Розробка конструкції акустичної системи (стр. 6 из 15)

2.2 Конструктивно-технологічний розрахунок друкованої плати

Для визначення основних параметрів друкованого монтажу виконується конструктивно-технологічний розрахунок друкарського монтажу, який проводиться з урахуванням виробничих погрішностей малюнка провідних елементів, фотошаблону, базування, свердлення і таке інше. При виконанні розрахунку слід керуватися [ ].

Основні умовні позначення, використовувані при розрахунку, і графічне зображення ДП приведені на малюнку 2.1.

Малюнок–2.1 Графічне зображення ДП

Hn - товщина ДП;

Hnc - загальна сумарна товщина ДП;

Hм - товщина підстави ДП;

hn - товщина фольги;

h - товщина провідного малюнка;

l - відстань між центрами елементів;

t - ширина друкарського провідника;

Q - відстань від краю плати до елементів провідного малюнка;

d - діаметр отвору;

b - ширина гарантійного поясу;

D - діаметр контактної площі;

S - відстань між краями сусідніх елементів провідного малюнка.

Мінімальний діаметр перехідного отвору

, (2.2)

де Нп – товщина друкарської плати мм;

I - відношення діаметру металізованого отвору до товщини ПП (таблиця 2.2)

Таблиця 2.2-Номінальні значення основних параметрів друкарського монтажу для вузьких місць

Найменування розрахункового елементу	Позначення	Значення параметрів для класів точності ДП, мм
		3
Ширина провідника	tМ	0,25
Відстань між краями сусідніх елементів провідного малюнка	SМ	0,25
Відношення діаметру металізованого отвору до товщини плати	I	0,33
Ширина гарантійного поясочка	b	0,05

.

Приймаємо діаметр перехідного отвору 0,5 мм.

Мінімальне значення діаметру монтажного отвору визначаємо із співвідношення:

, (2.3)

де dВ – максимальне значення діаметру виведення навісного елементу;

dНО – нижнє граничне відхилення номінального значення диметра отвори (таблиця 2.3);

– зазор між виводами і монтажним отвором для паяння ( =0,1–0,4 мм).

Таблиця 2.3– Допустимі погрішності виконання конструктивних елементів

Погрішність	Позначення	Значення для класу точності
		3
Граничне відхилення номінального значення диметра отвору, мм: при dВ - 1 мм при dВ > 1 мм	d	± 0,05 ± 0,10
Граничне відхилення ширини провідника з покриттям, мм	t	+ 0,05 – 0,05
Позиційний допуск розташування центрів отворів, мм	δd_	0,10
Позиційний допуск розташування контактних майданчиків, мм	δp_	0,30
Позиційний допуск розташування провідника, мм	δl_	0,05

Для dВ =0,5 мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dМО1 ³ 0,5 + 0,2 + 0,1 = 0,8 мм

Для dВ =0,6 мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dМО2 ³ 0,6 + 0,2 + 0,1 = 0,9 мм

Для dВ =0,7 мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dМО3 ³ 0,7 + 0,1 + 0,1 = 0,9 мм

Для dВ =0,75 мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dМО4 ³ 0,75 + 0,2 + 0,1 = 1,05 мм

Для dВ =0,8 мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dМО5 ³ 0,8 + 0,2+ 0,1 =1,1 мм

Для dВ=0,9 мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dМО6 ³ 0,9+ 0,2 + 0,1 = 1,2 мм

Для dВ=1,1 мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dМО7 ³ 1,1+ 0,2 + 0,1 = 1,4 мм

Для dВ=1,3 мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dМО8 ³ 1,3+ 0,2 + 0,1 = 1,6 мм

Приймаємо діаметри монтажних отворів

dМО1 = dМО2 = dМО3 = 0,9 мм;

dМО4 = 1,1 мм;

dМО5 = dМО6 = dМО7 = 1,4 мм;

dМО8 = 1,8 мм.

Номінальне значення ширини провідника t розраховуємо по формулі:

, (2.4)

де

tHO – нижнє граничне відхилення ширини провідника (таблиця 2.3).

Для вільного місця номінальне значення ширини провідника :

t1 = 0,5 + 0,05 = 0,55 мм

Приймаємо номінальне значення ширини провідника t1=0,55 мм.

Номінальне значення відстані між сусідніми елементами провідного малюнка визначаємо по формулі:

S = Sм +

tво (2.5)

де

tво – верхнє граничне відхилення ширини провідника (таблиця 2.3).

Для вільного місця номінальне значення відстані між сусідніми елементами провідного малюнка :

S1 = 0.5 + 0,05 = 0,55 мм

Приймаємо номінальне значення відстані між сусідніми елементами провідного малюнка S1 = 0,55 мм.

Розрахунок мінімального діаметру контактного майданчика вироблюваний по формулі:

, (2.6)

де

dBO – верхнє граничне відхилення діаметру отвору (таблиця 2.3).

Dпо = 0,5 + 0,05 + 2*0,05 +0,05+(0,12 + 0,32 + 0,052)1/2 = 1 мм

D1 = D2 = D3 = 0,9 + 0,05 + 2 * 0,05 +0,05+(0,12 + 0,32 + 0,052)1/2 =1,4 мм

D4= 1,1 + 0,05 + 2 * 0,05 +0,05+(0,12 + 0,32 + 0,052)1/2 = 1,6 мм

D5 = D6 = D7 = 1,4 + 0,1 + 2 * 0,05 + 0,05 + (0,12 + 0,32 + 0,052)1/2 = 2,0 мм

D8 = 1,8 + 0,1 + 2 * 0,05 + 0,15 +(0,12 + 0,32 + 0,052)1/2 = 2,4 мм

Приймаємо Dпо=1мм, D1=D2=D3=1,4мм, D4=1,6 мм, D5=D6=D7=2,0мм, D8= 2,4 мм.

Розрахунок мінімальної відстані для прокладки n – го кількості провідників між контактними майданчиками проводимо тільки для елементів між виводами яких проходять друкарські провідники:

l=D+t*n+S*(n+1)+δ1, (2.7)

де n – кількість провідників, n = 1;

δl – позиційний допуск розташування провідника (таблиця 2.2).

l1=1,4+0,55+0,55*(1+1)+0,05=3,1 мм

l2=1,6+0,55+0,55*(1+1)+0,05=3,3 мм

l3=2,0+0,55+0,55*(1+1)+0,05=3,7 мм

l4=2,4+0,55+0,55*(1+1)+0,05=4,1 мм

З вищенаведеного розрахунку можна зробити виcновок, що відстань між двома сусідніми контактними майданчиками, призначеними для установки мікросхеми DA1 і DA2 недостатньо для прокладки одного провідника з урахуванням обмежень, що пред'являються до друкованного монтажу, тому контактні майданчики у разі потреби можна підрізати із збереженням ширини гарантійного поясочка b=0,05 мм.

Аналізуючи приведений вище конструктивно – технологічний розрахунок, можна виділити основні параметри друкарського монтажу:

1) діаметр перехідного отвору 0,5 мм;

2) діаметр монтажного отвору: 0,9 мм, 1,1 мм, 1,4 мм, 1,8мм;

3) номінальна ширина провідника 0,55 мм;

4) номінальна відстань між сусідніми елементами провідного малюнка 0,55мм;

5) діаметр контактного майданчика: 1 мм, 1,4 мм, 1,6 мм, 2 мм і 2,4 мм;

Набутих значень параметрів друкарських елементів можуть коректуватися у бік збільшення на підставі електричного розрахунку тих же елементів по постійному струму, який приведений в підрозділі 2.3.

2.3 Розрахунок по постійному струму

Найбільш важливими електричними властивостями друкарських плат по постійному струму є перевантажувальна здатність провідників по струму, опір ізоляції і діелектрична міцність підстави друкарської плати.

Розрахунок проводимо для якнайгіршого випадку, тобто при максимальній споживаній потужності для двосторонньої друкарської плати виконаній по третьому класу точності і напруги живлення 15 В.

Необхідна ширина друкаованого провідника сигнального ланцюга:

, (2.8)

де ρ – питомий опір провідника, Ом мм2/м (для мідної

катаної фольги ρ складає 0,017 Ом мм2/м);

I – струм, А (I = 0,1 А);

l – довга провідника, м;

Uз.пу. – запас перешкодостійкості елементів (Uз.пу. = 0,4 В);

hф – товщина фольги (hф = 0,035 мм).

При максимально можливій довжині траси 125+195=320 мм ширина провідника сигнального ланцюга повинна бути:

З технологічних міркувань ширину провідників сигнальних ланцюгів приймаємо 0,55 мм.

Необхідна ширина друкованих провідників шин живлення і землі:

, (2.9)

де ρ – питомий опір провідника, Ом * мм2 / м (для мідної катаної фольги ρ складає 0,017 Ом * мм2 / м);

I – струм, А ;

l – довга провідника, м;

Uп. – максимальне падіння напруги на шині живлення(0,4 В);

hф – товщина фольги (hф = 0,035 мм).

Струм шини живлення:

I = P/U (2.10)

де Р – споживана потужність;

U – напруга живлення, В;

U = 15 B.

Споживана потужність:

Р=Рвих/

, (2.11)

де Рвих – вихідна потужність підсилювачів, Вт;

Рвих =15+4=29 Вт;

– ккд підсилювачів;

= 60 %.

Р = 29/60% = 48 Вт

І = 48/15 = 3,2 А

При максимально можливій довжині траси мм ширина провідника сигнального ланцюга повинна бути:

Приймаємо ширину провідників шин живлення і землі 1,5 мм, для вихідних ланцюгів підсилювачів потужності ( Рвих=15Вт і Рвих=6Вт) – 1,0 мм.