Разработка печатной платы формирователя кода для синтезатора радиостанции «Маяк»

Для создания монтажного отверстия под штыревой вывод необходимо:

1. Выбрать  команду Options Pad Style.  В одноименном окне нажать кнопку Copy. Появится панель Copy Pad Style, на которой необходимо задать новое имя стиля Кр 1.6\1.0.

2. Наименование стиля указывает  форму контактной площадки и размер отверстия. Появится вновь окно Options Pad Style. Нажать кнопку Modify Simple.

 3. Появится окно  Modify Pad Style (Simple). В области Type (тип) выбрать Thru (сквозное отверстие). В области  Shape выбрать Elipse для кругового отверстия. Установить Width  (ширину) равной 1.6 мм и Height  (высоту) - 1.6мм. В области Hole установить диаметр отверстия 1.0 мм. Нажать ОК.

Аналогичным способом создаются остальные  отверстия.

Разработка посадочных мест дискретных элементов таких как резистор, конденсатор, диод состоит в выполнении следующих пунктов:

1. Изображение корпуса элемента.

Он изображается в виде простых  геометрических фигур без указания деталей конструкции. Он изображается в слое Top Assy. Для этого в строке состояний в поле Select Layer (выбор слоя) установить слой Top Assy. Для рисования линий вызвать команду Place Line, для рисования окружностей вызвать команду Place Arc.

2.Выбор монтажного отверстия  или контактной площадки.

Активизируем  необходимый стиль монтажного отверстия или контактной площадки, вызвав Options Pad Style и выбрав стиль. Щелкнуть левой клавишей мыши по пиктограмме Place Pad. Появится панель Place Pad. На панели в окнах будут установлены единицы. Оставить установки без изменений и нажать ОК. Подвести курсор на координаты установки первого отверстия и  щелкнуть левой кнопкой мыши. Переместить курсор на координаты 2-ого отверстия и вновь щелкнуть левой кнопкой. Продолжить операцию для установки всех отверстий данного стиля и в конце нажать правую кнопку мыши. Если посадочное место строится с использованием разных стилей отверстий, то необходимо изменить стиль монтажного отверстия и повторить описанные ранее операции с другим стилем отверстия.

3. Ввод атрибутов.

В качестве атрибутов ввести место  для размещения позиционного обозначения  и  типа элемента. Выполнить команду Place Attribute. В диалоговом окне в области Attribute Category  выбрать Component. В области Name   выбрать Ref Des и нажать ОК. Установить курсор в точку над элементом и щелкнуть левой кнопкой мыши, а затем правой кнопкой мыши. Повторить операцию для установки надписи о типе элемента под элементом.

4. Выбор точку привязки.

Выполнить команду Place Ref Point. Переместить курсор в выбранную точку привязки.

5.Сохранение  посадочного места в библиотеке.

Флажок Create Component    должен быть сброшен.

Для создания посадочных мест микросхем удобнее  пользоваться мастером создания посадочного  места.

1.Указываем  количество выводов и расстояние  между ними.

2.Указать  место расположения первого отверстия  – точки привязки.

3.Выбрать  стиль монтажного отверстия или  контактной площадки для первого  вывода и остальных выводов.

4.Задать  размеры корпуса микросхемы.

5. Нажать  ОК и сохранить.

 

Посадочные  места для всех символов рисуются в сетке 1.25 мм толщиной линии 0.2 мм. Сетка 1.25 мм используется для расположения контактных площадок элементов, а сетка 0.1 мм используется для схематичного отображения корпусов элементов с большей точностью.

Контактная  площадка под первый вывод микросхем, транзистора КТ315Б и стабилизатора напряжения КР142ЕН5А делается квадратной и выполняет роль ключа при установке.

 

6. Порядок разработки библиотеки компонент средствами P-CAD 2002

Для разработки интегрированной библиотеки символов используем P-CAD 2002 Library Executive.

P-CAD Library Executive позволяет составлять списки соответствий выводов символов и секций компонентов и имеет средства просмотра параметров компонентов. В электронных таблицах параметров обеспечена возможность одновременного изменения содержания нескольких выбранных ячеек. Во все электронные таблицы параметров (Pins, Pattern и Symbol) включены столбцы с указанием номеров выводов (Pad Number). Программа имеет средства просмотра библиотечных файлов и поиска компонентов по всем возможным атрибутам.

