6. Проверочные расчеты

6.1 Расчет сопротивления изоляции

Значение сопротивления изоляции рассчитывается по формуле [12]:

, где

–поверхностное сопротивление изоляции,

объемное сопротивление изоляции:

для проводников на разных сторонах печатной платы

для проводников на одной стороне печатной платы.

где

(для материала СТНФ)

мм - зазор между параллельными проводниками.

–наибольшая длина параллельных проводников

(для материала СТНФ)

- толщина печатной платы.

площадь проекции печатных проводников друг на друга, идущих на разных сторонах платы.

ширина проводника.

Возьмем для расчетов наименьшее из значений

Для нормальной работы схемы сопротивление изоляции между разобщенными цепями в условиях наивысшей влажности должно превышать входное сопротивление _. коммутируемых схем более чем в 1000 раз. Для ИМС серии 1533 [1] .

, значит, зазор между проводниками увеличивать не надо.

6.2 Помехоустойчивость. Паразитная емкость между печатными проводниками

Расчеты согласно [12,13]:

Сначала определим, являются ли сигнальные проводники длинными линиями или короткими, для этого найдем критическую длину линии:

,где t_ср – среднее время фронта импульса, составляющее для серии ИМС 1533. Выбираем наихудший случай для микросхемы 1533ЛН1 t_ср = 15 нс, τ₀ – удельное время задержки распространения сигнала, зависящее от физических параметров среды и равное , где

τ₀₀ = 3,0 нс/м – время, необходимое для прохождения электромагнитной волной расстояния в 1 метр.

- диэлектрическая проницаемость среды для проводников, для ПП покрытых защитным покрытием. Диэлектрическая проницаемость =2,4 – покрытияISOTEMP, =5,5 – материала основания ПП – стеклотекстолита СТНФ.

= =(2,4+5,5)/2=3,95

μ = 1 – магнитная проницаемость.

Получаем , тогда критическая длина линии связи составляет:

м. В разрабатываемом устройстве длины проводников гораздо меньше (максимальная длина проводника на одной стороне ПП составляет 1,15 м), а значит, мы имеем дело с короткой линией связи.

Для коротких линий связи справедливы расчеты, приведенные ниже.

Паразитная емкость возникает в трех случаях:

а) Паразитная емкость параллельных печатных проводников относительно проводящей земной плоскости (рис. 7)

Рис. 7. Взаимная ориентация проводников и земляной плоскости

Погонная емкость параллельных печатных проводников, расположенных на внешней стороне платы, относительно проводящей земляной плоскости:

, где

,

= - диэлектрическая проницаемость среды для проводников, для ПП покрытых защитным покрытием. Диэлектрическая проницаемость=2,4 – покрытияISOTEMP, =5,5 – материала основания ПП – стеклотекстолита СТНФ.

толщина печатной платы.

h_ф = 53·10^-6 м – толщина фольги

S = 0,25 – минимальное расстояние между элементами печатного рисунка в 3 классе точности

= =(2,4+5,5)/2=3,95

б) Паразитная емкость параллельных печатных проводников расположенных с разных сторон диэлектрического основания платы (см. рис. 8)

Рис. 8. Взаимная ориентация проводников, расположенных с разных сторон ПП

Погонная емкость проводников, расположенных с разных сторон диэлектрического основания платы:

в) Паразитная емкость одиночного проводника относительно проводящей земляной плоскости (см. рис. 9)

Рис. 9. Взаимная ориентация одиночного проводника и земляной плоскости

Погонная емкость одиночного проводника относительно проводящей земляной плоскости:

Общая погонная емкость составляет

Максимальное значение длины сигнальных проводников в этом случае составляет:

., где С_доп - допустимая паразитная емкость. Для цифровых ИМС серии 1533 [1] , тогда максимальная длина сигнального проводника может составлять. В схеме отсутствуют проводники такой длины, а значит, устройство отвечает требованию электрической совместимости по максимально допустимой паразитной емкости.