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

Текст из файла (страница 9)

0,4 0,8 1,2 1,6 U_вх,В

В данной схеме устройства управления триггер Шмидта – в виде микросхемы 1533ТЛ2 (DD2).

1. Прежде чем последовательность коротких импульсов подавать на вход SID микропроцессора, необходимо обеспечить хорошую стабильность длительности данных импульсов, т.к. на входе элемента Шмидта все они будут иметь разную длительность. В составе серий ТТЛ имеется несколько аналого-импульсных схем – ждущих мультивибраторов. Они позволяют расширить длительность коротких импульсов, сформировать импульсы нужной длительности с хорошей стабильностью по длительности. Свой выбор я остановил на микросхеме 1533АГ3 – два ждущих мультивибратора с возможностью перезапуска. Каждый мультивибратор имеет выходы Q и , вход сброс, 2 входа разрешения запуска: В-прямой, -инверсный. Длительность выходного импульса определяется времязадающими элементами С и R ; _вых=0,45 R С .

Таблица истинности:

Если согласно этим условиям мультивибратор запущен, выходной импульс можно продолжить, подав на вход напряжение низкого уровня (или на вход В-высокого). С момента этой дополнительной операции до окончания импульса пройдет время _вых.

Схема включения:

G1 Q

В

R

5

9

12

10

16 5B

6 R

C

11 7

8

1.3. Расчеты параметров и элементов принципиальной схемы.

1.3.1. Расчет адресной шины и шины данных

микропроцессора 1821ВМ85.

При проектировании адресной шины и шины данных необходимо оценить величину токовой нагрузки, т.к. они связаны со множеством устройств, подключенных параллельно. Если для адресной шины и шины данных характерен ток, по величине превосходящий допустимое значение на выходе МП, то такую линию необходимо буферировать.

1. Расчет адресной шины:

Для микропроцессора максимально допустимая нагрузка на адресной линии составляет:

U_{вых L}=0,45 В I_{вых L}=2 мА

U_{вых H}=2,4 В I_{вых H}=400 мкА

для регистра 1533 UP22:

I_{вх Н}=20 мкА I_{вх H} =8 20=160 мкА 400 мкА

I_{вх L}=0,1 мА I_вхL =8 0,1=0,8 мА 2 мА

Таким образом входной ток микросхемы 1533ИР22 не является большим для МП 1821ВМ85.

Теперь проверим, обеспечивается ли нагрузочная способность для элементов схемы, которые являются адресной информации.

А11 А15

МП

DC

+5В А0 А15

А0 А7

А8 А10 А8 А12,А15

1533ИР22 А0 А1

ОЗУ

ПЗУ

Устройство В/В

I_{вх L}=I_{вх Н}=20 мкА – для ОЗУ

I_{вх L}=I_{вх Н}=10 мкА – для ПЗУ

I_{вх L}=I_{вх Н}=14 мкА – для устройства в/в.

I_{вх L} =I_{вх Н} =8 20+8 10+2 14=268 мкА 2,6 мА

I_{вх L}=24 мА для 1533ИР22

I_{вх Н}=2,6 мА

Адресные линии А8 А15 буферировать не надо, т.к.

I_{вх Н} =3 20+6 10+5 20=220 мкА 400 мкА

I_{вх L} =3 20+6 10+5 0,1 мА=620 мкА 2 мА

1. Расчет шины данных.

Для микропроцессора максимально допустимая нагрузка на шине данных составляет:

I_выхL=2 мА U_{вых L}=0,45 В

I_{вых H}=400 мкА U_выхH=2,4 В

для DНШУ 1533 АП6:

I_{вх L}=0,1 мА I_{вх L} =8 0,1=0,8 мА

I_{вх Н}=20 мкА I_{вх Н} =8 20=160 мкА

Выходной ток МП является большим, чем входной ток микросхемы 1533АП6, а значит обеспечивается нагрузочная способность по току

Проверим, обеспечивается ли микросхемой 1533АП6 нагрузочная информация для элементов схемы, которые являются «потребителями» информации о данных.

При записи информации в качестве нагрузки выступают следующие элементы схемы: РЗУ, 3 регистра 1533ИР23, Устройство В/В КР580ВВ55.

