Поиск аналогов

Был произведен поиск аналогов и прототипов, основные технические и эксплуатационные характеристики ко­торых приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнительные характеристики аналогов

Показатели	Число ИС	Ток потребления, мА	Напряжение питания, В	Коэффициент умножения	Вид входного сигнала
Разрабатываемое устройство	17	Не более 100	12	Дробное число	Непериодический
Умножитель частоты - 1	3	100	5	Целое число	Периодический
Умножитель частоты - 2	12	150	+15 +5	Целое число	Периодический

Аналоги:

1. Умножитель частоты - 1. Отличие умножителя частотыот названной выше схемы состоит в том, что данное устройство рассчитано на напряжение питания 12 В, а не 15 В, имеет более современную элементную базу, при этом по надёжности превосходит указанный аналог.

2. Умножитель частоты - 2. Отличие разрабатываемого устройства от данного состоит в меньшем напряжении питания. Из этого же следует уменьшение потребляемого тока устройства. За счет применения одного источника питания вместо двух (+5 и +15 В) разрабатываемое устройство может комплектоваться более простым источником питания или батареей аккумуляторов, что повышает его мобильность и простоту в обслуживании.

Недостатком обоих аналогов является отсутствие возможности умножения частоты на нецелое число и невозможность работы с непериодическим входным сигналом. Это существенно сужает универсальность, следовательно, и область применения названных устройств.

Из сравнения аналогов следует, что разрабатываемое устройство имеет более широкий диапазон применения, может использоваться со значительно более сложными цифровыми устройствами.

Вывод:

• разрабатываемое устройство не уступает аналогам по показателям, и превосходит по многим из них. Например, сравнительно низкое однополярное напряжение питания, возможность умножения частоты на нецелое число, возможность работы с непериодическим входным сигналом.

Разработка и расчёт варианта компоновки печатной платы заданной э3.

Как известно из инженерной практики, правильное размещение корпусов ИС на печатной плате конструктивной иерархии первого уровня зависят их габаритные размеры схемы, масса, помехоустойчивость и т.д. Естественно, чем плотнее будут расположены корпуса ИС на печатной плате, тем жестче будет тепловой режим, помехи при работе, и наоборот, чем больше расстояние между корпусами ИС, тем не эффективней используется объем и длина электрических связей, следовательно, возникают помехи. Поэтому на установку ИС необходимо обращать серьезное внимание с учётом назначения электрического средства и режимов его работы.

Размещение ИС проводят с определенными требованиями по помехоустойчивости и в соответствии с шагом установки. Выбор шага установки ИС определяется из условий: назначения и эксплуатации ЭС. Вне зависимости от типа ИС шаг установки применяется равным: 2,5мм, 1,25мм, 0,625мм.

Микросхемы на печатной плате располагаются линейно в ряды или в шахматном порядке. Такое расположение ИС и ЭРЭ позволяет автоматизировать процесс сборки и монтажа.

Установка ИС на печатные платы производится в соответствии ОСТа 4ГО.010.030- 97 «Установка навесных элементов на печатные платы».

Печатная плата содержит две зоны установки (Рис 1.):

1. Зону установки ИС и ЭРЭ;

2. Технологическую зону, которая в свою очередь делится на две части:

а).технологическая зона для установки (например: разъема(Х1) и экстрактора(Х2) )

б).технологическая зона для направляющих и маркировки (У1,У2)

ИС и ЭРЭ на технологических зонах не устанавливаются.

На печатной плате ИС располагаются по рядам (линейно) расстояние между ними по торцам должно быть не менее 1,5мм и по бокам не менее 1,2мм. ИС располагаемые в зоне установки должны маркироваться координатным способом, то есть зона установки делится по координатам на области, где устанавливают ЭРЭ и ИС и они обозначаются по Х и У, такое разбиение на зоны позволяет быстро находить нужный ЭРЭ и ИС расположенные на печатной плате.(Рис2.)

При конструировании печатных плат необходимо руководствоваться стандартами и НТД:

1. Выбор соотношение сторон печатной платы (для упрощения компоновки и унификации размеров рекомендуются масштабы сторон: 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 1:2, 1:3, 1:4). Печатные платы рекомендуется изготавливать в прямоугольной форме.

2. Выбор количества слоёв печатной платы. Рекомендуется стремиться к минимизации слоёв.

3. Выбор координатной сетки. Рекомендуемый шаг сетки: 2,5мм, 1,25мм, 0,625мм. Начало координатной сетки рекомендуется устанавливать в левом нижнем углу печатной платы технологического отверстия.

4. Выбор параметров печатных проводников.

5. Выполнение рисунка электрического соединения.

Исходными данными для расчета компоновки ТЭЗа по схеме электрической принципиальной являются установочные площади ЭРЭ и ИС, приведенные в таблице 1.

Таблица 2 – Установочные площади ЭРЭ и ИС

Наименование элемента	Тип элемента	Кол-во	Размер			Установочная площадь одного элемента
			Д	Е	А
Микросхемы	КР561ЛЕ2	1	19,5	7,5	5,0	146,25
	КР561ЛН2	1
	КР561ЛА8	1
	КР561ИЕ11	8
	КР561ИР9	4
	КР561ТМ2	2
Транзистор	КТ3102ДМ	1	5,84	13,5	5,3	26,8
Диод	КД522А	1	5,8	1,9	-	11,02
Конденсаторы	К10-17	13	8,6	1,5	5,5	67,5
Резисторы	МЛТ-0,125	11	2,2	8	-	17,6
Кварцевый резонатор	РК415	2	11	10	3,6	49,5
Дроссель	К15х8х5	1	15	8	5	120

Площадь платы, необходимая для размещения элементов:

где К_S=1...3 - коэффициент, учитывающий шаг установки элементов на плате.

Примем К_S=1,5, тогда

Принимаем размер зоны для установки ЭРЭ и ИС S_уст=6006,25 мм² (77,5х77,5).

Зададимся размерами вспомогательных участков печатной платы. Размер участков a₁ и a₂, предназначенных для маркировки и клеймения печатной платы принимаем равными 5 мм. Размер l_b1=5 мм т.к. печатная плата устанавливается непосредственно в корпус. Принимаем l_b2=5 мм.

С учетом вспомогательных участков габаритные размеры платы будут 87,5х87,5 при S_платы=7656,25 мм². Данный размер соответствует ГОСТ 10317-84.

Следующим этапом компоновки печатной платы является размещение в заданных габаритных размерах всех элементов ЭРЭ и ИС, указанных в принципиальной электрической схеме. Эскиз печатной платы изображён в приложении 1, эскиз электрической принципиальной схемы приведён в приложении 2.

Коэффициент заполнения печатной платы равен:

Выводы:

• Была рассчитана печатная плата для изготовления умножителя частоты импульсов.

• В результате расчета был выбран оптимальный вариант компоновки печатной платы, коэффициент заполнения которой К_з= 0,64.