Разработка печатной платы формирователя кода для синтезатора радиостанции «Маяк»

 

 

 

 

 

Таблица для определения позиционного допуска центра контактной площадки.

 

Размер ПП по большей стороне	Класс точности
	1	2	3	4	5
До 180 мм	0,35	0,25	0,15	0,10	0,05
180-360 мм	0,40	0,30	0,20	0,15	0,08
Свыше 360 мм	0,45	0,35	0,25	0,20	0,15

 

Таблица для определения позиционного допуска центра отверстия.

 

Размер ПП по большей стороне	Класс точности
	1	2	3	4	5
До 180 мм	0,20	0,15	0,08	0,05	0,05
180-360 мм	0,25	0,20	0,10	0,08	0,08
Свыше 360 мм	0,30	0,25	0,15	0,10	0,10

 

мм.

Отсюда следует, что при полях 7,5 мм ни одно контактное (переходное) отверстие  не вызовет скола ПП.

 

6.8.3 Расчет ширины проводника.

При расчете ширины проводника учитывают:

• класс точности
• допустимый ток нагрузки
• допустимое падение напряжения

 

Ширина проводника выбирается их условия:

, где

- расчетное значение ширины.

 - минимальная ширина проводника для заданного класса точности (определяется по таблице 13 для 3 класса точности данный параметр равен 0,25).

t=0.45

- ширина проводника, рассчитанная из условия допустимого тока.

- ширина проводника, рассчитанная из условия заданного допустимого падения напряжения.

- нижний допуск на ширину проводника (определяется по таблице 13 для 3 класса точности этот параметр равен -0,1).

 

6.8.4 Расчет ширины проводника исходя из условия допустимого тока.

- максимальный ток через проводник

i - плотность тока.

h - толщина проводника.

 

Плотность тока определяется материалом проводника:

 

• для медной фольги -100 А \ кв.мм.
• для гальванической меди -60 А \кв. мм.
• для сплавов олова -10 А \кв. мм.

 

Толщина проводника определяется выбранным  материалом. Толщина фольги обычно равна 35 или 50 мкм, толщина гальванического покрытия - 20 - 25 мкм, толщина покрытия сплавом олова - 10 -15 мкм. При расчете все величины приводятся к системе единиц СИ.

Для материала разрабатываемой  платы.

 

 

Цепь питания микросхем (I_max = 396 мА).

 

мм.

 

6.8.5 Расчет ширины проводника исходя из условия допустимого падения напряжения.

, где

-удельное сопротивление слоя металла.

-максимальная длина проводника  на печатной плате,

-допустимое падение напряжения  на проводнике.

Удельное сопротивление для  медной фольги равно 0,0000000172 Ом/м,

Максимальная длина проводника принимается равной сумме  двух сторон платы.

Допустимое падение напряжения берется равным (1-10)% от питающего напряжения. Для цифровых схем берется 10%, а для прецизионных аналоговых - не более 1%.

Цепь питания микросхем (I_max = 396 мА).

 

мм.

После расчета выбирают максимальное значение ширины проводника. Данное значение ширины проводника используют для узких мест. В местах,  где возможно ширину проводника взять больше расчетной, рекомендуется её выбирать с запасом. Ширину шин питания выбираем 1 мм.

 

 мм

мм

 

Для шин питания выбираем  толщину 1 мм. Для остальных проводников выбираем ширину 0,3 мм.

 

6.8.6 Расчет размеров контактных площадок.

Контактные площадки со сквозными  отверстиями обычно имеют круглую  форму. Если форма отличается от круглой, то расчет ведут для окружности, вписываемой в данную форму.  Расчет для контактных площадок со сквозными отверстиями ведется по формуле:

, где

d –диаметр отверстия.

b – гарантированный поясок. Определяется для выбранного класса по таблице (для класса точности 3 равен 0,10 мм).

-верхнее отклонение ширины  проводника (для класса точности 3 равен 0,1мм).

- отклонение диаметра отверстия (0,13 мм).

- позиционный допуск расположения центра отверстия определяется по таблице (для класса точности 3 равен 0,08мм).

- позиционный допуск расположения центра контактной площадки определяется по таблице (для класса точности 3 равен 0,15мм).

- верхнее предельное отклонение диаметра  контактной площадки, определяется по таблице (для класса 3 точности, отверстий с металлизацией и оплавлением данный параметр равен 0,05мм).

 

1) Диаметр отверстия  мм.

 

2) Диаметр отверстия  мм.

 

3) Диаметр отверстия  мм.

 

Элемент	Диаметр вывода	Диаметр монтажного отверстия (используется)	Диаметр контактной площадки
К561ИЕ11, К176ИД2	0,5	1,0	1,6
КР1533ЛА3, КР1533ЛИ1	0,5	1,0	1,6
КТ315Б	0,95	1,5	2,1
КР142ЕН5А	0,5	1,0	1,6
КД522А	0,5	1,0	1,6
АЛ321Б	0,45	1,0	1,6
МЛТ-0.125	0,5	1,0	1,6
МЛТ-0.25	0,6	1,2	1,8
К50-35	0,6	1,2	1,8
СНО51-10, СНО51-30	0,5	1,0	1,6
ПКн105М-1	0,9	1,5	2,1

 

6.8.7 Расчет расстояния между элементами печатного рисунка.

Наименьшее расстояние между элементами печатного рисунка определяется по формуле:

, где

- верхнее предельное отклонение  ширины проводника. Определяется  классом точности печатной платы (для 3 класса точности равен 0,05 мм).

- позиционный допуск расположения  печатных проводников. Определяется  классом точности печатной платы (для 3 класса точности равен 0,05 мм).

- минимально допустимое расстояние между элементами печатного рисунка. Определяется приложенным напряжением и условиями эксплуатации.

 

Таблица для определения :

 

 

Расстояние  между проводниками (мм)	Значение допустимого  напряжения (В)
	При нормальных условиях		При повышенной температуре или повышенной влажности		При пониженном атмосферном давлении
					400 мм.рт.ст		5 мм.рт.ст.
	ГФ	СФ	ГФ	СФ	ГФ	СФ	ГФ	СФ
0.1-0.2	-	25	-	15	-	20	-	10
0.2-0.3	30	50	20	30	25	40	20	30
0.3-0.4	100	150	50	100	80	110	30	50
0.4-0.7	150	300	100	200	110	160	58	80
0.7-1.2	300	400	230	300	160	200	80	100
1.2-2.0	400	600	300	360	200	300	100	130
2.0-3.5	500	830	360	430	250	400	110	160

 

Материал платы – СФ-2, максимальное напряжение в схеме - 12 В, эксплуатация при нормальных условиях. Исходя из этого мм.

Рассчитаем наименьшее расстояние между элементами печатного рисунка:

 

мм.

Это расстояние больше, чем номинальное  для данного класса точности печатной платы (0.25 мм).

 

Таким образом, для дальнейшей работы выбраны следующие параметры печатной платы:

• Материал - двухсторонний фольгированный стеклотекстолит СФ-2.
• Размеры – мм.
• 3-й класс платы.
• Ширина проводников земли и питания - 1 мм.
• Ширина остальных проводников на ПП - 0.3 мм.
• Размеры контактных площадок- 1.6, 1.8, 2.1 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Трассировка с помощью САПР.

 

Трассировку будем осуществлять в  автоматическом режиме с помощью  программы P-CAD Shape Route. Трассировка выполняется в соответствии с методическими указаниями «Разработка печатной платы для электронного модуля» к лабораторной работе №6.

Перед началом трассировки установим  области запрета трассировки (с  помощью команды Place Keepout):

 

- запрет трассировки под разъемами (оба слоя).

- запрет трассировки под креплениями  платы (оба слоя).

 

Перед трассировкой необходимо задать правила, по которым она будет  выполняться. Правила задаются пунктом  меню Design Rules во вкладке Options.