I_{вх L} =20 мкА 8+0,2 мА 24+14мкА 8=5,072 мА

I_{вх Н} =20 мкА 8+20мкА 24+14 мкА =752 мкА

Для микросхемы 1533 АП6

I_выхL=24 мА 5,072 мА

I_{вых H}=3 мА 752 мкА

Общий нагрузочный ток не является большим для ДНШУ 1533АП6.

При считывании информации из ОЗУ, ПЗУ или поступления информации от микросхемы 1533 АП6 (DD16) возникать проблем с перегрузкой не должно, т.к.:

I_выхL=2,1 мА для ПЗУ 573РФ4

I_{вых H}=0,1 мА

I_выхL=4 мА для ОЗУ 537РУ10

I_{вых H}=2 мА

I_выхL=24 мА для 1533 АП6

I_{вых H}=3 мА

Информация поступает в МП через ДНШУ 1533АП6 (DD5), для которого:

I_{вх L}=0,1 мА I_{вх L} =0,8 мА

I_{вх Н}=20 мкА I_{вх Н} =160 мкА

1. Расчет шины AD0 AD7 таймера 512ВИ1

I_{вх L}= I_{вх Н}=1 мкА I_вх =8 1 мкА=8 мкА

Очевидно, что информация в таймер (как адресная, так и информация о данных ) может поступать непосредственно с выходов AD0 AD7 микропроцессора, т.к. для него:

I_выхL=2 мА U_{вых L}=0,45 В

I_{вых H}=400 мкА U_выхH=2,4 В

1.3.2. Расчет ЦАП.

На выходе ОУ U_вых ~коду на входе 572ПА1. Т.к. разрядность ЦАП N=10, значит возможно 2^N=1024 различных значений U_вых.

Шкала изменений выходного напряжения 0 U_on

U_on=-9 В для каналов видео и звука.

U_on=-6 В для канала поляризации.

Следовательно дискрет напряжения на входе составляет:

1. Для видео:

U= =8,8 мВ

Пример: код U_вых,В

0000000000 0

0000000010 17,6 мВ

1111111111 9

1. Для звука:

U= =70,86 мВ

Пример: код U_вых,В

0000000000 0

0000001000 70,86 мВ

0000010000 141,72 мВ

1111111000 9

1. Для поляризации:

U= =23,53 мВ

Пример: код U_вых,В

0000000000 0

0000000100 23,53 мВ

1011111100 4,41

Вывод:

1. Для канала видео напряжение на выходе меняется от 0 до 9 В с шагом 8,8 мВ.

2. Для канала звука напряжение на выходе меняется от 0 до 9 В с шагом 70,86 мВ.

3. Для канала поляризации напряжение на выходе меняется от 0 до 4,41 В с шагом 23,53 мВ.

1.3.3. Расчет параметров КТ 3102 Б.

+5B

Н

VT

еобходимо обеспечить подачу U 3 В на вход разрешения 561 КТ3.

В качестве стабилитрона будем использовать КС139А на U_ст=3,9 В

при I_ст=1,8 мА

I₀<ст

R1= = =620 Ом

Е₂=I_эR_н+U_КЭ

I_э=0 Е₂=U_кэ

I_э, мА

U_кэ=0 I_э= пусть R_H=1 кОм

5 I_б=0,1 мА

4

3

2

1

5 10 15 20 U_кэ, В

Из графика следует, что I_э 3,1 мА

I_б=0,1 мА

I_б,мА

0 ,3 U_кэ=5 В

0 ,2 U_бэ=0,6 В

0 ,1

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 U_бэ, В

U_бэ=0,6 В U_бэ+U_RN=3,1+0,6=3,7 В

Т.к. U_ст=3,9 В, значит необходимо в базу транзистора включить R2

U_ст=U_R2+U_бэ+U_RN

U_R2=0,2 В

R2= = =2 кОм.

1.3.4. Цепь резонатора микросхемы 512 ВИ1.

Данные на резонансную цепь приводятся как справочный материал (радиоежегодник 1989 г.).

Если используется резонатор на 32768 Гц, то

R16=470 кОм

R7=22 мОм

С24=10 пФ

С25=20 пФ

С26=100 пФ.

1.3.5. Расчет RC-цепи микросхемы 1533АГ3.

Из справочного материала известно, что для микросхемы 1533АГ3

_вых=0,45 R C

Нам необходимо обеспечить _вых порядка 45 мкс

Пусть R =10 кОм, тогда С =10 нФ.

1.3.6. Расчет элементов цепи опорного напряжения.

а)

VD5 – КС191Ж

U_ст=9,1 В

I_{ст min}=0,5 мА

I_{cn max}=14 мА

U₁=-12 В

Пусть R4=390 Ом;

I= =7,4 мА

Вывод: при данном сопротивлении полученное расчетное значение тока стабилизации равное 7,4 мА попадает в диапазон допустимых значений тока стабилизации для данного стабилитрона.

В

R5

) VD3 – КС162

U_ст=6,2 В, U₂=-12 В

U₂

I_{ст min}=3 мА

VD3

I_{ст max}=22 мА

Пусть R5=1,2 кОм;

I= =4,8 мА

Вывод: при данном сопротивлении полученное расчетное значение тока стабилизации равное 4,8 мА попадает в диапазон допустимых значений тока стабилизации для данного стабилитрона.

1.4. Справочные данные.

1821ВМ85

Допустимые предельные значения:

1. Температура окружающей среды - -10 С.

2. Направление на всех выводах по отношению к корпусу –

-0,5 7 В.

1. Мощность рассеивания – 1,5 Вт.

Статические параметры в диапазоне температур -10 С.

576 РФ4

Статические параметры в диапазоне температур - 10 С.

Эксплуатационные параметры:

1. Время хранения информации: при наличии питания – не менее 25000 ч; при отсутствии – не менее 10⁵ часов.

2. U_n – 5 В

U_PR – 5 В (считывание)

21,5 В (программирование)

1. P_потр – не более 420 мВт.

2. t_{выб.адр.} – не более 300 450 мс.

t_{выб.разр.} – не более 120 150 мс.

1. Число циклов перепрограммирования – не менее 25.

2. Выход – 3 состояния.

3. Совместимость по вх. и вых. С ТТЛ схемами.

4. Ёмкость – 65536.

5. Организация – 8к х 8.

537 РУ10.

Статистические параметры в диапазоне температур -10 С.

Эксплуатационные параметры:

1. t_выб – не более 220 мс.

2. Р_потр: хранение U_n=5B – 5,25 мВт

U_n=2B – 0,6 мВт

обращение - 370 мВт

1. Выход – 3 состояния.

2. Совместимость по входу и выходу – с ТТЛ схемами.

3. Ёмкость – 16384.

4. Организация – 2к х 8.

1533 АГ3.

Предельные значения параметров

U_n=7 В

U_вх=7 В

Диапазон температур -10 С.

Рекомендуемое значение U_n=4,5 5,5 В.

Статистические параметры в диапазоне температур -10 С.

Параметр	Норма			Условие
Uвх Н, В Uвх L, В Uвых H, В Uвых L, В Iвх H, мА Iвх L, мА Iвых, мА Iвх пр, мА Iпотр, мА	Не менее	Не более	Порог. напр. Н уровня Порог. напр. L уровня Un=4,5; Uвх Н=2,0 Uвх L=0,8; IвыхH=-0,4 Un=4,5; Uвх H=2,0 Uвх L=0,8; IвыхL=4 8 Un=5,5; Uвх Н=2,7 Un=5,5; Uвх L=0,4 Un=5,5; Uвых =2,25 Un=5,5; Uвх =7 Un=5,5; Uвх Н=4,5 Uвх L=0
	2,0 2,5 -30	0,8 0,4 0,5 20 40 -0,1 -0,2 -112 0,1 18

Динамические параметры:

Время задержки распространения

не более 39 мс

не более 48 мс

не более 23 мс

512 ВИ1

1. U_n=5 В 10%.

2. I_потр, мА.

статический режим 0,1

динамический режим при

f_max тактовых импульсов 4

f_min 0,1

1. Выходной ток высокого (низкого) уровня при U_{вых Н}=4,1 В, (U_выхL=0,4 В), мА – 1,0 1,6.

2. Входной ток, мкА 1.

