Разработка регенаротора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описание исходной схемы

2. Анализ и выбор программы для разработки плат

3. Окна работы и скриншоты программы при разработке печатной платы

Заключение

Список использованных источников

Введение

Печатные платы (ПП) применяются практически во всех отраслях народного хозяйства, и потребность в них постоянно возрастает. Опережающие темпы развития микроэлектроники требуют непрерывного повышения их технического уровня, который определяется ростом плотности монтажа электрорадиоизделий (ЭРИ), повышением требований к надежности, увеличением частоты следования импульсов, обеспечением помехозащищенности и другое.

Печатные платы являются основным элементом электронной аппаратуры (ЭА), выполняя функции несущей конструкции и коммутационного устройства на различных уровнях аппаратуры: в микросборках, в ячейках, в коммутационных (монтажных) панелях.

Печатные платы широко применяются в бытовой технике, аппаратуре средств связи, вычислительной технике, в системах автоматизации, контрольноизмерительной аппаратуре, в различных областях промышленной электроники, в авиационной, космической промышленности, в спецтехнике, в городском коммунальном хозяйстве.

Одной из проблем в настоящее время является разработка и производство ПП, соответствующих мировому современному уровню, обеспечение конкурентоспособности ПП, которая определяется их качеством, надежностью и безопасностью эксплуатации. Проблема осложняется постоянным ростом функциональной и конструктивной сложности ЭРИ, устанавливаемых на ПП, процессом миниатюризации ЭА, что требует повышения трассировочных возможностей ПП за счет повышения плотности монтажа, уменьшения ширины печатных проводников и расстояний между ними, увеличения числа слоев многослойных печатных плат (МПП), уменьшения габаритов и массы ЭА и соответственно ПП.

Основными тенденциями развития схемотехнических и конструктивных решений в ЭА являются:

использование более высоких тактовых частот;

увеличение степени интеграции ЭРИ (более высокая интеграция функций на кремнии), которая приводит к увеличению числа выводов (до 1000 и более) на корпус ЭРИ и поверхностномонтируемых компонентов (ПМК);

уменьшение шага расположения выводов ЭРИ до 0,30,5 мм;

увеличение тепловыделения ЭРИ в связи с повышением их функциональной сложности и другое.

Все это привело к тому, что в конструировании и технологии ПП основными тенденциями стали:

значительное увеличение объема производства МПП с микроотверстиями («глухими» отверстиями microvid) для повышения коммутационной способности ПП;

необходимость кондуктивного теплоотвода в связи с увеличением плотности компоновки и рабочих частот;

уменьшение размера контактных площадок и увеличение плотности трасс проводников;

уменьшение ширины проводников до 0,0250,050 мм;

применение материалов с малым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), совместимых с ТКЛР корпусов и выводов ЭРИ и ПМК;

уменьшение размеров ПП для снижения затрат;

увеличение применения разъемов с запрессовкой выводов в отверстия ПП (Pressfit) и сочетание нанесения паяльной пасты с запрессовкой (PininPaste);

изъятие из производства свинца в связи с проектом ЕС о применении бессвинцовых припоев, что требует от ПП большей нагревостойкости (примерно на 2030 °С), необходимой при лужении и пайке модулей, и применения материалов с более высокой температурой стеклования Tg и меньшим ТКЛР по оси Z (по толщине ПП);

применение негорючих фольгированных диэлектриков , не содержащих вредных галогенов и брома и других.

К особенностям производства ПП в России относятся:

развал индустрии ПП в результате экономического кризиса;

сокращение примерно в 10 раз количества предприятийизготовителей ПП в период с 1989 по 2000 гг. (с 1000 до 100);

раздробление исследовательских и производственных структур;

размещение предприятий по производству материалов и оборудования в Молдавии, на Украине, Белоруси, Литве и других бывших союзных республиках;

использование на предприятиях в основном устаревшего оборудования, отсутствие современной высокотехнологичной производственной базы, обновление которой возможно лишь с привлечением частных инвестиций;

возрождение интереса к ПП в России;

положительная динамика рынка ПП;

создание Союза развития печатного монтажа и Федеральной программы «Технологическая база России»;

необходимость сочетания производства ПП со сборкой функциональных узлов для повышения рентабельности и другое.

