Регістр пам’яті з розшифровкою стану дешифраторами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Аркуш

Вступ

1. Найменування та область використання схеми

2. Підстави для розробки

2.1 Призначення схеми

2.2 Склад схеми

2.3 Технічні вимоги

2.4 Вимоги до надійності

2.5 Конструктивні вимоги

3. Обґрунтування технічних вимог

3.1 Обґрунтування умов експлуатації

3.2 Обґрунтування вимог щодо електричної міцності та електричного опору ізоляції

3.3 Обґрунтування умов зберігання схеми

3.4 Обґрунтування вимог щодо завадозахищенності

3.5 Обґрунтування вимог до використання комплектуючих компонентів

3.6 Обґрунтування вимог щодо вкладання, упаковки та транспортування

4. Розрахунки проекту

4.1 Конструктивний розрахунок схеми

4.2 Розрахунок надійності схеми

4.3 Розрахунок технологічності схеми

5. Розробка та опис конструкції схеми

5.1 Обґрунтування конструкції схеми

5.2 Обґрунтування вибору матеріалів

6. Технологія виготовлення схеми

6.1 Маршрутна технологія виготовлення друкованої плати

6.2 Маршрутна технологія збірки та монтажу схеми

6.3 Операційна карта нанесення малюнку за допомогою сітчастого трафарету

6.4 Операційна карта монтажу мікросхем D1-D3

7. Охорона праці при виготовленні схеми

7.1 Охорона праці при роботі в електромережі

7.2 Охорона праці при роботі з припоєм

7.3 Охорона праці при травленні плати та нанесенні гальванічних покриттів

Висновок

Перелік літератури

Вступ

Регістри пам'яті - найпростіший вид регістрів. Їх призначення - зберігати двійкову інформацію протягом короткого проміжку часу. Регістри пам'яті являють собою набір синхронних тригерів, кожен з яких зберігає один розряд двійкового числа. Введення (запис, завантаження) і виведення (зчитування) інформації проводиться одночасно у всіх розрядах паралельним кодом. Запис проводиться тактовим імпульсом. З приходом чергового тактового імпульсу відбувається оновлення записаної інформації.

Дешифрамтор -- логічний пристрій, який перетворює паралельний двійковий код в послідовний. Вихідними функціями дешифратора є різноманітні конституенти одиниці: . Якщо число представлено у вигляді n двійкових розрядів, то дешифратор повинен мати 2n виходів. Дешифратор довільної складності може бути складено з трьох базових логічних елементів: кон'юнкції, диз'юнкції та заперечення.

В даному курсовому проекті розробляється конструкція схеми регістру пам'яті з розшифровкою стану дешифраторами.

1. Найменування та область використання схеми

Схема регістра пам'яті з розшифровкою стану дешифраторами дозволяє перетворювати паралельний двійковий код в послідовний. Основна область використання - прилади електронно-обчислювальної техніки,вимірювальній техніці.

2. Підстави для розробки

2.1 Призначення схеми

Регістр пам'яті з розшифровкою стану дешифраторами призначений для петворення паралелного двійкового коду в послідовний.

2.2 Склад схеми

- схема виконана на мікросхемах К155ТМ та К155ИД4;

- комплект ЗІП: паяльник електричний, пінцет ПГТМ-120, викрутка, припій ПОС-61, флюс ФКСП;

- комплект вкладальних засобів;

- комплект конструкторської документації: схема електрична принципова Е3, пояснювальна записка, перелік елементів, збіркове креслення, плата друкована, специфікація;

2.3 Технічні вимоги

2.3.1 Загальні технічні вимоги

- умови експлуатації - 3 зміни;

- дана схема повинна мати високу завадостійкість та достатній опір ізоляції;

- при потребі зберігати у складських умовах;

- повинні бути витримані норми зберігання ІМС;

- повинні бути витримані норми технічної безпеки та зручності експлуатації;

- упаковка має бути з захистом від ударів.

2.3.2 Власні вимоги

- система числення - двійково-десяткова;

- розрядність схеми 4 біт;

- принцип управління - схемний;

- на 14-ті виводи всіх ІМС подавати +5В, на 7-мі виводипідключити нульовий провід;

2.4 Вимоги до надійності

- надійність схеми повинна відповідати кінцевому розрахунку схеми на надійність і бути не менше годин, визначених остаточним розрахунком на надійність;

- строки виконання та захисту розрахунку схеми на надійність встановлюються відділом надійності;

- методика оцінки на надійність - розрахунки на надійність;

- місце проведення випробування схеми на надійність - лабораторні умови;

- міри підвищення надійності - резервування елементів;

- вибір ЗІП проводиться по встановленим нормам і відповідає 10% від встановлених елементів.

2.5 Конструктивні вимоги

- мінімальна номенклатура мікросхем;

- максимальна уніфікація мікросхем;

- зручність, простота та безпека обслуговування;

- доступність до вузлів і деталей при регулюванні;

- мінімальна кількість органів керування та контролю;

- технологічність конструкції схеми.