1533ИР23.

Предельные значения параметров

Un=7 В

U_вх=7 В

Диапазон температур -

Рекомендуемое значение U_n=4,5 5,5 В

Статистические параметры в диапазоне температур - .

1533 ИР22

Предельные значения параметров

U_n=7 В U_вх=7 В

Диапазон температур -

Рекомендуемое значение U_n=4,5 5,5 В

Динамические параметры:

Время задержки распространения

1. при вкл.

По D не более 16 мс

По С не более 23 мс

2. при выкл.

По D не более 23 мс

По C не более 22 мс.

Статистические параметры в диапазоне температур - .

1533 АП6

Предельные значения параметров

U_n=7 В U_вх=7 В

Диапазон температур -

Рекомендуемое значение U_n=4,5 5,5 В

Статистические параметры в диапазоне температур - .

Динамические параметры:

Время задержки распространения сигнала не более 10 мс.

1533 ИД7

Предельные значения параметров

U_n=7 В U_вх=7 В

Диапазон температур -

Рекомендуемое значение U_n=4,5 5,5 В

Статистические параметры в диапазоне температур - .

Динамические параметры:

Время задержки распространения сигнала 17 22 мс.

1533ЛН1; 6 инверторов

Предельные значения параметров

U_n=7 В U_вх=7 В

Диапазон температур -

Рекомендуемое значение U_n=4,5 5,5 В

Динамические параметры:

Время задержки распространения сигнала 8 11 мс.

Статистические параметры в диапазоне температур - .

1533ЛЛ1; элемент 4 или (два входа)

Предельные значения параметров

U_n=7 В U_вх=7 В

Диапазон температур -

Рекомендуемое значение U_n=4,5 5,5 В

Статистические параметры в диапазоне температур - .

Динамические параметры:

Время задержки распространения сигнала 12 14 мс.

1533ТЛ2; 6 триггеров Шмидта -инверторов

Предельные значения параметров

U_n=7 В U_вх=7 В

Диапазон температур -

Рекомендуемое значение U_n=4,5 5,5 В

Статистические параметры в диапазоне температур - .

Динамические параметры:

Время задержки распространения сигнала не более 22 мс.

572ПА1.

Разрядность	tустан., мкс	л %	Рпотр, Вт
10	5	0,1 0.8	0,1

К140УД8

580 ВВ55.

Статистические параметры в диапазоне температур - .

КОНСТРУКТОРСКО-

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

РАЗДЕЛ

2.1. Патентный поиск.

В настоящее время широкое применение получили микропроцессорные средства, применяемые в устройствах управления бытовой аппаратурой. Патентов на данный вид схем мной обнаружено не было. Поэтому в качестве базовой модели возьмем устройство управления, применяемое в тюнере спутникового ТВ «Садко» 3В.025.006 ТУ, выпущенного ПО «Квант».

Характеристика тюнера в ТВ «Садко».

Технические параметры:

1. U_пит=220 В (187 242 В) 50 Гц.

2. Диапазон рабочих частот: 0,95 1,75 ГГц.

3. Р_пот=50 Вт.

4. Избирательность по соседнему каналу при расстройке 25 МГц20 db. Избирательность по зеркальному каналу при расстройке +960 МГц относительно нижней частоты 950 МГц 20 db.

5. Отношение сигнал / шум в канале изображения при U_ном на входе (-70 db Вт) при U_{вых видео} (10,1) 56 db.

6. f _зв=950 1750 МГц.

7. U_вых зв5 мВ.

8. f перестройки частоты звукового сопровождения 5 8,5 МГц.

9. Непрерывная работа при сокращении параметров ТУ – не менее 8 часов.

10. Предельные климатические условия:

• влажность 93 % при Т=25С.

• Т=-40С.

1. Параметры при воздействии однократных ударов

а=15 д при t_U=2 мс 15 ис.

1. Наработка на отказ: не менее 510³ часов.

2. Масса – 6,5 кг.

В данном тюнере спутникового телевидения применяется сенсорное управление с ручной настройкой на соответствующем канале. Перестройка производится с помощью подстроечных резисторов. Все это приводит к ограничению количества запоминаемых программ до восьми. Подача сигналов управления в остальные блоки тюнера осуществляется нажатием соответствующих кнопок на передней панели тюнера. Устройство управления выполнено по аналоговой элементной базе.

