большую площадь платы занимают

Для дальнейшей работы следует определить по справочникам или информации из интернета габаритные размеры радиоэлементов схемы. В идеальном случае, необходимо произвести замер приобретенных ЭРЭ, например, с помощью штангенциркуля.

Площади установочных поверхностей элементов, используемых в разрабатываемом устройстве, сводят в таблицу 2.

Таблица 2 — Площади установочной поверхности ЭРЭ

В столбец 1 заносят элементы в соответствии с перечнем элементов и их обозначение. Рекомендуется в отдельные строки заносить элементы разных типоразмеров, а одинаковые – группировать.

В столбец 2 прописывают вариант установки элемента в соответствии с ГОСТ 29137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования».

В столбцы 3 и 4 заносят длину и ширину элемента, округляя значения в большую сторону. При этом площадь, занимаемую элементом, заменяют прямоугольником, в который может быть вписан данный элемент вместе с устройствами крепления и монтажа. Установочные размеры для элементов, устанавливаемых в отверстия печатной платы, следует выбирать кратными шагу координатной сетки 2,5 или 1,25 мм в соответствии с ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры», либо в соответствии с ГОСТ Р 51040-97 «Платы печатные. Шаги координатной сетки».

Для получения значения столбца 5 определяют по формуле:

где L и B – габаритные размеры элемента, занесенные в столбцах 3 и 4.

В столбце 6 указывают количество элементов данного типоразмера.

Общая площадь группы элементов (столбец 7) получают произведением чисел столбцов 5 и 6.

По окончании заполнения таблицы производят расчет площади, занимаемой всеми элементами на печатной плате. Для этого используют выражение:

где S_i – площадь одного элемента (столбец 5),

N – количество ЭРЭ одного типа, устанавливаемых на печатную плату (столбец 6).

К полученному значению следует прибавить площадь, занимаемую крепежными отверстиями.

Далее, определим коэффициент заполнения К_S печатной платы из следующих соображений:

— если К_S менее значения 0,3, то, следовательно, компоновка плохая;

— если значение К_S более 0,8, то усложняется обеспечение теплового режима и электромагнитной совместимости.

Далее, с учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади для конкретного типа РЭА, получим значение площади печатной платы S_ПП:

Далее, задаваясь, например, значением длины платы, определяют ширину в соответствии с ГОСТ 10317-79:

— размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными 2,5 при длине до 100 мм; 5 при длине до 350 мм; 20 при длине более 350 мм;

— максимальный размер любой из сторон печатной платы не должен превышать 470 мм;

— соотношение линейных размеров сторон печатной платы должно быть не более 3:1 и выбирается из ряда 1:1; 1:2; 2:3; 2:5;

— толщину плат определяют исходя из механических требований, предъявляемых к конструкции печатного блока, с учетом метода изготовления; рекомендуются платы толщиной 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм.

Рассмотрев несколько возможных вариантов соотношения сторон печатной платы и по ГОСТ 10317-79 выбирают окончательный вариант, определив итоговую площадь печатной платы.

Для определения объема печатной платы необходимо знать ее высоту H, которая определяется с учетом превышения над плоскостью платы самого высокого ЭРЭ плюс толщина основания ПП.

Таким образом,

Далее, используя размеры печатной платы и варианты установки элементов, производят компоновку печатной платы, например, с помощью программы DipTrace. Затем студенты выполняют сборочный чертеж печатного узла.

Расчетное задание

1. Составьте таблицу, аналогичную таблице 2 для заданной схемы.

2. Произведите расчеты по формулам (4) – (8).

Расчет коэффициента заполнения печатной платы

3.4 Расчет коэффициента заполнения печатной платы

Расчет коэффициента заполнения печатной платы можно сделать по сборочному чертежу платы. Для этого надо измерить площадь, занимаемую элементом вместе с выступающими за корпус выводами.(Посадочное место). В плане (плоскости) все посадочные места можно рассматривать как прямоугольники и окружности. Как известно, площадь прямоугольника равна произведению длины на ширину прямоугольника, а площадь круга

D – диаметр круга, а π – физическая константа, равная 3,14

Расчет следует вести с использованием таблицы 3.4.1

Расчет печатной платы

отладочный плата резистор микроконтроллер

Параметры печатной платы можно разделить на электрические и конструктивные.

Электрические параметры — параметры, связанные с электрическими величинами:

— ширина печатного проводника;

— размеры печатной платы;

— диаметр отверстий и их количество;

— диаметры контактных площадок;

— минимальное расстояние между центрами двух отверстий для прокладки нужного количества проводников.

Ширина печатного проводника определяется по формуле:

, (2.5)

где j — плотность тока, А/мм2;

h — толщина фольги, мм; t — ширина печатного проводника, мм;максимальный ток протекающий по проводнику, А.

Максимальный ток, протекающий по проводнику I = 0,8 А. Толщина фольги h = 0,1 мм.

Максимально допустимая плотность тока для печатных проводников следующая:

30 А/мм2 для внешних слоев печатной платы бытовой аппаратуры;

А/мм2 для внешних слоев печатной платы специальной аппаратуры;

А/мм2 для внутренних слоев многослойной печатной платы.

Таким образом, исходя из формулы (5), минимальная ширина печатного проводника будет равна:

Выбор расстояния между печатными проводниками определяется из соображений обеспечения электрической прочности. Поскольку материал для изготовления печатной платы фольгированный стеклотекстолит, то при рабочем напряжении до + 25 В минимальное расстояние между печатными проводниками может составлять (от 0,1 до 0,2) мм.

Учитывая расстояния между выводами микросхем и плотность монтажа, выбирается первый класс точности изготовления печатной платы.

Основные параметры третьего класса точности:

— ширина печатного проводника t = 0,75 мм;

— расстояние между двумя печатными проводниками, S = 0,75 мм;

— радиальная ширина контактной площадки, b = 0,3 мм.

Плата изготовлена комбинированным позитивным методом сухим фоторезистом, следовательно, удельное сопротивление меди равно R = 0,02 Ом-мм2/м.

Сопротивление печатного проводника определяется формуле:

(2.6)

где: 1 — длина самого протяженного проводника, 1=0,06 м.

Исходя из формулы, (2,6)рассчитано сопротивление печатного проводника:

Для выбора размера печатной платы нужно найти площадь печатной платы, которая определяется по формуле:

,(2.7)

гдеFэрэ — площадь, занимаемая ЭРЭ определяется по установочным размерам или площади, занимаемой элементом на плате, мм2;

Fто-площадь, занимаемая технологическими или крепежными отверстиями, мм2;

FCB — площадь, которая не должна заниматься электро-радиоэлементами по конструктивным соображениям;

К3 — коэффициент заполнения печатной платы.

Исходные данные для определения площади, занимаемой ЭРЭ, занесены в таблицу 3.

Площадь, занимаемая технологическими и/или крепежными отверстиями, определяется по формуле:

(2.8)