Схема стробоскопа
Содержание
Введение
.Схема Стробоскопа
. Аналитическая часть
.1 Анализ электрической принципиальной схемы
.2Анализ элементной базы
.2.1Резистор
.2.2Конденсатор
.2.3Диод КД522А (1N4148)
.2.4 Операционный усилитель К1401УД2А (LM324)
.2.5 Таймер КР1006ВИ1 (LM555)
.3Анализ назначения
. Условия эксплуатации
. Обоснование класса точности
. Выбор основания ПП
. Выбор компоновочной структуры ячейки
7. Выбор конфигурации и габаритных размеров печатной платы
8.Определение длины электрических связей
9.Определение количества слоёв
10. Определение толщины ПП
. Расчёт элементов проводящего рисунка
.1 Расчёт диаметра монтажных отверстий
.2 Расстояние от края ПП до элементов проводящего рисунка
.3 Расстояние от паза, выреза до элементов печатного рисунка
.4 Расчет ширины печатных проводников
.5 Расчет диаметра контактных площадок
.6 Расчёт расстояния между элементами проводящего рисунка
11.7 Наименьшее номинальное расстояние для размещения двух КП
.8 Наименьшее номинальное расстояние для размещения печатного проводника
11.9 Наименьшее номинально расстояние для прокладки проводников между двумя отверстиями
12. Техника безопасности
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
Стробоскоп (от греч. στρόβος - «кружение», «беспорядочное движение» и σκοπέω - «смотрю») - прибор, производящий быстро повторяющиеся яркие световые импульсы. Первоначально был игрушкой.
Стробоскопический эффект - зрительная иллюзия, возникающая в случаях, когда наблюдение какого-либо предмета или картины осуществляется не непрерывно, а в течение отдельных периодически следующих один за другим интервалов времени (например, при периодическом открывании и закрывании проецируемой на экран картины вращающимся диском с прорезями - обтюратором, или при периодических вспышках света в тёмном помещении).
Стробоскопический эффект обусловлен инерцией зрения, то есть сохранением в сознании наблюдателя воспринятого зрительного образа на некоторое (малое) время после того, как вызвавшая образ картина исчезает. Если частота смены образов составляет примерно 16 Гц (или больше), тогда образы сливаются в одно непрерывное движение.
Первые стробоскопы представляли собой источник света с помещённым перед ним обтюратором: двумя непрозрачными дисками - неподвижным и вращающимся - с узкими прорезями. Когда прорези совмещались, исследуемый с помощью стробоскопа объект освещался. В современных стробоскопах используются газоразрядные импульсные лампы, а также импульсные лазеры.
Часто используется на вечеринках, дискотеках и рок <#"justify">Данное нам устройство является модифицированным стробоскопом, предназначенным для получения «застывших» изображений, таких как падение капель воды, взрывов, выстрелов и т.д.
1. Схема стробоскопа со стоп кадром
Рисунок 1. Схема стробоскопа
2.Аналитическая часть
2.1 Анализ электрической принципиальной схемы
Таблица 1. Анализ электрической принципиальной схемы
Максимальная частотаНапряжение, ВСила тока, АБыстродействие, сУровни логической "1"Уровни логического "0"ЦепьТеплонагруженные ЭРИЭРИВходнаяВыходнаяЗемляПитаниеВысокочастотнаяИмпульсных сигналовКритичные к нагревуКритичные к воздействию электромагнитного поля4090,38+++++++++--
В схеме стробоскопа используется операционный усилитель LM329 необходимый для усиления входящего сигнала. Входной сигнал от микрофона или фотоприёмника усиливается и запускает тиристор, который в свою очередь вырабатывает синхроимпульс для запуска стробоскопа (лампы-вспышки) съёмочной камеры или фотоаппарата.
