Разработка аналогового модуля управления синтезатором (стр. 3 из 6)
Материал, из которого изготавливаем печатную плату – стеклотекстолит фольгированный двухсторонний. Марка СФ-2-35Г-1,5 ГОСТ 103160 – 78 [6]. Этот материал выбрали исходя из малой его стоимости, высокой жесткости (1,5 мм). Из-за того, что у нас сложная схема, то выбираем двухстороннюю печатную плату.
Метод изготовления печатной платы комбинированный позитивный, так как необходимы металлизированные отверстия. У этого метода высокая разрешающая способность фоторезиста.
Пайка ЧИП элементов осуществляется оплавлением в печи припоя ПОС 61 ГОСТ 21931 – 76 [6]. Пайка навесных компонентов осуществляется паяльником тем же припоем.
Крепление готовой и настроенной платы внутри корпуса осуществляется в четырех точках расположенным по углам платы винтами М3-6g×6 ГОСТ 1476-84.
После закрепления платы внутри основания на верхнюю его часть прикрепляется крышка четырьмя винтами М3-6g×12,5 ГОСТ 1476-84, предварительно между крышкой и основанием необходимо положить прокладку из резины СКС-30 ГОСТ 2915-75 [5], чертеж которой приведен в приложении Г.
Монтаж внутри корпуса прибора осуществляется проводом МГТФ 0,1 ТУ16505185-71. [6]
В заключение хочется отметить то, что некоторые моменты при разработке конструкции могут быть изменены при изготовлении опытного образца конструкции. Так например при изготовлении мной данного синтезатора выяснились некоторые недоработки схемы и разводки авторской платы.
4. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ
4.1 Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства
Исходные данные для расчета:
К - коэффициент заполнения, принимаем К = 2;
Суммарная площадь занимаемая радиоэлементами на плате (таблица 1.1),
SΣ = 1686,4 мм2;
- суммарный объем всех ЭРИ, установленных на плате (таблица 1.1), 
; 
- суммарная масса всех ЭРИ, установленных на плате, (таблица 1.1), 
;Находим общую площадь платы:
мм2, (4.1) 
мм2.Согласно ГОСТ 10317-79 принимаем размеры платы 130 x 90 мм (SПП = 11700 мм2).
В итоге выразив коэффициент заполнения платы из формулы (4.1) получаем:
K = SПП/SΣ (4.2)
K = 11700/5059 = 2,31
Коэффициент заполнения устройства по объему:
, (4.3)где
- объем проектируемого устройства, мм3 (габаритные размеры корпуса 116 х 156 х 37 мм3 определены в п.3 Разработка конструкции изделия); 
.Объемная плотность устройства:
, (4.4) 
(г/мм3).4.2 Расчёт элементов печатного монтажа
Выбирается двусторонняя печатная плата с металлизацией сквозных отверстий из стеклотекстолита СФ-2-35Г-1,5 ГОСТ 10316-78 толщиной 1,5 мм (толщина фольги – 0,035 мм). ДПП с металлизацией переходных отверстий отличается высокой трассировочной способностью, обеспечивает высокую плотность монтажа элементов и хорошую механическую прочность их крепления, она допускает монтаж элементов на поверхности и является наиболее распространенной в производстве радиоэлектронных устройств.
Точность изготовления печатных плат зависит от комплекса технологических характеристик и с практической точки зрения определяет основные параметры элементов печатной платы. В первую очередь это относится к минимальной ширине проводников, минимальному зазору между элементами проводящего рисунка и к ряду других параметров.
По ГОСТ 23.751-86 предусматривается пять классов точности печатных плат, которые обусловлены уровнем технологического оснащения производства. Принимаем класс тонности – четвертый. Метод изготовления печатной платы – позитивный комбинированный.
Диаметры выводов для переходных отверстий равны 0,3 мм – 1-я группа; для элементов DA1…DA3, DD3 и проводов равны 0,7 мм – 2-я группа; для элементов C19, C24, R30 1,1 мм – 3-я группа. Произведем расчет печатного монтажа с учетом созданных групп.
Расчет печатного монтажа состоит из трех этапов: расчет по постоянному и переменному току и конструктивно-технологический.
Исходные данные для расчёта:
1. Imax — максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках (определяется из анализа электрической схемы), Imax = 0,057 A;
2. Толщина фольги, t = 35 мкм;
3. Напряжение источника питания, Uип = 12 В;
4. Длина проводника, l = 0,1 м;
5. Допустимая плотность тока, jдоп = 75 А/мм2;
6. Удельное объемное сопротивление ρ = 0,0175 Ом·мм2/м;
7. Способ изготовления печатного проводника: комбинированный позитивный;
Определяем минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:
, (4.5)где bmin1 - минимальная ширина печатного проводника, мм;
jдоп - допустимая плотность тока, А/мм2;
t – толщина проводника, мм;
мм.Определяем минимальную ширину проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем:
, (4.6)где ρ — удельное объемное сопротивление [7], Ом·мм2/м;
l — длина проводника, м;
Uдоп— допустимое падение напряжения, определяется из анализа электрической схемы. Допустимое падение напряжения на проводниках не должно превышать 5% от питающего напряжения для микросхем и не более запаса помехоустойчивости микросхем.
мм.Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий d:
, (4.7)где dэ — максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ, мм;
Δdн.о — нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, Δdн.о = 0,1 мм;
r — разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, ее выбирают в пределах от 0,1 до 0,4 мм. Примем r = 0,1 мм.
d1 = 0,4+0,1+0,1 = 0,6 мм;
d2 = 0,7+0,1+0,1 = 0,9 мм;
d3 = 1,1+0,1+0,1 = 1,3 мм;
Рассчитанные значения d сводят к предпочтительному ряду отверстий: 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм. Принимаем для выводов 1-й группы d1 = 0,6 мм; для второй - d2 = 0,9 мм; для третей d3 = 1,3 мм.
Рассчитываем минимальный диаметр контактных площадок для ДПП, мм:
, (4.8)где t — толщина фольги, мм; D1min— минимальный эффективный иаметр площадки, мм:
, (4.9где bм — расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, мм, [7], bм=0,025мм;
Δd и Δр — допуски на расположение отверстий и контактных площадок, мм, [7], δd=0,05мм и δр=0,15 мм;
dmax — максимальный диаметр просверленного отверстия, мм:
, (4.10)где Δd — допуск на отверстие, мм, [7], Δd=0,05мм
Для 1-й группы:
мм; 
мм; 
мм.Для 2-й группы:
мм; 
мм; 
мм.Для 3-й группы:
мм; 
мм; 
Максимальный диаметр контактной площадки Dmax, мм:
, (4.11Для 1-й группы:
мм.Для 2-й группы:
мм.Для 3-й группы:
мм.Определяем ширину проводников bmin, при изготовлении комбинированным позитивным методом, мм:
, (4.12)где b1min — минимальная эффективная ширина проводника b1min=0,15 мм для плат 3-го класса точности.
мм.Принимаем bmin = max{bmin1, bmin2, bmin3} = 0,23 мм
Максимальная ширина проводников, мм:
(4.13) 
мм.Определяем минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка.