3.2 Конструктивный расчет печатной платы.

3.2 Конструктивный расчет печатной платы.

3.2.1 Расчет производится согласно ОСТ4.010.022-85. Платы печатные. Методы конструирования и расчета.

3.2.1.1 Последовательность конструирования:

1) изучение ТЗ на изделие, в состав которого входит печатная плата;

2) определение условий эксплуатации и группы жесткости;

3) выбор типа печатной платы и класса точности;

4) выбор размера и конфигурации;

5) выбор материала основания;

6) выбор конструктивного покрытия;

7) размещение элементов проводящего рисунка и трассировка печатных проводников;

8) выбор места маркировки и ее расположение;

9) разработка КД;

10) электрический расчет платы.

3.2.2 В зависимости от условий эксплуатации по ГОСТ 23752-79 определяется группа жесткости I, поскольку изделие может эксплуатироваться в вне помещения. Условия эксплуатации для I группы жесткости:

- температура окружающей среды, °С минус 25 - +55

- относительная влажность воздуха, % 98

- атмосферное давление, мм рт. ст. 760

- смена температур, °С от минус 25 до +55.

3.2.3 Выбор типа печатной платы.

Выбрана двустороняя печатная плата.

3.2.4 Выбор класса точности.

3.2.4.1 Выбран 2 класс точности. Печатные платы этого класса точности применяют в случае использования элементов с шагом выводов 2,5 мм (микросхемы в корпусе DIP).

3.2.4.2 Номинальные значения основных параметров для второго класса точности:

- ширина проводника, t = 0,45 мм;

- расстояние между проводниками, S = 0,45 мм;

- радиальная толщина контактной площадки, b = 0,2 мм;

- отношение номинального диаметра к толщине печатной платы, g = 0,4.

3.2.5 Выбор размеров печатной платы.

3.2.5.1 Размеры сторон печатной платы должны соответствовать ГОСТ10317-79 или нормативно-технической документации, разработанной в его ограничение. Размеры сторон платы должны быть кратны 5 мм. Размеры печатной платы определяются исходя из предварительной компоновки элементов – 78х36 мм.

3.2.5.2 Толщину основания печатной платы выбирают в зависимости от механических нагрузок на печатную плату и от ее конструктивных особенностей. Толщина платы зависит от марки материала основания. Толщина печатной платы выбрана равной 1,5 мм.

3.2.6 Выбор материала основания.

3.2.6.1 Материалы для печатной платы выбирают по ГОСТ 10316-78 или ТУ на фольгированные материалы для печатных плат.

3.2.6.2 Для печатных плат, предназначенных для эксплуатации в условиях первой группы жесткости по ГОСТ 23752-79 рекомендуется применять материалы на основе гетинакса. Однако для данной конструкции выбран односторонний фольгированный стеклотекстолит СФ-2-50-1,5 по ГОСТ10316-78.

Основные физико-механические и электрические свойства:

- плотность, кг/м³ 2400;

- сопротивление разрыву, МПа 200;

- объемное удельное сопротивление, Ом•см 1•10¹³;

- поверхностное удельное сопротивление, Ом 1•10¹²;

- диэлектрическая проницаемость 6,0;

- электрическая прочность при t = 20 °С, кВ/мм 12;

- тангенс угла диэлектрических потерь 0,025.

3.2.7 Выбор конструктивного покрытия.

Для защиты проводящего рисунка и улучшения качества пайки применяют покрытие сплавом олово-висмут: хим.мм О-Ви (60) 12 опл. по РД5 Р.9246-90.

3.2.8 Размещение навесных радиоэлементов.

3.2.8.1 Выбор варианта установки навесных радиоэлементов, их размещение на печатной плате осуществляется в соответствии с ОСТ4.010.030-81, ОСТ4.Г0.010.009-84 и ОСТ4.091.124-79.

3.2.8.2 При расположении навесных радиоэлементов необходимо предусматривать: рациональное взаимное расположение этих элементов, влияние на электрические параметры; обеспечение технологических параметров, высокой надежности, малых габаритов и массы, быстродействия, теплоотвода и ремонтопригодности.

3.2.8.3 Для резисторов R1 – R9 выбрана установка по варианту IIa. Конденсаторы С2 – С3, кнопки SB1-SB2 устанавливаются по варианту IIв. Транзистор VT3 имеет вариант установки VIа. Микросхемы DD1-DD6 установить по варианту VIIIа. Транзисторы VT1 – VT2, индикатор HG1, диоды VD1-VD6, конденсатор С1 устанавливаются по рисунку, приведенному на поле сборочного чертежа.

3.2.9 Выбор, размещение и расчет элементов конструкции печатной платы.

3.2.9.1 Диаметры монтажных отверстий выбирают с учетом толщины печатной платы по ГОСТ23751-86.

3.2.9.2 Номинальное значение диаметра монтажного отверстия d рассчитывают по формуле:

d = dэ + r + (Δd_НО), где (3.5)

dэ – максимальное значение диаметра вывода навесного радиоэлемента;

r – разность между минимальным значением диаметра отверстия и

максимальным значением диаметра вывода радиоэлемента;

Δd_НО - нижнее предельное отклонение номинального значения диаметра.

3.2.9.3 Номинальное значение диаметра монтажного отверстия:

- для резисторов типа С2-33Н-0,125 d = 0,6 + 0,2 + 0,1 = 0,9 мм;

- для резисторов типа С2-33Н-5 d = 0,7 + 0,2 + 0,1 = 1,0 мм;

- для конденсаторов типа К10-17б d = 0,6 + 0,2 + 0,1 = 0,9 мм;

- для конденсаторов типа К50-35 d = 0,5 + 0,2 + 0,1 = 0,8 мм;

- для транзистора VT3 d = 0,5 + 0,2 + 0,1 = 0,8 мм;

- для транзисторов VT1 – VT2 d = 0,6 + 0,2 + 0,1 = 0,9 мм;

- для индикатор HG1 d = 0,6 + 0,2 + 0,1 = 0,9 мм;

- для микросхем DD1-DD6 d = 0,7 + 0,2 + 0,1 = 1,0 мм;

- для диодов VD1-VD6 d = 0,5 + 0,2 + 0,1 = 0,8 мм;

- для кнопки d = 1,0 + 0,2 + 0,1 = 1,3 мм;

- для отверстий для пайки проводов d = 0,6 + 0,2 + 0,1 = 0,9 мм.

3.2.9.4 После расчета диаметров отверстий их необходимо сравнить со стандартным рядом диаметров отверстий согласно ГОСТ10317-79.

С целью уменьшения количества типономиналов используемого инструмента выбраны следующие диаметры сверл: для отверстий диаметром 0,8 мм – сверло диаметром 0,8 мм; для отверстий диаметром 0,9 – сверло диаметром 1,0 мм, для отверстий диаметром 1,3 мм – сверло диаметром 1,3 мм.

2.1.9.5 Предельное отклонение размеров диаметров монтажных и переходных отверстий Δd устанавливают в соответствии с ГОСТ 23751-86.

3.2.10 Выбор, размещение и расчет контактных площадок.

3.2.10.1 Наименьшее номинальное значение диаметра контактной площадки D, мм под выбранное отверстие рассчитывается по формуле:

D = (d +Δd_ВО) + 2•в + Δt_ВО + 2ΔdТр + (T²_d + T²_D + Δt²_HO)^0,5, где (3.6)

Δd_ВО – верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;

Δt_ВО – верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;

ΔdТр – значение подтравливания диэлектрика в отверстии, для ОПП

равно нулю;

Δt_HO – нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;

T_d – позиционный допуск расположения оси отверстия;

T_D – позиционный допуск расположения центра контактной площадки.

3.2.10.2 Номинальное значение диаметра контактной площадки:

- для отверстия диаметром 0,8 мм:

D = 0,8 + 0,05 + 2•0,2 + 0,15 + (0,0225 + 0,0625 + 0,01)^0,5 = 1,69» 2,0 мм;

- для отверстия диаметром 1,0 мм:

D = 1,0 + 0,05 + 2•0,2 + 0,15 + (0,0225 + 0,0625 + 0,01)^0,5 = 1,89» 2,2 мм;

- для отверстия диаметром 1,3 мм:

D = 1,3 + 0,1 + 2•0,2 + 0,15 + (0,0225 + 0,0625 + 0,01)^0,5 = 2,24» 2,5 мм;

3.2.11 Наименьшее номинальное расстояние между соседними элементами проводящего рисунка S, мм определяют по формуле

S = S_МД + Δt_ВО, где (3.7)

S_МД – минимально допустимое расстояние между элементами проводящего

рисунка;

Δt_ВО – верхнее предельное отклонение ширины элемента проводящего

рисунка.

Расстояние между печатными проводниками

S = 0,45 +0,15 = 0,60 мм.

3.2.12 Наименьшую ширину печатного проводника t рассчитывают по формуле

t = t_МД + |Δt_НО|, где (3.8)

t_МД – минимально допустимая ширина печатного проводника;

Δt_НО - нижнее предельное отклонение ширины элемента проводящего рисунка.

Наименьшая ширина печатного проводника

t = 0,45 + 0,1= 0,55 мм. [3, 4, 6, 7, 8, 12, 14]

Дата добавления: 2015-09-30