Вибір і опис конструкції пристрою
При виборі матеріалу слід враховувати метод отримання друкованих провідників, надійність контактних з'єднань друкованих провідників з елементами, міцність зчеплення друкованих провідників з основою, товщину друкованих провідників, вимоги до теплостойкости, хімічної стійкості, до вологопоглинання, діелектричної проникності, до тангенсу кута діелектричних втрат, тип підстави , допустима кількість перепайок, вартість матеріалів і ін.
Матеріал для друкованої плати - склотекстоліт фольгований
2.2 Розрахунок конструктивно - технологічних параметрів ПП
2.2.1Расчет діаметра контактних площадок
Мінімальний діаметр контактної площадки визначають з умови збереження цілісності контактної площадки (відсутність розриву) при свердлінні плат. При цьому враховують явища подтравливания провідного шару, похибки відносного розташування отвори і контактної площадки.
Товщина фольги. мкм - 35
Товщина матеріалу з фольгою - 1,0 мм
Діаметр монтажних отворів - 0,8 мм
Крок сітки -2,54 мм
Ширина провідника - 0,800мм
Відстань між провідниками, контактними майданчиками, провідником і контактною площадкою - 0,500 мм
Відстань від краю отвору до краю контактної площадки - 0.050 мм
Максимальне відхилення відстаней між центрами монтажних отворів, не більше - ± 0,200
Мінімальний діаметр контактних площадок:
Dmin = D1 min + 1,5hф. (2.1)
де Dmin - мінімальний ефективний діаметр контактної площадки, мм;
hф товщина фольги, мм.
Dmin = 1,69 + 1,5х0,035 = 1,7425 (мм)
Мінімальний ефективний діаметр контактної площадки:
D1 min = 2 (BМ + dmax / 2 + # 948; відп + # 948; кп (2.2)
де dmax - максимальний діаметр просвердленого отвори, мм;
# 948; відп = 0,06 ÷ 0,08 мм - похибка розташування отвори, мм;
# 948; кп = 0,085 ÷ 0,3 мм - похибка розташування контактної площадки, мм.
BМ - відстань від краю отвору до краю контактної площадки, мм.
D1 min = 2 (0,05 + 0,83 / 2 + 0,08 + 0,3) = 1,69 (мм)
Максимальний діаметр просвердленого отвори:
де dсв - діаметр свердла, мм;
# 916; d = 0,01 ÷ 0,03 мм - похибка діаметра отвору, обумовлена биттям свердла і точністю його заточування, мм.
dmax = 0,8 + 0,03 = 0,83 (мм)
Максимальний діаметр контактної площадки:
де Dшmax - максимальний діаметр контактної площадки шаблону;
hф товщина фольги, мм
# 916; П = 0,1 ÷ 0,5 мм похибка діаметра контактної площадки при формуванні малюнка друкованої плати;
Dmax = 1,8075 + 0,035 + 0,5 = 2,3425 (мм)
Максимальний діаметр контактної площадки шаблону:
де Dшmin - мінімальний діаметр контактної площадки шаблону, мм;
# 916; dш = 0,05-0,1 мм - похибка виготовлення вікна шаблону;
Мінімальний діаметр контактної площадки шаблону:
де Dшmin - мінімальний діаметр контактної площадки шаблону, мм;
hф товщина фольги, мм
Розрахунок ширини провідників
Мінімальна ширина провідника:
tпmin = tпlmin + 1,5hф, мм (2.7)
де tnlmin - мінімальна ефективна ширина провідника (для плат 1-го і 2-го класів) tnlmin = 0,18.
hф товщина фольги, мм
Максимальна ширина провідника:
tпmax = t ш max + # 916; П, (2.8)
де t ш шах - максимальна ширина провідника шаблону, мм.
# 916; П = 0,1 ÷ 0,5 мм похибка діаметра контактної площадки при формуванні малюнка друкованої плати;
Максимальна ширина провідника шаблону:
t ш max = t ш min + # 916; tш, (2.9)
де t ш min - мінімальна ширина провідника шаблону, мм;
# 916; tш = 0,06 ÷ 0,15 мм - похибка виготовлення ліній шаблону.
t ш max = 0,2 + 0,15 = 0,35 (мм)
Мінімальна ширина провідника шаблону:
t ш min = tпmin -hф. мм. (2.10)
гдеt ш min - мінімальна ширина провідника шаблону, мм;
hф товщина фольги, мм
t ш min = 0,233-0,035 = 0,2 (мм)
Розрахунок мінімальних відстаней між елементами проводить
Мінімальний зазор між елементами визначається заданим рівнем опору ізоляції при робочій напрузі схеми або технічними вимогами на друковані плати.
Мінімальна відстань між провідником і контактною площадкою:
гдеL0 - відстань між центрами провідника і контактної площадки, мм;
Dmax - максимальний діаметр контактної площадки шаблону;
# 948; шт = 0,06 ÷ 0,15 мм - похибка розташування щодо координатної сітки на шаблоні провідника.
tпmax - Максимальна ширина провідника.
