 |
Проектирование печатных плат и расчет конструкции
|
|
|
|
Проектирование печатной платы эквалайзеров
В ходе разработки устройства была выбрана элементная база, на основе которой можно произвести ориентировочных расчет габаритных размеров печатной платы. Определим габаритные размеры элементов, размеры занесем в таблицу 3.8.
Таблица 3.8
| Наименование элементов | Кол-во | размеры | Lуст | Siуст | SΣ уст | ||||
| H | L | B(D) | dвыв | dотв | |||||
| R1…R26 | 26 | 2,5 | 6 | 2,5 | 0,5 | 0,8 | 10 | 25 | 650 |
| HL1…HL6 | 6 | 10 | 3 | 3 | 0,5 | 0,8 | 5 | 15 | 90 |
| C1…С48 | 48 | 10 | 5 | 5 | 0,5 | 0,8 | 2,5 | 25 | 75 |
| DA1…DA6 | 6 | 5 | 7,5 | 30 | 0,5 | 0,8 | 30 | 225 | 1350 |
| VT1…VT6 | 6 | 5,3 | 6 | 3 | 0,7 | 0,8 | 5 | 15 | 90 |
| VD1…VD12 | 12 | 2 | 5 | 2 | 0,5 | 0,8 | 10 | 20 | 240 |
Площадь, заполняемая элементами составляет 2495 мм2.
При коэффициенте заполнения печатной платы 0,4, площадь ПП будет равна 2495/0,4 = 6237 мм2.
Конструктивно длинна печатной платы зависит от расположения элементов управления на передней панели. И это является главной помехой для обеспечения большего коэффициента заполнения ПП. При разработке, эта длинна получилась 165 мм. Расчетная ширина платы 6237 / 165 = 40 мм. При проектировании печатной платы из-за связи компоновки ПП с компоновкой передней панели, размеры ее установились 165х70 мм.
Коэффициент заполнения печатной платы в таком случае: 2495 / (165х70) = 0,21
Проектирование печатной платы эффектов
Размеры элементов занесем в таблицу 2.9
Таблица 3.9
| Наименование элементов | Кол-во | размеры | Lуст | Siуст | SΣ уст | ||||
| H | L | B(D) | dвыв | dотв | |||||
| R1…R14 | 14 | 2,5 | 6 | 2,5 | 0,5 | 0,8 | 10 | 25 | 350 |
| Конденсаторы электролит. | 6 | 10 | 5 | 5 | 0,5 | 0,8 | 2,5 | 25 | 150 |
| Конденсаторы керамич. | 4 | 10 | 5 | 3 | 0,5 | 0,8 | 5 | 15 | 60 |
| DA1, DA2 | 2 | 5 | 17,5 | 7,5 | 0,5 | 0,8 | 15 | 131 | 262 |
Площадь, заполняемая элементами составляет 822 мм2.
При коэффициенте заполнения печатной платы 0,4, площадь ПП будет равна 822/0,4 = 2055 мм2.
|
|
|
В данной плате при разработке ширина составила 50 мм. Расчетная ширина платы 2055/ 50 = 41 мм. Данная плата конструктивно не нуждается в размерах намного меньше, чем 50х70. При проектировании печатной платы для наиболее удобного расположения элементов и отверстий выводов и отверстий крепления для лучшей ремонтопригодности и облегчения сборки, плата получилась с размерами 50х60.
Коэффициент заполнения печатной платы в таком случае: 822 / (50х60) = 0,27
Проектирование печатной платы индикатора
Данная плата полностью зависит от внешней компоновки, и её нужно сделать максимально меньшей. Для этого при проектировании было принято такое решение: будет осуществляться двухсторонний монтаж, светодиоды со стороны рисунка и этой стороной плата будет устанавливаться в переднюю панель таким образом, чтоб светодиоды стали в нужные отверстия; а остальные элементы устанавливаются стандартно, с другой стороны. Самым большим элементом на плате является микросхема, а при данной компоновке есть возможность наложить светодиоды на микросхему, при этом проводящий рисунок упроститься и габариты заметно уменьшатся. Эта плата выбирается 2-го класса точности для того, чтобы было возможно координатную сетку сделать с шагом 1,25 мм, и проводить проводники между двумя соседними отверстиями на расстоянии 2,5 мм.
Размеры данной печатной платы 30х60 мм.
