Расчет электрических и конструктивных параметров элементов печатной платы

печатная плата регистратор колебание

Расчет электрических и конструктивных параметров включает в себя расчет диаметров монтажных и переходных отверстий, контактных площадок, ширины печатного проводника и падения напряжения на печатном проводнике.

При компоновке радиоэлектронной аппаратуры должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость и стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта.

Также необходимо учитывать дополнительные требования: длина печатных проводников должна быть минимальна; количество пересечений печатных проводников должно быть минимально.

Диаметр монтажного отверстия рассчитывается по формуле

 

d_отв > d_в + ∆ + 2h_г + δ_д ,

 

где d_в - диаметр вывода элемента, мм;

∆ - зазор между выводом и монтажным отверстием, мм;

2h_г - толщина гальванически наращенной меди, мм;

δ_д - погрешность диаметра отверстия.

Диаметр монтажного отверстия для КР140УД1208

d_отв = 0,3 + 0,5 + 0,05 = 0,85 мм

Диаметр монтажного отверстия для К561ЛЕ5

d_отв = 0,35 + 0,5 + 0,05 = 0,9 мм

Диаметр монтажного отверстия для К176ИЕ1

d_отв = 0,5 + 0,5 + 0,05 = 1,05 мм

Диаметр монтажного отверстия для К561ИЕ16

d_отв = 0,3 + 0,5 + 0,05 = 0,85 мм

Диаметр монтажного отверстия для KC106A

d_отв = 0,3 + 0,5 + 0,05 = 0,85 мм

Диаметр монтажного отверстия для МЛТ (0,125)

d_отв = 0,3 + 0,5 + 0,05 = 0,85 мм

Диаметр монтажного отверстия для K50 – 16

d_отв = 0,5 + 0,5 + 0,05 = 1,05 мм

Диаметр контактной площадки рассчитывается по формуле

 

d_кп = d_отв + 2b + c,

 

где d_отв – диаметр монтажного отверстия;

b – минимально необходимая радиальная ширина кольца, мм

с – технологический коэффициент погрешности производства, мм.

диаметр контактной площадки для КР140УД1208

d_кп = 0,85 + 1,1 + 0,1 =2,05 мм

диаметр контактной площадки для К561ЛЕ5

d_кп = 0,9 + 1,1 + 0,1 = 2,1 мм

диаметр контактной площадки для К176ИЕ1

d_кп = 0,5 +1,1 + 0,1 = 1,7 мм

диаметр контактной площадки для К561ИЕ16

d_кп = 0,85 + 1,1 + 0,1 = 2,05 мм

диаметр контактной площадки для КС106А

d_кп = 0,85 + 1,1 +0,1 = 2,05 мм

диаметр контактной площадки для МЛТ (0,125)

d_кп = 0,85 + 1,1 +0,1 = 2,05 мм

диаметр контактной площадки для K50 – 16

d_кп = 1,05 + 1,1 +0,1 = 2,25 мм

Площадь печатной платы рассчитывается по формуле

 

S = S_общ * К + S_всп.з ,

 

где S_общ – общая площадь установленных на плате элементов, мм;

К – коэффициент площади размещения элементов;

S_всп.з – площадь вспомогательных зон.

В соответствии с расчетным разделом площадь платы принимаем равной

S _п.п. = 1758 * 2 + 6 = 3522 мм².

В соответствии с ГОСТ 1037 – 79 выбираем линейный размер 85 × 62.

Расчет надежности

 

Расчет надежности выполняется на этапе технического проекта, когда основные схемотехнические и конструктивные проблемы решены, но имеется возможность изменить режим работы элементов. Расчеты выполняются для периода нормальной эксплуатации, когда интенсивность отказов постоянна и отказы являются случайными и независимыми.

Порядок расчета надежности:

- элементы системы разбить на группы с одинаковыми интенсивностями отказов;

- посчитать число элементов в каждой группе;

- выписать из справочника значение l_0i;

- определить коэффициенты режимов в зависимости от коэффициентов нагрузки и температуры;

- рассчитать значение l_Эi с учетом коэффициентов;

- рассчитать значение l_Эi • N_i;

- рассчитать интенсивность отказов всей системы l_С;

- рассчитать среднюю наработку до первого отказа tcp;

- рассчитать вероятность безотказной работы P(t);

- построить график вероятности безотказной работы. Расчет интенсивности отказа каждой группы ЭРЭ производим по формуле

 

l_Э=l₀*Кэ*Кр

 

где l₀ - интенсивность отказов группы ЭРЭ без учета коэффициентов; Кэ — коэффициент эксплуатации; Кр - коэффициент режима.

Расчет интенсивности отказа каждой группы ИМС производим по формуле:

 

l_Э=l₀*Кэ*Ксл

 

где l₀ - интенсивность отказов группы ИМС без учета коэффициентов;

К_э - коэффициент эксплуатации;

К_сл- коэффициент режима. Расчет интенсивности отказов всей системы производим по формуле:

 

 

где l_эi- интенсивность отказов группы с учетом коэффициентов;

Ni – количество элементов в группе. Расчет средней наработки до первого отказа проводим по формуле:

 

tcp= l / l*c.

 

Таблица 1. Расчет надежности.

№ гр.	Обозначение элементов	Наименование элементов	Кол. Ni	l0*106 1/ч	Режимы работы					lэ 106 1/ч	lэi Ni 106 1/ч
					t°C	Кн	Кэ	Кр	Ксл
1	DA1	КР140УД1208	1	0,4	30	0,3	2,3	-	1,5	0,92	0,92
2	DD1- DD3	К561ЛЕ5	3	0,5	30	0,3	2,3	-	1,5	1,15	3,45
3	DD4	К176ИЕ1	1	0,5	30	0,3	2,3	-	1,5	1,15	1,15
4	DD5	К561ИЕ16	1	0,5	30	0,3	2,3	-	1,5	1,15	1,15
5	VD1	КС106А	1	2	30	0,3	2,3	0,25	-	1,15	1,15
6	R1…R16	МЛТ	16	0,06	30	0,3	2,3	0,35	-	0,048	0,7728
7	С1…С6	К50-16	6	0,5	30	0,3	2,3	0,6	-	0,69	4,14
	Пайка	-	126	0,01	30	0,3	2,3	-	-	0,01	1,26

 

К = 13 – интенсивность отказов 1,26

l_с = 13*10^-6 1/ч

Тс = 1/l_с = 1/(13/10^-6) = 76923

 

Таблица 2. Расчет P(t)

t	0	7432	14665	28776	40350	60155	76923
P(t)	1	0,913	0,833	0,6948	0,594	0,4584	0,368

 

График вероятности безотказной работы.