Все это приводит к ряду неудобств при технической эксплуатации тюнера данной модели. Большинства недостатков можно избежать при использовании в качестве основного элемента устройства управления процессора, который будет управлять деятельностью всей схемы управления.

Применение процессора в качестве основного элемента управляющей схемы приведет:

1. К увлечению количества принимаемых каналов с 8 до 99 и их запоминанию.

2. К увеличению быстродействия перестройки частоты от f_min до f_max. Скорость перестройки зависит от f_такт процессора.

3. К увеличению точности настройки со строго определенным шагом.

4. К увеличению количества принимаемых сигналов звукового сопровождения.

5. К дополнительным удобствам при эксплуатации тюнера – наличие дистанционного управления, вывод сведений на экран о реальном времени, программирование времени включения тюнера.

6. К уменьшению масса - габаритных размеров.

2.2 Разработка конструкции блока.

Блок является основным элементом при проектировании РЭА. Он объединяет печатные узлы и другие элементы. Разработку конструкции блока можно производить исходя из базовых несущих конструкций. Но в некоторых случаях, например при проектировании бытовой аппаратуры, целесообразно разрабатывать оригинальную несущую конструкцию. Это позволяет повысить коэффициент заполнения объема, уменьшить массу и габаритные размеры изделия.

Каркас блока выполнен из алюминия АД-1 толщиной 1 мм. Кожух блока, из-за требований, предъявляемых к прочностным характеристикам конструкции, выполнен из стального листа марки СТ10 толщиной 1 мм. Передняя панель выполнена также из стального листа марки СТ10 толщиной 1 мм.

Так как стальной кожух не стоек к коррозии, применено покрытие из анилинового красителя черного цвета, что обеспечивает необходимую антикоррозийную стойкость при эксплуатации и хранении.

Для пайки применяют припой ПОС – 61.

Габаритные размеры блока в длину и ширину соответственно: 505 мм и 300 мм.

Данные размеры определяются суммарными габаритными размерами плат и зазорами между ними. Высота определяется высотой трансформатора и шириной платы индикации и составляет 55 мм.

2.3. Выбор и определение типа платы, ее технологии изготовления, класса точности, габаритных размеров, материала, толщины, шага координатной сетки.

1. По конструкции печатные платы с жестким и гибким основанием делятся на типы:

• односторонние

• двусторонние

• многослойные

Для данного изделия необходимо использовать двустороннюю печатную плату с металлизированными монтажными и переходными отверстиями. Несмотря на высокую стоимость, ДПП с металлизированными отверстиями характеризуются высокими коммутационными свойствами, повышенной прочностью соединения вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы и позволяет уменьшить габаритные размеры платы за счет плотного монтажа навесных элементов.

Для изготовления печатной платы в соответствии с ОСТ 4.010.022 и исходя из особенностей производства выбираем комбинированный позитивный метод.

1. В соответствии с ГОСТ 2.3751-86 для данного изделия необходимо выбрать четвертый класс точности печатной платы.

2. Габаритные размеры печатных плат должны соответствовать ГОСТ 10317-79. Для ДПП максимальные размеры могут быть 400 х 400 мм. Габаритные размеры данной печатной платы удовлетворяют требованиям данного ГОСТа.

3. В соответствии с требованиями ОСТ 4.077.000 выбираем материал для платы на основании стеклоткани – стеклотекстолит СФ-2-50-1,5 ГОСТ 10316-78. Толщина 1,5 мм.

4. В соответствии с ГОСТ 2.414078 и исходя из особенностей схемы, выбираем шаг координатной сетки 1,25 мм.

5. Способ получения рисунка – фотохимический.

2.4. Конструкторский расчет элементов печатной платы.

1. Шаг координатной сетки – 1,25 мм.

2. Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току:

в_min1= , где

I_max=30 мА t=0,02 мм j_доп=75 А/мм²

1. Определяем минимальную ширину проводника исходя из допустимого падения напряжения на нем:

в_min2= , где

U_доп 12 В0,05=0,6 В l=0,5 м =0,0175

в_min2= =0,022 мм.

1. Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:

d=d_э+bd_но+Г, d_но=0,1 мм, Г=0,3 мм.

а) для микросхем

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

б) для резисторов

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

в) для диодов и стабилитронов

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

г) для транзисторов

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

д) для конденсаторов

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

е) для разъема

d_э=1 мм d=1,4 мм

1. Рассчитанные значения сводятся к предпочтительному ряду размеров монтажных отверстий:

0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.

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

1. Минимальное значение диаметра металлизированного отверстия:

d_min H_пл, где Н_пл=1,5 мм – толщина платы; =0,25

d_min 1,50,25=0,5 мм

1. Диаметр контактной площадки:

D=d+d_во+2в_m+в_во+(²_d+²_p+в²_но)^1/2

d_во=0,5 мм; в_m=0,025 мм в_во=в_но=0,05 мм

_р=0,05 мм; _d=0,05 мм

d_во+2 в_m+в_во+(²_d+²_p+в²_но)^1/2=0,05+0,05+0,05+(32510^-4)^1/2=0,24

d=0,7 мм D=0,95 мм

d=0,9 мм D=1,15 мм

d=1,5 мм D=1,75 мм

1. Определение номинальной ширины проводника:

в=в_MD+в_НО, где

в_MD=0,15 мм; в_НО=0,05 мм

в=0,15+0,05=0,2 мм

1. Расчет зазора между проводниками:

S=S_MD+в_ВО, где

в_ВО=0,05 мм; S_MD=0,15 мм

S=0,15+0,05=0,2 мм

1. Расчет минимального расстояния для прокладки 2-х проводников между отверстиями с контактными площадками диаметрами D1 и D2.

l= +в_n+S(n+1)+_l , где

n=2; _l=0,03 мм

l=1,05+0,4+0,6+0,03=2,1 мм.

2.5. Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей получения защитного рисунка.

1. Минимальный диаметр контактной площадки:

D_min=D_1min+1,5hф+0,03

D_1min=2(в_м+ +_d+_p)

d_max1=0,9 мм

D_1min=2(0,025+0,45+0,05+0,05)=1,15 мм

D_min1=1,15+0,6=1,21

d_max2=1,5 мм

D_min2=1,81 мм

1. Максимальный диаметр контактной площадки:

D_max=D_min+(0,02…0,06)

D_max1=1,21+0,02=1,23 мм

D_max2=1,81+0,02=1,83 мм

1. Минимальная ширина проводника:

в_min=в_1min+1,5hф+0,03, где

в_1min=0,15 мм

в_min=0,15+0,6=0,21

1. Максимальная ширина проводника:

в_max= в_min+(0,02…0,06)

в_max=0,23 мм

1. Минимальная ширина линии на фотошаблоне:

в_мmin= в_min-(0,02…0,06)

в_мmin=0,21-0,02=0,19 мм

1. Максимальная ширина линии на фотошаблоне:

в_мmax= в_min+(0,02…0,06)

в_мmax=0,21+0,06=0,27 мм

1. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

S_1min=L₀-[D_max/2+_p+ в_max/2+_l]

L₀=1,25 мм

S_1min=1,25-0,615-0,05-0.115-0,03=0,44 мм

1. Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

S_2min=L₀-(D_max+2_p)

L₀=1,25 мм+0,3 мм=1,55 мм

S_2min=1,25-1,23-20,05+0,03=0,20 мм

1. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотоблоке:

S_3min=L₀-(B_max+2_l)

L₀=1,25 мм

S_3min=1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм

1. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотоблоке:

S_4min=L₀-(D_мmax/2+_p+в_мmax/2+_l)

L₀=1,25 мм

S_4min=1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм

1. Минимальное расстояние между двумя контактными площадками на фотоблоке:

S_5min=L₀-(D_мmax+2_p)

L₀=1,55 мм

S_5min=1,55-1,25-0,1=0,2 мм

1. Минимальное расстояние между двумя проводниками на фотоблоке:

S_6min=L₀-(в_мmax+2_l)

L₀=1,25 мм

S_6min=1,25-0,27-0,06=0,92 мм

2.6. Расчет проводников по постоянному току.

Наиболее важными электрическими свойствами печатных плат по постоянному току является нагрузочная способность проводников по току и сопротивление изоляции.

Практически сечение проводника рассчитывается по допустимому падению напряжения U_п на проводнике:

1. U_п= в_п=0,23 мм h_ф=0,02 мм

l=0,5 м =0,0175 I=30 мА

U_п= =57 мВ

U_пзпу=0,40,5 В

1. Расчет сечения печатного проводника сигнальной цепи:

S_c = =6,610^-4 мм

1. Расчет сечения печатного проводника шины питания и земли:

S_пз = =21,8810^-4 мм²

1. Поверхностное сопротивление изоляции:

R_S= l₃=0,96 мм l=0,5 м

_S=510¹⁰ Ом

R_S= =9,610⁷ Ом

1. Объемное сопротивление изоляции:

R_V= _V=510⁹ Омм

S_п=в_п²=4,4110^-2 мм² h_пп=1,5 мм

R_V= =1,710¹⁴ Ом

1. Сопротивление изоляции:

R_U= = =9,610⁷ Ом

1. R_U>10³R_вх, где R_вх= =10 кОм.

2.7. Расчет проводников по переменному току.

1. Падение импульсного напряжения на длине проводника в l cм.

U_L=L_по L_по=1,8 ; I=6 мА; t_U=5 нс

U_L=1,8 =2,16

1. Максимальная длина проводника:

l_max< = =185 cм

1. Задержка сигнала при передаче по линии связи:

t_з = = =5; =1; ₀=0,33 нс/м

l=0,5 м

t_з=0,50,33 =0,37 нс

1. Взаимная индуктивность и емкость двух проводников:

l_з в_пр

C₁¹=0,09(1+)lg(1+2в_пр/l_з+в_пр²/l_з²)=

0,09(1+5)lg(1+2 +( )²)=0,1пФ/см

С₁=С₁¹l=0,350=5 пФ

М₁¹=2(ln -1)=2(ln -1)=6,86 мГн/см

М₁=М₁¹l=6,860,5=3,43 мГн

C₂¹=

= ; f()=2arctg + ln(4²+1)

= =13,04 f()=5,13

C₂¹= =0,047 пФ/см

С₂=С¹₂l=2,35 пФ

М₂¹=2 =10,44 мГн/см

М₂=М₂¹l=5,22 мГн

С₃¹=0,17

С₃¹=0,175 =0,72 пФ/см

С₃=С₃¹l=36 пФ

С₄¹=0,2

С₄¹=1+ =1,31 пФ/см

С₄=С₄¹l=68 пФ

1. Между рядом расположенными проводниками существует электрическая связь через сопротивление изоляции R_U, взаимную емкость С и индуктивность М, которая приводит к появлению на пассивной линии связи напряжения перекрестной помехи от активной линии. Надежная работа цифровых электронных схем будет обеспечена, если напряжение помехи не превысит помехоустойчивости логических схем

U=U_RU+U_C+U_LЗПУ

В состоянии лог. «1» помеха слабо влияет на срабатывание логического элемента, поэтому рассмотрим случай, когда на входе микросхемы лог. «0». При этом:

U_вх0=0,4 В U_вых0=0,4 В f=510⁵Гц

I_вх0=0,1 мА I_вых04 мА Е₀=2 В

R_вх0=4 кОм R_вых0=100 Ом

U= =

= =

=0,4910^-36,2-j269,3=0,13 В<0,4 В

2.8. Оценка вибропрочности и ударопрочности.

1. Оценка собственных частот колебаний платы:

f₀=

М=М_п+m_рэ=авh+m_рэ=2151201,510^-6+0,28=0,4 кг

К=К(+ )^1/2

К=22,37 =1 ==0 К=22,37

D=

f₀= Гц

1. Оценка коэффициента передачи по ускорению:

(х, у)=

а(х, у) и а_о – величины виброускорений в точке (х, у) и опорной соответственно:

(х, у)=

= = =6,3710^-3

= = =0,42 K₁(x)=K₁(y)=1,35 из графика

(х, у)=1,39

а(х, у)=а₀(х, у)=8g1,39=11,13g

Оценка амплитуды виброперемещения.

1. S_B(x,y)=₀(x,y)

₀= = мм

S_B=1,211,39=1,68 мм

1. Определим максимальный прогиб печатной платы:

_В=S_B(x,y)-₀=0,47 мм

Вывод: а_доп=15g>a(x,y)=11,13g

0,003в=0,54 мм>_B=0,47 мм

Расчет ударопрочности.

1. Частота ударного импульса:

= =10^-3 c =3140

1. Коэффициент передачи при ударе:

К_у=2sin =2sin =0,45

=6,95 – коэффициент расстройки

1. Ударное ускорение:

а_у=Н_уК_у=15g0,45=6,72g

1. Ударное перемещение:

мм

Вывод: а_доп=35g>a_y=6,72g

0,003в=0,54 мм>Z_max=0,15 мм

1. Частным случаем ударного воздействия является удар при падении прибора. Относительная скорость соударения:

V₀=V_y+V_0T

V_y= H=0,1 м

V_0T=V_yK_CB=1,410,68=20,97 м/с

V₀=1,41+0,97=2.38 м/с

Действующее на прибор ускорение:

а_п=2V₀f₀=6,282,3871,9=109g

a_доп=150g>a_п=109g

2.9. Расчет теплового режима.

Размеры нагретой зоны:

l₃₁=180 мм; l₃₂=215 мм; l₃₃=15 мм

Размеры блока:

l₁=220 мм; l₂=255 мм; l₃=55 мм

1. Площадь блока.

S=2(l₁ l₂+( l₁+ l₂) l₃)=2(0,220,255+(0,22+0,255)0,055)=0,16 м²

1. Поверхность нагретой зоны:

S_H3=2(l₃₁ l₃₂+( l₃₁+ l₃₂) l₃₃)=2(0,180,215+(0,18+0,215)0,015)=0,09 м²

1. Удельная мощность, рассеиваемая блоком:

q= =93,75 Вт/м²

1. Удельная мощность, рассеиваемая зоной:

q_H3= Вт/м²

1. Перегрев блока и нагретой зоны относительно окружающей среды:

Т,С

20

15

10

5

Т₁=10С - q

T₂=15C - q_НЗ

50 100 150 200 250 q,q_НЗ Вт/м²

1. Площадь вентиляции:

S_BO=S0,2=0,160,2=0,032 м²

1. Коэффициент перфорации:

К_ПФ=

1. Коэффициент, учитывающий перегрев при наличии вентиляционных отверстий:

К_m=У(К_ПФ)

K

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

_m

K_m=0,5

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 К_ПФ

1. Перегрев поверхности блока с учетом перфорации:

Т=0,93К_mТ₁=0,930,510=4,65С

1. Перегрев нагретой зоны с учетом перфорации:

Т_НЗ=К_mТ₂=0,515=7,5С

1. Перегрев воздуха в блоке:

Т_СП=0,6Т_НЗ=0,67,5=4,5С

1. Удельная мощность, рассеиваемая компонентом:

q_K= = =2555,4 Вт/м²

1. Перегрев поверхности компонента:

Т_К=Т_НЗ(0,75+0,25 )=7,5(0,75+0,25 )=34,4С

1. Перегрев воздуха над компонентом:

Т_СК=Т_СП(0,75+0,25 )=20,61С

1. Температура блока:

Т=Т_ОС+Т=25+4,65=29,65С

1. Температура нагретой зоны:

Т_НЗ= Т_ОС+Т_НЗ=25+7,5=32,5С

1. Температура воздуха в нагретой зоне:

Т_СП= Т_ОС+Т_СП=25+4,5=29,5С

1. Температура компонента:

Т_К= Т_ОС+Т_К=25+34,4=59,4С

1. Температура окружающей компонент среды:

Т_СК= Т_ОС+Т_СК=25+20,61=45,61С

Т_доп=70С>Т_К=59,4С

В данном блоке не нужна принудительная вентиляция, т.к. естественные условия допускают температурный режим.

2.10. Расчет качества.

Расчет качества будем производить по следующим показателям:

1. Назначения.

2. Надежности.

3. Технологичности.

4. Эргономико-эстетическим.

1)

Q= =1,58, Q₂=q_im_i

Характеристики

Список файлов реферата