close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

OFORMLENIE NA PEChAT

код для вставкиСкачать
ВВЕДЕНИЕ Задача данного курсового проекта, являющегося заключеним дисциплины "Конструирование и технология производства ЭВМ", систематизировать и применить на практике знания, полученные в процессе изучения курса дисциплины "Конструирование и технология производства ЭВМ"
Проект дает возможность: систематизировать и расширять теоретические знания, необходимые для решения задач, возникающих при конструировании средств вычислительной техники; закрепить конструкторские навыки и методики расчёта, полученные при выполнении лабораторного практикума; проявить умение применять приобретённые знания для решения конкретных задач, поставленных в задании на курсовое проектирование. Задача студента - разработка конструкции функционально и конструктивно законченного устройства.
1 Задание и анализ технического задания
Разработать устройство "Усилитель усилитель-преобразователь сигналов ЭСЛ" в виде модуля первого уровня конструкторской иерархии (ячейка). Провести анализ входящих в состав устройства элементов и подобрать ряд элементов(резисторы и конденсаторы) исходя из указанных в техническом задании параметров. Разместить на плате элементы с учетом их особенностей. Произвести "разводку" печатной платы.
Учитывая особенности микросхем и электрорадиоэлементов разместить их на плате. Произвести "разводку" печатной платы. Комплект конструкторской документации:
схема электрическая принципиальная;
чертёж печатной платы;
сборочный чертёж;
спецификация;
пояснительная записка.
В ходе выполнения курсового проекта необходимо:
- провести анализ принципиальной электрической схемы;
- пользуясь справочной литературой, выбрать элементную базу устройств;
- пронумеровать корпуса элементов, проставить номера выводов микросхем;
- выбрать разъем с требуемым числом контактов;
- исходя из заданных типоразмеров и количества навесных элементов, разработать компоновочный эскиз устройства;
- выбрать размеры печатной платы;
- указать примерное размещение элементов и вилки разъёма;
- выбрать и оформить установочные эскизы элементов;
- оценить качество компоновки схемы устройства с помощью выбранного критерия;
- в зависимости от вида конструкции печатной платы и технических требований к ней, выбрать один из методов изготовления печатных плат, обосновать возможность его применения;
- выполнить расчет печатного монтажа;
- рассчитать шаг координатной сетки и выполнить трассировку печатной платы. Данное устройство предназначено для усиления и преобразования сигналов ЭСЛ. Совместно с генератором сигналов ЭСЛ усилитель мощности использован для налаживания и исследования цифровых и аналоговых устройств. Оно относится к стационарному типу устройств.
Значения воздействующих факторов на заданное устройство:
Климатические:
устройство будет находится в нормальных условиях.
Механические условия:
- вибрация на одной частоте 20 Гц
- ускорение 2g
- диапазон частот 10-30 Гц
\
2 Анализ элементной и конструктивной базы
В таблицах 1.1 - 1.9 приведен перечень используемых при проектировании схемы элементов. Эскизы элементов представлены на рисунках 1.1 - 1.9.
Таблица 1.1 - Биполярный транзистор КТ3102Е. Параметры НаименованиеКТ3102ЕТип устройстваКремниевый биполярный тр-рТип корпусаМеталлостеклянный Напряжение коллектор-база, В20Напряжение коллектор-эмиттер, В20Напряжение эмиттер-база, В5Ток коллектора, В100Ток базы, мА50Максимальная мощность Рассеяния, мВт250Масса, г0,3Температура перехода, °С125Рабочая температура, °С-55...+125Способ монтажав отверстие
Таблица 1.2 - Биполярный транзистор кт368а, параметры
НаименованиеКТ368А Тип устройстваКремниевый биполярный тр-рМатериал корпусаМеталлостеклянный Напряжение коллектор-база, В15Напряжение коллектор-эмиттер, В15Напряжение эмиттер-база, В50Ток коллектора, А30Ток базы, мА-40...+125 °СМаксимальная мощность Рассеяния, мВт100Масса, г 1Температура перехода, °С65
Рабочая температура, °С-50..70
Таблица 1.3 - Биполярный транзистор КТ339А
НаименованиеКТ339А Тип устройстваКремниевый биполярный транзистор Материал корпусаМеталлостеклянный Напряжение коллектор-база, В15Напряжение коллектор-эмиттер, В15Напряжение эмиттер-база, В3Ток коллектора, мА20Ток коллектора импульсный, мА40Ток эмиттера, мА5 Максимальная мощность Рассеяния, мВт150Масса, г0,4Рабочая температура, °С-55...125
Таблица 1.4 - Биполярный транзистор КТ606А. Параметры
НаименованиеКТ606А
Тип устройстваКремниевый биполярный транзисторТип корпусаМеталлокерамический с монтажным винтом Максимальное напряжение коллектор-база, В60Максимальное напряжение эмиттер-база, В4Максимально допустимый постоянный ток коллектора, мА400Максимально допустимый импульсный ток коллектора, мА800Обратный ток коллектор-эмиттер, мкА1,5 Емкость коллекторного перехода, пФ10 Выходная мощность, Вт< 0,8Статический коэффициент передачи тока для цепей с общим эмиттером < 15Масса, г6
ПараметрыМЛТ-0,25МЛТ-0,5 МЛТ-1Тип устройстваРезистор пост. лакированный металлоплёночный теплостойкийНоминальное сопротивление, Ом1Ом.. 10 МОмТочность, %5Номинальная мощность, Вт0.250,51Предельное рабочее напряжение постоянного тока, В250350500Масса, г0.2512Размеры (длина x диаметр), мм6.5х3 9х4,213х6,6Рабочая температура, °Сот - 60 до + 70°ССпособ монтажав отверстие Таблица 1.5 - Параметры резисторов МЛТ
Таблица 1.6 - Параметры конденсаторов серии К50
НаименованиеК50-35К50-6Тип устройства Танталовый электролитический
конденсаторРабочее напряжение,В5025Номинальная емкость,мкФ1 100Масса, г0,82,8Размеры (высота х диаметр), мм11х521х10Рабочая температура, °С-40...85
Способ монтажаВ отверстие
Таблица 1.9 - Параметры дросселей ДМ-0.6 и ДПМ-1.2
ДМ-0,6ДПМ-1,2 Предельный ток, А0,6 1,2 Индуктивность, мГн830 Постоянное сопротивление, Ом0,350,35 Рабочая температура-60..+100-60..+85 Масса элемента, г0,41,3
Таблица 1,10 - параметры светодиода АЛ307ВМ
Типа устройства
Светодиод зеленыйПрямой ток, мА20Максимальное прямое напряжение, В2,8Максимальное обратное напряжение, В2Максимальный прямой ток, мА22Максимальный имп. прям. ток, мА60Врем импульса, мс2Масса элемента, г0,35Рабочая температура, С-60..70
Таблица 1,11 - параметры диода Д220
Тип устройстваДиод универсальный Д220Максимальное обратное напряжение, В50Максимальный прямой (импульсный) ток, мА50 (0,5)Постоянное прямое напряжение, В1,5Постоянный прямой ток, мА50Обратный ток, мкА1Максимальная температура окр. среды, С+100Масса, г0,53
Таблица 1,12 - параметры диода КД503А
Тип устройстваДиод импульсный КД503АМаксимальное постоянное обратное напряжение, В30Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток, А0.015Максимальное импульсное обратное напряжение ,В30Максимально допустимый прямой импульсный ток, А0,2Максимальный обратный ток, мкА4Рабочая частота, кГц350Общая емкость, Сд.пФ5Рабочая температура, С-60..125Масса, г0,3Способ монтажа В отверстие
Эскизы:
Рисунок 1.1 - С2-33
Рисунок 1.2 К157УД2
/
Рисунок 1.2 КА337
Рисунок 1.3 КР142ЕН12А
Рисунок 1.4 КД512А
Рисунок 1.5КА53-15
Рисунок 1.6 К50-35
Рисунок 1.7 К50-6
Рисунок 1.8 К10-В
Рисунок 1.9 DRB- 9FA
3 Выбор и описание метода компоновки схемы устройств
3.1 Разработка компоновочного эскиза устройства
Масштаб эскиза компоновки 1:1. На эскиз и последующие чертежи нанесена координатная сетка. Шаг координатной сетки 2,5 мм.