3. Обґрунтування технічних вимог

3.1 Обґрунтування умов експлуатації

Схема розробляється з урахуванням цілодобової роботи в опалюваниї приміщеннях. Приміщення, у якому повинна екплуатуватися схема, можуть мати присусове охолодження у вигляді кондиціонерів, вентиляторів. Запиленість повітря у приміщенні, де буде екплаутуватися схема, не повинна перевищувати 75 мкг/м3 при розмірі часток не більше 3 мк. У конструкції схеми повинні бути передбачені засоби, що ефективно заглушують завади, механічні фактори та запобігають осіданню пилу на схемі.

При транспортуванні та експлуатації схема повинна витримувати дію механічних та кліматичних факторів.

Живлення схеми здійснюється від блоку живлення з постійною напругою 5В з відхиленням від номінальної напруги ±5%.

У ТУ на схему моють бути вказані кількістні значення показників надійності, які забеспечуються як при цілодобовій, так і при переривній роботі. Такими показниками є напрацювання на збій та на відказ у годинах, коефіцієнт технічного використання блоку (не менше 0,8).

Розрахунок ЗІП виконується по встановленим нормам - 10% від використаних елементів в схемі.

Середній строк служби схеми - 6 років.

3.2 Обґрунтування вимог щодо електричної міцності та електричного опору ізоляції

Електрична міцність ізоляції між струмопровідними ланцюгами та корпусом повинна витримувати без пробою та поверхневого перекриття ізоляції у нормальних кліматичних умовах випробувальну напругу, вказану в ТУ. Нормальними кліматичними умовами для роботи схеми є 25±10°С, відносна вологість повітря 65±15%, атмосферний тиск 630-680 мм ртутного стовпця.

Опір ізоляції між відокремленими струмопровідними ланцюгами в нормальних умовах експлуатації повинен бути не менше 20МОм при робочій напрузі до 500В.

Максимальне значення контактного перехідного опору в місцях безпосереднього з'єднання деталей між собою не повинно бути більше 6*10-4Ом.

3.3Обґрунтування умов зберігання схеми

Схема повинна бути стійка до зберігання у капітально опалюваних приміщеннях при температурі 15-30°С та вологості повітря 35-80%. Тривалість зберігання оговорюється в ТУ. Для зберігання схеми передбачується волого- та пилонепроникна упаковка.

3.4 Обґрунтування вимог щодо завадозахищеності

При розробці схеми мають бути передбачені міри захисту від впливу на її роботу зовнішніх та взаємних полів. В ТУ426.000 для схеми вказується максимально допустиме значення електричного та магнітного полів, які не впливають на надійність її роботи.

Вузли та блоки, які можуть бути джерелами завад, повинні мати засіб, що ефективно заглушує ці завади. Джерело завад та засіб іх заглушення рекомендується розміщувати у металевому корпусі, що забезпечує надійне екранування.

Рівень завад у момент ввімкнення та вимкнення, а також під час роботи не повинен перевищувати норми, що вказані міжвідомственною комісією по радіочастотам при Міністерстві зв'язку України (Загальноукраїнські норми №1-63).

Ланцюги живлення,що являються джерелом завад, мають бути екрановані.

Екрануючі оболочки кабелів, що входять у корпус схеми, рекомендується заземлювати безпосереднью на вході та виході корпусу блоку.

3.5 Обґрунтування вимог до використання комплектуючих елементів

Збіркові одиниці схеми, як правило, складаються з покупних комплектуючих елементів, матеріалів та виробів вітчизняного виробництва без спеціального відбору по спеціальним параметрах.

Строк зберігання комплектуючих елементів з моменту виготовлення до моменту встановлення в серійну схему не повинен перевищувати двох років. Комплектуючі елементи, строк зберігання яких більше двох років, повинні встановлюватися у виріб у кількості, що не перевищує 25% від загальної кількості елементів.

Комплектуючі елементи власної розробки, що входять у склад схеми, мають задовольняти вимогам діючих на них ТУ та ГОСТ 16662-91.

Забороняється використовувати в схемі комплектуючі елементи у режимах та умовах, що більш важкі, ніж вказано в ТУ на дані елементи.

3.6 Обґрунтування вимог щодо вкладання, упаковки та транспортування

міцність ізоляція регістр пам'ять

Упаковка повинна забезпечувати захист схеми та ЗІП від впливу ударних навантажень та кліматичних факторів під час транспортування та зберігання. При виборі упаковки враховується метод транспортування.

Маркування схеми повинно бути виконане відповідно з ГОСТ 14192-96 и містити товарний знак підприємства-виготовлювача, заводський номер та рік випуску схеми.

Упаковка схеми повинна проводитися тільки після вирівнювання температури приміщення, де проводиться упаковка.

4. Розрахунки по проекту

4.1 Конструктивний розрахунок схеми

Дані для розрахунку

- габаритні розміри елементів схеми;

- схема електрична принципова Е3 з переліком елементів;

- коефіцієнт заповнення плати - 0,5;

- густина струму у друкованому провіднику J = 20А/мм2;

- напруга живлення схеми 5В.

Розрахунок конструкції друкованої плати

Розрахунок площі, що займає конденсатор К10-17Б-М47 10пФ

Малюнок 1 - Габаритний розмір конденсатора К10-17Б-М47 10пФ

Sкон = L*d, (4.1)

де L - довжина конденсатора, мм;

d - діаметр конденсатора, мм.

