Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИССЕРТАЦИЯ, ЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, РАДИОТЕХНИКА

Блок усилителя постоянного тока ваттметра.

cool_lady 1525 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 61 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 10.04.2021
Выпускная квалификационная работа выполнена на тему «Блок усилителя постоянного тока ваттметра». Усилители постоянного тока широко используются в технике физического эксперимента и радиоизмерительных устройствах – электронных вольтметрах, ваттметрах, высокочувствительных гальванометрах, осциллографах, в схемах различных стабилизаторов. По схеме электрической принципиальной усилителя постоянного тока ваттметра произведен выбор конструктивных элементов, расчет проводящего рисунка печатной платы. Разработана необходимая техническая документация. По результатам расчета плата может противостоять воздействию внешнего фактора (вибрации) и сохранять после воздействия значения параметров в пределах нормы. Потребность в комплектующих, которые отличаются качеством, надёжностью, ремонтопригодностью и низкими затратами на производство очень высока. Данный вариант усилителя постоянного тока разработан для улучшения качества и снижения себестоимости ваттметра, а также его ремонтопригодности. Блок усилителя постоянного тока является комплектующей частью для электронных приборов, он обеспечивает: – высокое качество товара (соответствие стандартам), надежность; – ремонтопригодность приборов; –импортозамещение. При расчете экономической части работы приоритетом стали экономия средств, время изготовления и качество изделия. В работе произведён расчет себестоимости блока усилителя постоянного тока, а также необходимый объём капитальных вложений для его производства и рентабельность. Проведён анализ опасных и вредных производственных факторов, источники их формирования, возможное негативное воздействие на человека, рассмотрены мероприятия по обеспечению безопасных и безвредных условий труда в соответствии с требованиями системы стандартов безопасности труда. Текстовый материал выпускной квалификационной работы содержит объём 64 страницы. В работе использованы 12 иллюстраций, 22 таблицы, 4 приложения, 13 литературных источников.
Введение

Электрические сигналы используются во всех отраслях науки и техники. Так, в устройствах электросвязи они передают информацию на расстояние. Различные процессы как в технике, так и в живой природе сопровождаются появлением электрических потенциалов и токов. В большинстве случаев значения электрических сигналов в природе и технике, очень малы. Поэтому, чтобы воспользоваться этими сигналами, их необходимо усилить с помощью усилительных устройств. Изобретать усилительные устройства начали в начале 20 века. В 20-х годах группой специалистов были разработаны теория и методика расчета усилительных устройств. Во второй половине двадцатого века в электронной аппаратуре стали активно использовать транзисторы. Благодаря достоинствам транзисторов в долгое время электронная аппаратура строилась на полупроводниковых прибора. В настоящее время конструкция усилителей электрических сигналов выполнена на интегральной электронике. Подавляющее большинство усилителей различного назначения выполняют на основе УПТ с непосредственной связью. По такому принципу, в частности, создают усилители звуковых частот, усилители высокой частоты, широкополосные и линейные импульсные усилители, узкополосные (избирательные) усилители. Усилители постоянного тока широко используются во всех радиоизмерительных устройствах (например, в электронных вольтметрах, ваттметрах, высокочувствительных гальванометрах, осциллографах, в схемах различных стабилизаторов и т.д.). В данной выпускной квалификационной работе по схеме электрической принципиальной усилителя постоянного тока ваттметра будет произведен выбор конструктивных элементов, расчет проводящего рисунка печатной платы, а также выбор и описание технологии изготовления печатной платы. Проработаны вопросы безопасности при работе с электронной техникой, выполнены экономические расчёты.