Проектирование печатной платы регулировок
Данная плата используется исключительно для того, чтобы закрепить на передней панели включатели входов, индикаторы включения входов, и индикаторы баланса. В нее устанавливаются резисторы громкости и баланса. При разработке этой печатной платы было необходимо увеличить класс точности до 2-го для того, чтобы проводить рисунок по координатной сетке с шагом 1,25 мм
Так как плата полностью зависит от внешней компоновки, принимаем размеры 125х50.
|
|
|
Расчет проводящего рисунка
Расчет ширины дорожек.
Ширина дорожек зависит от максимального тока, проходящего в блоке.
Максимальная нагрузка в блоке 20 Ом (подключенные наушники). Максимальное выходное напряжение составляет 2 В. Ток проходящий в блоке будет равен:
I=U/R=2 / 20 = 0,1 А.
Если учитывать потребление светодиодов и потеря на тепло, можно принять ток, проходящий в блоке 0,2.
Толщину проводящего слоя принимаем 0,35 мкм.
Ширина дорожек считается по формуле I = а*b*с, где
а – 15 А/мм
b – толщина фольги печатной платы
с – ширина дорожек
с1 = I / (a*b) = 0,2 / (15 *0,035) = 0,38
Принимаем ширину дорожек 0,75 для первого класса точности и 0,45 для второго. Это обеспечивает запас по току и простоту изготовления.
Запас по току будет равен:
При первом классе К=с/с1 = 0,75 / 0,38 = 1,9
При втором классе К=с/с1 = 0,45 / 0,38 = 1,1
где с – принятая ширина дорожек
с1 – расчетная ширина дорожек.
При первом классе точности и шаге координатной сетке с шагом 2,5 мм, минимальное расстояние между дорожками будет равно 2,5 – 0,75 = 1,75 мм.
При втором классе точности и шаге координатной сетке с шагом 1,25 мм, минимальное расстояние между дорожками будет равно 1,25 – 0,45 = 0,8 мм
При таких параметрах при сборке нет потребности в монтажнике высокого разряда.
Расчет диаметра контактных площадок
Расчет диаметра контактных площадок проводим в соответствии с принятой шириной дорожек. Для установки элементов на плату используется два номинала отверстий. 1,5 мм – отверстия для установки переменных резисторов на плате А4 и 0,8 для остальных элементов.
Диаметр контактных площадок рассчитывается по формуле:
d к.м. = d отв. + (2*b)+c, где
d к.м – диаметр контактных площадок, мм
d отв. – диаметр отверстий, мм
b – минимальная радиальная толщина контактной площадки
Для плат 1-го класса точности b = 0,1 c = 0,4…0,6.
При диаметре отверстия 0,8 мм контактная площадка будет:
d к.м. = d отв. + (2*b)+c = 0,8 + (2*0,1)+0,5 = 1,5 мм
При диаметре отверстия 3 мм контактная площадка будет:
d к.м. = d отв. + (2*b)+c = 1,5 + (2*0,1)+0,5 = 2,2 мм
Этот номинал площадки будет использоваться только на одной регулировочной плате для крепления переменных резисторов.
Из-за того, что у меня в платах со вторым класом точности контактные площадки находятся на расстоянии минимум 2,5 мм, то так же принимаем диаметр контактных площадок 1,5 мм.
|
|
|
Расчет узкого места
Привожу расчет для плат первого класса точности.
Проведение проводников в узком месте предусматривают прокладку проводников между двумя контактными площадками или отверстиями.
Производим расчет на возможность проведения дорожки между выводами микросхемы.
Расчет ведем по формуле:
l ≥ ((d1+d2) / 2) + 2*δ + t + 2*b + k*n + c =
= 0,8 + 2*0,75 + 0,75 + 2*0,1 + 0,4 = 3,65
где d1, d2 – диаметр отверстий контактных площадок, мм
1 – расстояние между центрами двух соседних отверстий, мм
t – ширина проводников, которые будут проходить в узком месте, мм
n – количество проводников, которые проходят в узком месте
δ – расстояние от проводника до контактной площадки, или радиального пояска, мм
к – технологичный коэффициент
b – минимальный радиальный поясок контактной площадки, мм
По данным видно, что полученное значение больше чем расстояние между центрами двух соседних отверстий. Поэтому проведение дорожки между выводами микросхемы невозможно при первом классе точности печатной платы.
|
|
|