В соответствии с рекомендациями элементы, имеющие наибольшее число связей - усилитель DA3 и розетка XS1 расположены таким образом, чтобы обеспечить наиболее удобное и наименее короткое расположение проводников.
Плату следует выполнить двусторонней из-за большого количества соединений.
Метод компоновки - графический.
Размеры печатной платы составляют(длина x ширина, мм): 140x155 (кратно 5 мм так как и ширина и длина платы лежат в диапазоне 100мм-300мм). Толщина печатной платы
3.2 Расчет критерия компоновки схемы
Суммируя рассчитанные объемы элементов(Таблица 2), получаем общий установочный объем всех элементов = 24649 мм3. Объем печатной платы равен произведению ее длины на ее же ширину и на высоту самого высокого элемента: 140мм*155мм*33мм = 716100 мм3
Коэффициент заполнения объема рассчитывается по формуле:
(1.1)
K_зап=24649/716100=0,035
Коэффициент заполнения объема достаточно низок, но допустим для целей данной работы.
Количество элементов: 63. Коэффициент степени интеграции: k = lg N, (1.2)
где N - число элементов ИМС.
k = lg 63 = 1.799
Ширина проводника = 0,25 мм
Результаты проведения компоновки с применением графического метода приведены на чертеже КП 230101.013.018.001.201317 СБ.
Таблица 2- Объемы элементов платы
Наименование элементаОбъем, мм3Кол-во, шт.Суммарный объем, мм3Микросхема К157УД24681468Стабилизатор KA33760021200Стабилизатор КР142ЕН12А60021200Диод КД512А542108Резистор С2-33(0,125)2316368Резистор С2-33(0,25)5014700Конденсатор К50-35(8x10)50321006Конденсатор К50-35(10x16)125745028Конденсатор К50-35(8x12)60421208Конденсатор К50-35(10x20)157146284Конденсатор К53-159654Конденсатор К53-1872121442Конденсатор К53-А1614244Конденсатор К10-7В3432686Разъём DRB- 9FA465314653Конденсатор К50-63772754
4 Конструирование печатной платы
4.1 Расчет габаритных размеров ПП
Габаритные размеры платы определяются по формулам:
(1.3)
(1.4)
Для разработанной печатной платы размеры составляют:
Lx= 140 мм,
Ly= 155 мм
Соотношение сторон кратно 5
Плата имеет 3 класс точности. Группа жесткости - 3. Так как элементы печатной платы имеют достаточно большие геометрические размеры, что не накладывает жестких ограничений на точность проводящего рисунка, было принято решение использовать третий класс точности
4.2 Выбор метода изготовления печатной платы
Для изготовления данной печатной платы применять полуаддитивный метод, заключающийся в химическом и гальваническом осаждении на диэлектрик тонкого слоя меди, формировании рисунка ПП с последующим гальваническим наращиванием проводников гальваническим методом. Для прочного сцепления материала платы с осаждаемой медью поверхность диэлектрика обогатить веществами, содержащими натуральный или синтетический каучук. Слой меди, осажденный химическим способом, характеризуется высокой чистотой, мелкозернистостью, пластичностью.
Плату после сборки покрыть сплавом "Розе". Припой - сплав ПОС 61
4.3 Выбор материала печатной платы
Для изготовления двусторонней печатной платы будем использовать в качестве материала стеклотекстолит марки СТФ-1. Стеклотекстолит фольгированный СТФ-1 применяется в радиотехнике, приборостроении, электронике для изготовления обычных и многослойных печатных плат. Предельно допустимая температура от -60ºС до +105ºС. Имеет очень высокие механические и электроизоляционные свойства, хорошо поддается механической обработке резкой, сверлением, штамповкой.
