Введение
1. Разработка технического задания
1.1 Наименование и область применения
1.2 Основание для разработки
1.3 Цель и назначение разработки
1.4 Источник разработки
1.5 Требования к конструируемому изделию
2. Определение условий эксплуатации и группы жесткости
3. Обоснование конструкторских решений
3.1 Выбор материала печатной платы
3.2 Выбор типа конструкции и класса точности печатной платы
3.3 Выбор класса точности печатной платы
3.4 Выбор способа изготовления печатной платы
3.5 Выбор размера печатной платы
3.6 Определение допустимых паразитных параметров и определение максимальной длины рядом идущих проводников с учетом паразитных параметров
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
В курсовом проекте описано устройство регистрации точки росы в герметизированных металлостеклянных, металлокерамических корпусах интегральных микросхем и полупроводниковых приборах. В промышленных условиях обычно используют метод определения концентрации паров по результатам анализа атмосферы раз герметизированного корпуса и.с. с помощью вторичной ионной масс-спектроскопии. Это приводит в негодность изделия, которые по электрическим параметрам соответствуют техническим условиям. В описанном приборе контроля температуры точки росы эта проблема решается с помощью локального охлаждения и.с. через отдельный электрический вывод. Это позволяет уменьшить площадь охлаждаемой поверхности внутри корпуса до 1-1.5 мм² и увеличить толщину локального конденсированного слоя до 6 мкм. Конденсация влаги на охлаждаемом выводе сопровождается приращением ёмкости ΔС – 0.10-0.25 пФ между этими выводами и корпусом и.с., что, например. Для микросхемы К140 составляет до 25% от её номинального значения.
Датчик температуры питается то источника тока на транзисторе VT6 , I=0.5мА. Сигнал подается на вход аналого-цифрового преобразователя. Точность измерения температуры точки росы зависит от режима охлаждения исследуемого образца. Согласно данным, время конденсации влаги на охлаждаемой поверхности в зависимости от температуры и абсолютного уровня влаги может находиться в пределах 0.5-3с. Образование капель воды на центрах конденсации в начальный момент происходит при упругости водяного пара, равной упругости насыщения. Абсолютная погрешность измерения температуры, обусловленная конструктивными особенностями холодильной камеры, расположением датчика температуры относительно охлаждаемого вывода и.с. и указанными градиентами температур, не превышает половины значения младшего разряда цифрового индикатора и составляет- 0.05 °С. Относительная погрешность измерения температуры в этом случае не превышает 5%.
1. Разработка технического задания
1.1 Наименование и область применения
Разрабатываемое изделие – "устройство регистрации точки росы". Область применения – измерительные системы. Устройство применяется регистрации точки росы в герметизированных металлостеклянных, металлокерамических корпусах интегральных микросхем и полупроводниковых приборах.
1.2 Основание для разработки
Учебный план специальности 200800.
1.3 Цель и назначение разработки
Целью является проектирование конструкций изделий 1-ого уровня; освоение методики конструирования печатных узлов и печатных плат, методов их компоновки.
1.4 Источник разработки
Журнал "Приборы и техника эксперимента".-2001.- №2.-с.146-148 схема электрическая принципиальная устройства регистрации.
1.5. Требования к конструируемому изделию
Разработанный печатный узел должен иметь минимальные размеры и стоимость, быть простым в изготовлении, выполнять свои функции в течение длительного времени, должен отвечать условиям по помехозащищенности и исключать помехи и наводки на другие приборы, особенно при использовании в измерительном комплексе.
2. Определение условий эксплуатации и группы жесткости
Изделие относится к 2-ой группе 1-ого класса. Т.е. изделие должно эксплуатироваться в закрытых отапливаемых и не отапливаемых помещениях. Должно сохранять работоспособность при температуры от минус 60 до плюс 85 0
С при отсутствии агрессивных сред. Исходя из этого по ГОСТ 23752-78 разработанный печатный узел должен соответствовать 2-ой группе жесткости эксплуатации.
3. Обоснование конструкторских решений
3.1 Выбор материала печатной платы
При изготовлении печатной платы был использован стеклотекстолит фольгированный СФ – 2Н – 50 – 1,5 ГОСТ 10316 – 78. Диапазон рабочих температур стеклотекстолита позволяет его применять в аппаратуре 2-ой группы жесткости эксплуатации. Толщина стеклотекстолита (1,5 мм) выбрана в первом приближении по минимальному диаметру монтажного отверстия и по классу точности печатной платы, а также исходя из требований обеспечения механической прочности печатного узла.
3.2 Выбор типа конструкции и класса точности печатной платы
Печатная плата будет двусторонней. Двусторонние печатные платы обладают меньшими габаритами по сравнению с односторонними, так как с их помощью можно реализовывать большую плотность упаковки.
Рисунок 1
L – расстояние между двумя выводами,
D – диаметр контактной площадки,
dмо – диаметр монтажного отверстия,
b – ширина пояска металлизации.
Диаметр контактной площадки равен [1]:
D = dмо + 2b.
Ширина полосы tn находится по формуле [2]:
tn =(L-D)/(2n+1) ,
где n – количество печатных проводников.
Сравниваем tnс шириной печатного проводника выбранного класса точности
tn = (2.5-(1+2*0.1))/(2+1) = 0.433 мм.
t3кл= 0.25 мм - ширина печатного проводника 3-его класса точности.
Т.е. tn > t3кл , значит выбранный класс точности подходит.
3.3 Выбор класса точности печатной платы
Определим ширину зазора между печатными проводниками:
Sp=tp=(L-Dкп)/2n+1, (1)
где Sp – ширина зазора, мм
tp – ширина печатного проводника, мм
L – расстояние между центрами монтажных отверстий, мм
Dкп – диаметр контактной площадки, мм
n – количество печатных проводников между 2-мя контактными площадками
Зададим класс точности 3 ( tpmin=0.25, Spmin=0.25):
Sp=tp=(2.5-2.24)/1=0.26
Sp > tpmin, следовательно нашу плату можно реализовать в 3-ем классе точности
3.4 Выбор способа изготовления печатной платы
Печатные платы изготавливаются позитивным фотохимическим способом, следующим образом: на двустороннюю фольгированную заготовку наносится слой фоторезиста. Через фотошаблон производиться экспонирование, затем фоторезист удаляется с участков, где будут расположены проводники или контак
3.5 Выбор размера печатной платы
Для нахождения размеров печатной платы сначала определяют площадь печатной платы. Воспользуемся данными таблицы 1.
Таблица 1 Данные для определения площади печатной платы:
| Тип ЭРЭ | Установочная площадь Si
, мм |
Количество, n | Si
n, мм2 |
| МЛТ-0,25 | 37,5 | 32 | 1200 |
| СП5-2 | 196 | 8 | 1568 |
| КТ315 | 21,6 | 2 | 43,2 |
| КП303 | 107 | 5 | 535 |
| КП306 | 107 | 1 | 107 |
| КР572ПВ2 | 765 | 1 | 765 |
| К140УД6 | 283,4 | 2 | 566,8 |
| КЛС-1(47,68пФ) | 56,25 | 3 | 168,75 |
| КЛС-1(100пФ) | 67,5 | 4 | 270 |
| КЛС-1(0,01мкФ) | 70,5 | 8 | 564 |
| КЛС-1(0,1мкФ) | 67,5 | 4 | 270 |
| К10-23(20пФ) | 58,5 | 1 | 58,5 |
| К53-10(0,47мкФ) | 25 | 2 | 50 |
| К53-10(0,22мкФ) | 25 | 1 | 25 |
| К53-10(1мкФ) | 20 | 2 | 40 |
| Д9Д | 52,5 | 2 | 105 |
| ГРПМ31 | 1585,5 | 1 | 1585,5 |
Площадь печатной платы, Sпп
определяется по формуле [2]:
Sпп
=n, (1)
где к =0,5 – коэффициент, характеризующий плотность компоновки;
Si
– площадь, требуемая для установки i–го этого элемента;
n – количество элементов;
Sпп
= 15843,5 мм2
Размер печатной платы выбираем из стандартного ряда размеров ГОСТ 10317. Конечные размеры печатной платы: 120120 мм 2
3.6 Определение допустимых паразитных параметров и определение максимальной длины рядом идущих проводников с учетом паразитных параметров
Дано:
Длительность фронта τф = 20 нс;
Допустимое напряжение помехи Uпом_доп =0.5 В;
Выходное напряжение микросхемы Uвых = 5 В;
Выходное сопротивление микросхемы Rвых = 1 кОм ;
Перепад тока в выходной цепи микросхемы ΔI = 0.1 А;
Длина рядом идущих проводников L = 7.5 мм;
Расстояние между центрами проводников S = 1.25 мм;
Ширина печатных проводников t =0.25 мм.
Допустимая емкость помехи рассчитывается по формуле [2]:
.
Максимальная длина рядом идущих проводников с учетом паразитной емкости [2]:
lдоп
=Спом_доп
· S · 36π · 2/t · 10-9
(εпод
+1) = 0.32 м,
где Со- погонная емкость между двумя проводниками [Ф/м] .
Допустимая индуктивность помехи[2]:
Где К=1 -коэффициент запаса.
Максимальная длина рядом идущих проводников с учетом паразитной индуктивности находится из следующего уравнения [2]:
l доп_м = 0.07962 м.
Тогда максимальная длина рядом идущих проводников с учетом паразитной индуктивности и паразитной емкости:
l доп = (l доп_м * l доп_c)/ (l доп_м + l доп_c) = 0.11495 м = 63.35 мм .
Вывод: рассчитанная максимальная допустимая длинна рядом идущих проводников с учетом паразитной индуктивности и паразитной емкости больше чем длинна данная в задании, значит, взаимное расположение этих проводников удовлетворяет условиям электромагнитной совместимости.
Заключение
В данном курсовом проекте разработана конструкция изделия 1-ого уровня(узел печатный). Оформлена конструкторская документация, изучены методы компоновки и технология изготовления для данных изделий.
Разработанный в курсовом проекте печатный узел удовлетворяет требованиям по условиям эксплуатации, условиям электромагнитной совместимости, имеет хорошие массогабаритные характеристики, отвечает требованиям по точности, требованиям ГОСТов и ОСТов. Относительно простая конструкция и использование недорогих и распространенных материалов и радиоэлементов, а также выбранный метод изготовления делают его пригодным для массового производства.
Список литературы
1. Проектирование печатных узлов. Методические указания к лабораторной работе для студентов специальностей 190900, 200800, 071900/НГТУ; Сост. М.А. Ивлев, Нижний Новгород, 2000.-29с.
2. Курс лекций по дисциплине "Основы проектирования РЭС" для студентов специальности 200800 .
3. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы) / А.И. Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронкевич. -К.: Техника, 1985. -312 с.: ил.
4. Справочник по разработке и оформлению конструкторской документации РЭА / Под ред. Э.Т. Романычевой. - М.: Радио и связь, 1989.-448с.
5. ОСТ 4ГО.010.030-81. Установка навесных элементов на печатные платы. Конструирование.
6. ГОСТ 23751 -86. Платы печатные. Основные параметры конструкции
7. ГОСТ 23752-79. Платы печатные. Общие технические условия.
8. ГОСТ 2.417-91 ЕСКД. Правила выполнения чертежей печатных плат.
9. РД 50-708-91. Инструкция: платы печатные. Требования к конструированию
10. ГОСТ 2.108-68 ЕСКД. Спецификация.
11. ОСТ 4ГО.000.030-85. Конструкторская документация. Выполнение спецификаций
12. ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.
13. ГОСТ 10317-79. Платы печатные. Основные размеры.
14. ГОСТ 10316-78. Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. Общие технические условия.
15. ОСТ 107.9.3001-87. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования к выбору.
16. РД 107.9.4002-88. Покрытия лакокрасочные. Номенклатура, свойства и область применения.