Курсовая работа (т): Разработка блока вывода информации

Таблица 3.2

3.3    Выбор и обоснование методов изготовления печатной платы

Метод изготовления печатной платы выбран на основании ОСТ 4 ГО 054. 043 и ОСТ 4 ГО 054. 058. В соответствии с ними существуют следующие методы: комбинированный (позитивный и негативный), химический, металлизация сквозных отверстий для изготовления многослойных печатных плат.

Исходя из особенностей электрической схемы, элементной базы разрабатываемого устройства и конструктивных характеристик печатных плат, изготавливаемых различными методами, выбираем комбинированный позитивный метод изготовления печатных плат.

При разработке печатной платы следует учитывать следующие рекомендации:

питающие проводники и «земля» должны иметь минимальное сопротивление и длину;

«сигнальные» проводники должны иметь минимальные участки, где они проходят параллельно;

размещение проводников на разных сторонах печатной платы желательно перпендикулярно или под углом 45˚.

Особые требования при разработке печатных плат предъявляются к контактным площадкам и ширине проводников. Печатные проводники рекомендуется выполнять одинаковой ширины по нормам для свободного места на всем их протяжении. Сужать проводники до минимального значения следует только в узком месте на возможно меньшей длине. Проводники шириной более 5 мм, расположенные со стороны пайки и на внутренних слоях МПП, выполняют в соответствии с рекомендациями для конструирования экрана (ГОСТ 25751 - 83). При компоновке печатного монтажа проводники следует располагать равномерно по полной площади ПП с учетом следующих требований:

параллельно линии координатной сетки или под углом, кратным 15°;

как можно более короткими;

параллельно направлению движения волны припоя или под углом к нему не более 30° со стороны пайки, если проводящий рисунок не покрывают защитной маской;

во взаимно перпендикулярных направлениях на соседних проводящих слоях ПП;

перпендикулярно касательной к контуру контактной площадки.

В целях уменьшения сложности проводящего рисунка допускается применение перемычек в количестве не более 5% от общего числа печатных проводников. Экраны выполняют в одной плоскости с проводящим рисунком или как самостоятельно проводящие слои. Все экраны выполняют с вырезами. Площадь вырезов должна быть не менее 50% общей площади экрана. Форма вырезов произвольная, определяется конструктором. Металлизированные отверстия должны иметь контактные площадки с двух сторон ПП. На внутренних слоях МПП контактные площадки должны быть у тех отверстий, которые связаны электрически с проводящим рисунком данного слоя. Неметаллизированные монтажные отверстия следует располагать в зоне контактной площадки. Контактные площадки могут иметь произвольную форму, предпочтительной является круглая. Контактная площадка, предназначенная под установку первого вывода многовыводного элемента, должна иметь форму, отличную от остальных. Контактные площадки на проводниках и экранах рекомендуется выполнять в соответствии с рис. 3.1.

Рисунок 3.1 - Вид контактных площадок

Контактные площадки для автоматического контроля и диагностики следует выполнить круглой формы диаметром не менее 2 мм и располагать в узлах координатной сетки с шагом 2,5 мм в свободных местах в шахматном порядке так, чтобы расстояние между центрами контактных площадок, лежащих на одной линии, и координатной сетки было кратно 5, а расстояние между центрами контактных площадок, лежащих на соседних линиях координатной сетки, равно 2,5.

4       ВЫБОР И ОБСЛУЖИВАНИЕ КОМПОНОВОЧНОЙ

         СХЕМЫ, МЕТОДОВ И ПРИНЦИПОВ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Основная компоновочная схема изделия определяет многие важнейшие характеристики РЭС: габариты, вес, объем монтажных соединений, способы защиты от полей, температуры, механических воздействий, ремонтопригодность.

Различают три основные компоновочные схемы РЭС:

централизованная;

децентрализованная;

централизованная с автономными пультами управления.

При централизованной компоновке все элементы сложной системы располагаются в одном отсеке на специальных этажерочных конструкциях или шкафах, длина и количество межблочных соединений сведены к минимуму, ремонт и демонтаж наиболее удобны, легче выполнить качественные системы охлаждения и амортизации. Такая компоновочная схема требует более тщательной экранировки, вызывает затрудненность компоновки изделия, часто требующей доработки его, обладает относительно меньшей надежностью систем охлаждения, герметизации, виброзащиты.

Децентрализованная компоновочная схема обеспечивает относительно большую легкость размещения элементов изделия на объекте, не требуется тщательная экранировка блоков, при соответствующих схемных решениях может быть более надежной, сохраняя частичную работоспособность при выходе из строя отдельных элементов изделия. Недостатком является значительная длина межблочных соединений, затруднен полный демонтаж системы, для каждого отдельного блока необходимо предусматривать автономные системы охлаждения, виброзащиты.

Наиболее распространен способ централизованной компоновки, при котором все элементы сложной РЭС, кроме входных и управляющих устройств, располагают в одном участке или отсеке блока. Однако внутри этого отсека компоновка выполняется в виде совокупности отдельных блоков и приборов.

6       КОНСТРУКТИВНЫЕ РАСЧЕТЫ

6.1    Расчет компоновочных параметров

Основная задача, решаемая при компоновке РЭА,- это выбор форм, основных геометрических размеров, ориентировочное определение веса изделия и месторасположения в пространстве радиоэлементов и элементов несущих конструкций. При компоновке изделия необходимо учитывать электрические, магнитные, механические, тепловые и другие виды связей. Учет видов связей и оптимальное расположение радиоэлементов в конструкции позволяют обеспечить надежную работу устройства в целом при высокой его ремонтопригодности.

Конструктивно-технологический расчет ПП производится с учетом производственных погрешностей рисунка проводящих элементов, фотошаблонов, базирования, сверления и т.д.

Нормы на конструирование ПП устанавливаются ГОСТ 2.417 - 91, ГОСТ 10317 - 79, ГОСТ 23751 - 86, ГОСТ 22318 - 77. Координатная сетка в декартовой системе координат имеет шаг 2,5; 1,25; 0,5 мм. Большую сторону ПП ориентируют по оси X.

Диаметры монтажных и переходных отверстий должны соответствовать ГОСТ 10317 - 79*. Предпочтительные размеры монтажных отверстий выбирают из ряда 0,7; 0,9; 1,1; 1,5 мм, а переходных отверстий из ряда 0,7; 0,9; 1,1 мм. Предельные отклонения диаметров монтажных и переходных отверстий ( в миллиметрах) в соответствии с ГОСТ 25751 - 83 приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Предельные отклонения ширины печатных проводников, площадок, экранов и др. для узких мест указаны в табл.5.2

Предельные отклонения значения номинального расстояния между центрами двух отверстий ПП определяют как полусумму позиционных допусков расположения центров этих отверстий.

Таблица5.2

Рассчитаем установочные площади типов и размеров элементов, устанавливаемых на печатные платы. По заданию тип корпуса по ГОСТ17467-88 должен быть 2. Проанализировав электрическую принципиальную схему, выбираем микросхемы 176 и 155 серии (на рис.5.1 представлен тип и размеры корпуса выбранных микросхем)

Соединение однотипных БВИ с основными узлами РЭС (по заданию РЭС состоит из 7 БВИ) будет осуществляться элементами электрических соединений типа ГРПМ рис.5.2. Выбор электрического соединения обусловлен конструктивно-технологическими и эксплуатационными требованиями, предъявляемые к РЭС на микросхемах. Требованиям удовлетворяет ГРПМ. Данное соединение обеспечит легкосъёмность и быстрое электрическое отсоединение.

Рисунок 5.1 - Размеры корпуса микросхем

Рисунок 5.2 - Разметка посадочного места для вилки ГРПМ 9-У на печатной плате (предельные отклонения размеров между осями двух любых отверстий ±0,2 мм)

Выбор размеров ПП осуществляется ориентировочно. Исходными данными для расчета являются перечень элементов и установочные размеры изделий электронной техники (ИЭТ). Методика расчета следующая:

. Суммарная площадь, занимаемая всеми ИЭТ:

, (5.1.1)

где Syi - значение установочной площади i-го элемента, n - количество элементов.

Под установочной площадью ЭРЭ понимается площадь прямоугольника (квадрата), в которую вписывается ЭРЭ вместе с выводами и контактными площадками при установке его на ПП.

Установочные габариты элементов приведены в таблице 5.3

Таблица 5.3 Установочные габариты элементов

Тогда суммарная площадь, занимаемая всеми ИЭТ

SC =

. Приблизительная площадь печатной платы с учетом способа монтажа (двусторонний):

 (5.1.2)

где kз - коэффициент заполнения платы печатной (0,3-0,8), m - количество сторон монтажа (1, 2).

Тогда

Зная площадь ПП, задаваясь соотношением сторон ПП, можно определить ее размеры по ГОСТ 10317-79. Предельные отклонения на сопрягаемые размеры контура ПП должны быть не выше 12 квалитета, а на несопрягаемые - не выше 14 квалитета по ГОСТ 25347-82.

Линейные размеры ПП рекомендуется выбирать по ГОСТ 10317-79 и равны следующим:

длина - 80мм;

ширина - 80мм;

Выбор печатного монтажа радиоэлементов в блоке обусловлен заданной программой выпуска изделия-5000 шт/год. Печатный монтаж в этом случае является наиболее экономически целесообразным.

При разработке печатных плат необходимо руководствоваться следующими документами:

ГОСТ23751-86;

ГОСТ10317-79;

ОСТ4ГО.010.009;

СТБ 1014-95;

и другие.

Исходными данными к разработке топологии печатной платы является:

схема электрическая принципиальная;

установочные размеры радиоэлементов узла;

рекомендации по разработке монтажа для выбранной серии микросхем.

Рекомендации по разработке печатных плат:

Разводка питающего напряжения узлов и блоков (шин «земля» и «питание») должна проводиться проводниками с возможно более низким сопротивлением.

Низкочастотные помехи, проникающие в систему по шинам питания, должны блокироваться с помощью конденсатора, включенного между выводами «питание» и «земля» непосредственно у начала проводника на печатной плате.

Информационные линии связи рекомендуется выполнять с помощью печатного монтажа.

Проводники, расположенные на различных сторонах платы, должны перекрещиваться под углом 900 или 450 и иметь минимальную длину.

Максимально допустимая длина печатных параллельных проводников, расположенных на одной стороне платы при ширине проводников от 0.5 до 5 мм, не должна превышать 30 см.

Печатную плату указанного узла целесообразно выполнять двусторонней. Класс точности печатной платы базового модуля выбираем второй.

Для повышения надежности паяных соединений, отверстия в печатную плату необходимо выполнить металлизированными. Конфигурация печатной платы прямоугольная. Шаг координатной сетки выбран равным 2,5мм как наиболее предпочтительный. Установку радиоэлементов на плате необходимо производить в соответствии с ГОСТ 29137-91.

6.2    Расчет теплового режима

Расчет теплового режима РЭА заключается в определении по исходным данным температуры нагретой зоны и температур поверхностей и теплонаружных радиоэлементов и сравнения полученных значений с допустимыми для каждого радиоэлемента в заданных условиях эксплуатации.