позицию Р1. Далее в строке, сответствующей элементу DA1 находим ячейку с наибольшим количеством связей и в позицию Р2 помещаем элемент из соответствующего столбца матрицы связей. В нашем случае это элемент DD1. Далее анализируем строку, соответствующую элементу DD1 аналогично предыдущей и т.д. В результате получим следующее размещение ИМС по посадочным местам:
DA1 | DD1 | DD2 | DD3 | DD4 | DD5 | DD6 | DD7 | DD8 | DD9 | DD10 | DD11 | DD12 |
Р1 | Р2 | Р3 | Р4 | Р7 | Р8 | Р11 | Р12 | Р5 | Р6 | Р9 | Р10 | Р13 |
На печатной плате посадочные места разместим следующим образом:
Р1 | Р2 | Р3 | Р4 | Р5 |
Р6 | Р7 | Р8 | Р9 | |
Р10 | Р11 | Р12 | Р13 |
5. Расчет основных показателей надежности
Основными показателями надежности являются интенсивность отказов , вероятность безотказной работы Р и вероятность отказа Q.