Разработка конструкции печатной платы типового элемента замены ЭВМ с использованием САПР радиоэлектронной аппаратуры

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА (РОАТ)

 

«Управление процессами перевозок»

«Вычислительная техника»

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему:

 «Разработка конструкции печатной  платы типового элемента замены ЭВМ с использованием САПР радиоэлектронной аппаратуры»

По дисциплине:

 «Конструкторско-технологическое  обеспечение производства ЭВМ»

 

 

 

Выполнил:  

студент 4 курса

Губаев Э.А.

1060-П/ЭВМ-3198

 

 

Проверил:

К.Т.Н. доц. А.Е.Ермаков

 

 

Москва – 2014г.

Содержание

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ   3 
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ         
1. Расчёт ориентировочной площади печатной платы и   4

 выбор её размеров        

2. Выбор материала печатной платы      5
3. Расчёт элементов проводящего рисунка печатной платы  5
3. ГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
1. Чертёж схемы электрической принципиальной   8
2. Перечни элементов        9
3. Сборочный чертёж печатной платы      10
4. 1.Чертёж отверстий на печатной плате с указанием таблицы  

      сверловки(автоматическая трассировка)                                 12

      1.Вид печатной платы со стороны

пайки (автоматическая трассировка)     13

5. 1. Вид печатной платы со стороны     

компонентов (автоматическая трассировка)     14

           

4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ        15        

 

1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Разработать конструкцию печатной платы (ПП) типового элемента замены (ТЭЗ) ЭВМ с использованием САПР радиоэлектронной аппаратуры.

Электрическая принципиальная схема представлена на рисунке 8

Класс точности – 2

Вид конструктивного исполнения компонентов устанавливаемых на печатную плату – планарные корпуса.

 

2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчёт ориентировочной площади  печатной платы и выбор её  размеров

Расчет ориентировочной площади ПП ( ) выполняется по формуле:

,

где – площадь i-го компонента, которая определяется его габаритными размерами, указанными в соответствующей справочной литературе;

ni – количество однотипных ЭРЭ;

 – площадь зазора  вокруг i-го компонента. На практике этот зазор составляет 2…3 мм;

N – общее количество однотипных ЭРЭ

Расчет площади, занимаемой компонентами на ПП, сведен в табл. 1

Таблица 1

Наименование компонента	Количество	Площадь компонентов с учетом зазора, мм2	Общая площадь, занимаемая однотипными компонентами, мм2
Микросхема LM2900	1	153,36	153,36
Микросхема MAX151ACWG	1	310,8	310,8
Микросхема 74ALS258	2	159,608	319,216
Микросхема 8031AH	1	196	196
Микросхема 74ALS154	1	141,5823	141,5823
Микросхема SN74ALS00AD	1	150,7472	150,7472
Оптоизолятор DA3	1	89,9415	89,9415
Разъем Header 9	1	263,625	263,625
Разъем Header 17	1	207	207
Кварцевый резонатор ECS-35-17-7S	1	29,8928	29,8928
Конденсатор Cap Pol3	1	49,796	49,796
Конденсатор Cap Semi	2	49,796	99,592
Транзистор BCW89	16	55,6946	891,1136
Резистор DS80PCI800	35	29,8928	1046,248
Транзистор BCW72	1	55,6946	55,6946
Итого			4004,609

 

В соответствии с ГОСТ 53429-2009 печатная плата будет иметь размер: ширина-40 мм; длинна-60 мм, т.к. элементы будут располагаться на обоих сторонах печатной платы.

2.2 Выбор материала печатной  платы

 

Для изготовления печатных плат химическим  и комбинированным методами необходимо иметь листовой материал в виде изоляционного основания с приклеенной к нему металлической фольгой. В зависимости от назначения печатной платы в качестве изоляционного основания используют в основном гетинакс и стеклотекстолит различной толщины. Фольгу делают из меди, поскольку она обладает хорошими проводящими свойствами.

Фольгированный материал может быть односторонним (например СФ-1-35) или двухсторонний (например СФ-2-35). В последнем случае фольгу наносят на две стороны изоляционного основания. Фольгированный гетинакс (ГФ) уступает остальным материалам как по физико-механическим, так и по электрическим свойствам.