2.2Анализ элементной базы
Таблица 2. Анализ элементной базы
Наименование ЭРИКоличество, шт.Конструктивные параметрыДопустимые условия эксплуатацииМасса, гКоличество выводов, шт.Диаметр вывода, ммШтыревые или планарныеУстановочная площадь, мм2 НадежностьДиапазон температур, °СВибрацииУдарные перегрузки, gЛинейные ускорения, gЧастота, ГцУускорение, gРезисторы последовательные210,220,2штыревые47,4-- 40…+6010...70--2...5Конденсатор проходной80,1620,20штыревые51,25--40…+7510...70--2...5Диод 1N4148 (КД522)30,1420,50штыревые73,08--55…+7510...70--2...5Светодиод20,1320,50штыревые62,1--60…+8510...70--2...5Триод10,1830,55штыревые75-0…+8510...70--2...5ИМС LM555180,4штыревые115,5--55..+8510...70--2...5ИМС LM324 (К1401УД2А)1140,55штыревые151,9--55..+8510...70--2...5Резистор последовательный переменный20,2120,22штыревые84--30…+7510...70--2...5Конденсатор Проходной поляризованный20,1820,2штыревые73,8--30…+7510...70--2...5
.2.1 Резистор
Резисторы с углеродным проводящим слоем предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Резисторы изготавливаются в соответствии с техническими условиями и требованиями ГОСТ 24238.
Выпускаются неизолированного и изолированного варианта, сопротивление изоляции не менее 1х104 Мом
Рисунок 2. Маркировка резисторов
Условия эксплуатации
Технические данные
Таблица 3.Технические данные резисторов
*Предельное рабочее напряжение резисторов, с номинальным сопротивлением свыше 1МОм - 500В
.2.2 Конденсатор
Керамический проходной трубчатый неизолированный конденсатор для работы в цепях постоянного и переменного тока и в импульсных режимах.
Защищенный, допускает работу в условиях повышенной влажности без дополнительной защиты.
Изготавливается в соответствии с ОЖ0.460.186. ТУ
Рисунок 3. Маркировка конденсаторов
Характеристики
Номинальная емкость и допускаемое отклонение емкости
Номинальная емкость 3,9 пФ - 4700 пФ
Номинальное напряжение 350 В
Номинальный ток 10 А
Допускаемая реактивная мощность, вар:
МП0, М47, М750, М1500 50
Интервал рабочих температур:
исполнение В:
МП0, М47, М750, М1500, Н30 -60 / +155oС
Н70, Н90 -60 / +125oС
исполнение УХЛ:
МП0, М47, М750, М1500, Н30 -60 / +125oС
Н70, Н90 -60 / +85oС
Повышенная относительная влажность:
исполнение В 98% при 35оС
исполнение УХЛ 98% при 25оС
Таблица 4: Характеристики проходных конденсаторов
.2.3 Диод КД522А
Эпитаксиально-планарные кремневые импульсные диоды, предназначенные для работы в импульсных устройствах. Конструктивно оформлены в стеклянном корпусе с гибкими выводами
Диоды КД522 (А…Д) маркируются условными цветным кодом - одной широкой и двумя узкими цветными полосками со стороны положительного (эмиттерного) вывода:
Рисунок 4. Диод
А - синий
Б - серый
В - жёлтый
Г - белый
Д - зелёный
Основные электрические параметры
Таблица 5: Характеристики диодов
2.2.4 Операционный усилитель К1401УД2А (LM324)
Рисунок 5. Корпус К1401УД2А
Число ОУ в одном корпусе: 4 Архитектура: - Возможность работы от одного источника питания: - Минимальное напряжение питания, В: 1.5 Максимальное напряжение питания, В: 16.5 Ток питания в пересчете на усилитель, мА: 3 Входное напряжение смещения, мВ: 5 Входной ток при 25оС, мкА: 0.15 Входной ток смещения, мкА: 0.03 Температурный дрейф нуля, мкВ/оС: 30 Коэффициент усиления с разомкнутой ОС, дБ: 50000 Входное сопротивление, МОм: 0.2 Входная емкость, пФ: - Коэффициент ослабления синфазной составляющей (КОСС), дБ: 70 Граничная частота усиления в малосигнальном режиме, МГц: 1 Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс: - Полное гармоническое искажение, дБ: - Температурный диапазон: -40...100 Корпус: 201.14-8 Производитель: Россия
.2.5 Таймер КР1006ВИ1 (LM555)
Микросхема представляет собой таймер для формирования импульсов напряжения длительностью Т=1,1RC (R и C - внешние времязадающие элементы) от нескольких микросекунд до десятков минут.