Чтобы создать  компонент необходимо:

1. Выбрать Component New. Будет предложено выбрать библиотеку, в которой необходимо создать элемент, а также из которой будут взяты данные о символах и посадочных местах. Нажимаем ОК

2. Выбираем  посадочное место Select Pattern. Нажимаем ОК.

3. Указываем количество шлюзов Number of Gates.

4. Выбираем символ Select Symbol. Нажимаем OK.

5. В окне Refdes Prefix пишется обозначение элемента.

6. В области Component Type включите флажок Normal - обычный компонент (возможны варианты: Power - источник питания, Sheet Connector - соединитель листов схемы, Module - модуль иерархического символа, Link - схема модуля).

7. В области Component Style выберите Homogeneous - однородный компонент (все секции одинаковы).

8. В области Gate Numbering задайте способ нумерации секций (Alphabetic – буквенный, Numeric -числовой способ).

9. Для открытия окон редактирования соответствующих параметров компонентов используются кнопки Pins View, Pattern View и Symbol View.

10. Заполняем таблицу выводов.

11. Столбец Gate заполняем номерами секций - цифрами.

12. Столбец Sym Pin  заполняем позиционными обозначениями выводов для каждой секции.

13. Столбец Pin Name  заполняем именами выводов символа.

14. Столбец Gate Eg заполняем информация об эквивалентности секций, в виде одинаковых цифр для эквивалентных секций.

15. В столбец Pin Eg заносим информация об эквивалентности выводов в секциях в виде цифр.

16. Столбец Elec Type заполняем информацией о типе вывода. Для этого в соответствующей графе щелкнуть правой кнопкой и выбрать нужный тип вывода Unknown, Input, Output, Power.

17. После заполнения всех столбцов окажутся незаполненными некоторые позиции в строках соответствующих выводам с питанием и корпусом. В столбце Gate на строках, соответствующих выводам питания и корпус устанавливается аббревиатура PWR (от слова Power), а в столбце Pin Name соответствующие имена цепей для питания и корпуса, которые используются в электрической схеме, например, «GND» и «+5V».

18. Для проверки правильности заполнения таблицы создания элемента используется функция Component Validate. Если все правильно сделано, то программа выдаст сообщение No errors found.

19. В случае отсутствия ошибок, компонент сохраняется в библиотеке командой Component Save As. Имя компонента указывается по дополнительному запросу.

 

7. Порядок выполнения электрической принципиальной схемы модуля средствами P-CAD 2002 и перечня элементов

Перед началом разработки необходимо установить следующие параметры:

Формат: А3.

Единица измерения: мм.

Варианты ортогональности 90/45 градусов.

Шаг сетки: 0.1 мм ,1 мм и 2 мм.

Ширина линии рисования: 0,2мм.

Привязать курсор к координатной сетке.

Используемые шрифты: 2,5; 3,5; 5.

 

Данный набор параметров является наиболее приближенным к требованием  ЕСКД предъявляемым к электрической  принципиальной схемы.

Выполнение принципиальной электрической  схемы следует начинать с наиболее габаритных элементов, разъемов или с элементов микросхем.

Далее размещаются  остальные элементы. После чего производится соединение выводов элементов проводниками или при помощи шины. Выводы компонент имеют желтые квадратики, которые после подключения к ним цепей исчезают. Если цепь подведена не точно, то есть не произошло электрического соединения, то квадратик сохранится. При Т-образных соединениях цепей электрическое соединение образуется автоматически. При пересечении цепей для образования электрического соединения необходимо в точке пересечения щелкнуть левой кнопкой мыши.

После окончания выполнения электрической  схемы модуля следует проверить  корректность выполнения, при помощи утилиты Utils ERC. После устранения ошибок выявленных утилитой ERC необходимо сохранить схему и подготовить список цепей для импортирования в программу PCB.

 

 

5. Разработка конструкции модуля.

 

Разрабатываемая конструкция является конструктивным модулем 1-го уровня, который  должен устанавливаться в конструкцию 2-го уровня.

Как уже  было сказано выше, разрабатываемое устройство может быть установлено в корпус радиостанции «Маяк» или может находиться в отдельном корпусе. Учитывая то, что разрабатываемое устройство является законченным функциональным модулем, разместим его в отдельном корпусе.

 

1. Размещение цифрового модуля в конструкции 2-го уровня.

Модуль 2-го уровня в который планируется  устанавливать разрабатываемую  печатную плату представляет собой корпус прямоугольной формы. Примерное расположение печатной платы внутри корпуса указано на эскизе.

 

 

2. Выбор способа закрепления модуля в конструкции более высокого уровня.

Разрабатываемый модуль является стационарным, работающим в отапливаемых помещениях (будет использоваться в помещениях с искусственным микроклиматом). Поэтому значительных нагрузок от вибрации и ударов испытывать не будет, хотя вибрация все же будет оказывать воздействие на конструкцию. В следствии этого, для крепления печатной платы в модуле 2-го уровня, необходимо использовать надежные крепления элементов и элементы амортизации.

Печатная плата синтезатора частот крепится к корпусу с помощью винтов через металло-резиновые амортизаторы. На всех винтовых креплениях необходимо использовать амортизирующие элементы (пружины, резиновые прокладки и т.д.).

 

 

 

 

 

3. Выбор конструкции модуля.

 В состав конструкции  модуля 1-го уровня будут  входить  следующие элементы:

- монтажная плата,

- соединитель,

- субпанель,

- компоненты,

- элементы закрепления модуля.

В исходной принципиальной электрической  схеме присутствуют элементы, которые  целесообразно вынести на субпанель. Такими элементами являются переключающие кнопки, а также семиразрядные светоизлучающие индикаторы, которые используются для индикации номера рабочего канала.

 

4. Разработка субпанели.

Субпанель необходима для размещения элементов управления, индикации, коммутации, контроля и т.д. Для обеспечения контролепригодности и ремонтопригодности должен быть обеспечен хороший доступ к перечисленным элементам.

Для разрабатываемого модуля субпанель будет выполнена в бескаркасном исполнении в виде самостоятельной детали из алюминиевого уголка. Субпанель крепится к печатной плате винтами и соединяется с ней при помощи ленточных кабелей. Ниже представлен эскиз субпанели.

 

 

5. Элементы закрепления модуля и закрепления компонент.

Для закрепления  модуля в конструкции 2-го уровня используем винты с использованием металло-резиновых амортизаторов в виде специальных шайб. На всех винтовых креплениях необходимо использовать амортизирующие элементы (пружины, резиновые прокладки и т.д.).

 

 

6. Элементы для охлаждения конструкции и компонент.

Для охлаждения конструкции в целом  устанавливаются кулеры. В качестве системы охлаждения выбираем систему с естественным движением воздуха. 

6. Выбор параметров печатной платы

 

Печатная плата (ПП) предназначена  для размещения на ней компонент и связей между ними.

 

6.1 Выбор компоновочной  структуры и типа печатной платы.

Компоновочная структура ПП определяется элементной базой и способом монтажа компонент  при установке на печатную плату.

На печатную плату компоненты могут  размещаться на одну или две стороны, а сами компоненты могут монтироваться в отверстия или на поверхностные площадки.

В соответствии со стандартом все  компоновочные схемы разбиты  на типы и классы.

Исходя из способа монтажа элементов  на ПП, а именно применяемые элементы имеют штыревые и планарные выводы, а также исходя из анализа элементной базы определяем, что проектируемая ПП будет компоноваться по типу 1С, т.е. компоненты монтируются на одну сторону ПП в отверстия и на поверхностные площадки.

Кроме того, будет изготавливаться двусторонняя печатная плата (ДПП), так как функциональная сложность цифрового модуля у нас средняя (32,2 у.е.).

Выпуск платы будет серийный.

При таком выборе типа и компоновочной  структуры ПП будут обеспечиваться ее минимальные габариты.

 

2. Выбор класса точности ПП.