Разработка печатного узла микшера

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Кафедра радиоэлектронных средств

Расчетно-пояснительная записка

К курсовому проекту по курсу

«Основы конструирования радиоэлектронной аппаратуры»

на тему:

«Разработка печатного узла микшера»

Руководитель:                        Исполнитель:

Серенков В.Ю.                        студент ИЭФ

                        гр. 771502

                        Ковалёв С.В.

Минск 2009 г.

2

Введение

В производстве изделий приборостроения, электроники, средств вычислительной техники и бытовой  аппаратуры широко применяются печатные платы (ПП) как средство, обеспечивающие автоматизацию монтажно-сборочных операций, снижение габаритных размеров аппаратуры, металлоёмкости и повышения ряда конструктивных и эксплутационных качеств изделия.

В процессе изготовления ПП в зависимости от их конструктивных особенностей и масштабов производства применяются различные варианты технологических процессов, в которых используются многочисленные химико-технологические операции и операции механической обработки.

При разработке конструкции ПП проектировщику приходится решать схемотехнические  (минимизация количества слоёв, трассировка), радиотехнические (расчёт паразитных наводок), теплотехнические (температурный режим работы платы и элементов), конструктивные (размещение элементов), технологические (выбор метода изготовления) задачи. 

Целью данного курсового проекта является разработка печатного узла микшера. В ходе разработки проекта мы выполним следующие      действия:

      выполним чертеж схемы электрической принципиальной;

      составим перечень элементов;

      выполним трассировку ПП;

      оформим сборочный чертеж;

      выполним спецификацию.

1.Основные определения и типы печатных плат

Печатные платы (ПП) – основа печатного монтажа любой ЭА, при котором МС, полупроводниковые приборы, ЭРЭ и элементы коммутации устанавливаются на изоляционное основание с системой токопроводящих полосок металла (проводников), которыми они электрически соединяются между собой в соответствии с электрической принципиальной схемой.

Печатный монтаж – способ монтажа, при котором электрическое соединение элементов электронного узла, включая экраны, выполнено с помощью печатных проводников.

Печатный проводник – проводящая полоска в проводящем рисунке.

В ЭА применяют ПП практически на всех уровнях конструктивной иерархии:

- на нулевом – в качестве основания ГИС и микросборок;

- на первом и последующих – в качестве основания, механически и электрически объединяющего все элементы, входящие в схему электрическую принципиальную ЭА.

Государственным стандартом предусмотрены следующие типы ПП:

- односторонняя печатная плата (ОПП) – ПП, на одной стороне которой выполнен проводящий рисунок (рис. 4.2, а);

- двусторонняя печатная плата (ДПП) – ПП, на обеих сторонах которой выполнены проводящие рисунки и все требуемые соединения (рис. 1);

- многослойная печатная плата (МПП) – ПП, состоящая из чередующихся слоев изоляционного материала с проводящими рисунками на двух или более слоях, между которыми выполнены требуемые соединения;

- гибкая печатная плата (ГПП) – ПП, имеющая гибкое основание;

- гибкий печатный кабель (ГПК) – система параллельных печатных проводников, размещенных на гибком основании.

б

Рис 1. Основные типы печатных плат:

а – односторонняя ПП; б – двусторонняя ПП

На рисунке приведены следующие обозначения:

t – ширина печатного проводника;

s – расстояние между печатными проводниками;

Q – расстояние от края ПП (выреза, паза) до элементов проводящего рисунка;

b – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (поясок);

D – диаметр контактной площадки;

d – диаметр отверстия;

– толщина фольги;

–толщина материала основания печатной платы;

– толщина ПП;

l – расстояние между центрами (осями) отверстий.

Проводящий рисунок – совокупность всех элементов на отдельном слое ПП, образованных проводящим материалом (печатные проводники, контактные площадки, концевые контакты печатного разъема и др.).

Перемычка ПП – отрезок проводникового материала, не входящий в рисунок ПП и обеспечивающий электрическое соединение между двумя точками проводящего рисунка на одной стороне ПП (устанавливается при невозможности выполнить соединение печатным проводником).

Разновидности отверстий на печатной плате – монтажные (могут быть металлизированными) и крепежные (для механического крепления ПП на шасси, для крепления разъемов и т.д.).

Каждое монтажное и переходное отверстие должно быть охвачено контактной площадкой.

2.Односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы

Таблица 1

Схемы сечений ОПП и ДПП

ОПП содержат один слой проводящего рисунка и имеют следующие достоинства:

высокая точность выполнения проводящего рисунка;

отверстия можно использовать и без металлизации;

возможность установки ЭРЭ, ПП и ИМС на поверхность платы без дополнительного изоляционного покрытия;

относительно низкая стоимость.

ДПП требует металлизации монтажных и переходных отверстий, что усложняет технологию изготовления (два этапа меднения – химическое, а затем и гальваническое).

Для металлизации отверстий могут быть использованы пистоны с последующей их зенковкой.

Печатные платы с металлизированными отверстиями более надежны в эксплуатации, так как обеспечивается лучшее сцепление навесных ИМС и ЭРЭ с печатными проводниками и с основанием платы.

ДПП на металлическом основании с нанесенным на него электроизоляционным покрытием применяются, когда нужно обеспечить отвод тепла при размещении на плате тепловыделяющих ЭРЭ и полупроводниковых приборов большой мощности.

МПП имеют много разновидностей. Например, МПП со сквозными металлизированными отверстиями представляют собой чередование проводящих и склеивающих диэлектрических слоев. Применяются для установки элементов, как с планарными, так и со штыревыми выводами. Они обеспечивают более плотный монтаж.

3.Методы конструирования ПП

Выделяют следующие методы конструирования ПП:

1. Ручной метод.

При данном методе размещение изделий электронной техники на печатной плате  и трассировку печатных проводников осуществляет конструктор. Этот метод обеспечивает оптимальное распределение  проводящего рисунка.

Порядок организации работ  при ручном методе: принципиально-электрическая схема разбивается на функционально связанные группы и производится размещение  навесных элементов в каждой этой группе; группа элементов, имеющая наибольшее количество связей с уже размещенной группой навесных элементов размещается рядом и т.д.

2. Полуавтоматизированный метод.

Этот метод предполагает размещение навесных изделий электронной техники с помощью ЭВМ и ручная трассировка, или ручное размещение изделий электронной техники и автоматизированная трассировка. Этот метод обеспечивает более высокую производительность в сравнении с ручным методом.

3. Автоматизированный метод.

Данный метод предусматривает кодирование исходных данных, размещение навесных элементов и трассировку печатных проводников с использованием ЭВМ. Допускается  доработка отдельных соединений вручную.

Ограничения при проектировании ПП:

1. размещение массивных элементов на поверхности печатной платы:

их следует размещать по краю ПП, особенно учитывается при предполагаемой эксплуатации изделия в условиях механических воздействий;

2. размещение тепловыделяющих элементов:

их следует размещать вдали от  элементов,  которые чувствительны к теплу и могут изменять свои параметры при изменении температуры;

3. обеспечение электромагнитной совместимости элемента:

близкое размещение отдельных элементов может создать возникновение емкостной или индуктивной связи между ними, а эти связи принципиальной схемой не предусмотрены. Эти различия нарушают работоспособность  устройства, и вместо усилителя мы можем получить, например, генератор.

4.Последовательность процесса конструирования печатных плат

Рекомендуется следующий порядок конструирования плат:

изучение технического задания на изделие, в состав которого входит печатная плата;

определение условий эксплуатации и группы жесткости;

выбор типа и класса точности;

выбор размеров и конфигурации;

выбор материала основания;

выбор конструктивного покрытия;

размещение навесных элементов и трассировка печатных проводников;

выбор метода маркировки и ее расположения;

разработка конструкторской документации.

Условия эксплуатации, хранения и транспортирования определяют на основании требований ТЗ на изделие, в состав которого входит печатная плата.

В зависимости от условий эксплуатации в соответствии с ГОСТ 23752-79 определяют группу жесткости, предъявляющую соответствующие требования к конструкции печатной платы, к используемому материалу основания и необходимости применения дополнительной защиты от климатических, механических и других видов воздействий. Эти требования записывают в технических требованиях на поле чертежа печатной платы.