4.4 Расчет печатного монтажа
Таблица 3 - Наименьшие номинальные значения основных размеров
элементов конструкции ПП, мм
Наименование параметраУсловное
обозначение
параметраРазмеры проводящего рисунка, ммШирина печатного проводникаt0.25Расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка
S
0.25Гарантийный поясок
b
0.1Отношение диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине ПП
γ
0.33
Номинальное значение диаметра монтажного отверстия d(мм) рассчитывают по формуле
d = dэ + r + |Δd| (1.5)
d1= 0.6 + 0.2=0.8 мм
d2=1,1 + 0.2=1.3 мм
Толщина печатной платы берем 2.5 мм
Выполним расчет диаметра контактной площадки по формуле
D = d + Δdво + 2b+Δtво+ 2Δdтр+ (Td2 + TD2 + Δt2но )1/2 (1.4)
D1 = 0.8+0+2*0.1+0.1+2*0+(0.082+0.152+(-0.1)2)1/2=0.8+0.5=1.297 ≈ 1.3 мм
D2 = 1.0+0.18+2*0.1+0.1+2*0+(0.082+0.152+(-0.1)2)1/2=1.0+0.5=1.477 ≈1.5 мм
Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника t (мм) рассчитаем по формуле
t = tмд + Δtно(1.6)
t=0,25+(-0.1)= 0.15
Наименьшее номинальное расстояние между соседними элементами проводящего рисунка s (мм) определяют по формуле
s = sмд + Δtво, s=0.25+0.10=0.35
5 Разработка конструкции устройства
5.1 Определение способа защиты от влияния механических и климатических воздействий
Печатная плата имеет вариант крепления с защемленной стороной. Это обусловлено малым весом печатной платы и статическими условиями её эксплуатации.
Рассчитаем вибрационные характеристики печатной платы:
Печатная плата имеет 4 монтажных отверстия, предназначенных для жесткого крепления устройства. Рисунок 2 - Способ точечного крепления печатной платы
Определим собственную частоту печатной платы. В случае точечного крепления печатной платы собственная частота определяется по формуле: , (1.7)
где и - длина и ширина печатной платы; - цилиндрическая жесткость печатной платы, - масса платы с элементами; А= при числе точек крепления n=4,
a = 90 мм, b = 150 мм
A = 1/〖0,09〗^2 =123,4;
Mэ = 17*0.25+2+2+5.1+0.3+4+6+0.3+0.4+11*0.8++2*2.8+0.4=43,46 г
Mпп= 0.09*0.15*0.002*1600=0.043 кг
D= Eh"3" /(12(1-ε"2" )) (1.8)
D - цилиндрическая жесткость пластины,
ε - коэффициент Пуассона,
E - модуль упругости.
E=3.210-10 Н/м2, =0.279.
D=(E∙h^3)/(12(1-ε^2))=(3,2∙〖10〗^(-10)∙〖0,002〗^3)/(12(1-〖0,279〗^2))=(3,2∙〖10〗^10∙〖0,002〗^3)/(12(1-〖0,279〗^2))=500/11,07==45,17 Н·м
D= f"0 = 1.57(A + " 1/b"2" ")" √(D/m )=1.57(51,02 + 1/0,024) √(45,17/0,612 )=1,25 кГц
Собственная частота платы не попадает в диапазон частот в условиях где эта плата будет эксплуатироваться. Следовательно данная плата устойчива к широкому диапазону частот.
Для защиты печатной платы от дестабилизирующих климатических факторов применим покрытие поверхности печатной платы лаком.
5.2 Расчет теплового режима
В качестве критерия оценки теплового режима устройства выберем плотность тока в элементаъ печатной платы.