На вкладке Design задаются нормы и параметры для всего проекта. Для ввода параметра нажать кнопку Add, при этом откроется вкладка Place Attribute. Выберем категорию атрибута Net и введем параметр Width, равным 0.3 мм. На вкладке Layer задаются зазоры для разных слоев. Зададим все зазоры равными 0.3 мм, кроме зазора Line to Via, его установим для обоих слоев  равным 0.25 мм (зазор между проводником и переходным отверстием). На вкладке Net Class устанавливаются нормы для группы (класса) цепей. Выбираем Edit Net Classes, и создаем два класса цепей: Power и Signal. Для этого в окно  Class Name  введем имя Power, и нажимаем кнопку Add. Новое имя появится в окне Classes. Выделим этот класс цепей и запишем в него цепи +5V и GND путем их отметки в окне Unassigned Nets и нажатия кнопки Add. Аналогично создаем класс цепей Signal и запишем в него оставшиеся цепи. Нажимаем кнопку Close, при этом вновь появится окно Design Rules. Выбираем класс цепей Power и нажимаем кнопку Edit. Введем параметр Width, равный 1 мм, для данного класса цепей (ширина цепей питания будет равна 1 мм).

Таким образом при автоматической трассировке введенные выше параметры будут учтены, а именно: ширина цепей питания будет равна 1 мм, а ширина остальных цепей будет равна 0.3 мм. Зазоры между элементами печатного монтажа будут равны 0.3 мм, кроме зазора между проводником и переходным отверстием, который будет равен 0.25 мм.

Необходимо также выполнить  настройку самого автотрассировщика. Для этого используется пункт Auto-router в меню Options. В данном случае нужно на вкладке Parameters установить единицы измерения (Units) миллиметры (Millimeters). Остальные настройки оставим по умолчанию.

Для начала трассировки нажимаем кнопку Start Autoroute.

 После завершения трассировки, чтобы перенести результат в P-CAD PCB используем пункт меню Save and Return в меню File.

После этого наносим координатную сетку (Place Copper Pour).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Разработка сборочного чертежа и спецификации.

 

Сборочный чертеж и спецификация разрабатываются с помощью программы P-CAD PCB в соответствии с методическими указаниями «Разработка сборочного чертежа для электронного модуля» к лабораторной работе №7.

 

8.1 Сборочный чертеж модуля.

 

Выполняется в масштабе: 1:1, 2:1, 2.5:1, 4:1.

На первом листе размещается главный вид модуля и боковая проекция со всеми крепежными деталями. Размещение компонент на этом рисунке не указывается. На 2 и 3 ем листах представляются стороны А и Б с размещением компонент. Для модулей с односторонним размещением компонент допускается компоненты показывать непосредственно на рисунке с главным видом. В этом случае чертеж выполняется на одном листе.

Сборочный чертеж должен давать полное представление о конструкции модуля, поэтому чтобы показать сложные конструктивные участки, например, элементы крепления, фиксации и пр. необходимо показывать разрезы в этих местах. На чертеж наносят габаритные, установочные и присоединительные размеры, предельные отклонения, позиционные обозначения. Компоненты изображаются в упрощенном виде. Всем составным частям  присваивают позиционные номера, которые указывают  с помощью выносок вне поля платы. Сборочный чертеж должен содержать технические требования по монтажу и сборке.

 

8.2 Спецификация на модуль.

 

Спецификация представляет собой  таблицу, содержащую перечень всех составных  частей, входящих в данное изделие, и конструкторских документов. Она  выполняется на листах формата А4.

Спецификация состоит из разделов:

- документация;

- сборочные единицы;

- детали;

- стандартные изделия;

- прочие изделия;

- материалы.

Название раздела указывают в графе «Наименование».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Поверочные расчеты.

 

9.1 Расчет надежности.

 

Заполним таблицу данных для  расчета. Она имеет вид:

 

компонент
1	2	3	4	5	6	7	8	9