Предназначена для применения в стабильных датчиках времени, генераторах импульсов, широтно-импульсных, частотных и фазовых модуляторах, преобразователях напряжения и сигналов, ключевых схемах, исполнительных устройствах в системах управления, контроля и автоматики. Содержит 51 интегральный элемент. Корпус типа 2101.8-1 и 4309.8-A.
Рисунок 6. Корпус и электрическая схема
Назначение выводов 1006ВИ1
- общий;
- запуск;
- выход;
- сброс;
- контроль делителя;
- срабатывание;
- цепь разряда;
- напряжение питания;
Рисунок 7. Схема включения
Электрические параметры
1 Напряжение питанияот 3 до 15 В2 Выходное напряжение низкого уровня при Uп=5 В, Uср=3,7...4,7 В, Iвых=5 мА при Uп=15 В, Uср=11,5...14 В, Iвых=0,1 А не более 9,35 В не более 2,5 В3 Выходное напряжение высокого уровня при Uп=5 В, Uср=1,8...2,8 В, Iвых=0,1 А при Uп=15 В, Uср=5,5...8 В, Iвых=0,1 А не менее 2,75 В не менее 12,5 В4 Ток потребления при Uп=5 В, Uср=3,7...4,7 В, Uвх=2,3...3,3 В при Uп=15 В, Uср=11,5...14 В, Uвх=7...9,5 В не более 6 мА не более 15 мА5 Ток сброса при Uп=15 Вне более 1,5 мА6 Выходной ток при Uп=15 Вне более 2 мкА7 Ток срабатывания250 нА8 Время нарастания (спада)300 нс9 Начальная погрешность при Uп=15 Вне более 3 %10 Нестабильность начальной погрешности от напряжения питанияне более 0,3 %/В
Предельно допустимые режимы эксплуатации
Напряжение питания5...15 ВТок нагрузкине более 100 мАРассеиваемая мощность (50 ° C)не более 50 мВтТемпература окружающей среды-45...+70 ° CДопустимое значение статического потенциала200 В
Примечания:
при температуре окружающей среды от 50 ° C рассеиваемая мощность
определяется по формуле: Pp=500мВт-5мВт/ ° C(Tокр-50 ° C)
- ток сброса - это значение тока, протекающего в цепи сброса таймера в
заданном режиме
- начальная погрешность - это относительное отклонение длительности
импульса Tx, генерируемого таймера с заданными времязадающими элементами R и C, от значения длительности, определяемой из выражения: Tвых=RCln3
- нестабильность начальной погрешности от напряжения питания - отношение величины отклонения начальной погрешности таймера к изменению напряжения питания.
- максимальное напряжение сброса - максимальное значение напряжения на выводе цепи сброса, при котором на выходе ИС обеспечивается значение напряжения низкого уровня.
Рекомендации по применению
Запуск ИС происходит при условии U0вх не более 1/3 от Uп, подаваемое на вывод "запуск". Для устранения нестабильности запуска таймера, вызванной пульсацией источника питания, рекомендуется параллельно с источником питания в непосредственной близости к выводам ИС включать конденсатор емкостью 1...10 мкФ. Максимальное напряжение сброса находится в пределах 0,4...1 В. В случае неиспользования вывода сброса его необходимо подключать к выводу 8. В случае неиспользования вывода "контроль делителя" его необходимо замкнуть на корпус через блокирующий конденсатор емкостью 0,01...0.1 мкФ. Минимальная длительность импульса, генерируемого таймером, состовляет 20 мкс. Не рекомендуется подавать на выводы 2,4,6,7 напряжение, превышающее напряжение питания.
Грппа ЭАТребования к ЭАВиброустойчивостьУдароустойчивостьУстойчивость к повышенной температуреУстойчивость к пониженной температуройУстойчивость к изменению температурыВлагоустойчивостьУстойчивость к возникновению инея и росыУстойчивость к абразивной пылиУстойчивость к солевому тумануМинимальная рассеиваемая мощностьМинимальная стоимостьПлеснестойкостьСпециальные требованияСтационарная+ +++При транспортировкеВозимая+++++++++Носимая+++++Бытовая+Морская++++++++СамолетнаяРакетная и космическая++ ++Высотность
.3Анализ назначения
Таблица 6. Основные требования к ЭА по группам
Воздействующие факторы:
Температура окружающей среды: 25±10 *С.
