Расчет конструкции печатной платы

Выберем в качестве материала печатной платы фольгированный стеклотекстолит FR-4 со следующими характеристиками:

-толщина материала 1 мм;

-толщина фольги 0, 035мм.

Согласно классу точности 3 (ГОСТ 23751-86), отношение номинального значения диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине печатной платы равно 0, 33:

По ГОСТ 10317-79 минимальный допустимый диаметр металлизированного отверстия равен 0, 4мм.

Применение металлизированных КП обосновано тем, что их можно использовать в качестве переходных отверстий.

При расчете диаметра металлизированного отверстия следует предусматривать гарантированный зазор (не менее 0, 1 мм) для заполнения металлизированного отверстия расплавленным припоем.

 

d = ds + |∆ | + 0, 1 (2.1)

 

d - диаметр отверстия;

ds - диаметр или диагональ вывода;

|∆ | - модуль (абсолютное значение) нижнего значения допуска на отверстие. Согласно ГОСТ 23751-86, для отверстий с металлизацией и оплавлением диаметром до 1, 0 мм включительно, величина |∆ | принимается равной 0, 13мм; для отверстий большего диаметра |∆ | брать равным 0, 15мм.

Наименьший номинальный диаметр D контактной площадки (согласно ГОСТ 23751-86) рассчитывают по формуле:

 

D=(d+∆ d_в.о)+2b+∆ t_в.о+2∆ d_тр+(T_d²+T_D²+∆ t_п.о²) (2.2)

 

Где:

d – диаметр отверстия;

b — гарантийный поясок ( b=0.1)

∆ d_в.о— верхнее предельное отклонение диаметра отверстия ( при d≤ 1мм ∆ d_в.о =0; при d> 1мм ∆ d_в.о =0, 05мм);

∆ t_в.о — верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки ( с мегалитическим покрытием ∆ t_в.о =0, 1);

∆ d_тр — значение подтравливания диэлектрика в отверстии (для ДПП ∆ d_тр=0);

∆ t_п.о— нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки ( с мегалитическим покрытием

∆ t_в.о =-0, 1);

T_d — Значение позиционного допуска расположения осей отверстий (При размер печатной платы по большей стороне, до 180мм включительно T_d=0, 03);

T_D — Значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок (При размер печатной платы по большей стороне, до 180мм включительно T_D =0, 15);

Таким образом для отверстий диаметром меньше 1мм включительно имеем:

 

D=(d+0)+2•0.1+0.1+2•0 +(0.03²+0.15²+0.1²)=d+0.333           (2.3)

 

Для отверстий, диаметром большим 0, 1мм имеем:

 

D=(d+0, 05)+2•0.1+0.1+2•0+(0.03²+0.15²+0.1²)=d+0.383 (2.4)

 

При использовании элементов с 2 осевыми выводами необходимо учитывать требования ГОСТ 10317-79– расстояние между выводами должно быть кратно 1, 25 мм. Минимально возможное расстояние между выводами регламентирует ГОСТ 29137-91:

 

Рисунок 10. Расстояние между выводами

 

l_y = L + 2l₀ + 2R + d (2.5)

 

Согласно ГОСТ 29137-91 резисторы, конденсаторы и диоды в цилиндрических корпусах с двумя осевыми выводами разрешается устанавливать вертикально.

 

 

Рисунок 11. Вертикальное размещение элемента

При этом минимальное расстояние между выводами определяется по формуле:

 

 (2.6)

 

Таблица 7. Установочные размеры для вертикально размещенных элементов

Шифр позиции ИЭТ	Диаметр корпуса D, мм	Установочный размер ly, мм
0401	До 3, 0 включительно	2, 5
0402	3, 0..5, 5	3, 75
0403	5, 5..8	5, 0

 

Примем шаг трассировки для данного печатного узла равным 1, 25 мм.

1. Резистор С1-4 (R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10).

ds=0.6

|∆ |=0.13

d=0.6+0.13+0.1=0, 83

Согласно ГОСТ 10317-79, d=0, 9мм

Используя формулу (2) получим D=0, 9+0.333=1.233

Таким образом, D=1.3 мм.

Установим данный резистор вертикально:

Установочный размер  возьмем из таблицы 1; для d=5, 5 мм

=3, 75 мм.

2. Резистор СП3-24 (R5, R6, R7).

ds=1.3

|∆ |=0.15

d=1.3+0.15+0.1=1.55

Согласно ГОСТ 10317-79, d=1, 6мм

Используя формулу (3) получим D=1, 6+0.383=1.983

Таким образом D=2 мм

Выводы элемента не формуются.

3. Конденсатор К73-11 (С2).

ds=0.8

|∆ |=0.15

d=0.8+0.15+0.1=1, 05

Согласно ГОСТ 10317-79, d=1, 1мм

Используя формулу (3) получим D=1, 1+0.383=1.483

Таким образом D=1.5 мм

l_y = L + 2l₀ + 2R + d

l_y =20+2•0, 5+2•1+0, 8=23, 8

Учитывая требование, ГОСТ 10317-79 примем расстояние между выводами (а соответственно и центрами отверстий КП) равным 25 мм.

4. Конденсатор К50-15 (С1).

ds=0.9

|∆ |=0.15

d=0.9+0.15+0.1=1, 15

Согласно ГОСТ 10317-79, d=1, 2мм

Используя формулу (3) получим D=1, 2+0.383=1.583

Таким образом D=1.6 мм

l_y = L + 2l₀ + 2R + d

l_y =35+2•0, 5+2•1+0, 9=38, 9

Учитывая требование, ГОСТ 10317-79 примем расстояние между выводами (а соответственно и центрами отверстий КП) равным 40 мм.

5. Транзисторы 2N2222, 2N2646.

ds=0.5

|∆ |=0.13

d=0.5+0.13+0.1=0.73

Согласно ГОСТ 10317-79, d=0, 8мм

Используя формулу (2) получим D=0.8+0.333=1.133

Таким образом D=1.2 мм

Выводы элемента не формуются.

6. Звукоизлучатель ЗП-2.

ds=1.2

|∆ |=0.15

d=1.2+0.15+0.1=1.45

Согласно ГОСТ 10317-79, d=1, 5мм

Используя формулу (3) получим D=1, 5+0.383=1.883

Таким образом D=1, 9 мм

Выводы элемента не формуются.

7. Выключатель PBS1-10B.

ds=0.9

|∆ |=0.15

d=0.9+0.15+0.1=1, 15

Согласно ГОСТ 10317-79, d=1, 2мм

Используя формулу (3) получим D=1, 2+0.383=1.583

Таким образом D=1.6 мм

Выводы элемента не формуются.

Расчет ширины проводников и зазоров

Приближенный анализ электрической схемы позволяет отнести её к слаботочным и низковольтным цепям. Таким образом, ширина печатных проводников и зазоров выбираются минимальными для данного класса точности, то есть 0, 25мм.

Расчет площади платы

Рассчитаем площади, занимаемые элементами печатного узла:

Суммарная площадь, занимаемая элементами печатного узла:

Рассчитаем площадь платы, выбрав коэффициент использования 1, 5:

Согласно действующему ГОСТ 10317-79 при длине стороны печатной платы до 100мм размеры каждой стороны должны быть кратны 2, 5мм. В целях наиболее рационального использования площади платы выполним её в виде прямоугольника. Ближайшее значение площади, удовлетворяющее требованиям стандарта, равно 5044 мм². Это соответствует размерам платы 63 х 80 мм².

Очевидно, что изготовить печатный узел такого размера невозможно. Это объясняется тем, что площадь, занимаемая переходными отверстиями и контактными площадками, не учитывается при расчете коэффициента использования. При малых размерах платы она будет составлять значительную долю площади всей платы. Также для комфортной настройки громкости при помощи переменных резисторов расположим их на удобном расстоянии друг от друга.

Таким образом, мы вынуждены увеличить размеры печатной платы. При этом коэффициент использования будет меньше требуемого в задании.

Опытным путем был установлено, что минимальный размер платы, при котором возможно создать данный печатный узел, равен 88 х 102 мм². Ко-эффициент использования при этом равен:

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: