2.4. Конструкторский расчет элементов печатной платы.
1. Шаг координатной сетки – 1,25 мм.
2. Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току:
вmin1=, где
Imax=30 мА t=0,02 мм jдоп=75 А/мм2
3. Определяем минимальную ширину проводника исходя из допустимого падения напряжения на нем:
вmin2=, где
Uдоп12 В*0,05=0,6 В l=0,5 м r=0,0175 []
вmin2==0,022 мм.
4. Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:
d=dэ+êbdноê+Г, Ddно=0,1 мм, Г=0,3 мм.
а) для микросхем
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
б) для резисторов
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
в) для диодов и стабилитронов
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
г) для транзисторов
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
д) для конденсаторов
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
е) для разъема
dэ=1 мм d=1,4 мм
5. Рассчитанные значения сводятся к предпочтительному ряду размеров монтажных отверстий:
0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.
Номинальное значение диаметров монтажных отверстий для разъема: d=1,5 мм.
6. Минимальное значение диаметра металлизированного отверстия:
dminHплg, где Нпл=1,5 мм – толщина платы; g=0,25
dmin1,5*0,25=0,5 мм
7. Диаметр контактной площадки:
D=d+Ddво+2вm+Dвво+(d2d+d2p+Dв2но)1/2
Ddво=0,5 мм; вm=0,025 мм Dвво=Dвно=0,05 мм
dр=0,05 мм; dd=0,05 мм
Ddво+2 вm+Dвво+(d2d+d2p+Dв2но)1/2=0,05+0,05+0,05+(3*25*10-4)1/2=0,24
d=0,7 мм D=0,95 мм
d=0,9 мм D=1,15 мм
d=1,5 мм D=1,75 мм
8. Определение номинальной ширины проводника:
в=вMD+êDвНОê, где
вMD=0,15 мм; DвНО=0,05 мм
в=0,15+0,05=0,2 мм
9. Расчет зазора между проводниками:
S=SMD+DвВО, где
DвВО=0,05 мм; SMD=0,15 мм
S=0,15+0,05=0,2 мм
10. Расчет минимального расстояния для прокладки 2-х проводников между отверстиями с контактными площадками диаметрами D1 и D2.
l=+вn+S(n+1)+dl , где
n=2; dl=0,03 мм
l=1,05+0,4+0,6+0,03=2,1 мм.
2.5. Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей получения защитного рисунка.
1. Минимальный диаметр контактной площадки:
Dmin=D1min+1,5hф+0,03
D1min=2(вм++dd+dp)
dmax1=0,9 мм
D1min=2(0,025+0,45+0,05+0,05)=1,15 мм
Dmin1=1,15+0,6=1,21
dmax2=1,5 мм
Dmin2=1,81 мм
2. Максимальный диаметр контактной площадки:
Dmax=Dmin+(0,02…0,06)
Dmax1=1,21+0,02=1,23 мм
Dmax2=1,81+0,02=1,83 мм
3. Минимальная ширина проводника:
вmin=в1min+1,5hф+0,03, где
в1min=0,15 мм
вmin=0,15+0,6=0,21
4. Максимальная ширина проводника:
вmax= вmin+(0,02…0,06)
вmax=0,23 мм
5. Минимальная ширина линии на фотошаблоне:
вмmin= вmin-(0,02…0,06)
вмmin=0,21-0,02=0,19 мм
6. Максимальная ширина линии на фотошаблоне:
вмmax= вmin+(0,02…0,06)
вмmax=0,21+0,06=0,27 мм
7. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
S1min=L0-[Dmax/2+dp+ вmax/2+dl]
L0=1,25 мм
S1min=1,25-0,615-0,05-0.115-0,03=0,44 мм
8. Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
S2min=L0-(Dmax+2dp)
L0=1,25 мм+0,3 мм=1,55 мм
S2min=1,25-1,23-2*0,05+0,03=0,20 мм
9. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотоблоке:
S3min=L0-(Bmax+2dl)
L0=1,25 мм
S3min=1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм
10. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотоблоке:
S4min=L0-(Dмmax/2+dp+вмmax/2+dl)
L0=1,25 мм
S4min=1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм
11. Минимальное расстояние между двумя контактными площадками на фотоблоке:
S5min=L0-(Dмmax+2dp)
L0=1,55 мм
S5min=1,55-1,25-0,1=0,2 мм
12. Минимальное расстояние между двумя проводниками на фотоблоке:
S6min=L0-(вмmax+2dl)
L0=1,25 мм
S6min=1,25-0,27-0,06=0,92 мм
2.6. Расчет проводников по постоянному току.
Наиболее важными электрическими свойствами печатных плат по постоянному току является нагрузочная способность проводников по току и сопротивление изоляции.
Практически сечение проводника рассчитывается по допустимому падению напряжения Uп на проводнике:
1. Uп= вп=0,23 мм hф=0,02 мм
l=0,5 м r=0,0175 I=30 мА
Uп==57 мВ
Uп<Uзпу=0,4¸0,5 В
2. Расчет сечения печатного проводника сигнальной цепи:
Sc ³ ==6,6*10-4 мм
3. Расчет сечения печатного проводника шины питания и земли:
Sпз ³ ==21,88*10-4 мм2
4. Поверхностное сопротивление изоляции:
RS= l3=0,96 мм l=0,5 м
rS=5*1010 Ом
RS==9,6*107 Ом
5. Объемное сопротивление изоляции:
RV= rV=5*109 Ом*м
Sп=вп2=4,41*10-2 мм2 hпп=1,5 мм
RV==1,7*1014 Ом
6. Сопротивление изоляции:
RU===9,6*107 Ом
7. RU>103Rвх, где Rвх==10 кОм.
2.7. Расчет проводников по переменному току.
1. Падение импульсного напряжения на длине проводника в l cм.
UL=Lпо Lпо=1,8 ; DI=6 мА; tU=5 нс
UL=1,8 =2,16
2. Максимальная длина проводника:
lmax<==185 cм
3. Задержка сигнала при передаче по линии связи:
tз == e=5; m=1; t0=0,33 нс/м
l=0,5 м
tз=0,5*0,33=0,37 нс
4. Взаимная индуктивность и емкость двух проводников:
lз впр
C11=0,09(1+e)lg(1+2впр/lз+впр2/lз2)=
0,09(1+5)lg(1+2+()2)=0,1пФ/см
С1=С11l=0,3*50=5 пФ
М11=2(ln-1)=2(ln-1)=6,86 мГн/см
М1=М11l=6,86*0,5=3,43 мГн
C21=
x=; f(x)=2arctg+ln(4x2+1)
x==13,04 f(x)=5,13
C21==0,047 пФ/см
С2=С12*l=2,35 пФ
М21=2=10,44 мГн/см
М2=М21*l=5,22 мГн
С31=0,17e
С31=0,17*5=0,72 пФ/см
С3=С31*l=36 пФ
С41=0,2e
С41=1+=1,31 пФ/см
С4=С41*l=68 пФ
5. Между рядом расположенными проводниками существует электрическая связь через сопротивление изоляции RU, взаимную емкость С и индуктивность М, которая приводит к появлению на пассивной линии связи напряжения перекрестной помехи от активной линии. Надежная работа цифровых электронных схем будет обеспечена, если напряжение помехи не превысит помехоустойчивости логических схем
U=URU+UC+UL<UЗПУ
В состоянии лог. «1» помеха слабо влияет на срабатывание логического элемента, поэтому рассмотрим случай, когда на входе микросхемы лог. «0». При этом:
Uвх0=0,4 В Uвых0=0,4 В f=5*105Гц
Iвх0=0,1 мА Iвых04 мА Е0=2 В
Rвх0=4 кОм Rвых0=100 Ом
U==
==
=0,49*10-3ê6,2-j269,3ê=0,13 В<0,4 В
2.8. Оценка вибропрочности и ударопрочности.
1. Оценка собственных частот колебаний платы:
f0=*
М=Мп+mрэ=авhr+mрэ=215*120*1,5*10-6+0,28=0,4 кг
Кa=К(a+b)1/2
К=22,37 a=1 b=g=0 Кa=22,37
D=
f0= Гц
2. Оценка коэффициента передачи по ускорению:
g(х, у)=
а(х, у) и ао – величины виброускорений в точке (х, у) и опорной соответственно:
g(х, у)=
e===6,37*10-3
h===0,42 K1(x)=K1(y)=1,35 из графика
g(х, у)=1,39
а(х, у)=а0g(х, у)=8g*1,39=11,13g
Оценка амплитуды виброперемещения.
1. SB(x,y)=x0g(x,y)
x0==мм
SB=1,21*1,39=1,68 мм
2. Определим максимальный прогиб печатной платы:
dВ=|SB(x,y)-x0|=0,47 мм
Вывод: адоп=15g>a(x,y)=11,13g
0,003в=0,54 мм>dB=0,47 мм
Расчет ударопрочности.
1. Частота ударного импульса:
w= t=10-3 c w=3140
2. Коэффициент передачи при ударе:
Ку=2sin=2sin=0,45
=6,95 – коэффициент расстройки
3. Ударное ускорение:
ау=Ну*Ку=15g*0,45=6,72g
4. Ударное перемещение:
мм
Вывод: адоп=35g>ay=6,72g
0,003в=0,54 мм>Zmax=0,15 мм
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