Фольгированный гетинакс (ГФ) рекомендуется использовать для аппаратуры, работающей при нормальной влажности окружающего воздуха. Фольгированный стеклотекстолит (СФ) обладает повышенной нагревостойкостью и может работать при температуре свыше с не более 100 часов.

Для устройств железнодорожной автоматики и средств вычислительной техники рекомендуется применять СФ.

 

3. Расчёт элементов проводящего рисунка печатной платы

 

Минимальный диаметр контактной площадки рассчитывается по формуле:

 

,

 

где - диаметр отверстия =0,6;

- верхнее предельное отклонение диаметра отверстия ( )

- глубина подтравливания диэлектрика для многослойных печатных плат (принимается равной 0,03 мм);

- гарантийный поясок  =0,20

- верхнее предельное отклонение  ширины проводника от номинального  значения ;

- нижнее предельное отклонение  ширины проводника от номинального  значения ;

- диаметральное значение позиционного  допуска расположения центров  отверстий относительно номинального положения узла координатной сетки ;

-  диаметральное значение  позиционного допуска расположения  контактных площадок относительно  его номинального положения .

Расчет минимального расстояния для прокладки n-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками и проводится по формуле:

 

,

 

где n – количество проводников;

- диаметральное значение позиционного  допуска расположения проводника  относительно номинального положения. =0,10

 

Минимальный диаметр контактной площадки на наружном слое:

Для диаметра 0,6мм

 

мм

Для диаметра 0,9мм

 

мм

 

Для диаметра 1мм

 

мм

 

Минимальное расстояние между центрами двух отверстий, необходимое для прохождения одного проводника на наружном слое

 

Для диаметра 0,6мм

 

мм

 

Для диаметра 0,9мм

 

мм

Для диаметра 1мм

 

мм

Схема разрабатываемого устройства а также выходные файлы для производства представлены в пункте «графические материалы»,

приложения 1-10

3. ГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Приложение 1

Схема электрическая принципиальная

 

 

Приложение 2

Таблица 2. Перечни элементов

Поз.  обозна-  чение	Наименование	Кол-во	Примечание
	Конденсаторы
С6	Cap Pol3	1
C7, C8	Cap Semi	2
	Разъем
P1	Header 17	1
P2	Header 9	1
	Резисторы
R1-R35	DS80PCI800	35
	Кварцевый резонатор
ZQ	ECS-35-17-7S	1
	Микросхемы
DA1	LM2900	1
U2	MAX151ACWG	1
DD1, DD2	74ALS258	2
DD3	8031AH	1
DD4	74ALS154	1
DD5	SN74ALS00AD	1
	Оптоизолятор
DA3	Optoisolator2	1
	Транзисторы BCW89
Q1-Q16	BCW89	16
Q17	BCW72	1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Приложение 3

 

Сборочный чертёж печатной платы (верхний слой)

 

1. Электромонтаж выполнять согласно АБВГ.ХХХ.159Э3.
2. Припой ПОСБ1 ГОСТ 21931-76.
3. Установку элементов производить по ОСТ4 Г.О10.030.
4. Печатные проводники условно не показаны.

 

 Приложение 4

 

Сборочный чертёж печатной платы(нижний слой)

 

5. Электромонтаж выполнять согласно АБВГ.ХХХ.159Э3.

6. Припой ПОСБ1 ГОСТ 21931-76.

7. Установку элементов производить по ОСТ4 Г.О10.030.

8. Печатные проводники условно не показаны.

 

Приложение 5

 

Чертёж отверстий на печатной плате (автоматическая трассировка)

Таблица 3.1 – Условное обозначение отверстий (автоматическая трассировка)

Условное обозначение отверстия	Диаметр отверстия, мм	Наличие металлизации в отверстиях	Диаметр контактной площадки, мм	Количество отверстий
	0,6	металлизированное	1,6	21
	1,0	металлизированное	2	2

Приложение 6

Печатная плата - верхний слой  (автоматическая трассировка)

 
 

 Приложение 7

Печатная плата - нижний слой (автоматическая трассировка)

4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Савельев А.Я., Овчинников В.А.  Конструирование ЭВМ и систем: Учебник для вузов по специальности ”Вычислительные машины, комплексы, системы и сети” -2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1989г. -312с
2. Потапов Ю.В. Protel DXP. М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 276
3. Куземин А. Я. Конструирование и микроминиатюризация электронной вычислительной аппаратуры – учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1985. – 280