Содержание

Введение…………………………………………………………………………………….6 1 Описание ваттметра поглощаемой мощности………………………………………….7 2 Общие сведения об усилителях………………………………………………………..10 3 Усилители постоянного тока…………………………………………………………...13 4 Описание схемы электрической принципиальной усилителя постоянного тока………………………………………………………………………16 5 Выбор конструктивных элементов…………………………………………………….18 6 Расчетная часть………………………………………………………………………….23 6.1 Расчет проводящего рисунка печатной платы………………………………………23 6.2 Расчет температуры в центре нагретой зоны платы………………………………..26 6.3 Расчет вибропрочности……………………………………………………………….31 7 Экономическое обоснование работы…………………………………………………..33 7.1 Резюме………………………………………………………………………………….33 7.2 Характеристика блока усилителя постоянного тока………………………………...34 7.3 Исследование и анализ рынка…………………………………………………………35 7.4 Производственный план……………………………………………………………….35 7.5 План по комплексу инженерного маркетинга………………………………………..40 7.6 Потенциальные риски………………………………………………………………….41 7.7 Финансовый план………………………………………………………………………43 8 Безопасность и экологичность…………………………………………………………..47 8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов и мероприятия по обеспечению безопасных и безвредных условий труда……………………………….…47 8.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов…………………………...52 8.3 Устойчивость в ЧС (пожаробезопасность)…………………………………………....53 8.4 Расчет местной вентиляции на рабочем месте монтажника…………………………55 8.5 Заземление на рабочем месте монтажника……………………………………………57 Заключение……………………………………………………………….…………………62 Список использованных источников……………………………………………………...63
Список литературы

1. Ваттметр поглощаемой мощности М3-90. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1.401.012 ТО 2. Учебное пособие для подготовки офицеров и служащих органов надзора за измерительными приборами. Книга четвертая. Радиоизмерительные приборы и методы их поверки. Военное издательство Министерства Обороны СССР. Москва, 1967 3. Авилова Н.В., Ю.Н. Иванов, В.М. Морозов, А.В.Литвин. Конструирование электронной аппаратуры. Задания и методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Основы проектирования приборов и систем» Издательский центр ДГТУ, 2012 4. Бабук И.М. Экономика предприятия: учеб. пособие для студ. технич. спец. учреждений, обеспечивающих получение высш. образования / И. М. Бабук. - Мн.: ИВЦ Минфина, 2006. - 326 с. 5. Месхи Б.Ч., Лоскутникова И.Н., Богданова И.В., Хлебунов С.А., Холодова С.Н., Дымникова О.В. Расчет и выбор технических средств обеспечения безопасности: учеб. пособие – Ростов-н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2009. – 179 с. 6 Гольцев В.Р., Богун В.Д., Хиленко В.И. Электронные усилители:Учебное пособие для учащихся средних специальных учебных заведений по специальности «Радиотехнические измерения».-М.:Изд-во стандартов, 1990.-224 с 7. Белинский В.Т., Гондюл В.П., Грозин А.Б.и др. Практическое пособие по учебному конструированию РЭА. – Киев: Высшая школа, 1992. 8. Мясоедова Л.В., Любанова Т.П., Щерба Л.М., Хабибулина Е.Р. Организационно-экономическое обоснование дипломных работ научно-исследовательского характера. Учебное пособие для студентов-дипломников инженерных специальностей. г. Ростов-на-Дону, 2010 9. Трудовой кодекс Российской Федерации. 10. Организация рабочего места монтажника РЭА [Электронный ресурс] https://starimpex.ru/raznoe/organizaciya-rabochego-mesta-montazhnika-rea.html 11. Ваттметр М3-90 [Электронный ресурс] http://www.tetr.ru/c.php?id=702. 12. Школа для электрика: все об электротехнике и электронике. Электронные усилители в промышленной электронике [Электронный ресурс] http://electricalschool.info 13. Экологические аспекты проблемы бессвинцовой пайки изделий микроэлектроники. [Электронный ресурс] https://www.tech-e.ru/2005_4_81.php
Отрывок из работы

1 Описание ваттметра поглощаемой мощности Конструктивно ваттметр состоит из блока измерительного унифицированного (БИ) и преобразователей приемных коаксиальных (ППК) с неразъемным соединительным кабелем. Рисунок 1.1- Ваттметр поглощаемой мощности Принцип действия основан на преобразовании СВЧ мощности в термоэлектродвижущую силу (термо-ЭДС), которая пропорциональна подведенной к преобразователю мощности СВЧ. Основными функциями БИ являются: усиление напряжения постоянного тока, его преобразование в цифровую форму, выдача в линейном масштабе результатов измерений на цифровое табло и в КОП, формирование уровней мощности калибровки 800 мкВт на переменном токе, 80 мВт и 800 мВт на постоянном токе. Управление работой ваттметра по заданному алгоритму осуществляется микропроцессорным устройством. В ваттметре обеспечиваются автоматическая установка нуля, калибровка, автоматический выбор пределов измерения, введение поправочных коэффициентов, диагностирование до уровня функциональных узлов, индикация результатов измерений в виде четырехзначного десятичного числа и аналоговый выход. Технические характеристики: -рабочий диапазон частот, ГГц………………………………………….…0,02-17,85; -диапазон измерения средних значений мощности, Вт………….………10-7 - 10-2; -волновое сопротивление СВЧ входа ваттметра, Ом……………………………..50; -допустимая импульсная мощность при длительности импульса 10 мкс, Вт….....1; -КСВН: -0,02-12 ГГц…………………………………………………………………………1,3; - 12-17,85 ГГц………………………………………………………………………..1,4; -время установления показаний, не более, с: - 1-10 мВт………………………………………………………………………….…..1; -0,03 - 0,1 мВт…………………………………………………………………………10; - в режиме автоматического переключения пределов…………………………......15; - разрешающая способность, мкВт………………………………………………....0,4; - диагностирование до уровня функциональных узлов; - жесткие условия эксплуатации; -аналоговый выход; Ваттметр допускает непрерывную работу в рабочих условиях в течение 16 ч при сохранении своих технических характеристик. [1] Питание: -напряжение, В…………………………………………………………………..220±22; -частота, Гц;……………………………………………………………………....50±0,5; Потребляемая мощность, Вт………………………………………………………..35 Термоэлектрические ваттметры в качестве первичного преобразователя используют термопару (или блок термопар) прямого или косвенного нагрева. При измерении горячий спай термопары нагревается под воздействием подводимой мощности измеряемого сигнала, при этом вырабатывается термо-э.д.с. Измерительная информация в виде сигнала постоянного тока поступает на вход измерительного блока(БИ), где обрабатывается и поступает на показывающее устройство. Основными функциями БИ являются: - усиление напряжения постоянного тока; - преобразование напряжения постоянного тока в цифровую форму; - выдача в линейном масштабе результатов измерений на цифровом табло и в КОП; - формирование мощности калибровки 800 мкВт на переменном токе, 80 и 800мВт на постоянном токе. Усилитель постоянного тока (УПТ) усиливает выходное напряжение ППК (преобразователь приемный коаксиальный) до величины, необходимой для его преобразования в преобразователе аналого-цифровом. Усилитель постоянного тока построен по принципу модуляции-демодуляции. Улучшение шумовых характеристик и уменьшение дрейфа нуля достигается за счет применения в схеме модулятора полевых транзисторов с хорошими ключевыми параметрами и использования в схеме УПТ малошумящего операционного усилителя. Усиленное напряжение постоянного тока с помощью аналого-цифрового преобразователя преобразуется в шестнадцатиразрядный двоичный код, поступающий в виде двух байтов в шину данных. Устройство управления преобразует информацию, поступающую из системных шин микропроцессора в сигналы управления аналоговыми узлами и индикацией. Управление работой ваттметра и обработка результатов преобразования осуществляется с помощью микроконтроллера. В состав микроконтроллера входит процессор центральный и память постоянная. Обмен информацией между процессором центральным и устройствами ввода-вывода, в состав которых входят остальные программно-управляемые узлы БИ осуществляется через системные шины адреса, данных и управления. Работа ваттметра в составе автоматизированной измерительной системы обеспечивается интерфейсом канала общего пользования (КОП). Устройство индикации индицирует значения измеряемой мощности в буквенно-цифровом и точечном виде. В БИ предусмотрена выдача результатов измерения в виде напряжения постоянного тока, формируемого на аналоговом выходе с помощью цифро-аналогового преобразователя, расположенного на печатном узле устройства управления 2. Калибратор постоянного тока на сопротивлении нагрузки (50±3,5 Ом) формирует два уровня мощности 80 и 800 мВт. Калибратор переменного тока на сопротивлениях нагрузки (200±40) Ом и (400±80) Ом формирует синусоидальный сигнал частотой (18,0±1,8) кГц и мощностью 800 мкВт. [2] Более подробно рассмотрим усилитель постоянного тока. 2 Общие сведения об усилителях Это устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока и мощности электрического сигнала. Простейший усилитель представляет собой схему на основе транзистора. Использование усилителей вызвано тем, что обычно электрические сигналы (напряжения и токи), поступающие в электронные устройства малы по амплитуде и возникает необходимость увеличивать их до требуемой величины, достаточной для дальнейшего использования (преобразования, передачи, подачи на нагрузку). На рисунке 2.1 представлены устройства, необходимые для работы усилителя. Рисунок 2.1 - Окружение усилителя Мощность, выделяющаяся на нагрузке усилителя, является преобразованной мощностью его источника питания, а входной сигнал только управляет ею. Усилители питаются от источников постоянного тока. Обычно усилитель состоит из нескольких каскадов усиления (рисунок 2.2). Первые каскады усиления, предназначенные, главным образом для усиления напряжения сигнала, называют предварительными. Их схемное построение определяется типом источника входного сигнала. Каскад, служащий для усиления мощности сигнала, называют оконечным или выходным. Их схемотехника определяется видом нагрузки. Так же, в состав усилителя могут входить промежуточные каскады, предназначенные для получения необходимого коэффициента усиления и (или) формирования необходимых характеристик усиливаемого сигнала. Рисунок 2.2 - Структура усилителя Классификация усилителей: - в зависимости от усиливаемого параметра усилители напряжения, тока, мощности; - по роду усиливаемых сигналов: -усилители гармонических (непрерывных) сигналов; -усилители импульсных сигналов (цифровые усилители); - по полосе усиливаемых частот: -усилители постоянного тока; -усилители переменного тока; -низкой частоты, высокой, сверхвысокой и т.д.; -по характеру частотной характеристики: -резонансные (усиливают сигналы в узкой полосе частот); -полосовые (усиливают определенную полосу частот); широкополосные (усиливают весь диапазон частот); - по типу усилительных элементов: -на электровакуумных лампах; -на полупроводниковых приборах; -на интегральных микросхемах. При выборе усилителя исходят из параметров усилителя: -выходная мощность, измеряется в Ваттах; выходная мощность варьируется в широких пределах в зависимости от назначения усилителя, например в усилителях звука - от милливатт в наушниках до десятков и сотен ватт в аудиосистемах; -диапазон частот, измеряется в Герцах. Например, тот же усилитель звука обычно должен обеспечивать усиление в диапазоне частот 20–20 000 Гц, усилитель телевизионного сигнала (изображение + звук) – 20 Гц – 10 МГц и выше; -нелинейные искажения, измеряются в процентах %, характеризуют искажение формы усиливаемого сигнала, обычно тем меньше данный параметр, тем лучше; -КПД (коэффициент полезного действия), измеряются в процентах %, показывает, какая часть энергии источника питания расходуется на выделение мощности в нагрузке. Дело в том, что часть мощности источника тратится бесполезно, в большей степени это тепловые потери – протекание тока всегда вызывает нагрев материала. Особенно критичен данный параметр для устройств с автономным питанием (от аккумуляторов и батарей). 