Sкон = 6*4 = 24 мм2

Розрахунок площі, що займають всі конденсатори

Sзаг.кон = Sкон*n, (4.2)

де Sкон - площа одного конденсатору К10-17Б М47 10пФ, мм2;

n - загальна кількість конденсаторів К10-17Б М47 10пФ, шт.

Sзаг.кон = 24*12= 288мм2

Розрахунок площі, що займає мікросхема К555ТМ2

Малюнок 2 - Габаритні розміри мікросхеми К155ТМ2

Sтм2 = L*d, (4.3)

де L - довжина мікросхеми К155ТМ2, мм;

d - ширина мікросхеми К155ТМ2, мм.

Sтм2 = 19,5*7,5= 146,25 мм2

Розрахунок площі, що займають всі мікросхеми К155ТМ2

Sзаг.тм2 = Sтм2*n, (4.4)

де Sтм2 - площа однієї мікросхеми К155ТМ2, мм2;

n - загальна кількість мікросхем К155ТМ2, шт.

Sзаг.ла2 = 146,25*10= 1462,5 мм2

Розрахунок площі, що займає мікросхема К555ИД4

Малюнок 3 - Габаритні розміри мікросхеми К555ИД4

Sид4 = L*d, (4.5)

де L - довжина мікросхеми К155ИД4, мм;

d - ширина мікросхеми К155ИД4, мм.

Sид4 = 21,5*7,5 = 161,25 мм2

Розрахунок площі, що займають всі мікросхеми К555ИД4

Sзаг.ид4 = Sид4*n, (4.6)

де Sид4 - площа однієї мікросхеми К155ИД4, мм2;

n - загальна кількість мікросхем К155ИД4, шт.

Sзаг.ид4 = 161,25*10 = 1612,5 мм2

Розрахунок площі, що займають всі мікросхемі

Sзаг.імс = Sзагтм2+Sзаг.ид4, (4.9)

де Sзаг.тм2 - площа, яку займають всі мікросхеми К155ТМ2, мм2;

Sзаг.ид4 - площа, яку займають всі мікросхеми К155ИД4, мм2;

Sзаг.імс = 1462,5+1612,5= 3075 мм2

Розрахунок площі, що займають всі елементи

Sзаг = Sзаг.імс + Sзаг.кон, (4.10)

де Sзаг.імс - загальна площа всіх мікросхем, мм2;

Sзаг.кон - загальна площа всіх конденсаторів, мм2.

Sзаг = 3075+288 = 3363 мм2

Розрахунок площі друкованої плати

Sдп = Sзаг/Кз, (4.11)

де Sзаг - загальна площа всіх елементів на платі, мм2;

Кз - коефіцієнт заповнення плати, приймаємо 0,5.

Sдп = 3363/0,5 = 6726 мм2

Визначення розміру друкованої плати

Задаємось однією зі сторін друкованої плати

a = 80 мм

b = Sдп/a, (4.12)

де Sдп - площа друкованої плати, мм2;

a- одна із сторін друкованої плати, мм.

b= 6726/80 = 84,075 мм

Отже сторона плати

b= 84 мм

Розрахунковий розмір друкованої плати 80х84 мм. Для учбових цілей приймаємо розмір друкованої плати 140х150 мм.

Розрахунок ширини у друкованого провідника у вузьких місцях

Необхідний переріз провідника

Sпр = Imax/J, (4.13)

де Imax - максимальний струм у друкованому провіднику, А;

J - густина струму на завнішньому слої друкованої плати, А/мм2.

Sпр = 0,45/20 = 0,0225 мм2

Розрахунок фактичного перерізу провідника

Sф = a*t, (4.14)

де a - товщина фольги, мм;

t - ширина друкованого провідника плати другого класу точності, мм.

Sф = 0,05*0,5 = 0,025 мм2

Визначення діаметру отвору після металізації

do = dв+(0,15ч0,3), (4.15)

де dв - діаметр виводу навісного елементу, мм.

do = 0,5+0,2 = 0,7 мм

Визначення діаметру отвору під металізацію

dп = do+(0,1ч0,15), (4.16)

де do - діаметр отвору після металізації, мм.

dп = 0,7+0,15 = 0,85 мм

Визначення діаметру контактної площадки у вузькому місці

dk = do+c+2*b, (4.17)

де b - необхідна радіальна товщина контактної площадки у вузькому місці при виготовленні друкованої плати другого класу точності, мм;

с - допуск, мм.

dk = 0,7+0,1+2*0,1 = 1мм

Розрахунок товщини друкованої плати

H = do/г, (4.18)

де г - відношення номінального діаметру найменшого з неметалізованих отворів до товщини друкованої плати другого класу точності.

H = 0,85/0,5 = 1,7?2 мм

Висновок: друкована плата виготовляється з двостороннього фольгованого склотекстоліту марки СФ-2-50 офсетокобмінованим негативним методом. Розміри друкованох плати 140х150 мм. Параметри друкованої плати повинні відповідати другому класу точності. Мінімально допустима ширина друкованого провідника - 0,5 мм. Мінімальна відстань між друкованими провідниками - 0,5 мм.

4.2 Розрахунок надійності схеми

Надійність - це властивість виробу виконувати усі задані функціїу визначених умовах експлуатації при збереженні значень основних параметрів у попередньо встановлених межах. Це фізічна властивість виробу, що залежить від кількості і якості елементів, що входять до нього, від умов, у яких воно експлуатується та від ряду інших причин.

Попередній розрахунок надійності

Попередній розрахунок надійності проводиться під час розробки схеми електричної принципової виробу. Попередній розрахунок надійності не включає в себе залежність від навантаження елемента та монтажні з'єднання.

Таблиця 4.1 - Інтенсивність відмов елементів

Назва елементу	Кількість, n,шт.	Інтенсивність відмов, *10-8, 1/год.	Сумарна інтенсивність відмов, 1/год. У = л0*ni*10-8
ІМС К155ТМ2	10	11	110
ІМС К155ИД4	10	12	120
Конденсатор К10-17Б М47 10пФ	12	0,03	0,36

Сумарна інтенсивність відмов

Л0 = , (4.19)

де ni - кількість елементів, шт;

л0- середня інтенсивність відмов елемента, 1/год.

Л0= (110+120+0,36)*10-8 = 230,36*10-8 1/год.

Середній час наробки на відмову

Т0 = 1/Л0, (4.20)

де Л0 - загальна інтенсивність відмов всіх елементів, 1/год.

Т0= 1/(230,36*10-8) = 0, 43*106год.

Ймовірність безвідмовної роботи схеми протягом заданого часу

P(t) = e-Л0*t, (4.21)

де Л0- загальна інтенсивність відмов всіх елементів, 1/год.;

t - час роботи схеми, год.

Таблиця 4.2 - Ймовірність безвідмовної роботи схеми

t, год.	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7000	8000
Р(t)	0,9986	0,9972	0,987	0,982	0,978	0,974	0,969	0,956



Малюнок 5 - Ймовірність безвідмовнох роботи схеми за час t при попередньому розрахунку надійності

Кінцевий розрахунок надійності

Кінцевий розрахунок надійності виробу виконується з урахуванням реальних режимів роботи елементів схеми після випробувань макетів та збіркових одиниць виробу або після ретельного розрахунку схеми з урахуванням отворів, провідників та ламелей.

Базується на припущеннях:

- відмова будь-якого елементу виробу приводить до відмови всього виробу;

- відмови елементів є події випадкові і незалежні;

- інтенсивність відмов всіх елементів залежить від часу, тобто відбувається старіння елементів;

- справедливий експоненціальний закон розподілення відмов.

Таблиця 4.3 - Інтенсивність відмов радіоелементів

Назва елементу	Позначення у схемі	Кількість елементів,n, шт.	Інтенсивність відмов л0Е 10-8, 1/год.	Температура, °С	Поправний коефіцієнт б1	Поправний коефіцієнт б2	Добуток л0ере= л0Е*n*б1*б2
К10-17Б М47 10пФ	С1-С12	12	0,03	25	1	0,03	0,0108

Сумарна інтенсивність відмов радіоелементів визначається за формулою

л0ере= л0Е*n*б1*б2, (4.22)

де л0Е - середня інтенсивність відмов радіоелемента, 1/год;

n - кількість радіоелементів даного типу, шт;

б1 - коефіцієнт впливу навантаження в залежності від температури;

б2 - коефіцієнт впливу тиску і вологості в залежності від температури.

л0ере= (0,03*12*1*0,3)*10-8 = 0,108*10-8 1/год.

Таблиця 4.4 - Інтенсивність відмов ІМС

Назва ІМС	Інтенсивність відмов л0І10-8, 1/год.	Коефіцієнт умов експлуатації К1	Коефіцієнт проведення заходів підвищення надійності Кn	Інтенсивність відмов з урахуванням коефіцієнтів впливу лЕ = л0І*К1*Кn* *10-8, 1/год.	Кількість, n	Добуток л0імс = лЕ*n*10-8, 1/год.
К155ТМ2	11	1	0,4	4,4	10	44
К155ИД4	12	1	0,4	4,8	10	48
Друковані провідники	0,02	-	-	-	100	2
Ламелі	0,04	-	-	-	48	1,92
Отвори	0,02	-	-	-	122	5,96

Інтенсивність відмов для простих ІМС

лЕ = л0І*К1*Кn, (4.23)

де л0І - інтенсивність відмов ІМС при нормальних умовах експлуатації, 1/год;

К1 - коефіцієнт, який враховує умови експлуатації;

Кn - коефіцієнт, який враховує проведення заходів по підвищенню надійності.

Загальна інтенсивність відмов ІМС

Лімс = Ул0імс, (4.24)

де л0імс - інтенсивність відмов всіх ІМС даного типу, 1/год.

Лімс = (44+48+2+1,92+5,96)*10-8 = 101,8 1/год.

Загальна інтенсивність відмов всіх елементів

Лзаг = Лімс+л0ере , (4.25)

де Лімс - загальна інтенсивність відмов ІМС, 1/год.;

л0ере - загальна інтенсивність відмов радіоелементів, 1/год.

Лзаг = (101,8+0,108)*10-8 = 101,9*10-81/год.

Середній час наробки на відмову

Т0 = 1/Лзаг, (4.26)

де Лзаг - загальна інтенсивність відмов всіх елементів, 1/год.

Т0 = 1/101.9*10-8 = 0,09*106 год.

Ймовірність безвідмовної роботи схеми протягом заданого часу

P(t) = e-Лзаг*t, (4.26)

де Лзаг - загальна інтенсивність відмов всіх елементів, 1/год.;

t - час роботи схеми, год.

Таблиця 4.5 - Ймовірність безвідмовної роботи схеми

t, год.	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7000	8000
Р(t)	0999	0,998	0,997	0,996	0,995	0,994	0,993	0,992



Малюнок 6 - Ймовірність безвідмовнох роботи схеми за час t при кінцевому розрахунку надійності

Коефіцієнт готовності схеми до роботи

Кг = Т0/(Т0+Тв), (4.27)

де Т0 - середній час наробни ка відмову, год;

Тв - час на відновлення несправного блоку, год.

Кг = 0,09*106/(0,09*106+20) = 0,999

Коефіцієнт технічного використання блоку

Ктв = Т0/(Т0+Тв+Тпр), (4.28)

де Тпр - час на профілактику, год.

Ктв = 0,09*106/(0,09*106+20+6) = 0,999

4.3 Розрахунок технологічності схеми

Під технологічністю конструкції розуміється таке поєднання конструктивно-технологічних вимог, яке забезпечує найбільш просте та економічне виробництво виробів при дотриманні всіх технічних та експлуатаційних рішень.

Характер відпрацювання конструкції на технологічність залежить не тільки від стадії проектування, але й від виду виробництва та об'єму випуску, типу та призначення виробу, методів виготовлення, прогресивності обладнання та оснастки.

Таблиця 4.6 - Вихідні дані

Найменування вихідних даних	Умовні позначення	Дані
1 Кількість мікросхем	Німс	20
2 Кількість радіоелементів	Нере	12
3 Загальна кількість монтажних з'єднань	Нм	415
4 Кількість монтажних з'єднань, що виконуються автоматизованими та механізованими методами	Нам	391
5 Загальна кількість операцій контролю та наладки	Нкн	7
6 Кількість операцій контролю та наладки, що виконуються автоматизованими та механізованими методами	Накн	5
7 Кількість типорозмірів радіоелементів	Нтере	1
8 Кількість ЕРЕ та ІМС, підготовка до монтажу яких виконується механізованим або автоматизованим методом	Нмпере	32
9 Загальна кількість конструкціонних деталей	Д	9
10 Кількість деталей, якіотримано прогресивними методами формоутворення	Дпр	1
11 Кількість оригінальних радіоелементів	Нтоере	0
12 Загальна кількість технологічних процесів	Нтп	19
13 Кількість типових технологічних процесів	Нттп	15

Розрахунок часних показників технологічності

Коефіцієнт використання мікросхеми

Кімс = Німс/(Німс+Нере), (4.29)

де Німс - кількість мікросхем, шт;

Нере - вількість радіоелементів, шт.

Кімс = 20/(20+12) = 0,625

Коефіцієнт механізації та автоматизації монтажу

Кам = Нам/Нм, (4.30)

де Нам - кількість монтажних з'єднань, що виконуються автоматизованими та механізованими методами, шт;

Нм - загальна кількість монтажних з'єднань, шт.

Кам = 391/415= 0,94

Коефіцієнт механізації та автоматизації підготовки радіоелементів

Кмпере = Нмпере/(Нере+Німс), (4.31)

де Нмпере - кількість ЕРЕ, підготовка до монтажу яких виконується механізованим або автоматизованим методом, шт.

Кмпере = 32/(12+20) = 1

Коефіцієнт механізації та автоматизації наладки

Какн = Накн/Нкн, (4.32)

де Накн - кількість операцій контролю та наладки, що виконуються автоматизованими та механізованими методами, шт;

Нкн - загальна кількість операцій контролю та наладки, шт.

Какн = 5/7 = 0, 7

Коефіцієнт повторення радіоелементів

Кпере = 1-Нтере/Нере, (4.33)

де Нтере - кількість типорозмірів радіоелементів, шт.

Кпере = 1-1/12 = 0,917

Коефіцієнт використання радіоелементів

Квере = 1-Нтоере/Нере, (4.34)

де Нтоере - кількість оригінальних радіоелементів, шт.

Квере = 1-0/12 = 1

Коефіцієнт прогресивності формоутворення

Кпф = Дпр/Д, (4.35)

де Дпр - кількість деталей, які отримано прогресивними методами формоутворення, шт;

Д - загальна кількість конструкціонних деталей, шт.

Кпф = 2/9 = 0,11

Коефіцієнт типізації технологічних процесів

Кттп = Нттп/Нтп, (4.36)

де Нттп - кількість типових технологічних процесів, шт;

Нтп - загальна кількість технологічних процесів, шт.

Кттп = 15/19 = 0,79

Таблиця 4.7 - Коефіцієнти вагової значимості часних показників надійності

№ п/п	Показник технологічності	цi	Kiцi
1	Кімс	1	0,625
2	Кам	1	0,94
3	Кмпере	0,75	1
4	Какн	0,5	0,3
5	Кпере	0,31	0,917
6	Квере	0,187	1
7	Кпф	0,11	0,11

Розрахунок комплексного досягнутого показника технологічності

Ккд = /, (4.37)

де Ki - часний показник надійності;

цi-коефіцієнт вагової значимості часного показника надійності.

Ккд = (0,625+0,94+1+0,3+0,917+1+0,11)/(1+1+0,75+0,5+0,31+0,187+0,11) =

=4,889/3,857=1,26

Розрахунок показника рівня

Кр = Ккд/Кн, (4.38)

де Ккд - комплексний досягнутий показник;

Кн - нормативний показник.

Нормативний показник Кн для електронних виробів при крупносерійному виробництві дорівнюе 0,8.

Кр = 1,26/0,8 = 1,57

Так як показник рівня дорівнює 1,57, то конструкція являється технологічною.

5. Розробка та опис конструкції схеми

5.1 Обґрунтування конструкції схеми

Обраний розмір плати складає 140х150 мм, що відповідає конструктивному розрахунку і являє собою оптимальний варіант при розміщенні елементів. Плата, яка розраховується -двостороння друкована. Для уникнення перетину друкованих провідників використовуються монтажні та перехідні отвори.

Вибір конструкції плати обумовлений широкими комутаційними можливостями.

Розміщення елементів на платі - одностороннє. Принцип розміження елементів - рядовий.

Живлення мікросхем здійснюється по шинам живлення з цілью зручності і технологічних особливостей конструкції.

Розміщення груп отворів під виводи ІМС постійне та фіксоване.

Діаметри отворів всюди однакові. Діаметр отвору до металізації - 0,85 мм, це дозволяє при сверлінні отворів плати використовувати сверло одного діаметру. Отвір під виводи ІМС - метализований, діаметром 0,7 мм.

Вигини друкованих провідників виконуються під кутом 45°.

Встановлення елементів проводиться по ОСТ 4.ГО.014.030-95 за кроком координатнох сітки 2,5 мм по збірковому кресленню КІСТ467611.012 СБ.

З однієї сторони друкована плата закінчується роз'ємом ламелей.

5.2 Обґрунтування вибору матеріалів

Матеріал для друкованої плати повенен мати:

-малу діелектричну проникність для зменшення паразитних ємностей між провідниками;

- температурну стійкість 240-270°С;

- мінімальну вартість;

- механічну міцність;

- рівну поверхню без механічних пошкоджень;

- стабільність електричних параметрів при експлуатації.

Цим вимогам більше всього відповідає склотекстоліт СФ-2-50 ГОСТ 10316-86. Цей матеріал має гарне щеплення зі струмопровідним покриттям та мінімальну деформацію у процесі встановлення та експлуатації.

Припій, який використовується при пайці ІМС та інших елементів, має бути олов'яно-свинцевий марки ПОС-61 ГОСТ 1499-70. Він має низьку температура плавлення - 190°С, що захищає плату та ІМС від перегріву при пайці, забезпечує механічно міцні з'єднання, володіє антикорозійними властивостями. При пайці не можна використовувати кислотні флюси. Раціонально використовувати безкислотний флюс ФКСП ОСТ 4.ГО.033.200 з гарною флюсуючою дією та відсутністю впливу на опір ізоляції залишків флюсу, що виключає необхідність його вилучення після пайки. При необхідності вилучення його залишків необхідно використовувати ацитон або спитр. Підготовка, збірка та пайка навісних елементів здійснюється за ОСТ 4.ГО.054-95.

Після регулювання та підвищення стійкості ІМС та вузлів плату покривають захисним лаком.

Даний пристрій слід покривати епоксидним лаком ЕП-730 у три шари.Оптимальна товщина покриття лаком - 35 - 100 мкм. Температура сушки не повинна бути більша за температуру експлуатації ІМС.

Для реалізації регістра пам'яті з розштфвровкою стану дешифраторами використовувати ІМС серії К155. ІМС даної серії мають високу швидкодію та невисоку споживчу потужність. Малі розміри ІМС дозволяють дозволяют сменшити габарити схеми, її масу, а також підвищити надійність.

Надійність забезпечується малою кількістью завнішніх з'єднань і малою потужність розсіювання.

6. Технологія виготовлення схеми

6.1 Маршрутна технологія виготовлення друкованої плати

Спосіб виготовлення друкованих плат скадається з двох процесів: нанесення малюнку та отримання струмопровідного покриття.

В даному курсовому проекті малюнок наноситься методом офсетного друку, так як він забезпечує достатню точність та розподільну здатність при нанесенні малюнку, але при цьому не має великої трудоємності та не потребує складного обладнання.

Спосіб отримання струмопровідного покриття - комбінований негативний, так як він дозволяє виконувати двохсторонній монтаж та забезпечує надійне щеплення провідників з основою, а також дозволяє експлуатацію схеми у різних температурних режимах.

Див. маршрутну карту КІСіТ10188.100012.

6.2 Маршрутна технологія збірки та монтажу схеми

Технологічний процес збірки та монтажу друкованих вузлів зкладається з наступних етапів:

1 Заготівельні операції;

2 Встановлення елементів на плату;

3 Розпайка плати.

Заготівельні операції включають вхідний контроль елементної бази, що забезпечує поставку на збіркові операції тільки придатних елементів. При цьому перевіряються параметри елементів у відповідності до ТУ.

Встановлення елементів на плату має проводитись із закріпленням виводів на конвеєрній лінії вручну, тобто весь процес розбивається на окремі операції, що синхронізуються з тактом.

Групову разпайку елементів виконувати хвилею припою.

Контроль готових друкованих вузлів проводиться у два етапа:

1 Візуальний контроль (на відповідність збірковому кресленню чи еталонному зразку, на надійність механічного кріплення радіоелементів, на наявність відслоювання провідників, а також перевірка якості пайок);

2 Радіотехнічний контроль (продзвонка вузлів, контроль на відповідність карті опору, карті напруг, перевірка параметрів схеми).

Див. маршрутну карту КІСіТ10188.00012.

6.3 Операційна карта нанесення малюнку за допомогою офсетного друку

Малюнок наноситься кислото- та лугостійкими фарбами на верстаті офсетного друку за допомогою форми-кліше.

Див. операційну карту КІСіТ60188.00012.

6.4 Операційна карта монтажу мікросхемD1-D3

Встановлення елементів на плату проводиться на поточно-конвеєрній лінії вручну.

Див. операційну карту КІСіТ60188.00012.

7. Охорона праці при виготовленні схеми

7.1 Охорона праці при роботі в електромережі

Основним вражаючим фактором є величина струму, який проходить через людину.

Найбільш небезпечний для організму людини є струм з частотою 20-200Гц. З підвищенням та пониженням частоти небезпека ураження струмом зменшується, а потім - і зовсім зникає при частоті більше 400Гц.

Встановлені гранично допустимі значення струму:

- відчутний, викликає ледве відчутне подразнення при проходженні через організм людини: 0,6 - 1,5мА при 50Гц и 5-7мА при постійному;

- невідпускаючий: 10-15мА при 50Гц та 50-80 мА при постійному струмі;

- фібриляційний: 100мА при 50-Гц и 300мА при постійному струмі.

Гранично допустимий струм через організм людини не повинен перевищувати 0,3мА при 50-Гц; 0,4мА при 400Гц і 1мА при постійному струмі. При високій температурі (вище 250С) та високій вологості (більше 75%) гранично допустимий струм необхідно зменшити в три рази.

Для захисту людини при роботі в електромережі необхідно дотримуватись наступниї умов:

- ізоляція має бути не менше 0,5МОм;

- занулення, перетворення замикань в однофазне коротке замикання з метою викликати великий струм, який забезпечує спрацювання захисту та автоматичне відключення електричної установки;

- захисне відключення - система захисту, яка забезпечує автоматичне відключення живлення у разі виникнення аварійної ситуації;

- індивідуальні засобі захисту, до яких відносять монтажний інструмент з ізоляційними ручками, діелектричні рукавиці та взуття.

7.2 Охорона праці при роботі з припоєм

Одна з основних умов - дотримання дисципліни на робочому місці кожним працюючим і службовцем, а також тверде знання і виконання встановлених правил, інструкцій та вимог по техніці безпеки.

Необхідно дотримуватись наступних вимог:

- перед початком роботи перевірити на справність інструменти і розмістити їх у зручному та безпечному місці;

-перевірити надійність всіх з'єднань, наявність заземлення переносного електроінструменту та стаціонарних вимірювальних приладів;

- перевірити та одягти спецодяг;

- не дозволяється паяти радіоелементи тримаючи їх у руках;

- категорично забороняється відкривати прилади, які знаходяться під напругою;

- всі хімічні речовини потрібно зберігати у тарі з щільно закритою пробкою. На тарі повинна бути указана назва речовини, що в ній знаходиться;

- у випадку вимкнення електроенергії під час праці, а також під час перерви, необхідно обов'язково вимкнути електроінструмент.

В приміщеннях, де здійснюється пайка припоєм, який містить свинець, для запобігання отруєння організму забороняється зберігати особисті речі, їсти та палити.

7.3 Охорона праці при травленні плати та нанесенні гальванічних покриттів

Травлення, нанесення гальванічних покриттіа пов'язані із застосуванням шкідливих і небезпечних для організму людини речовин, наприклад: кислих, лужних і лужно-ціанистих електролітів, що у багатьох випадках мають підвищену температуру, а також мідних, нікелевих, свинцевих та інших солей і хромового ангідриду. Тому такі технологічні процеси повинні бути механізовані і автоматизовані. Якщо ж неможливо повністю автоматизувати заповнення ванн розчинами, необхідно використовувати спеціальні заливальні пристосування.

У великих цехах слід передбачати механізоване розливання кислот та лугів з трубопроводів або з мірних бачків, що встановлюються над кожною ванною. Завантажувати та розвантажувати великогабаритні деталі слід за допомогою підйомно-транспортних пристосувань.

Ванни повинні закриватися кришками. Ванни з кислотами необхідно встановлювати так, щоб верхні борти їх знаходились на відстані 0,9-1 м від підлоги або настилу, а робітникам не доводилось нахилятися над ванною при завантаженні та розвантаженні деталей.

При підвішуванні пристосувань з деталями на штанги повинна бути виключена можливість падіння деталей у ванну. Забороняється перевіряти надійність кріплення деталей на підвісках шляхом струшування їх над ванною. Підвісні пристосування (підвіски, кошики тощо) повинні бути простими та зручними, виготовлені з кислото- і лугостійкого матеріалу.

При увімкненому електроживленні ванни забороняється завантажувати, розвантажувати, струшувати деталі, очищати штанги і виправляти контакти. Режим травлення повинен відповідати прийнятій технології. Температуру розчинів необхідно підтримувати автоматично. Підігрівати розчини сірчаної кислоти до температури вище 60 °С, а соляної - вище 40 °С не допускається. Категорично забороняється застосовувати для травлення суміш оцтової і хлорної кислот, тому що за певним співвідношенням цих кислот суміш схильна до запалення та вибуху.

Особливу увагу слід приділяти коректуванню складу розчину ванн, тому що помилкове додавання в ванну розчину іншого складу може призвести до розігріву і його викиду, виділенню шкідливих парів. Сталеві деталі, що впали у ванну, слід вилучати магнітом, мідні і латунні - перфорованим совком з держаком із матеріалу, стійкого до дії кислот і лугів. Довжина держака повинна бути більше глибини ванни на 40 см. Діставати деталі, які впали у ванну, руками і ставати на борти ванн забороняється.

При роботі з кислими електролітами з ваннами нікелювання робітники повинні проходити періодичний медичний огляд через кожні 6 місяців, руки необхідно змащувати захисною маззю для запобігання захворювання нікелевою екземою.

При роботі з лужними розчинами необхідно періодично очищувати щілини бортового відсмоктувача, обмивати водою борти ванни і підлогу. На кожній дільниці цеху повинен бути складений графік очищення ванн і бортових відсмоктів. Облік профілактичного огляду і ремонту ванн повинен реєструватися в журналі.

Найбільшу небезпеку становить робота з ціанистими електролітами. Приміщення повинно бути обладнане автоматичними сигналізаторами наявності у повітрі СДОР. Дільниці повинні бути обладнанні потужною вентиляцією. Необхідно постійно слідкувати за контрольною сигнальною лампою, що сигналізує про роботу витяжної вентиляції. У неробочий час усі ванни повинні бути закриті щільними кришками, вентиляція вмикається за 30 хвилин до початку роботи.

Інструмент для робіт з ціанистими ваннами повинен мати розпізнавальне офарблення. Перед зануренням та після вивантаження деталей їх необхідно ретельно промити у двох ваннах з проточною водою. Після вивантаження деталей слід старанно протерти борти ванни мокрою ганчіркою до повного видалення залишків ціанистого розчину.

Електроліти для хромування містять дуже агресивну речовину - хромовий ангідрид. Крім того, до складу деяких типів електролітів входять кремнефтористий калій і інші шкідливі речовини. Шкідливість процесу збільшується тим, що температура розчинів становить 50-90 °С, а процес іде при високих щільностях струму. У зв'язку з цим хромові ванни облаштовуються бортовою вентиляцією. Для зменшення утворення над ваннами туману рекомендується дзеркала ванни покривати скляними або пластмасовими порожнистими кульками, що затримують винесення найдрібніших частинок електроліту. Ванни повинні бути обладнанні автоматичними регуляторами температури, кришками і заливними пристроями. Розчинення, заміну електроліту і очищення ванн необхідно проводити у відповідному спецодязі і протигазі марки "В" або респіраторі типу Ф-46К. При випадковому потраплянні електроліту на шкіру обличчя і рук слід видаляти його 5-ти процентним розчином гіпосульфіту з наступним промиванням водою; при потраплянні електроліту в очі - промити 1-но процентним розчином, а потім - водою.

Для приготування фтористоводневих електролітів застосовується плавикова, борна кислоти та інші компоненти. Пари плавикової кислоти отруйні і здійснюють шкідливу дію на організм людини, тому електроліти слід готувати на спеціально облаштованому місці, при ввімкнутій вентиляції, користуючись респіратором або протигазом, в захисному спецодязі та взутті.

Висновок

В результаті роботи над курсовим проєктом були розроблені:

- плата друкована регістра пам'яті з розшифровкою стану дешифраторами КІСіТ457611.012.

- збіркове креслення регістра пам'яті з розшифровкою стану дешифраторами КІСіТ457611.012.

- маршрутна технологія виготовлення друкованої плати КІСТ10188.00012;

- маршрутна технологія збірки та монтажу схеми КІСТ10188.00012.

Були проведені наступні розрахунки:

- конструктивний розрахунок схеми;

- розрахунок надійності схеми;

- розрахунок технологічності схеми.

Виходячи з даних розрахунків, можна сказати що розроблена друкована плата відповідає другому класу точності, має високу надійність та є технологічною.

Перелік літератури

1 Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 2./А. В. Нефедов. - М.:ИП РадиоСофт, 1998г. - 640с.

2 Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги Справочник. Перельман Б.Л.,Шевелев В.И. "НТЦ Микротех", 1998г.,376 с.

3 Нешумова К.А.,”Електроно-обчислювальні машини та системи”, Підручник для технікумів спец.ЕОМ.- 2-е видав., додат. та перероб. -М.:Вища школа ., 1989-366с.

4 Угрюмов Є.П., ”Цифрова схемотехніка ”, підручник для технікумів - СПб.:БХВ-Петербург.2002-528с.

Размещено на Allbest.ru