3.3.1 Расчёт габаритных размеров печатной платы
Основными критериями при выборе класса точности ПП являются: конструкторская сложность - степень насыщенности поверхности ПП электронных компонентов при традиционной элементной базе или число выводов при поверхностном монтаже (SMD) и шаг их расположения; элементная база (дискретные электронные компоненты, интегральные микросхемы, компоненты для поверхностного монтажа, бескорпусные компоненты); конструкторская сложность - степень насыщенности поверхности ПП электронных компонентов при традиционной элементной базе или число выводов при поверхностном монтаже (SMD) и шаг их расположения; тип, число и шаг выводов электронных компонентов (штыревые, планарные, безвыводные, матричные и пр.); быстродействие; надежность; массогабаритные характеристики; стоимость; условия эксплуатации; максимальные ток и напряжение; уровень технологического оснащения конкретного производства.
Таблица 10. Класс точности печатных плат.
Условное обозначение |
Номинальное значение основных параметров для класса точности |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
t, мм |
0,75 |
0,45 |
0,25 |
0,15 |
0,10 |
|
S, мм |
0,75 |
0,45 |
0,25 |
0,15 |
0,10 |
|
b, мм |
0,30 |
0, 20 |
0,10 |
0,05 |
0,025 |
|
г * |
0,40 |
0,40 |
0,33 |
0,25 |
0, 20 |
Выбрав материал печатной платы, определяем ширину печатного проводника по формуле:
где I - ток, А, протекающий по проводнику;
h - толщина фольги, мм;
j - плотность тока, А/мм2.
Минимальное расстояние между печатными проводниками определяется из соображений обеспечения электрической прочности.
Таблица 11. Минимальное расстояние между печатными проводниками.
Расстояние между элементами проводящего рисунка |
Значение рабочего напряжения, В |
||
ГФ |
СФ |
||
От 0,1 до 0,2 мм |
- |
25 |
|
Св.0,2 0,3 |
30 |
50 |
|
0,3 0,4 |
100 |
150 |
|
0,4 0,7 |
150 |
300 |
|
0,7 1,2 |
300 |
400 |
|
1,2 2,0 |
400 |
600 |
Зная t и S, из конструктивных соображений выбирается класс точности печатной платы.
Сопротивление печатного проводника рассчитывается по формуле:
где с - удельное сопротивление меди, Ом·мм2/м;
l - длина проводника, м.
Для выбора размеров печатной платы необходимо определить ее площадь. Площадь можно определить по формуле:
где FЭРЭ - площадь, занимаемая электрорадиоэлементами (ЭРЭ);
FТО - площадь, занимаемая технологическими и/или крепежными отверстиями;
FСВ - площадь, которую не должны занимать электрорадиоэлементы по конструктивным соображениям;
КЗ - коэффициент заполнения печатной платы, обычно берется в пределах 0,3-0,8.
Площадь, занимаемая ЭРЭ, определяется по установочным размерам электрорадиоэлементов.
Площадь, занимаемая технологическими и/или крепежными отверстиями определяется по формуле:
где dТО - диаметр технологических и/или крепежных отверстий; n - количество отверстий. Посчитав площадь печатной платы, необходимо выбрать размеры платы согласно ГОСТ 10 317-79.
Определяется реальный коэффициент заполнения печатной платы по формуле:
где и - выбранные размеры печатной платы.
Зона размещения электрорадиоэлементов (ЭРЭ) является основной и определяется по формуле:
где KS - коэффициент заполнения ПП ЭРЭ, определяемый в зависимости от класса РЭА и объекта установки в пределах 0,4.0,85 в зависимости от назначения, условий эксплуатации и метода сборки проектируемого устройства; Siуст - установочная площадь компонентов. Максимальную длина проводника можно определить как сумму двух разных сторон ПП:
Lmax= a + b,
где a и b - длины сторон ПП.
Полученное значение Lmax сравнивают с длиной волны л самой высокочастотной составляющей спектра сигналов, передаваемых в пределах платы.
Площадь элементов устанавливаемых на данную печатную плату для рассчитывается по формуле:
Sобщ = SDD + SDА + SVD + SC+SR +SК +Sоэ
где SDD, SDА - площади необходимые для установки микросхем;
SVD - площади необходимые для установки активных элементов (диодов, транзисторов, стабилитронов и т.п.);
SC,SR - площади необходимые для установки пассивных элементов (конденсаторы, резисторы);
SК - площадь необходимая для установки кварцевого генератора
Sоэ - площадь необходимое для установки остальных элементов входящих в печатную плату.
Общая площадь занимаемая компонентами на печатной плате составляет 2221,426 мм2.
Государственный стандарт ограничивает длину стороны печатных плат размером 470 мм. Обычно размер печатной платы не превышает 240х360 мм. При разработке преимущество отдается малогабаритным платам, так как с увеличением габаритов снижается механическая прочность и возрастает сложность изготовления. Размеры сторон печатных плат должны быть кратны 2,5 при длине до 100 мм, 5,0 при длине до 350 мм и 10 при длине, превышающей 350 мм.
Шаг сетки: СТ СЭВ 3982-83 5,0 мм.
Размеры каждой стороны ПП: а= 100 мм; b= 50 мм.
Вывод: Таким образом размеры ПП составляет по ГОСТ Р 53429-2009 а=100 мм; b= 50 мм.
При расчете площади печатной платы для бытовой РЭА по ГОСТ Р 53429 - 2009 принято учитывать коэффициент заполнения площади ПП, kз= 0,6.
Площадь печатной платы с учетом коэффициент заполнения площадиkз= 0,6 составит:
Sпп= 2221,426 /0,4 = 5553,565
Зная площадь ПП, максимально допустимую длину проводника, задаваясь соотношением сторон ПП, выбирают ее линейные размеры, руководствуясь ГОСТ 10317-79.
Таблица 12. Линейные размеры печатной платы
Ширина, |
Длина, |
Ширина, |
Длина, |
Ширина, |
Длина, |
Ширина, |
Длина, |
|
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
|
20 |
30 |
90 |
100 |
120 |
140 |
150 |
||
40 |
60 |
100 |
130 |
200 |
||||
30 |
40 |
140 |
110 |
150 |
150 |
|||
160 |
170 |
150 |
170 |
|||||
40 |
60 |
75 |
75 |
120 |
180 |
|||
45 |
75 |
90 |
140 |
200 |
||||
80 |
170 |
120 |
150 |
160 |
170 |
|||
60 |
80 |
130 |
160 |
200 |
||||
80 |
140 |
170 |
180 |
|||||
50 |
||||||||
100 |
90 |
180 |
170 |
200 |
||||
150 |
90 |
120 |
288 |
280 |
||||
60 |
60 |
150 |
130 |
200 |
200 |
360 |
||
80 |
170 |
- Введение
- Глава1. Обзор направлений и методов проектирования
- 1.1 Анализ технического задания
- 1. Анализ технологии для решения поставленной задачи.
- 1.3 Анализ технологий для решения поставленной задачи
- Глава 2. Выбор и обоснование структурных, функциональных и принципиальных схем
- 2.1 Состав и назначение структурной схемы
- 2.2 Состав и назначение функциональной схемы
- 2.3 Состав и назначение принципиальной схемы
- 2.4 Выбор и обоснование технических параметров элементной базы
- Глава 3 Конструкторская часть
- 3.1 Выбор материала печатной платы
- 3.2 Расчет параметров устройства
- 3.2.1 Расчёт суммарной мощности потребляемой элементами схемы
- 3.2.2 Расчёт надёжности элементов печатной платы с учётом пайки
- 3.2.3 Выбор программы для проектирования печатной платы и схемы принципиальной электрической
- 3.2.4 Моделирование принципиальной схемы с помощью виртуальной программы Multisim 12 с определением контрольных точек
- 3.3 Расчёт печатной платы
- 3.3.1 Расчёт габаритных размеров печатной платы
- 3.3.2 Расчёт параметров печатных проводников печатной платы
- 3.3.3 Расчёт диаметров контактных отверстий печатной платы
- 3.4 Проектирование печатной платы
- 3.4.1 Проектирование разводки печатной платы (Ultiboard 12 илиLayout 6.0)
- 3.4.2 Разработка сборочного чертежа печатной платы
- 3.5 Разработка алгоритма ремонта и диагностики устройства
- 3.6 Подбор испытательного и измерительного оборудования для контроля параметров в соответствии с тактико-техническими требованиями
- Глава 4. Технологическая часть
- 4.1 Анализ и расчёт технологичности конструкции
- 4.2.6 Приготовление и подача раствора термостабилизатора Технологическая схема: 78-1332
- 4.4 Послеремонтная регулировка и контроль параметров
- Общие сведения. Блок схема микроконтроллера
- Часть 2. Разработка таймера на основе микроконтроллера ……………………23
- Разработка функциональной схемы.
- 2 Разработка структурной схемы устройства функционального контроля восьмиразрядных микроконтроллеров
- 1. Разработка структурной схемы
- Раздел 2. Среды программирования. Схемы подключения микроконтроллера