3. Усилители постоянного тока Усилитель постоянного тока (УПТ) – усилитель, способный усиливать не только постоянные токи и напряжения, но и медленно изменяющиеся электрические сигналы (до определённой верхней частоты). При уменьшении частоты усиливаемого сигнала коэффициент усиления УПТ, в отличие от того, что наблюдается в усилителе переменного тока, остается постоянным (рисунок 3.1). При этом низшая граничная частота fн равна нулю, а верхняя граничная частота fв , как и в усилителе переменного тока, выбирается в зависимости от назначения УПТ. Рисунок 3.1- График зависимости частоты сигнала от коэффициента усиления УПТ По принципу действия и схемному выполнению усилители постоянного тока делятся на два основных вида: - УПТ прямого усиления (с непосредственной связью); - УПТ с преобразованием. В УПТ прямого усиления нет элементов связи, создающих спад коэффициента усиления на низких частотах, в частности, разделительных конденсаторов и трансформаторов. УПТ с преобразованием строятся по структурной схеме, состоящей из модулятора М, усилителя переменного тока У и демодулятора ДМ (рисунок 3.2). Модулятор и демодулятор работают синхронно и синфазно, причем модулятор преобразует медленно изменяющийся входной сигнал в высокочастотные колебания, амплитуда которых равна (или пропорциональна) значениям входного сигнала (выполняется амплитудная модуляция), а демодулятор осуществляет обратное преобразование. Недостаток УПТ с преобразованием состоит в том, что их верхняя граничная частота ограничена значением, которое примерно на порядок меньше частоты переключений модулятора и демодулятора, задаваемой генератором опорной частоты Г. В них имеется дрейф модулятора и демодулятора, который обычно незначителен. Рисунок 3.2- Структурная схема УПТ с преобразованием УПТ широко применяются в различной радиоэлектронной аппаратуре. Наиболее широкое применение находят УПТ прямого усиления. Последние три десятилетия область использования УПТ значительно расширилась, так как они оказались очень удобными в качестве составной части даже многих видов усилителей переменного тока (звуковых и видеочастот, широкополосных усилителей многоканальной связи и пр.). Это объясняется тем, что такие усилители не содержат сравнительно громоздких разделительных и других конденсаторов большой ёмкости, которые не могут быть изготовлены по технологии полупроводниковых интегральных схем. Основным недостатком УПТ является нестабильность нулевого положения выходного тока (напряжения), называемая дрейфом нуля, сокращенно дрейфом. Дрейфом называются сравнительно медленные случайные изменения выходного тока или напряжения, вызванные температурной нестабильностью токов транзисторов, низкочастотными шумами элементов схем, старением элементов, нестабильностью напряжений питания усилителей. Дрейф нуля, представляющий собой разновидность внутренней помехи, затрудняет или делает невозможным получение высокой чувствительности усилителя (т.е. способности усиливать малые сигналы). В полупроводниковых усилителях обычно наиболее сильно выражен температурный дрейф. Из-за отсутствия разделительных конденсаторов и трансформаторов в УПТ прямого усиления дрейф какого-либо каскада усиливается во всех последующих каскадах. Поэтому в выходном сигнале будет в наибольшей степени выражен дрейф первого каскада, подавлению которого и уделяется наибольшее внимание. Другой специфической проблемой, решаемой в УПТ, в отличие от усилителей переменного тока, является необходимость согласования потенциальных уровней выходного зажима одного каскада и входного зажима следующего. В усилителях переменного тока разделительные конденсаторы и трансформаторы не пропускают постоянную составляющую тока и напряжения с предыдущего каскада на вход следующего, а в УПТ прямого усиления она проходит и может существенно изменить нежелательным образом режим по постоянному току следующего каскада. Например, может произойти насыщение транзистора в этом каскаде. Обычно потенциал выхода каскада оказывается больше, чем требуется для нормальной работы следующего каскада, и необходимо его снижать. 