Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет ширины шин питания и элементов печатного монтажа

1. Исходя из технологических возможностей, выбираем метод получения платы – комбинированный, способ получения рисунка – позитивныйи 3-й класс точности.

2. Определяем минимальную ширину, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

где – максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках (определяется из анализа электрической схемы);

– допустимая плотность тока, выбирается в зависимости от метода изготовления из таблицы 20.

t – толщина проводника, мм.

Таблица 20 - Основные параметры методов изготовления

Метод изготовления	Толщина фольги,	Допустимая плотность тока,	Удельное сопротивление,
	ф, мкм	, А/мм2	r, Ом×мм2/м
Химический внутренний слой МПП	20, 35, 50		0,050
Наружные слои ОПП, ДПП	20, 35, 50
Комбинированный	20, 35, 50	75, 48, 38	0,0175
Позитивный
Электромеханический	–		0,050

I_мах=1,7А J_доп=48А/мм² t=0.075мм

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

где, – удельное объемное сопротивление (табл.);

– длина проводника, м;

– допустимое падение напряжения, определяется из анализа электрической схемы.

Допустимое падение напряжения на проводниках не должно превышать 5% от питающего напряжения для микросхем и не более запаса помехоустойчивости.

r=0,0175Ом×мм²/м;

t=0.075мм; L=0,12м;

U_доп=0.25В;

I_мах=1,7А;

мм

Ширина печатного проводника принимается равной 2 мм.

В=2 мм.

4. Определяем номинальное значение диаметра монтажных отверстий

где, – максимальный диаметр вывода, устанавливаемого ЭРЭ;

– нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия;

– разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ в пределах 0,1¸0,4 мм.

d_э = 0,6 мм;

r = 0,15 мм;

Dd_но= -0,05 мм

мм

Из ряда диаметров переходных отверстий по ГОСТТ 10317-79 0.5 выбираем из предпочтительного ряда диаметров отверстий 0.8мм.

3. Рассчитаем диаметр контактных площадок.

Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП, изготавливаемых комбинированным методом:

где, – толщина фольги;

– минимальный эффективный диаметр площадки;

где – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки;

и – допуски на расположение отверстий и контактных площадок

– максимальный диаметр просверленного отверстия

мм

мм;

мм

мм

мм

мм

мм

Максимальный диаметр контактной площадки:

мм

6. Определяем ширину проводников. Минимальная ширина проводников для ДПП, изготовленных комбинированным позитивным методом, мм:

где – минимальная эффективная ширина проводника;

мм для плат 3-го класса точности

мм

Максимальная ширина проводников:

мм

7. Определяем минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

где – расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

– допуск на расположение проводников (таблица)

мм

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

где, – расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

мм

Минимальное расстояние между двумя проводниками:

где, – расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

мм

Таблица 21 - Допуски на расположение отверстий и контактных площадок

Параметры	Класс точности ПП
Расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, в м	0,06	0,045	0,035	0,025
Допуск на расположение проводников на ОПП и ДПП , мм	0,15	0,10	0,05	0,03
Допуск на расположение контактных площадок dр на ОПП и ДПП при размере платы менее 180 мм, мм	0,35	0,25	0,20	0,15
Допуск на расположение отверстий dd при размере платы менее 180 мм, мм	0,20	0,15	0,08	0,5
Допуск на отверстие Dd, с металлизацией, Æ=1мм, мм	±0,10	±0,10	±0,05	±0,05
Минимальное значение номинальной ширины проводника в, мм	0,60	0,45	0,25	0,15

На основании произведенных расчётов параметров печатного монтажа была проведена трассировка и монтаж электронных компонентов.

3.3. Расчёт надёжности

Современная РЭА имеет очень высокую функциональную возможность. При непрерывном усложнении радиотехнических приборов и систем наблюдения происходит диспропорция между темпами роста сложности и покомпонентной надежности РЭА. Особое значение приобретает проблема надежности для систем управления сложными автоматическими процессами, для систем бортовой РЭА. Необходимо также учитывать, что элементной базой для современной специальной аппаратуры являются интегральные микросхемы (ИМС), где отказ каждой из них может привести к выходу из строя аппаратуры в целом. Таким образом, при проектировании РЭА одной из основных задач является задача обеспечения требуемой надежности. В ряде случаев задача обеспечения надежности приобретает первостепенное значение и имеет приоритет перед задачами обеспечения минимальных габаритов, массы и стоимости аппаратуры.

Надежность – свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям пользования. Из определения следует, что надежность является комплексным свойством аппаратуры, которое в зависимости от сложности изделия и условий его эксплуатации может характеризоваться одним или целым набором показателей, основным из которых является безотказность в работе.

Безотказностью называется свойство аппаратуры непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени.

Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки – отказ не возникнет.

Отказом называется событие, заключающееся в полной или частичной потере работоспособности изделия.

Существуют различные методы повышения надежности. Наиболее жесткие требования по надежности предъявляют к космической РЭА и РЭА специального

назначения. При этом необходимо еще учитывать, что указанные категории аппаратуры, подвергаются сложным климатическим и механическим воздействиям. К общим мерам по обеспечению заданной высокой надежности относятся:

1. четкая регламентация условий эксплуатации изделий;

2. выбор для изделия комплектующих элементов обладающих высокой надежностью и стабильностью характеристик;

3. реализация технологических мероприятий обеспечивающих бездефектное изготовление устройств;

4. создание системы всесторонних производственных испытаний, обеспечивающих выявление производственных дефектов аппаратуры и ее элементов.

Произведем расчет надежности изделия.

Вначале рассчитаем интенсивность отказов каждой группы элементов. Выбранные по табличным данным значения λ_oi, для используемых в модуле ЭРИ.

Таблица 22 - Интенсивность отказов каждой группы элементов

Используя полученные данные, определяются интенсивности отказов ЭРИ.

Интенсивность отказов резисторов:

λ_р= λ_oр к m_р ,1/ч

λ_р= 0,87*2,07*5= 9,0045 *10^-61/ч

Интенсивность отказов диодов:

λ_д= λ_oд к m_д ,1/ч

λ_д= 0,2*2,07*1= 0,414*10^-6 1/ч

Интенсивность отказов конденсаторов:

λ_к= λ_oк к m_к ,1/ч

λ_к= 0,04*2,07*2= 0,1656*10^-6 1/ч

Интенсивность отказов микросхем:

λ_мкс= λ_oмкс к m_мкс ,1/ч

λ_мкс= 0,013*2,07*12= 0,32292*10^-6 1/ч

Интенсивность отказов паяльных соединений:

λ_пс= λ_oпс к m_пс ,1/ч

λ_пс= 0,01*2,07*450= 9,32* 10^-61/ч

Интенсивность отказов кварца:

λ_кв= λ_oкв к m_кв ,1/ч

λ_кв= 0,05*2,07*1=0,1*10^-6 1/ч

Определяем интенсивность отказов модуля:

Λ=Σλ_i,1/ч

Λ=9,0045 +0,414 +0,1656 +0,34983 +9,32+0,1=19,35 *10^-61/ч

Определяем среднее время наработки на отказ:

Т_{ср. расч}=1 / Λ, ч

Т_{ср. расч}=1 / 19,35 *10^-6=51679 час

Определяем вероятность безотказной работы:

Р(t)=е ^{- Λt}

Р(1000)=е ^-19,35*1000 = 0.98

Заключение

Целью курсового проекта является конструирование модуля 16-разрядного ЭВМ с таймером.

При выполнении курсового проекта были выполнены следующие работы:

-анализ назначения, область применения и условия эксплуатации ЭВМ.

- описание принципиальной схемы, включающее описание работы функциональных блоков и элементов принципиальной схемы ЭВМ;

-описание функционального назначения электрорадиоизделий (ЭРИ), их параметры и конструктивные характеристики. Рассмотреть и проанализировать вариант проекта, а так же произвести выбор элементной базы, максимально удовлетворяющей требованиям поставленной задачи;

- выбор типа конструкции блока и типа конструкции печатной платы. Определяются требования к конструкции печатной платы, материалу основания. необходимость дополнительной защиты. Анализируется функциональная и конструкторская сложность узла, устройства и в соответствии с ГОСТ производится выбор типа блока и типа конструкции печатной платы;
-выбор и обоснование класса точности и группы жесткости. Для осуществления трассировки выбирается необходимый класс точности печатной платы на основе анализа конструкторской сложности функционального узла, характеристик элементной базы, условий эксплуатации, надежности, технологии изготовления. Исходя из условий эксплуатации (климатических факторов) определяется группа жесткости;

- выбор материала основания печатной платы. На основании анализа условий эксплуатии, класса точности и группы жесткости печатной платы, реализуемых функций, по ТУ на материалы конкретного вида и ГОСТ, производится выбор материала для основания печатной платы.

- Компоновка и размещение ЭРИ на плате. На основе установочных размеров интегральных микросхем, электрорадиоэлементов компонентов, с учетом рекомендаций и ограничений, производится их компоновка и размещение. Рассматриваются различные варианты по размещению элементов на печатной плате (первый или второй вариант). Выбор конфигурации печатной платы. С учетом технологических зон, зоны установки соединителя, требований модуля второго уровня, по ГОСТ производится определение габаритных размеров (уточняется при трассировке) печатной платы.

- расчет потребляемой мощности.. Рассчитывается электрическая мощность потребляемая устройством

- расчет ширины шин питания и элементов проводящего рисунка. Производится расчет элементов печатного монтажа.

-расчет надежности. Производится расчет среднего времени наработки на отказ и вероятность безотказной работы устройства за определенны отрезок времени.

Приложение А - Опись документов

Приложение B - Перечень элементов

Литература

1.Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры. Под редакцией В.А. Шахнова. Москва, изд. МГТУ им. Баумана. 2002.

2.Е.В. Пирогова. Проектирование и технология печатных плат. М.:Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана,2002

3.Шахнов В.А. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. Москва, Радио и связь, 1992.

4.Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Москва, РадиоСофт, 2000.

5.Кузнецов С.А. Проектирование печатных плат.Москва,Информатика, 2001.