Относительная влажность воздуха: 65±15 %.
Атмосферное давление: (8,36…10,6) * 10 -4 .
Состав воздуха: с химическими примесями и пылью.
Механические перегрузки: во время работы есть.
Класс Электронной аппаратуры определили исходя из ГОСТ 23752-76 и воздействующих факторов: Стационарная.
Исходя, из спецификации устройства и технического задания выберем группу электронной аппаратуры: Возимая
Условия работы возимой электронной аппаратуры:
·Работа в условиях вибрации.
·Работа в условиях ударов.
·Работа в условиях химических примесей, абразивной пыли.
·Работа в условии избыточной влажности и пониженных температур.
·Должна иметь ограниченные габариты и массу.
·Обеспечивать простоту и надёжность электрических соединений.
·Устойчивость к ударам и вибрациям.
·Устойчивость к точке инея и росы.
·Ограниченная мощность рассеивания.
3.Условия эксплуатации
Воздействующие факторы:
а) Вибрация:
частота, Гц - 10...70
ускорение, g - 1...4
б) Многократные удары:
ускорение, g - 10...15
длительность, мс - 5...10
в) Одиночные удары:
ускорение, g - 50...1000
длительность, мс - 0,5...10
г) Линейное ускорение, g - 2...5
д) Акустические шумы:
уровень, дБ - 85...125
частота, Гц - 50...1000
Влияние дестабилизирующих факторов на ПП:
I) Пыль и песок
Ускоряемые деградационные процессы в ПП:
а) Абразивный износ, в том числе контактов ПП.
б) Увеличение емкости проводников в результате увеличения диэлектрической проницаемости материалов ПП.
в) Химическое и электрохимическое разрушение ПП совместно с влагой.
Способы предотвращения влияния воздействующих факторов на этапе конструирования и производства ПП:
а) Герметизация.
б) Выбор материала ПП с хорошими диэлектрическими свойствами.
в) Увеличение ширины и толщины проводников и расстояния между ними.
II) Высокая относительная влажность
а) Адсорбция и сорбция паров воды материалами ПП - как следствие увеличение тангенса угла диэлектрических потерь, токов утечки поверхности, снижение поверхностного сопротивления, электрической прочности, сопротивления изоляции, а также набухание материала печатной платы, уменьшение агдезии проводников к диэлектрику;
б) Коррозия проводников и металлизированных отверстий;
в) Повреждение лакокрасочных покрытий;
Способы предотвращения влияния воздействующих факторов на этапе конструирования и производства ПП:
Выбор влагостойких и водостойких материалов ПП.
Применение защитных лакокрасочных покрытий.
Герметизация ячеек.
III) Вибрации
а) Механические напряжения, вызывающие деформацию и потерю механической прочности ПП;
б) Усталостные изменения ПП;
в) Нарушение электрических контактов;
Способы предотвращения влияния воздействующих факторов на этапе конструирования и производства ПП:
Отстройка ПП от резонанса для выхода низшего значения собственной частоты из спектра частот внешних воздействий:
а) путём выбора длинны, ширины и толщины ПП.
б) изменением суммарной массы установленных на ПП элементов
в) Выбором материала основания ПП
г) выбором способа закрепления сторон ПП в модулях более высокого уровня.
) Повышением физической прочности и жёсткости ПП:
а) приклеивание ЭРИ к установочным поверхностям ПП
б) покрытие всей поверхности с элементами лаком
в) заливка компаундами
г) увеличение площади опорных поверхностей
д) использование материалов с высокими демпфирующими свойствами
е) демпфирующие покрытия
ж) рёбра жёсткости амортизация и другое
IV) Удары и линейное ускорение
а) Механическое напряжение ПП;
Способы предотвращения влияния воздействующих факторов на этапе конструирования и производства ПП:
Повышение физической жёсткости и прочности (см. Вибрации)
V) Плесневые грибы
а) Снижение поверхностного и объемного сопротивления материалов ПП, напряжение пробоя напряжение тангенса угла диэлектрических потерь.
