Проектирование функционального узла на печатной плате - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Проектирование функционального узла на печатной плате

Описание схемы электрической принципиальной и принципа работы узла. Обоснование выбора класса точности и способа пайки печатной платы. Элементы внешней коммуникации узла. Способы обеспечения влагозащиты платы. Расчет проводников по постоянному току.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Техническое задание на проектирование
Техническое задание данной курсовой работы состоит в проектировании радиоэлектронного узла на печатной плате с учетом ограничений, накладываемых условиями эксплуатации и условиями производства, особенностями схемотехнического назначения РЭС, проведении необходимых конструктивных расчетов, оформлении комплекта конструкторской документации.
Техническое задание задается в виде шифра, который для данной курсовой работы записывается следующим образом: 615-ТС3-15
Несмотря на значительный прогресс в области совершенствования элементной базы, применение в конструкциях РЭС бескорпусных микросхем и микросборок, различных функциональных микроэлектронных устройств, разработке новых систем коммутации (керамических плат, крупноформатных оксидированных или глазурованных металлических плат), функциональные узлы на печатных платах (ФУ на ПП) по-прежнему составляют основу большинства конструкций РЭС. Причиной этого является отработанность конструкций и технологии печатного монтажа, возможность механизации и автоматизации сборки аппаратуры, повторяемость параметров от образца к образцу, невысокая стоимость монтажно-сборочных работ.
Вместе с тем, применение интегральных схем и стремление к миниатюризации устройств, приводит к повышению плотности проводящего рисунка печатного монтажа, что вызывает ряд конструктивно-технологических трудностей при реализации печатных плат. Преодоление этих трудностей и выпуск печатных плат высокого качества возможны только при комплексном учете всех особенностей процессов конструирования и производства печатных плат. Применяемый технологический процесс, с одной стороны, накладывает ограничения на точность выполнения рисунка печатного монтажа, а, с другой стороны, необходимая высокая плотность проводящего рисунка в значительной мере определяет требования к технологическому процессу изготовления плат. При этом важнейшим, узловым этапом реализации платы, являющимся итогом конструкторской проработки рисунка печатного монтажа и началом технологического процесса его получения, служит этап выполнения оригинала.
Таким образом, проектирование функциональных узлов на печатных платах требует знания, как конструктивных особенностей, так и технологических ограничений печатного монтажа. Широкое использование в настоящее время систем автоматического проектирования печатных плат позволяет существенно уменьшить затраты труда и обеспечить высокое и стабильное качество проектирования. Однако эти потенциальные возможности могут быть реализованы при условии, что разработчик печатных плат хорошо подготовлен как в области методов и средств вычислительной техники, так и в области конструирования.
Конкретное конструктивное исполнение функционального узла (ФУ) на печатной плате (ПП) во многом зависит от условий эксплуатации (от уровня механических и климатических воздействий), схемотехнического назначения (вида аппаратуры, диапазона частот, рассеиваемых мощностей и т.д.), используемой элементной базы, особенностей установки ФУ в конструктивы старшего уровня, тиражности выпуска.
Основные требования вытекают из технического задания, которое задается в виде шифра, в нашем случае 615-ТС3-15.
Первый элемент обозначения указывает на тип аппаратуры. В данном случае цифра 6 означает, что аппаратура является авиационной (устанавливается на самолетах с поршневым двигателем). Такой тип аппаратуры имеет, по сравнению с аппаратурой реактивных самолетов, менее жесткие требования и должен отвечать следующим условиям:
- жесткие требования по габаритам и массе;
- допустимость применения новейших комплектующих, материалов повышенной стоимости с высокими физико-механическими характеристиками;
- воздействие значительных механических нагрузок (вибрации, удары, линейные ускорения, акустический шум);
- возможность работы при пониженном давлении; высокая ремонтопригодность в предстартовый период (легкосъемность, типизация, наличие контрольных точек).
Тип аппаратуры обуславливает так же уровень механических воздействий применительно к объекту установки. Для авиационной(с поршневым двигателем) аппаратуры установлены следующие требования к уровню механических воздействий:
Второй элемент обозначения указывает на конструктивное исполнение. Цифра 1 означает, что аппаратура эксплуатируется в виде автономного блока (прибора, устройства). Автономный блок не требует, как правило, использования стандартных размеров плат по обеспечению их входимости в блоки и субблоки.
Третий элемент обозначения определяет условия производства. В данном случае цифра 5 указывает на крупносерийное производство с выпуском изделия в количестве 10 5 =100000 штук в год. В зависимости от объема производства изменяются и требования к автоматизации установки элементов, способам маркировки, методам изготовления, классам точности печатных плат. В виду крупносерийности производства желательно автоматизировать процесс, применить к печатной плате минимально возможный класс точности и наиболее простой способ ее изготовления.
Четвертый и пятый элемент, буквенный код ТС и цифра 3, указывают на климатическое исполнение, т.е. на климатический район и категорию размещения. Буквенный код характеризует климатический район: ТС - тропический сухой. Цифра определяет категорию размещения: означает размещение аппаратуры в закрытых неотапливаемых помещениях с естественной вентиляцией. Значения температур окружающего воздуха для данного климатического исполнения следующие:
- предельный рабочий диапазон -10 0 …+55 0 С.
Последнее число в шифре технического задания - это номер варианта, указывающий на схему электрическую принципиальную, для которой и требуется разработать печатный узел. В данном случае это схема фильтра низкой частоты. Его схема электрическая принципиальная представлена на рисунке 2.
В таблице 1 также показаны обозначения всех элементов, их выполняемые функции и основные характеристики.
Выполняемые функции и основные характеристики
n-p-n транзистор малой мощности, низкой частоты,
? максимальная мощность рассеиваемая на резисторах;
? разброс величины сопротивления должен быть минимальным;
? использовать по возможности резисторы одного типа.
Подберем резисторы согласно расчету выделяемой мощности в пункте 2. Подойдут резисторы P1-16-резисторы металлодиэлектрические прецизионные. Основные характеристики такого резистора:
- Пределы номинального сопротивления 10Ом --1МОм
· -Номинальная мощность, Вт - 0.125
Отобразим основные геометрические размеры:
Рисунок 3. Внешние размеры резисторов
Представим основные геометрические размеры в виде таблицы:
Рисунок 4. Размеры посадочного места резисторов
Геометрический размер посадочного места представлены в таблице 3:
Определим установочную площадь резисторов:
При подборе конденсаторов выбор достаточно велик, практически все они удовлетворяют климатическим и механическим требованиям, и поэтому особую роль играют массогабаритные и электрические параметры (отклонение номинала, рабочее напряжение и т.д.), а так же показатели надежности.
Согласно ТЗ подберем конденсаторы соответствующей емкости, рабочего напряжения, материала.
Конденсаторы С2 - 3900пф и С3 - 1500пФ имеют одинаковые геометрические размеры. Их основные характеристики:
Геометрические размеры данных конденсаторов представлены в таблице 4:
Рисунок 5. Внешний вид конденсаторов С2 и С3
Покажем размеры посадочного места на рисунке 6 (размеры посадочного места представлено в таблице 5)
Рисунок 6. Размеры посадочного места конденсаторов С2 и С3
Определим установочную площадь конденсаторов:
Покажем размеры электролитических конденсаторов С1, С8 - 10мкФ
-Материал - Алюминиевые оксидно-электролитические
Представим геометрические размеры и размеры посадочного места этих конденсаторов в таблице 6, а также представим их на рисунке 7.
Рисунок 7. Электролитический конденсаторы С1 и С8
Оба конденсатора имеют одинаковые геометрические размеры, тогда:
Конденсаторы С4-5, С9-10 - 0,022мкФ и С7 - 0,01мкФ и имеют одинаковые геометрические размеры.
Представим геометрические размеры конденсатора и размеры его посадочного места (Рис. 8 и 9):
Рисунок 8. Внешний вид конденсатора C3
Рисунок 9. Разметка посадочного места конденсаторов С4-5, С9-10 и С7
Конденсатору С6 подойдет также К10-17 ,но у него будут другие размеры .Типоразмер будет 805
В качестве быстродействующего широкополосного операционного усилителя был выбран КФ140УД7.
Покажем геометрические размеры и размеры посадочного места на рисунке 11:
Рисунок 11. Внешний вид микросхемы КФ140УД7
Представим геометрические размеры микросхемы (таблица 9):
Определи установочную площадь данной микросхемы:
4. Обоснование выбора печатной платы
4.1 Обоснование типа печатной платы
Печатная плата - изоляционное основание с нанесенным на его поверхность печатным монтажом. Их применение повышает надежность аппаратуры, обеспечивает повторяемость электрических параметров, создает предпосылки для автоматизации производства (высокая производительность и низкая себестоимость), уменьшает габариты и массу. Наиболее распространены односторонние печатные платы (ОПП) и двухсторонние печатные платы (ДПП) с основаниями из слоистого диэлектрика. Проведем их сравнение.
ОПП характеризуется: возможностью обеспечить повышенные требования к точности выполнения проводящего рисунка; установкой навесных элементов на поверхность платы со стороны, противоположной стороне пайки, без дополнительной изоляции; возможностью использования перемычек без изоляции; низкой стоимостью конструкции. В ОПП для трассировки пересекающихся цепей используют перемычки из проволоки, либо чип-перемычки (чип-резисторы с нулевым сопротивлением, например Р1-23).
К недостаткам ООП следует отнести низкую плотность компоновки, обычно не превышающую 1,5 эл/см 3 ; низкую тепловую и механическую устойчивость контактных площадок. Во избежание отслоения печатных проводников все КМО следует монтировать без зазоров между корпусом и платой. Главным достоинством ОПП является ее низкая стоимость и простота изготовления. Применяется, главным образом, для несложных схем.
ДПП выполняется с металлизированными отверстиями, характеризуются высокими коммутационными свойствами, повышенной прочностью соединения вывода навесного ЭРЭ с проводящим рисунком. Недостатком ДПП является более высокая стоимость по сравнению с ОПП. Применяется для схем повышенной сложности.
Учитывая несложность схемы проектируемой аппаратуры, предлагается применить ОПП. При этом будет обеспечиваться необходимая точность изготовления платы и низкая стоимость.
4.2 Выбор класса точности печатной платы
Односторонние печатные платы (ОПП) характеризуются: возможностью обеспечить повышенные требования к точности выполнения проводящего рисунка; установкой навесных элементов на поверхность платы со стороны, противоположной стороне пайки, без дополнительной изоляции; возможностью использования перемычек без изоляции; низкой стоимостью конструкции. К недостаткам ООП следует отнести низкую плотность компоновки, обычно не превышающую 1,5 эл/см 3 ; низкую тепловую и механическую устойчивость контактных площадок.
Выполнение платы односторонней выгодно, так как требует более простого оборудования, чем оборудование для изготовления двусторонней ПП и проведения компоновочных работ на ней.
Для рассматриваемого примера выбираем одностороннюю печатную плату, изготавливаемую по 3 классу. Выбор типа обусловлен компоновочной схемой узла, выбор класса точности - плотностью электрических связей и шагом расположения выводов. В схеме используется только два элемента в корпусе SO8 с шагом расположения выводов 1,27 мм, корпуса SO8 имеют расстояние между выводами 0.63 мм.
Номинальные значения основных параметров элементов конструкции ПП для третьего класса точности берутся следующими:
? Максимальные размеры ПП, мм: 470?470;
? Минимальная ширина проводника t=0.25мм;
? Минимальная ширина зазора s=0.25мм;
? Предельное отклонение проводника с металлическим покрытием ?t= ±0,10
? Гарантийный поясок контактной площадки b min =0,10мм;
? Допуск на отверстие диаметром до 1мм без металлизации ?d=±0,05мм;
? Допуск на отверстие диаметром >1мм без металлизации ?d=±0,10мм;
? Отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы г=0,33
Коммутационная способность ПП зависит от класса точности и шага координатной сетки. Шаг координатной сетки выбираем равным 1,25 мм для третьего класса точности.
4.3 Выбор метода изготовления печатной платы
С целью повышения процента выхода годных плат, применение на предприятиях единого унифицированного технологического оборудования и снижение трудоемкости изготовления ГОСТ 24322-80 ``Платы печатные. Требования к последовательности выполнения типовых технологических процессов" ограничивает изготовление ОПП химическим методом.
Химический метод - травление фольгированного диэлектрика без металлизации монтажных отверстий. Этот метод сочетается с фотографическим и сеткографическим способами получения изображения печатного рисунка и обеспечивает высокую разрешающую способность печатных проводников. Достоинствами химического метода являются: доступность механизации и автоматизации, возможность получения высокого качества печатных плат, которые обладают высокой адгезией (прилипанием) печатных проводников к диэлектрическому основанию. Недостатками химического метода являются: наличие активного воздействия химических веществ на диэлектрическое основание ПП, повышенный расход травителей и стравливаемой меди, которая в большинстве случаев не регенерируется.
