Расчет параметров надёжности, энергопотребления устройства, электромагнитной совместимости элементов схемы Расчет габаритов печатной платы электронного узла.

Исходными данными для расчета габаритов печатной платы являются справочные данные о корпусах использованных ИМС и дискретных элементов.

Для первой платы:

Наименование элемента	Количество, шт	Площадь одного элемента Si, см^2.	Высота одного элемента h, см.
Стабилизатор 7805	1	0,43	1,9
усилитель TL071	1	0,76	0,4
ИМС ATmega8	1	0,81	0,1
Дешифратор К176ИД1	1	1,58	0,5
Диод 1n4148	4	0,09	0,15
Кварцевый резонатор	1	0,5	0,3
Транзистор BC557	10	0,15	0,7
Транзистор BC337	10	0,15	0,6
Конденсатор К50-35	1	0,5	1,2
Конденсатор К50-35	5	0,2	1,15
Конденсатор К10-17	3	0,58	1,6
Конденсатор К10-17Б	2	0,1	0,4
Конденсатор кд2	1	0,1	0,45
Резистор МЛТ 0,125	28	0,12	0,2

Для второй платы:

Наименование элемента	Количество, шт	Площадь одного элемента Si, см^2.	Высота одного элемента h, см.
Резистор МЛТ 0,125	10	0,12	0,2
Светодиод 5	100	0,25	0,5

Порядок расчета.

1. Производим расчет установочной площади печатной платы по формуле:

S_{уст 1}= S_i=0,43+0,76+0,81+1,58+0,09*4+0,5+0,15*10+0,15*10+0,5+0,2*5+0,58*3+ +0,1*2+0,1+0,12*28=14,34 см

S_{уст 2}= S_i=0,25*100+0,12*38=29,56 см

где S_i – площадь одной ИМС

2. Определяем полную площадь печатной платы по формуле:

S_полн1 = S_уст* К_исп=14,34*2,5=35,85 см²

S_полн2 = S_уст* К_исп=29,56*2=59,12 см²

где К_исп – коэффициент использования печатной платы (2…3)

3. Определяем длину и ширину печатной платы по значению S_полн подбором.

Длина1=11 см	Ширина1=7 см
Длина2=14 см	Ширина2=16 см

4. Определяем объем печатной платы по формуле:

V₁ = 1.5*B₁*L₁*H=1,5*11*7*1,9=219,45 см³

V₂ = 1.5*B₂*L₂*H=1,5*14*16*0,5=168 см³

H – высота самого высокого элемента с учетом зазоров и толщины печатной платы

В – ширина печатной платы,

L – длина печатной платы.

Наивысший элемент для первой платы – стабилизатор 7805. Его высота – 1,9 см.

Полная высота платы с учетом пайки, толщины печатной платы, зазоров равна – 2,8 см.

Наивысший элемент для второй платы – светодиод 5мм. Его высота – 0,5см.

Полная высота платы с учетом пайки, толщины печатной платы, зазоров равна – 1,4 см.

Расчет печатного монтажа платы электронного узла.

Двусторонняя печатная плата изготавливается электрохимическим методом и имеет 3-й класс точности.

Исходными данными для расчетов являются следующие справочные данные:

1. толщина фольги t

2. максимальный ток через проводник I_мах

3. максимальная длина проводника l

4. допустимое падение напряжения на проводнике U_доп

5. максимальный диаметр выводов элементов d_э

6. расстояние между выводами микросхемы L₀

7. допустимая плотность тока j_доп

8. удельное сопротивление 

Исходные данные:

1. t = 35 мкм = 0,035 мм

2. I_мах = 0,5 А

3. l = 0,2 м

4. U_доп = 0,2 В

5. d_э = 0,5 мм

6. L₀ = 2,5 мм

7. j_доп = 20 А/мм²

8.  = 0.05 Ом*мм²/м.

Порядок расчета.

1. Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току в цепях питания и заземления с учетом данных:

b_min1 = I_мах / (j_доп*t) = 0,5/(20*0,035)=0.714

2. Определяем минимальную ширину проводника исходя из допустимого падения напряжения на нем:

b_min2 = (*I_max*l)/(t*U_доп) = (0,05*0,5*200)/(0,35*0,2)= 714.286

3. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий:

d= d_э+ d_но + r = 0,5+ 0,1 +0,2=0,8

где d_э-максимальный диаметр вывода МС

d_но-нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного

отверстия

r – разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным

диаметром вывода МС, выбирается в пределах 0,1-0,4мм

4. При выборе значения диаметра отверстия следует учитывать, что должно выполняться неравенство:

d_minH_расч* = 2*0,33=0,66

d_min0,66

где Н_расч-расчетная толщина платы (2 мм)

-отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы (0,33)

5. Рассчитываем минимальный диаметр контактных площадок:

D_min=D_min1+1.5t=2,27+1,5*0,035=2,3225

где D_min1-минимальный эффективный диаметр площадки

D_min1­=2*(b_m­+d_max/2+d+р)=2*(0,035+1,5/2+0,1+0,25)=2,27

где b_m-расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (0,035 мм)

d и р - допуски на расположение отверстий и контактных площадок (0,1 мм и 0,25мм соответственно)

d_max-максимальный диаметр просверленного отверстия

d_max=d+d+(0,1…0,15)=0,8+0,1+0,6=1,5

где d-допуск на отверстие (0,1 мм)

6. Определяем максимальный диаметр контактной площадки:

D_max=D_min+0.03=2,3225+0,03=2,3525

7. Определяем минимальную ширину проводников:

b_min=b_min3+0.03=0,18+0,03=0,21

где b_min3-минимальная эффективная ширина проводника, для плат 3-го класса точности 0.18 мм

8. Определяем максимальную ширину проводника:

b_max=b­_min+(0.02…0.06)=0,21+0,04=0,25

9. Определяем минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

S_1min=L₀-D_max/2 - p – b_max/2 - l =2,5-2,3525/2-0,25-0,25/2-0,1=0,84875

где L₀ – расстояние между центрами рассматриваемых элементов

10. Определяем минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

S_2min=L₀-D_max - 2p=2,5-2,3525-2*0,25=0,3525

11. Определяем минимальное расстояние между двумя проводниками:

S_3min = L₀ – b_max – 2l =2,5-0,25-2*0,1=2,05

где l - допуски на расположение проводников (0,1 мм)