б) Отслоение и разрушение лакокрасочных покрытий.
в) Нарушение адгезии материалов.
г) Снижение прочности стеклопластиков на 20-30 %.
д) Короткие замыкания между проводниками ПП.
е) Разрушение низкомолекулярных соединений.
Способы предотвращения влияния воздействующих факторов на этапе конструирования и производства ПП:
)Применение «горячих» операций на начальных стадиях изготовления ПП
)Аэрация воздуха в производственном помещении
)Обработка плат продуктами метаболизма снижает в 10-12 раз тангенс угла диэлектрических потерь
)Применение материалов со специальными свойствами, которые лежат за пределами адаптивных возможностей живых организмов.
В зависимости от условий эксплуатации по ГОСТ 23752-79 определяем группу жёсткости, которая предъявляет соответствующие требования к конструкции ПП, к материалу основания и необходимости применения дополнительной защиты от внешних воздействий.
Группа жесткости ПП: 2
Температура, К/С - Верхнее значение (358/85); Нижнее значение (233/-40).
Относительная влажность, % - При температуре до 308 К/35 С: 98.
Перепад температур, К/С - От 233/-40 до 358/+85.
Атмосферное давление, Па (мм рт.ст.) - 53600(400).
4.Обоснование класса точности
Гост 23715-86 устанавливает пять классов точности печатных плат, каждый из которых характеризуется минимальным допустимым значением номинальной ширины проводника (t), расстояние между проводниками (S), расстоянием от края просверленного отверстия до края контактной площадки (ширины контактной площадки(b)), отношение диаметра отверстия к толщине печатной платы в узком месте.
Класс точности печатной платы представляет собой набор номинальных значений размеров основных параметров элементов конструкции печатной платы для узкого места.
По точности выполнения элементов конструкции печатные платы делятся на 5 классов точности. Класс точности указывается на чертеже печатной платы.
Исходя из вышесказанного, а также исходя из условий эксплуатации, выберем класс точности:
Класс точности ПП: 2
t мм = 0,45
S мм = 0,45
b мм = 0,20
y=d/H = 0,40
∆t мм( без покрытия) - +0,10; -0,10
∆t мм( с покрытием) - +0,15; -0,10
T1 мм - ОПП, ДПП, МПП (наружный слой) - 0,10
T1 мм - МПП (внутренний слой) - 0,15
Узкое место печатной платы - это участок печатной платы на котором элементы печатного проводящего рисунка и расстояния между ними могут быть выполнены только с минимальными допустимыми значениями.
5.Выбор основания ПП
В качестве материала применяемого для изготовления основания печатной платы применяются слоистые диэлектрики с одной или двух сторон фольгированные медной фольгой, или не фольгированные диэлектрики.
К фольгированным и не фольгированным диэлектрикам предъявляют следующие требования.
. Высокое поверхностное и высокое удельное объемное сопротивление
. Высокая электрическая прочность изоляции которая определяется величиной напряжения постоянного тока при котором происходит пробой диэлектрика
. Низкие значения диэлектрической проницаемости тангенсом угла диэлектрических потерь, которые могут возникнуть при передачи высоко частотных сигналов.
. Стабильность электрических характеристик при повышенной влажности и температуре.
. Высокая механическая прочность.
. Стабильность линейных размеров по осям X, Y, Z.
. Высокая теплоустойчивость.
. Обрабатываемость при резке, сверлении, зачистки.
. Устойчивость к агрессивным средам, кислотам, щелочам, растворителям.
. Хорошая прочность сцепления фольги и основания.
. Негорючесть.
. Низкое водопоглощение.
. Плоскостность.
Фольгированные диэлектрики применяют в субтрактивных методах изготовления ПП, нефольгированные - в аддитивном и полуаддитивном.
Фольгированные диэлектрики применяемые в качестве основания ПП в субтрактивных методах, являются композиционными материалами и состоят из армирующего наполнителя, синтетического связующего вещества и медной, алюминиевой или резистивной фольги. Наиболее широко в настоящее время используется гетинакс, стеклотекстолит и полиамид и др.