4 Описание схемы электрической принципиальной усилителя постоянного тока (12.03.01.430010.000 Э3) Схема предназначена для усиления и демодуляции переменного сигнала частотой 335±5Гц, а также для формирования постоянной времени и глубины общей обратной связи (ООС). На микросхеме DD4 выполнен усилитель переменного напряжения с коэффициентом усиления 300 на первом и втором поддиапазонах измерения и 30- на третьем и четвертом поддиапазонах измерения. На микросхеме DD6 выполнен демодулятор переменного сигнала и схема переключения постоянной времени. На микросхеме DD8 выполнен дополнительный усилитель постоянного напряжения с коэффициентом усиления 10. На микросхеме DD9 построена схема коммутации глубины ООС, охватывающей УПТ1 и УПТ 2. Регулировка глубины ООС осуществляется подстроечными резисторами R4, R38, R34 и R35 на первом, втором, третьем и четвёртом поддиапазонах измерения соответственно. На микросхеме DD10 и стабилитронах VT11 и VT12 выполнен повторитель с ограничением выходного сигнала на уровне 9 В. На микросхемах DD1-DD3, DD5 построен управляющий генератор, формирующий последовательность импульсов, необходимых для работы модулятора и демодулятора. На микросхеме DD7 выполнена схема обнаружения быстрого изменения входного сигнала, при наличии которого формируется управляющий сигнал, уменьшающий постоянную времени на время, пока значение входного сигнала не достигнет установившегося значения. На транзисторной матрице VT7 и оптронах VD8, VD9 построена схема гальванической развязки аналоговой и цифровой частей БИ. Схема усилителя постоянного тока состоит из следующих радиоэлектронных элементов: -16 шт. конденсаторов; -11 микросхем; -41 шт. резисторов; -5 шт. переменных резисторов; - 1 шт. диод; - 7 шт. стабилитронов; - 1 шт. транзисторная матрица; - 2 шт. оптрона; - 2 разъёма печатных. Плата печатная- двухсторонняя; класс точности 3; питание 15 В. 5 Выбор конструктивных элементов Таблица 5.1- Конструктивные элементы платы Элемент Тип Обозн. в схеме Номинал d, mm 1 2 3 4 5 L=10, B=10, A=7,5 Конденсатор КМ-6Б-М47. С1 6200 пФ ±5% 0,6 L=12, B=6, H=11, d=0,6 L=16,5, B=5, H=11, d=0,8 Конденсатор К73-16-63 В С2, С8 0,22 мкФ ±5%, 0,6 С5, С10, С13 0,47 мкФ ±5%, 0,8 A=5, B=4, L=5,6 Конденсатор К10-17-1б-М47 С3, С7, С11, С12, С14 30 пФ±5%, 2 Bт 0,6 1 2 3 4 5 L=14, W=14, T=6, A=10 конденсатор КМ-6Б-Н90 C4, С9 0,68 мкФ±5%, 0,6 L=6.5, W=6.5, T=4.5, A=3.5 Kонденсатор КМ-5б-М47 C6 100 пФ ±5%, 0,6 D=6, H=27 конденсатор К50-29-25 В С15, С16 47 мкФ 0,8 Микросхема 590КН2 DD6, DD9 0,43 Микросхема 564 ЛА7, 564ТМ2, DD2, DD3, DD5, DD11 0, 1 2 3 4 5 Микросхема 140УД14, 140УД6А, 544УД1А DD4, DD7, DD8, DD10, DD1 0,5 L=11, D=4,5, l=25, d=0,8 Резисторы С2-29В R1, R7 0,25В, 1кОм ±1% 0,8 L=8, D=3,5, l=16, d=0,6 Резисторы С2-29В R2, R4, R5, R8- R13, R16, R17, R19, R20, R22, R23, R28- R33, R36- R43 0,125В, 1 кОм -100 кОм ±1% 0,6 L=6, D=2,2, l=18, d=0,6 Резисторы С2-33 R33, R14, R15 0,125 В, 1-200 кОм±5% 0,6 L=7, D=3, l=18, d=0,6 Резисторы С2-33 R24, R25-R32, R45-R48 0,25 В, 430 Ом-5,1 МОм ±5% 0,6 1 2 3 4 5 L=30, А=27,5, l=15, d=0,6 Резисторы СП5-22В R6, R34, R35, R38, R44 1 В , 1кОм- 10 кОм±10% 0,6 Диод 2Д522Б VD1 0,5 Стабилитрон 2С191Ф VT2- VT4 0,6 Транзисторная матрица 2ТС622А VT7 0,5 Продолжение таблицы 5.1 1 2 3 4 5 Оптрон 30Д109А VD8, VD9 0,5 Стабилитрон 2С191Ж, 2С212Ж VT11, VT12, VT13, VT14 6 Расчётная часть 6.1 Расчет проводящего рисунка печатной платы (произведен в соответствии с [3]) Материал для изготовления печатной платы: стеклотекстолит фольгированный, марка СФ- 2, ГОСТ 10316-78, толщина материала 2 мм, толщина фольги 35 мкм Исходные данные: диаметры выводов навесных элементов: 1 эd =0,5 мм; 2 эd =0,8 мм; . Класс точности печатной платы – 2; тип печатной платы – ДПП с металлизированными МО и ПО; чертеж «Печатная плата» с размерами сторон 110 х 210 мм. Определяем номинальные значения диаметров монтажных отверстий: Таблица 6.1- Предельные отклонения диаметров отверстий в платах d, мм Наличие металлизации Предельное отклонение размеров диаметров монтажных отверстий, мм, ?d Класс точности 1 2 3 4 До 1,0 включительно нет ±0,10 ±0,10 ±0,05 ±0,05 есть +0,05 -0,15 +0,05 -0,15 +0,05 -0,10 +0,05 -0,10 Свыше 1,0 нет ±0,15 ±0,15 ±0,10 ±0,10 есть +0,10 -0,20 +0,10 -0,20 +0,05 -0,15 +0,05 -0,15 эd т.к ножки элементов диаметром меньше 1, то при r=0,2 d=dэ+r+ ?d0, (6.1) где dэ – максимальное значение диаметра вывода навесного элемента, устанавливаемого на печатную плату; r- разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значением диаметра вывода, r= (0,1-0,4) мм; ?d0 – нижнее предельное отклонение номинального значения диаметра отверстия в мм. 1d =0,5+0,2-0,15=0,55 мм. Все отверстия меньше 0,7 принимаем d=0,7 мм. 2 d =0,8+0,2-0,2=0,8 мм. Выбираем диаметры, из ряда предпочтительных размеров монтажных отверстий: 1d=0,7 мм; 2d=1,1 мм. Определяем номинальное значение ширины печатного проводника: t=2tmg +|?tно| , (6.2) где tmg – минимально допустимая ширина проводника в мм. Таблица 6.2- Допустимые значения ширины проводников Условное обозначение Класс точности 1 2 3 4 5 tmg 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10 Smg 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10 b 0,30 0,20 0,10 0,05 0,02 Таблица 6.3- Допустимые отклонения ширины проводников и диаметров контактных площадок Наличие покрытия Предельное отклонение ширины проводника, контактной площадки от номинального значения, ?t, мм Класс точности 1 2 3 4 5 Без покрытия +0,15 -0,15 +0,10 -0,10 +0,05 -0,05 +0,03 -0,03 +0,03 -0,03 С покрытием +0,25 -0,20 +0,15 -0,10 +0,10 -0,10 +0,05 -0,05 +0,03 -0,03 ? tно=0,45 – нижнее предельное отклонение ширины проводника в мм, предоставлено в таблице 6.3. t=2х0,45+0,1=1 мм. Определяем номинальное расстояние между соседними элементами проводящего рисунка. S= 2Smg+?tво, (6.3) где Smg – минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка в мм, предоставлено в таблице 6.2; ? tво – верхнее предельное отклонение ширины проводника в мм, предоставлено в таблице 6.3. S=2х0,45+0,1=1 мм. Минимальный диаметр контактной площадки: D=(d+?dво )+2b+?tво +2?dтр+(?d2+?р2+?t2но)1/2 (6.4) где ?dво – верхнее предельное отклонение диаметра отверстия в мм, предоставлено в таблице 6.1; b – гарантийный поясок в мм, предоставлено в таблице 6.2; ?dтр – величина подтравливания диэлектрика, принимается равной 0,03 для МПП; 0 для ОПП, ДПП и ГПК; ?d – диаметральная величина позиционного допуска расположения центров отверстий относительно номинального положения узла координатной сетки в мм, предоставлено в таблице 6.4; ?р –величина диаметрального значения позиционного допуска расположения контактных площадок относительно номинального положения в мм, предоставлено в таблице 6.5. Таблица 6.4 - Значения позиционных допусков Размер платы по большей стороне Диаметральная величина позиционного допуска расположения центров отверстий относительно номинального положения, мм, ?d Класс точности 1 2 3 4 5 До 180 мм 0,20 0,15 0,08 0,05 0,05 Свыше 180 до 360 мм 0,25 0,20 0,10 0,08 0,08 Свыше 360 мм 0,30 0,25 0,15 0,10 0,10 Таблица 6.5- Значения позиционных допусков расположения контактных площадок Тип печатной платы Размер большей стороны платы Величина диаметрального значения позиционного допуска расположения контактных площадок относительно номинального положения, мм, ?р Класс точности 1 2 3 4 5 Одно- и двусторонняя До 180 мм 0,35 0,25 0,15 0,10 0,05 Свыше 180 до 360 мм 0,40 0,30 0,20 0,15 0,09 Свыше 360 мм 0,45 0,35 0,25 0,20 0,15 D1=(0,7+0,05)+0,2х2+2х0,03+(0,22+0,32+0,12)1/2=1,5 мм D1=(1,3+0,05)+0,2х2+2х0,03+(0,22+0,32+0,12)1/2=2 мм На чертеже «Плата печатная» определяем узкие места и рассчитываем минимальное расстояние между центрами отверстий для прохождения n-го количества проводников в мм. l= (D l+ D2)/2+ tmg+ Smg(n+1)+ ?l (6.5) где D1 , D2 – минимальные диаметры контактных площадок в мм; n – количество проводников; ?l – допуск расположения проводника относительно номинального положения в мм, предоставлен в таблице 6.6 (?l учитывается только при n>0). Таблица 6.6 - Значения допусков расположения Тип платы Допуск расположения проводника относительно номинального положения, мм, ?l Класс точности 1 2 3 4 5 Одно- и двусторонняя 0,15 0,10 0,05 0,03 0,02 l= (2+1,5)/2+0,45+0,45х(1+1)+0,1=3,25 мм. Результаты расчетов сводим в таблицу 6.7. Количество однотипных диаметров отверстий подсчитываем по чертежу «Печатная плата». Таблица 6.7- Сведения об отверстиях платы Условное обозначение Диаметр отверстия Наличие металлизации Количество отверстий Min диаметр контактной площадки, мм +0,15 0,7 -0,15 есть 343 +0,10 1,5 -0,10 +0,1 1,1 -0,2 есть 6 +0,10 2 -0,10 6.2 Расчет температуры в центре нагретой зоны платы Исходными данными для расчета являются: количество интегральных схем по оси X: n=3, по оси У: m=1 ; размеры корпусов интегральных схем: по оси X: lx =10 мм=0,01м , по оси Y: l y =7 мм , их высота к hк=5 мм и толщина стенок ?k=1 мм ; hвыв=4 мм; количество выводов nвыв.=16 от корпусов микросхем; их диаметр выв d=0,5 (для штырьковых), длина выв l=5,9 , ширина выв b= 1мм и толщина Лвыв , количество плат k=1. При этом коэффициенты теплопроводности материалов плат ?пл=0,24 Вт/мС , выводов Вт ?выв=390 Вт/мС , припоя ?пр=120 Вт/мС , фольги ?ф=390Вт/мС , корпуса ИС ?к=0,443 Вт/мС и воздуха ?воз=2,76х102Вт/мК Длина l = 210 мм=0,21 м Ширина b = 110 мм=0,11 м Высота h= 15 мм=0,015м Среднеповерхностная температура нагретой зоны Тз=40оС (для нашей климатической зоны). Рассчитаем мощность рассеивания Р. V=15 B I=100 mA P=V*I (6.6) P=15 * 0,1=1,5 B. Толщина печатной ?пл= 2мм.=0,002 м Толщина фольги ?ф =35 мк=0,000035м Диаметр отверстий – 0,7 мм=0,0007 м Количество выводов от микросхем – 16 отв. Количество плат- 1 плата Коэффициент теплопроводности – 0,24 Вт/мС Выводы – медь- 390 Вт/мС Припой- оловянисто-свинцовый- 120 Вт/мС Фольга (дорожки) – медь- 390 Вт/мС Корпус – пластмасса – 0,443 Вт/мС Составляем тепловые схемы нагретой зоны по осям X, Y, Z с учетом типа-корпуса (рисунок 6.1) Рисунок 6.1- Тепловая схема нагретой зоны по осям X, Y, Z Рассчитываем тепловые проводимости всех печатных плат по осям X,Y,Z ?пл.х =k*?пл *b * ?пл /h, (6.7) ?пл.х = 1*0,24*0,11*0,002/0,015= 0,00352 где k=1(количество плат), ?пл=0,24(коэффициент теплопроводности), b=0,11 м (ширина платы), ?пл= 0,002 м (толщина печатной платы), h= 0,015 м (высота платы) ?пл.y =k*?пл *h * ?пл /b (6.8) ?пл.y= 1*0,24*0,015*0,002/0,11= 0,000654 Вт/м2*0С ?пл.z = ?пл *b * h/(k* ?пл) (6.9) ?пл.z = 0,24*0,11*0,015/(1*0,002)= 0,198 Вт/м2*0С Рассчитываем тепловые проводимости всех воздушных зазоров по осям координат. ?вз.х =?воз . (l*b - k*?пл *b-k*m*ly *hk ) /h (6.10) ?вз.х = 276*(0,21*0,11-1*0,002*0,11-1*1*0,11*0,013)/0,015=392 Вт/м2*0С ?вз.y =?воз . (l*b - k*?пл *h-k*lx *hk ) /b (6.11) ?вз.y = 276*(0,21*0,11-1*0,002*0,015-1*0,01*0,005)/0,11=57,2 Вт/м2*0С ?вз.z =?воз . *b*h/(l - k*(?пл -hk )) (6.12) ?вз.z= 276*0,11*0,015/(0,21-1(0,002-0,005))=2,1 Вт/м2*0С Рассчитаем тепловые проводимости всех корпусов ИС по осям. ?к.х = 2* ?к* k*m* ?к*( lx +hk)/(n* lx) (6.13) ?к.х = 2*0,443*1*1*0,001*(0,01+0,005)/(3*0,01) =0,0004 Вт/м2*0С ?к.y =2* ?к* k*n* ?к*( ly +hk)/( m * ly) (6.14) ?к.y = 2*0,443*1*3*0,001*(0,007+0,005)/(1*0,007) = 0,0045 Вт/м2*0С ?к.z =2* ?к* k*n*m * ?к*( ly + lx)/( k * hk) (6.15) ?к.z = 2*0,443*1*3*1*0,001(0,007+0,01)/(1*0,005) =0,009 Вт/м2*0С
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Диссертация, Электроника, электротехника, радиотехника, 105 страниц
3150 руб.
Диссертация, Электроника, электротехника, радиотехника, 105 страниц
3150 руб.
Диссертация, Электроника, электротехника, радиотехника, 75 страниц
2250 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg