Материал: Устройства автоматики и информатики. курсовое проектирование. Кисурин А.А., Бурковский В.Л

Минимально допустимые расстояния между печатными проводниками выбираются в зависимости от класса плотности монтажа печатной платы, установленного по разрешающей способности разного технологического метода изготовления; приведены в табл. 21.

Таблица 21

3.4.3. Распределение переменного тока в печатном проводнике

Глубина проникновения тока Z в немагнитном проводнике

о пределяется формулой:

Z =

мм,

где f - частота, МГц;

ψ = - коэффициент, зависящий от свойств

токопроводящго материала и покрытия; выбирается по табл. 22.

ρ - удельное сопротивление, Ом∙мм₂/м

У дельное поверхностное сопротивление ρs определяется по формуле:

ρ_s =

где q - коэффициент, выбираемый по табл.22.

Таблица 22

3 .3.4. Расчет сопротивления печатного проводника на высоких частотах:

R = Ом.

3.4.5. Тепловой расчет печатных проводников:

а) определяем величину удельной выделяемой моности

Р_о = Вт,

где b – ширина проводника , см;

J – заданный в проводнике ток, А;

б) задаемся вероятным перепадом температур от поверхности платы в окружающую среду, θ ;

в) определяем коэффициент теплопроводности

α_ср =

где α’ и α’’ – коэффициенты теплопередачи со стороны печатного проводника (элемента) и изоляционной платы соответственно:

α’ = 6∙10-4 θ0,25Вт/см2∙с∙град

α’’ = 4∙12∙10-4 θ0,25Вт/см2∙с∙град

Значения α’ и α’’, αср можно определить по графику (рис.12).

Рис.12. Зависимость α_i = f (θ) при T = 35°C

г) вычисляем коэффициент m

т = ,

где λ – теплопроводность материала платы

(гетинакс λ = 0,289∙10-2 Вт/ см2∙с∙град;

текстолит λ = (0,231- 0,035) 10-2 Вт/ см2∙с∙град;

керамика λ = 1,03∙10-2 Вт/ см2∙с∙град);

σ – толщина платы, см;

д) определяем удельную мощность рассеяния тепла конвекцией и излучением

Р_к.и. =

е) определяем по графику (рис.13) перепад температур θ°С.

Если перепад температур сильно отличается от заданнго, корректируется коэффициент теплопроводности и расчет повторяется.

Pис. 13.Зависимость удельной мощности рассеяния от θ°С

1 – гетинакс, 3мм

2 – керамика, 1мм

3 - ,,идеальная”плата

3.5. Раcчет помехоусточивости

3.5.1. При проектировании аппаратуры автоматики необходима защита ее от действия внешних и внутренних помех.

Внешние помехи создаются расположенными рядом саппаратурой источниками питания, генераторами, релейными схемами и т.п.

Внутренние помехи определяются паразитными связями, неизбежными в любой электронной аппаратуре. Эти связи могут быть гальваническими, емкостными и индуктивными.

Гальваническая паразитная связь возникает через сопротивление источника, соединительные провода и участки шасси.

Паразитные емкости и индуктивные связи возникают, в основном, за счет монтажных проводов и печатных трасс.

Расчет помехоустойчивости сводится к определению допустимой величины паразитных связей, допустимой длины проводников и расчету элементов фильтра.

3.5.2. Определение паразитной емкости между проводниками производим по формуле С = С_пог ∙l,где C - паразитная емкость между проводниками; С_пог - погонная емкость, пф/см; l- длина, см

С_пог = К_п ε ,

где К_п - коэффициент пропорциональности, пф/см; выбирается по графику (рис.14).

Рис.14. График зависимости коэффициента пропорциональности К_п от параметра печатной платы:

S₁, S₂ – расстояние между печатными проводниками;

W₁, W₂ – ширина печатных проводников;

ε’ – диэлектрическая проницаемость среды

ε’ = или ε’ =

где ε_в - диэлектрическая проницаемость воздуха ;

ε_п - диэлектрическая проницаемость материала платы;

ε_л - диэлектрическая проницаемость лака (если монтаж покрыт лаком).

Значение С_пог можно выбрать по табл.23, 24

Таблица 23

Значение погонных емкостей для печатных проводников, расположенных друг под другом на соседних слоях.

Примечание. Для межслойной изоляции МПП (ФДМТ и СПТ), изготовленных по методу металлизации сквозных отверстий и двухсторонних печатных плат (стеклотекстолит) ε_п = 6.

Таблица 24

Значение погонных емкостей для соседних печатных плат проводников, расположенных на одном слое.

Продолжение табл. 24

Примечание. 1. Для лаков УР-231 и ЭП 9114 ε_п =4.

2. Внутренние слои МПП изготовлены методом металлизации сквозных отверстий.

3.5.3. Определение паразитной взаимоиндукции производим по формулам:

N = 2l₂ [ ] – без экрана

М = 2l₂ [ ] – с экраном,

где l₂ – длина печатного проводника;

S₁ – расстояние между печатными прводниками;

S₂ – толщина платы;

W₁ W₂ – ширина печатных проводников.

3.5.4. Определение индуктивности печатного проводника L мкГн L = L_пог ∙ l₂ , где L – погонная индуктивность печатного проводникамкГн/см; выбирается по графику (рис.15).

Рис. 15. График зависимости погонной индуктивности печатного проводника от его ширины (толщина проводника 0,05 мм)

3.5.5. Определение допустимых величин паразитных связей проводников

При проектировании учитывается динамическая помехоустойчивость применяемых цифровых микросхем или снижение коэффициента усиления аналоговых микросхем.

Динамическая помехоустойчивость цифровых схем рассматривается в двух случаях:

- ложное срабатывание: помеха может привести к переключению схем;

Сбой сигнала; помеха накладывается на информационный сигнал и препятствует переключению схемы.Сбой сигнала учитывается в случае максимального быстродействия; при этом обеспечивается условие отсутствия ложных срабатываний. При длительности информационного сигнала более

5 t_здр.ср следует учитывать срабатывание цифровых схем, при этом обеспечивается условие отсутствия сбоя сигнала.

Динамическая помехоустойчивость схем в случае ложного срабатывания характеризуется амплитудой импульса помехии длительностью помехи τпом.

Данные U и τ_пом приведены в табл.25.

ПРИМЕЧАНИЕ. Допустимые величины паразитной емкости между двумя соседними проводниками не должны превышать значений, при которых амплитуды импульсов длительности превышают допустимые уровни.

Значения допустимых величин паразитной емкости [C_пар] и индуктивности [L_пар] приведены в табл.26, 27.

Таблица 26

Значения допустимых величин паразитной емкости между двумя соседними проводниками для случая сбоя