Неизбежность интеграции с западным рынком ПП и его влияние на отечественное производство требуют заимствования зарубежных стандартов, так как для международного сотрудничества необходим единый подход к стандартизации.

Ведущую роль в разработке нормативной документации по конструированию и изготовлению ПП и электронных компонентов играет IPC (Institute for interconnecting and Packaging Electronic Circuits Институт печатного монтажа, США). Поскольку разработка ГОСТов отстает в настоящее время от реальных требований и не соответствует мировым стандартам, в технической документации допускается ссылка на зарубежные стандарты: IPC, MIL (Millitary военные стандарты, США) и другое.

Разработаны и существуют в стадии проектов восемь новых стандартов циклов разработки ПП, имеющих статус Interim Final, IPC2511IPC2518 под общим названием GenCAM, которые охватывают цикл от разработки ПП до монтажа компонентов и тестирования готовых функциональных узлов.

К печатным платам предъявляют те же требования, что и к конструкции ЭА, в состав которых они входят, поэтому исходными данными для проектирования ПП являются:

назначение ЭА;

область применения;

объект установки;

условия эксплуатации и группы жесткости;

схема электрическая принципиальная модуля 1го уровня;

перечень элементов и прочее.

Исходные данные оформляются техническим заданием (ТЗ) на разработку ПП в соответствии с ГОСТ 2512382.

Последовательность этапов проектирования, конструирования и изготовления ПП можно представить в виде следующей схемы:

оформление ТЗ;

конструкторскотехнологические расчеты ПП;

разработка чертежей ПП с помощью САПР: размещение ЭРИ и трассировка проводников наружных и внутренних слоев (МПП);

изготовление оригиналов рисунка всех слоев;

изготовление фотошаблонов (ФШ);

изготовление оригинала паяльной маски;

поверочные расчеты: на помехоустойчивость, тепловые и прочее;

технологический процесс изготовления ПП;

контроль;

испытания.

Вопросы проектирования, конструирования и технологии изготовления ПП должны решаться в тесной взаимосвязи, так как для того чтобы обеспечить функционирование ЭА, необходимы не только схемотехнические решения, функциональная точность, надежность, но и учет влияния внешней среды, конструктивных, эксплуатационных факторов, многофакторного процесса изготовления ПП, связи требований к конструкции ПП с технологическими возможностями различных методов их изготовления и т. п. При проектировании ПП также необходима ориентация на определенную технологическую базу (на конкретное производство).

1. Описание исходной схемы

схема плата печатный регенаротор

Данный курсовой проект будет выполнятся по варианту №17 "КВ Регенаротор".

Рисунок №1 КВ Регенаротор

В КВ регенароторе используют следующие компоненты. Их описание приведено в таблице №1.

Таблица №1 Компоненты и их характеристики

Наименование	Марка	Единица измерения	Величина	Количество
Транзистор	2N2222			2
Диод	1N34A			1
Низковольтный усилитель мощности	LM386			1
Катушка		витки	12	1
Катушка		витки	4	1
Резистор		Ом	1К	2
Резистор		Ом	10К	1
Резистор		Ом	50К	1
Резистор		Ом	100К	2
Конденсатор		Ф	2н	1
Конденсатор		Ф	10н	1
Конденсатор		Ф	50мк	1
Конденсатор		Ф	200мк	1
Конденсатор		Ф	100	2
Конденсатор		Ф	300	1

Приведём ниже технические характеристики основных компонентов КВ регенератора это транзистор, диод и низковольтный усилитель мощности.

Транзистор 2N222

Таблица №2 Технические характеристики транзистора 2N222

Наименование	Единица измерения	Величина
Максимальная рассеиваемая мощность (Pc)	Вт	0,07
Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb)	В	15
Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce)	В	12
Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic)	А	0,07
Предельная температура PN-перехода (Tj)	С	85
Граничная частота коэффициента передачи тока (ft)	МГц	0,4
Ёмкость коллекторного перехода (Cc)	пФ	70
Статический коэффициент передачи тока (hfe)		20



Рисунок №2 Транзистор 2N222

Диод 1N34A

Таблица №3 Технические характеристики диода 1N34A

Наименование	Единица измерения	Величина
Основные параметры
Постоянное прямое напряжение при прямом токе 5 мA	В	1
Обратный ток	мкА	30
Предельные эксплуатационные данные
Максимальный средний прямой ток	мА	50
Максимальный прямой импульсный ток	мА	200
Повторяющееся импульсное обратное напряжение	В	65
Ток перегрузки при времени перегрузки 1 с	А	0,5
Диапазон рабочих температур	С	5575
Температура	С	5575



Рисунок №3 Диод 1N34A

Низковольтный усилитель мощности LM386

Микросхема LM386, представляет собой усилитель мощности, который можно использовать в устройствах с низким напряжением питания. Например при питании от батареи. По умолчанию её внутренняя схема ограничивает усиление по напряжению в районе 20. Но подключая внешние резистор и конденсатор можно изменять усиление от 20 до 200, а выходное напряжение автоматически устанавливается равным половине напряжения питания. Потребление электроэнергии в холостом режиме составляет всего 24 милливатта, при питании от 6 В.

Особенности:

возможность работы от батарей;

минимум подключаемых наружных компонентов;

широкий диапазон питания: от 4 до 12 В или от 5 до 18 В;

низкий потребляемый ток: 4 мА;

усиление по напряжению от 20 до 200;

вход относительно земли;

самоустанавливающееся выходное напряжение;

низкий коэффициент искажений: 0,2% (при A_V=20, V_S=6 В, R_L=8 Ом, P_O=125 мВт, f =1 кГц).

Применение:

усилители радиопремников;

усилители портативных проигрывателей;

домофоны;

звуковые системы ТВприемников

линейные приводы;

ультразвуковые приводы;

небольшие сервоприводы;

преобразователи.

Таблица №4 Технические характеристики низковольтного усилителя мощности LM386

Наименование	Единица измерения	Величина
		Минимальное	Типовое	Максимальное
Рабочее напряжение питания	В	4		12
Рабочее напряжение питания (VS)	В	5		18
Потребляемый ток (IQ)	мА		4	8
Выходная мощность (POUT)	мВт		230	325
Усиление по напряжению (AV)	дБ		26
Полоса пропускания (BW)	кГц		300
Коэффициент нелинейных искажений (THD)	%		0,2
Ослабление помех по питанию (PSRR)	дБ		50
Входное сопротивление (RIN)	кОм		50
Входной ток смещения (IBIAS)	нА		250



Рисунок №4 Низковольтный усилитель мощности LM386

2. Анализ и выбор программы для разработки плат

Sprint Layout

Простой, но в тоже время очень эффективный программный пакет для проектирования и разводки печатных плат малой и средней сложности. Программа очень популярна среди радиолюбителей стран СНГ.



Рисунок №5 Интерфейс программы Sprint Layout

DipTrce

Система автоматизированного сквозного проектирования электрических схем и разводки печатных плат. ПО состоит из модулей: Schematic и PCB Layout (для разработки плат с помощью ручной или автоматической трассировки). Программа полностью на русском языке. Распространение: Freeware (бесплатная с ограничениями) и Shareware (платная).

Рисунок №6 Интерфейс программы DipTrce

Altium Designer

Профессиональная система автоматизированного проектирования печатных плат от разработчиков легендарного P-CAD, предоставляющая широчайшие возможности по созданию электронных устройств.

Рисунок №7 Интерфейс программы Altium Designer

Orcad

Одна из лучших программ сквозного проектирования электронной аппаратуры, предоставляющая PCB дизайнерам поистине безграничные возможности разработки и моделирования электронных схем и создания печатных плат.



Рисунок №8 Интерфейс программы Orcad

Eagle

Популярное ПО для черчения электрических схем и последующей автотрассировки печатных плат. Есть бесплатная версия с ограничениями.

Рисунок №9 Интерфейс программы Eagle

PCAD

Легендарная система автоматизированного проектирования печатных плат радиоэлектронных и вычислительных устройств. Последняя официальная версия P-CAD 2006 SP2 вышла в 2006 году.

Рисунок №10 Интерфейс программы PCAD

Autodesk AutoCAD

Данное программное обеспечение применяется для конечной обработки проектной документации по печатным платам. Данное ПО тоже очень популярно, потому что каждый год выходят новые версии данного программного продукта.

Рисунок №11 Интерфейс программы Autodesk AutoCAD

Для разработки документации на печатную плату выбираем программное обеспечение Autodesk AutoCAD 2018.

В следующем разделе приведено подробное описание этой программы со всеми необходимыми рисунками при проектирование печатной платы для КВ регенаротора.

3. Окна работы и скриншоты программы при разработке печатной платы

Сборочный чертеж выполняется на основании ГОСТ 2.10973 с использованием программы AutoCAD 2018, как показано на рисунке №12.

Рисунок №12 Разработка сборочного чертежа в AutoCAD 2018

Сборочный чертёж содержит два вида, дающих полное представление о расположении элементов.

Для каждого элемента проставлен номер позиции в соответствии со спецификацией. Каждый элемент имеет буквеннопозиционное обозначение в соответствии со схемой электрической принципиальной.

Чертятся габаритные размеры и размеры области, занимаемой деталями и припаянными выводами.

Элементы на плате устанавливаются в соответствии с положением монтажных отверстий для каждого соответственно.

Сборочная единица с габаритными размерами расположена на рисунке №13.

Рисунок №13 Сборочная единица

Сборочный чертёж представлен на листе графической части ГУН1 00.00.000 СБ.

Разработка спецификации на электронный блок

Спецификация разрабатывается в AutoCAD 2018, как показано на рисунке №14.

Рисунок №14 Разработка спецификации в AutoCAD 2018

Спецификация включает в себя следующие разделы:

документация, к ней относятся сборочный чертёж, схема электрическая принципиальная, перечень элементов, пояснительная записка, документы прочие;

детали, к этому разделу относятся все детали, в данном случае - это печатная плата;

стандартные изделия, к этому разделу относятся все резисторы генератора;

прочие изделия;

материалы, к материалам относятся: кисть и краска, необходимые для маркировки платы, припой, канифоль сосновая.

Спецификация представлена на листах ГУН1 00.00.000.

Заключение

В курсовом проекте по дисциплине "Интегрированные системы проектирования и управления" варианту №17 "КВ Регенаротор" была проделана следующая работа.

В первом разделе производилось описание исходной электрической принципиальной схемы КВ регенаротора.

Во втором разделе рассматривались программы для проектирования печатных плат и производился выбор программы для разработки печатной платы для КВ регенаротора.

В третьем разделе производится описание проектирования печатной платы для КВ регенаротора в CADсистеме AutoCAD 2018 и приводятся скриншоты работы сданной программой.

В курсовом проекте также имеется графическая часть на котором приводится сборочный чертёж печатной платы КВ регенаротора и спецификация к этому чертежу.

Список использованных источников

1. Мироненко И.Г. Автоматизированное проектирование узлов и блоков РЭС средствами современных САПР: учебное пособие / И.Г.Мироненко, В.Ю. Суходольский, К.К. Холуянов - М.: Высш.шк., 2012.

2. Стешенко В.Б. EDA. Практика автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств/ В.Б. Стешенко. - М.: Нолидж, 2002.

3. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: учебник/ Е.В. Пирогова. - М.: Форум: ИНФРА-М, 2015.

4. Мактас М.Я.Восемь уроков по P-CAD 2001: учебное пособие / М.Я.Мактас - М.: Солон-Пресс, 2003.

5. Романычева Э.Т.Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: справочник / Э.Т. Романычева - М.: Радио и связь, 1989

6. ГОСТ Р 55693-2013 Платы печатные жесткие. Технические требования

7. ГОСТ Р 53429-2009 Платы печатные. Основные параметры конструкции

8. ГОСТ 2.417-91 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Платы печатные. Правила выполнения чертежей

9. ГОСТ 2.102-68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов

10. ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы

11. ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам

12. ГОСТ 2.113-75 ЕСКД. Групповые и базовые конструкторские документы

13. ГОСТ 2.417-91 ЕСКД. Платы печатные. Правила выполнения чертежей

14. ГОСТ 20406-75 Платы печатные. Термины и определения

15. ГОСТ 28388-89 Система обработки информации. Документы на магнитных носителях данных. Порядок выполнения и обращения

Размещено на Allbest.ru