# 948; кп = 0,085 ÷ 0,3 мм - похибка розташування контактної площадки, мм.
Мінімальна відстань між двома контактними майданчиками:
ГдеL0 - відстань між центрами провідника і контактної площадки, мм;
Dmax - максимальний діаметр контактної площадки шаблону;
# 948; кп = 0,085 ÷ 0,3 мм - похибка розташування контактної площадки, мм.
Мінімальна відстань між двома провідниками:
ГдеL0 - відстань між центрами провідника і контактної площадки, мм;
tпmax - Максимальна ширина провідника;
# 948; шт = 0,06 ÷ 0,15 мм - похибка розташування щодо координатної сітки на шаблоні провідника.
Мінімальна відстань для прокладки провідників між двома контактними майданчиками отворів визначається за формулою:
де n п - кількість провідників, які можна розмістити між двома контактними майданчиками однакових отворів.
Dmax - максимальний діаметр контактної площадки шаблону;
tпmax - Максимальна ширина провідника;
# 948; шт = 0,06 ÷ 0,15 мм - похибка розташування щодо координатної сітки на шаблоні провідника.
# 948; кп = 0,085 ÷ 0,3 мм - похибка розташування контактної площадки, мм.
lmin = (2,3425 + 2 * 0,3) + (0,8475 + 2 * 0,15) * 1 + 0,5 (1 + 1) = 5,09 (мм)
Розрахунок друкованої плати
Вихідні дані для розрахунку друкованої плати:
1. Площа, яку займає на друкованій платі резисторами:
де 1 довжина резистора,
d - діаметр резистора,
n - кількість резисторів.
SР = 10 * 4 * 13 = 520 мм 2
Вихідні дані для розрахунку друкованої плати:
2. Площа, яку займає на друкованій платі конденсаторами:
де а. b - сторони конденсатора
К = 10 * 10 * 5 = 500 мм 2
3. Площа, яку займає на друкованій платі транзисторами:
Де а. b - сторони транзистора
4. Площа, яку займає на друкованій платі біполярними транзисторами:
Де а. b - сторони біполярного транзистора
SБТ = 10 * 15 * 1 = 150мм 2
5. Площа, яку займає на друкованій платі діодами:
Де а. b - сторони діода
6. Площа, яку займає на друкованій платі стабилитронов:
Де а. b - сторони стабилитрона
7. Площа, яку займає на друкованій платі тріністорамі:
Де а. b - сторони тринистора
8. Площа, яку займає на друкованій платі світлодіодами:
Де а. b - сторони світлодіода
9. Площа, яку займає на друкованій платі діодними мостами:
Де а. b - сторони діодного моста
10. 8.Определяем загальну площу, яку займає радіоелементами:
S0бщ = 520 + 500 + 28 + 150 + 80 + 40 + 40 + 25 + 45 = 1428 мм 2
11. Визначаємо площу друкованої плати:
Sпп = 1428 / 0,4 = 3570 мм 2
Де, S заг -загальну площа, яку займає радіоелементами
12. Визначаємо робочу площу друкованої плати:
S р = 1428 * 1,5 = 2142 мм 2
Де К - коефіцієнт дезінтеграції;
Sобщ - загальну площу, яку займає радіоелементами
Вибираємо коефіцієнт дезінтеграції (К = 1,5-3)
9. Вибираємо ширину робочої зони в, тоді довжина робочої зони дорівнює:
а = 2142/40 = 53,55 мм
Де, S р - робоча площа друкованої плати
10. Вибираємо розміри друкованої плати
а = 53,55 + 5 = 58,55 мм
Приймаємо m за 2,5мм, тоді 2m = 5мм
Розрахунок електричних параметрів друкованої плати
1. Визначити ємність друкованої плати:
де: # 949; = 6,0 - діелектрична проникність склотекстоліти;
F - сумарна площа друкованих провідників, мм 2; (172,9) мм 2
h- товщина плати, мм
з = 9 * 10 -9 * 6,0 * 172,9 / 1 = 3,2 (мкФ)
2. Розрахувати величину паразитної ємності між двома проводнікаміСпар. nф
Де s-відстань між двома паралельними провідниками, мм
ln - довжина взаємного перекриття двох паралельних провідників, мм
hn - товщина провідника, мм
tn - ширина провідника, мм
# 949; = 6,0 - діелектрична проникність склотекстоліти;
3. Розрахувати індуктивність друкованих провідників L (мкГн) товщиною hn і шириною tn
ln - довжина взаємного перекриття двох паралельних провідників, мм
hn - товщина провідника, мм
tn - ширина провідника, мм
L = 2 * 1,7 * (2,3 * lg (1,7 / (0,035 + 0,25)) +
0,2235 ((0,035 + 0,25) / 1,7) +0,5) * 10 -2 = 7,89 (мкГн)
4. Визначити взаімоіндуктівность двох паралельних печатних провідників рівної довжини М, мкГн
де ln - довжина паралельних ділянок двох провідників, см
L0 - відстань між осьовими лініями двох паралельних провідників, см
М = 0,02 * (1,7 * lg + 1,7 / 3) - + 3 = 0,02 (мкГн)
5. Визначити взаімоіндуктівность двох паралельних провідників різної довжини М. мкГн
де ln1 - довжина першого провідника, см
ln2 - довжина другого провідника, см
s - величина зазору між провідниками