Для двухсторонней печатной платы максимально допустимой считается плотность тока 20 A/мм2
Таблица 4 - Плотность тока, проходящего через элементы платы
ЭлементS, мм2Imax ,мАПлотность тока
мА/мм2К157УД237,5451.2KA337401,50.038КР142ЕН12А401.50.038КД512А70.20.029С2-3371000143К50-35805006.25К53-15920.222К53-184520.044К53-А1221К10-7В8587,25К50-68587,25Сумма плотности тока всех элементов платы равна 4,426 А/мм2. Величина плотности потока всех элементов показывает что дополнительного охлаждения не требуется. 5.3 Расчет надежности устройства
Таблица 4 - Интенсивность отказов комплектующих элементов и электрических соединений
Наименование элементаИнтенсивность отказов, 0i, 10-6, ч-1Диоды маломощные0,02Конденсаторы керамические0,15Конденсаторы электролитические0,035Резисторы проволочные0,087
k1 = 1,04 (Стационарные (полевые)) - вибрация
k2 = 1,03 (Стационарные (полевые)) - ударные нагрузки k3= 2,5 (при температуре 30 - 40 и влажности до 98 %) - поправочный коэффициент
k4= 1,14 (при давлении от 50 до 65 кПа) - поправочный коэффициент
λ_диодов=(0,02*1,04*1,03*2,5*1,14)* 〖10〗^(-6)=0,83*〖10〗^(-6)
λ_(конд.кер)=0,15*1,04*1,03*2,5*1,14* 〖10〗^(-6)=0,62*〖10〗^(-6)
λ_(конд.эл.)=0,035*1,04*1,03*2,5*1,14* 〖10〗^(-6)=0,15*〖10〗^(-6)
λ_резисторы=0,087*1,04*1,03*2,5*1,14*〖10〗^(-6)=0,36*〖10〗^(-6)
= ∑_(i=1)^n▒〖i〗 (1.10)
λ=(0,83*2+0,62*14+ 0,15*12+0,4*5+0,36*20)*〖10〗^(-6)=23,56 * 10-6
Среднее время наработки до отказа конструкции ЭВС:
T= 1/() (1.11)
T = 1/23,56 * 10-6 = 0,04244 * 106 = 42440 (ч)
Вероятность безотказной работы конструкции ЭВС в течение заданной наработки (0, tp): , (1.12)
Вероятность безотказной наработки в течение среднего времени наработки на отказ(Т=42440)
P(T)=e-1=0,37
Вероятность безотказной наработки в течение года(Т=8760)
P(T)=e-0.206=0,81
Данные показатели являются удовлетворительными для данной элементной базы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В рамках данного курсового проекта был разработан вариант конструкции устройства усилителя мощности в виде основной сборочной единицы - ячейки.
В результате разработано конструктивно и функционально законченное устройство, укомплектованное конструкторской документацией, которая включает:
- принципиальную электрическую схему;
- чертеж печатной платы;
- сборочный чертеж;
- спецификацию;
- пояснительную записку
Были рассчитаны возможные параметры механической нагрузки, температурный режим и климатические параметры. В данной работе спроектирована двусторонняя печатная, исходя из соображений рациональности расположения элементов на печатной плате, а так же в целях уменьшения ее размеров. . После выполненных работ следуют этапы непосредственно изготовления устройства на предприятии.
Список используемой литературы
ГОСТ 2.701-89 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. М., 1989. 8 с.
ГОСТ 10317-79. Платы печатные. Основные размеры. М., 1985. 3 с.
ГОСТ 2.417-91. ЕСКД. Правила выполнения чертежей печатных плат. М., 1989. 41 с. Умрихин В.В., Захаров И.С., Ширабакина Т.А., Вахания В.И. Конструкторско-технологическое проектирование электронных вычислительных средств: Учебное пособие/ Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2004. 169 с.
Методические указания и курсовому проектированию по дисциплине "Конструирование и технология производства ЭВМ". Курск. гос. техн. ун-т; Сост. Т.А. Ширабакина. Курск, 2005. 11 с.
Пирогова Е. В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 560 с.
Печатная плата [Электронный ресурс]. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Печатная_плата
Алексей Сигаев "Технологии изготовления печатных плат" "Схемотехника" №1 октябрь 2000г.. [Электронный ресурс]. URL: http://ra3ggi.qrz.ru/PCB/make_pcb.htm
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
86
Размер файла
1 676 Кб
Теги
oformlenie, pechat
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа