Анализ и расчет конструктивных параметров ЭВС

Цель работы:

Получение практических навыков анализа и расчета конструктивных параметров ЭВС.

Основные положения

При выборе элементной базы (ИС, ЭРЭ, разъемы) следует руководствоваться тем, чтобы полностью обеспечивать функционирование изделия с учетом требований помехоустойчивости, степени интеграции ИС, быстродействия и т.п., которые заложены в техническом задании.

При конструировании (печатной платы) ПП наиболее предпочтительной конструкцией является прямоугольная форма ПП. Предварительно геометрические размеры ПП определяются исходя из количества ИС и других ЭРЭ.

При выборе ПП, ее размеров, меньше 100мм, кратность стороны ПП выбирается с размером 2.5мм, при размере до 350мм, кратность стороны 5мм и до 470мм, кратность 10мм. Соотношение линейных размеров ПП должно быть не более 4:1. Максимально допустимый размер ПП – 470мм, что определяется максимально допустимым прогибом ПП.

Выбор элементной базы устанавливаемой на печатную плату

При выборе элементной базы (ИС, ЭРЭ, разъемы) следует руководствоваться тем, чтобы полностью обеспечивать функционирование изделия с учетом требований помехоустойчивости, степени интеграции ИС, быстродействия и т.п., которые заложены в техническом задании.

Степень интеграции ИС по ГОСТ 17021-84 определяется по формуле:

                                                 (1)

где  g – коэффициент, определяющий степень интеграции.

n – число элементов и компонентов в ИС.

Данные о числе компонентов в ИС, а также установочные размеры элементов устройства приведены в таблице 1.

Коэффициент применяемости ИС g-ой степени интеграции определяется по формуле:

,                                            (2)

где N_gi – число ИС i-го типа g-ой степени интеграции;

n_gi – число эквивалентных элементов в ИC i-го тина g-ой степени интеграции;

m_g  – число типов ИС g-ой степени интеграции.

Таблица 1 – Установочные размеры элементов   

Подставив численные значения, приведенные в таблице 1 получим:

При конструировании (печатной платы) ПП наиболее предпочтительной конструкцией является прямоугольная форма ПП. Предварительно геометрические размеры ПП определяются исходя из количества ИС и других ЭРЭ.

Согласно ГОСТ 10317-84 размеры каждой стороны ПП должны быть кратными:

2.5мм – при длине до 100мм;

5мм – при длине до 350мм;

10 мм – при длине до 450мм;

Соотношение линейных размеров ПП должно быть не более 4:1. Суммарную площадь  зоны установки ИС и ЭРЭ на печатную плату можно ориентировочно определить по формуле:

,                                                              (3)

где S_yi– установочная площадь i-го ЭРЭ, ИС и т.п. (таблица 1);

k_s – коэффициент, учитывающий шаг установки, k_s=1..3;

n – количество ИС и ЭРЭ.

Примем значение коэффициента k_s=1,5 учитывая требования помехозащищенности и соблюдения теплового режима. Подставляя данные таблицы 1 в формулу 3, получим:

.

На плате должны быть предусмотрены вспомогательные участки x1, x2, y1, y2 технологической зоны для установки разъемов, маркировки, крепежных отверстий и направляющих (x1=x2=y1=y2=10мм). Исходя из ориентировочных размеров зоны установки ИС и ЭРЭ, шага установки элементов, вспомогательных участков выбираются размеры сторон ПП:

l = 80 мм;

b= 70 мм.

На рисунке 1 приведен эскиз печатной платы.

Рисунок 1 – Эскиз печатной платы

Количество ИС и ЭРЭ, размещаемых на печатной плате можно определить по формуле:

                                                  (4)

          где  - максимальное количество ИС и ЭРЭ, которые могут быть размещены на одной стороне ПП;

                - количество ИС и ЭРЭ в одном ряду по оси Х;

                - количество рядов на печатной плате;

                =1 для штыревых выводов ИС, и 1 или 2 для планарных выводов ИС.

Определим максимальное количество элементов, которое возможно установить на плату данного размера по горизонтали и по вертикали:

;                                    (5)

,                                   (6)

где l_on, b_on– длина и ширина посадочного места соответственно;

l_хo, b_yо – шаг установки по оси x и y соответственно.

Расстояния между торцами ИС должно быть более одного миллиметра. Между боковыми гранями не менее 1,2 мм.  Возьмем расстояние между торцами и боковыми гранями 2,5мм.

;

.

Подставим полученные значения в формулу 4 и округляя до ближайшего