В промышленности в настоящее время широко внедряются химические методы получения проводящего рисунка печатных плат из фольгированных материалов с утонченной фольгой (5…10 мкм). В таких печатных платах удается получить узкие печатные проводники и повысить плотность печатного монтажа.
Основными методами, применяемыми в промышленности для создания рисунка печатного монтажа, являются офсетная печать, сеткография и фотопечать. Выбор метода определяется конструкцией ПП, требуемой точностью и плотностью монтажа, производительностью оборудования и экономичностью процесса.
Метод офсетной печати состоит в изготовлении печатной формы, на поверхности которой формируется рисунок слоя. Форма закатывается валиком трафаретной краской, а затем офсетный цилиндр переносит краску с формы на подготовленную поверхность основания ПП. Метод применим в условиях массового и крупносерийного производства с минимальной шириной проводников и зазоров между ними 0,3 ... 0,5 мм (платы 1 и 2 классов плотности монтажа) и с точностью воспроизведения изображения ±0,2 мм. Его недостатками являются высокая стоимость оборудования, необходимость использования квалифицированного обслуживающего персонала и трудность изменения рисунка платы.
Сеткографический метод основан на нанесении специальной краски на плату путем продавливания ее резиновой лопаткой (ракелем) через сетчатый трафарет, па котором необходимый рисунок образован ячейками сетки, открытыми для продавливания. Метод обеспечивает высокую производительность и экономичен в условиях массового производства. Точность и плотность монтажа аналогичны предыдущему методу.
Самой высокой точностью (±0,05 мм) и плотностью монтажа, соответствующими 3--5 классу (ширина проводников и зазоров между ними 0,1--0,25 мм), характеризуется метод фотопечати. Он состоит в контактном копировании рисунка печатного монтажа с фотошаблона па основание, покрытое светочувствительным слоем (фоторезистом).
Учитывая вышесказанное и принимая во внимание требования технического задания, выбираем метод изготовления печатной платы химический с получением рисунка печатного монтажа методом фотопечати.
В качестве основания печатной платы используются слоистые диэлектрики на основе бумаги (гетинаксы) и на основе стеклоткани (стеклотекстолиты). Выбор материала определяется электроизоляционными свойствами, механической прочностью, обрабатываемостью, стабильностью параметров при воздействии агрессивных сред и изменяющихся климатических условий, себестоимостью. Стеклотекстолит превосходит гетинакс практически по всем техническим и электрическим характеристикам: допустимая влажность окружающей среды для платы без дополнительной влагозащиты (85% для гетинакса и 93% для стеклотекстолита). Стеклотекстолит имеет меньший тангенс угла диэлектрических потерь (0,035 против 0,07) и меньшую диэлектрическую проницаемость (5,5 против 7,0), что уменьшает паразитную емкость; водопоглощение при толщине 1,5мм (20мг против 80мг), прочность на отслаивание фольги после кондиционирования в гальваническом растворе (3,6Н против 1,8Н), прочность на отрыв контактной площадки (60Н против 50Н) - важный показатель для плат, эксплуатируемых в жестких механических условиях.
Исходя из выше сказанного стеклотекстолит превосходит гетинакс практически по всем показателям, но стоимость его значительно выше.
Предпочтительными значениями номинальных толщин одно- и двусторонних печатных плат являются 0,8; 1,0; 1,5; 2.0 мм.
Материалы, рекомендуемые для изготовления печатных плат, приведены ниже в таблице 11 .
Стеклотекстолит фольгированный повышенной нагревостойкости
Исходя из того, что проектируемая аппаратура является носимой и эксплуатируется при высоких значениях механических нагрузок и жестких климатических условий необходимо использовать стеклотекстолит фольгированный повышенной нагревостойкости.
Таким образом, выбираем СФНП-1-35-2 ГОСТ 10316-78 - фольгированный стеклотекстолит с повышенной нагревостойкостью, толщиной 2 мм, облицовочный с одной стороны медной электролитической фольгой толщиной 35 мкм.
В зависимости от конструктивной реализации узла, программы выпуска, чувствительности компонентов к нагреву, имеющегося оборудования и его производительности могут применяться пайка оплавлением дозированного припоя, пайка волной припоя, селективная пайка, ручная пайка.
Выберем пайку селективную пайку. Она обеспечивает более высокое качество пайки поверхностномонтируемых компонентов, чем групповая пайка компонентов в установке пайки двойной волной припоя, особенно при высокой плотности монтажа на плате. К тому же компоненты не погружаются в волну припоя и не подвергаются дополнительному термическому воздействию. Обеспечивается тем самым высокое качество изделий.


Напряжение, B, не более при расстоянии между проводниками, мм
В данной курсовой работе было проведено проектирование функционального узла на печатной плате. При разработке функционального узла были произведены работы по выбору элементной базы, соответствующей техническому заданию и схеме электрической принципиальной; определены необходимые тип, класс точности, метод изготовления и размеры печатной платы, а так же необходимые размеры для установки элементов. Кроме того, произведен выбор необходимых покрытий для маркировки, обеспечения влагозащиты платы и паяемости контактных площадок.
Требования технического задания были полностью учтены. Особое внимание обращалось на обеспечение высокой надежности и массогабаритные характеристики разрабатываемой печатной платы, что необходимо при разработке носимой аппаратуры. Вариант компоновки и соответствующий ему вариант трассировки являются достаточно удачным. Проведенные проверочные расчеты показали состоятельность конструктивных решений, применяемых при проектировании.
Анализ электрической принципиальной схемы и выбор элементной базы. Выбор резисторов, конденсаторов, транзисторов и печатной платы. Конструкторско-технологический расчет печатной платы. Конструкторские расчеты печатного узла. Расчет теплового режима. курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.02.2013
Анализ схемы электрической принципиальной и элементной базы. Расчет элементов рисунка печатной платы, надежности функционального узла, комплексного показателя технологичности узла. Описание конструкции усилителя. Разработка технологического процесса. курсовая работа [175,1 K], добавлен 09.11.2011
Конструирование радиоэлектронной аппаратуры. Объединение электронных компонентов. Расчет элементов печатной платы. Подготовка поверхностей заготовок. Технологический процесс изготовления двухслойной печатной платы комбинированным позитивным методом. курсовая работа [57,7 K], добавлен 19.02.2013
Описание работы устройства, его внешних электрических связей. Выбор части схемы, реализованной на одной печатной плате. Конструирование печатной платы автоматического телеграфного ключа, климатическая защита. Расчет собственной частоты печатной платы. курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.09.2010
Применение каналов сотовой связи в охранной сигнализации. Описание принципиальной электрической схемы. Анализ соответствия электронной базы условиям эксплуатации. Выбор метода изготовления печатной платы и выбор материалов. Проект функционального узла. курсовая работа [846,6 K], добавлен 26.01.2015
Конструкция печатного узла. Технология его изготовления с максимальным использованием монтажа на поверхность, что позволит провести быстрый ремонт за счет замены неисправного блока на исправный. Чертежи схемы электрической принципиальной и печатной платы. курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.02.2011
Создание графического обозначения электрорадиоэлементов. Разработка посадочного места на печатной плате для монтажа элементов. Упаковка выводов конструктивных элементов радиоэлектронных средств. Автоматическая трассировка проводников печатной платы. курсовая работа [1,9 M], добавлен 27.05.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проектирование функционального узла на печатной плате курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Денежно-кредитная политика государства
Курсовая работа: Реклама и современный бизнес. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение: Смерть поэта - стихотворение Лермонтова
Курсовая работа по теме Проблемы становления рыночной инфраструктуры в Республике Казахстан
Контрольная Работа По Математике 4 Класс Скорость
Новая Школа Новый Учитель Эссе
Реферат На Тему Реклама И Редакционная Независимость
Реферат по теме Соціальні програми
Информатика 2 Класс Практические Работы
Реферат Вскармливание Детей
Сочинение Моя Деревня 4 Класс
Контрольная работа: Предмет и система юридической психологии
Дипломная работа по теме Эмпирическое исследование ценностных ориентаций молодых людей, имеющих опыт употребления амфетаминовых наркотиков
Учебное Пособие На Тему Самоменеджмент
Реферат: Валютный рынок и валютные операции банков
Курсовая работа по теме Лабораторная диагностика у больных с хроническим вирусным гепатитом С
Контрольная работа: Рекреаційні ресурси, їхня характеристика та оцінка
Реферат: Pygmalion Essay Research Paper Pygmalion and My
Титульный Лист Реферата На Казахском
Собрание Сочинений Гарри Гаррисона
Роль и основы формирования учетной политики - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Государственное регулирование предпринимательской деятельности в Республике Беларусь - Государство и право курсовая работа
Орхидеи - Биология и естествознание статья