Гетинакс фольгированный состоит из спрессованных слоев электроизоляционной бумаги (армирующего наполнителя), пропитанных фенольной или эпоксифенольной смолой в качестве связующего вещества, облицованных с одной или двух сторон медной фольгой (например, запись ГФ - 1 или ГФ - 2 обозначает гетинакс фольгированный одно- или двухсторонний, соответственно).
Большое значение при изготовлении ПП имеет процентное соотношение между стекловолокном и смолой в диэлектрике, так как оно влияет на качество выполнения целого ряда операций, например таких как:
.Сверление монтажных и переходных отверстий - чем больше стекловолокна (абразива), тем быстрее изнашивается сверло;
2.Подтравливание диэлектрика в отверстиях МПП - чем больше смолы тем легче подтравливать;
.Прессование МПП так как выбор режимов прессования (давление и время его приложения) зависит от времени желатинизации смолы (определяется экспереметально для каждой партии материала);
.Металлизация монтажных или переходных отверстий - чем больше стекловолокна, тем больше торцов стекловолокна выходит в отверстия ПП, поверхность которых достаточно сложно подготовить химическим способом перед химическим осаждением меди в отверстия и, в результате могут появится непрокрытые медью участки, что приводит к разрыву металлизации и электрических цепей.
По сравнению с гетинаксами стеклотекстолиты имеют лучшие механические и электрические характеристики, более высокую нагревостойкость, меньшее влагополлащение. Однако им присущ целый ряд недостатков: невысокая нагревостойкость по сравнению с полиимидами, что способствует загрязнению смолой торцов контактных площадок (КП) внутренних слоёв при сверлении отверстий; худшая механическая обрабатываемость; более высокая стоимость; существенное различие(примерно в 10 раз) ТКЛР меди и стеклотекстолита в направлении толщины материала, что может привести к разрыву металлизации в отверстиях при пайке или в процессе эксплуатации; различие ТКРЛ эпоксидной смолы и стекла примерно в 20 раз, что может привести к значительным внутренним напряжениям, к короблению ПП и усадке в зоне сверления отверстий.
Для изготовления ПП, способных обеспечить надёжную передачу наносекундных импульсов, необходимо применять материалы с улучшенными диэлектрическими свойствами (уменьшенным значением диэлектрической проницаемости и угла диэлектрических потерь), что непосредственно связанно с увеличением быстродействия, поскольку скорость распространения сигналов в проводниках обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости материалов, из которых изготовлено основание ПП.
При выборе материала основания ПП необходимо обратить внимание на: предполагаемые механические и химические воздействия; класс точности ПП; реализуемые электрические функции и требования к электрическим параметрам; объект на который устанавливается ЭА и условия эксплуатации; быстродействие; стоимость и пр.
В наименовании марки материала буквы означают: С - стеклотекстолит; Т - теплостойкий; Н - негорючий или нормированной горючести; Ф - фольгированный; 1 - 2 - облицованный фольгой с одной или двух сторон; цифры 5, 9, 12, 18, 35, 50, 70, 100, 105, - толщину фольги в микрометрах.
Для изготовления ПП, эксплуатируемых в условиях повышенной опасности возгорания, применяют огнестойкие гетинаксы и стеклотекстолиты марок ГОВ, ГОФВ, СОНФ, СТНФ.
Фольгированные стеклотекстолиты марок СТФ, СТФТ, СТАП и СТПА - 5 обладают повышенной теплостойкостью, а СТАП и СТПА - 5 применяют для изготовления ПП с повышенной плотностью печатного монтажа по полуаддитивной технологии. В комплекте с материалами СТФ и СТАП применяют прокладочные стеклоткани (препреги) марок СТП - 4 и СТП - СТАП.
Фольгированные стеклотекстолиты марок СТНФ, СОНФ, СОНФ - у по классу горючести относятся к типу FR - 4 по стандарту V - 0 UL94. В комплекте с СОНФ - у поставляют препрег СТП - СОНФ - у.
Толщина медной фольги материалов СОНФ, СОНФ - у, СЭТ и СЭТ - Н может быть 5, 18, 35, 50, 70 и 100 мкм.
Фольгированный стеклотекстолит СФВН обладает очень высокой теплостойкостью ( рабочая температура - 280 0С, температура стеклования 300 0С), низким ТКЛР, стабильностью линейных размеров, высоким поверхностным и удельным объемным сопротивлениями и применяется для ПП с повышенной плотностью печатного монтажа и МПП с числом слоёв до 25.
Для печатных плат с металлизированными отверстиями применяют материалы с гальваностойкой фольгой.
Для изготовления ПП 1- и 2- группы жесткости целесообразно применять материал на основе бумаги, для 3- и 4-й - на основе стеклоткани, полиимида и лавсана.
Материалы имеющие фольгу толщиной 5мкм, позволяют изготовить ПП 4- и 5-го классов точности и выше.
Склеивающий материал марки САФ представляет собой стеклоткань, пропитанную модифицированным эпоксидным связующим с текучестью менее 5%, которую применяют для склеивания:
·разнородных материалов;
·полупакетов МПП с числом слоёв до 24;
·ГЖП
Характеристики некоторых оснований ПП приведены в приложении таблицы 3. стробоскоп электрический усилитель
Исходя из вышесказанного
По ГОСТ 10316-76, исходя из электрических и физико-химических параметров печатной платы, выбрали тип печатной платы - это односторонняя многослойная печатная плата ;
Методом изготовления является: Химический позитивный метод ;
Тип элементной базы: корпусные ИМС и ЭРЭ (традиционная элементная база).
Материал основания печатной платы: СФПН - стеклотекстолит фольгированный с повышенной нагревостойкостью.
Рис.8 Материал основания ПП
6.Выбор компоновочной структуры ячейки
Конструкция, масса, габариты ЭА, а также ячейки и ПП во многом если не полностью определяются типом используемой элементной базы и способами ее монтажа.
Возможны следующие конструктивно-технологические направления монтажа ячеек ЭА:
) монтаж ЭРЭ и корпусных ИМС (в корпусах 1, 2, 3, 4 типа на ПП) (традиционный монтаж) - варианты 1 и 2;
) монтаж бескорпусных ИМС, БИС/СБИС, микросборок на МПП - варианты 4, 5, 6, 7;
) поверхностный монтаж - варианты 3 и 8;
) смешанный монтаж - варианты 9 и 10 и др.
В варианте 1 корпусированные ИМС и ЭРЭ размещают на ДПП или МПП с одной или двух сторон.
В варианте 2 корпусированные микросборки устанавливают на МПП.
Применение вышеперечисленных компоновочных вариантов с традиционными конструктивно-технологическими приемами (варианты 1 и 2) при индивидуальном корпусировании ИМС, БИС/СБИС и микросборок имеет ряд недостатков: сложность обеспечения температурного режима, рост массогабаритных показателей при увеличении степени интеграции функциональных устройств, низкий уровень ремонтопригодности устройств.
Исходя из спецификации печатной платы выбираем вариант компоновочной структуры ячейки: вариант 1 - Традиционный монтаж: ЭРЭ и корпусные ИМС в корпусах 1-4 типов, монтируют на ДПП или МПП с одной стороны в отверстия; тип сборки - 1А.
Рис.4 Тип компоновки ячейки
- коммутационная плата; 2 - кристалл ИМС; 3 - корпус ИМС.
7.Выбор конфигурации и габаритных размеров печатной платы
Приблизительно площадь печатной платы можно определить по следующей формуле
S∑ = Rs∑ ∑ Syi ,
где Syi - установочная площадь i - ого ЭРИ, Rs - коэффициент зависящий от назначения.
Установочная площадь Syi определяется произведением длинны и ширины каждого из ЭРИ взятых из справочника. Расстояние между двух корпусов соседних ЭРИ должно быть не менее 1 мм, а расстояние по торцу 1.5 мм. Зная площадь печатной платы можно определить ее размеры по ГОСТ 10317-79.
Соотношение линейных размеров сторон должно быть 1:1, 2:1, 3:1.
Для каждого типа печатных плат и классов точности указаны максимальные размеры.
Толщина печатной платы определяются толщиной исходного материала и выбирается в зависимости от используемой элементной базы и действующих механических нагрузок.
Толщина с допуском - Hп величину допуска устанавливают по ГОСТ 23751-79. По конфигурации рекомендуется разрабатывать печатную плату прямоугольной формы конфигурацию отличную от прямоугольной следует применять в технически обоснованных случаях.
Так как печатная плата была разработана с вторым классом точности, то ее габаритные размеры составляют:
S∑=2(995,4+410+219,24+124,2+75+115,5+151,9+168+147,6)=4813,68 мм2
Приблизительная площадь печатной платы составила S∑=896 мм2, исходя из ГОСТ 10317-79 определили ширину и длину печатной платы:
Lx=50 мм; Ly=100 мм;
8.Определение длины электрических связей
Lсв=β(Lx+Ly) nвыв Nм
Где β=0,06 - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние ширины шага проводников, эффективности трассировки, формы корпуса ИМС и монтажа поля.
Lx и Ly - габаритные размеры МПП
nвыв - количество задействованных выводов всего
Nм - количество задействованных выводов ИМС платы
nвыв.=101; Nм=18
Lсв.=0,06∙(0,05+0,1)∙101∙18=16,362 м
Длина электрических связей составила 16,362 м
9.Определение количества слоёв
nлог =β(Lx+Ly) nвыв Nм ln / LxLyήтр
ln - шаг координатной сетки, или шаг трассировки, равный ln/k (k - любое целое число при условии, что ln/k>t+S)
ln=0,0005мм
nлог.=16,362∙0,0005/0,05∙0,1∙1=2
Число экранных слоев печатной платы:
nэ=2-1=1
Общее число слоев печатной платы:
nсл=2∙2+1=5
В данной печатной плате логических слоев 2, при этом экранных слоёв 1, а общее число слоев составило 5.
10.Определение толщины печатной платы
Hп = ∑Hc + (0.9÷1.2) ∑ Hпр+ nэHэ.
Hэ - толщина экранного слоя.
nэ - число экранных слоев.
Hc - номинальное значение толщины слоя.
Hпр - толщина прокладки стеклоткани.
Hэ=0,009мм; nэ=1; n=3; Hc=1мм; Hпр=0,1мм; m=2;
Hп=1∙0,009+1∙3+0,1∙2=3,209мм
Предельное отклонение на суммарную толщину печатной платы
составляет ±0.5 мм.
Толщина печатной платы составила 3,209 мм с предельным отклонением ±0.5мм
11.Расчёт элементов проводящего рисунка
11.1 Расчёт диаметра монтажных отверстий
Минимальный диаметр металлизированного монтажного отверстия определяется по формуле:
d0>= Hпγ
Hп = 3,209 мм - толщина печатной платы.
γ = 0,4 - отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине печатной платы. Исходя из класса точности и ГОСТ 23751 - 86 .
d0>=3,209∙0,40
d0>=1,28 мм
Округляем расчетные значения d0 в сторону увеличения и сводим к предпочтительному ряду отверстий
d=1,3мм
Диаметр монтажных отверстий составил 1,3 мм.
.2 Расчёт расстояние от края ПП до элементов проводящего рисунка
Расстояние от края печатной платы до элементов печатного рисунка должно быть не менее толщины печатной платы с учетом допусков на размеры сторон.
Q1> Hп
Q1=3,5мм
Расстояние от края печатной платы до элементов печатного рисунка составило 3,5 мм.
.3 Расчёт расстояние от паза, выреза, не металлизированного отверстия до элементов печатного рисунка
q - Ширина ореола, скола.
k - Наименьшее расстояние от ореола, скола, до соседнего элемента проводящего рисунка.
TD - позиционный допуск расположения центров контактных площадок.
Td - позиционный допуск расположения осей отверстий.
tв.о - верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции, например ширины печатного проводника.
q=1,4мм; k=0,3мм; TD1=0,25мм; TD2=0,30мм; Td=0,15мм; ∆tв.о.=0,15мм
Q2=1,4+0,3+0,5(0,252+0,15