Описание монтажной схемы

 

Печатная плата

 

При конструировании печатных плат используется четыре главных критерия выбора:

- габаритный критерий;

- критерий плотности рисунка и толщины проводящего слоя;

- критерий числа слоев;

- критерий материала основания.

По ГОСТ 23752-79 выбираем первый класс плотности рисунка печатной платы. Для данного класса плотности имеем:

- ширина проводника не менее 0.5 мм;

- расстояние между проводниками не менее 0.5 мм;

- разрешающая способность 1.0 линий/мм.

Сборочный чертеж

 

Все детали УМЗЧ размещены на одной плате из фольгированного стеклотекстолита (СФ-1Н-50). Исключение составляют транзисторы VT3, VT4, VT7, VT8, установленные на теплоотводах с общей площадью рассеиваемой поверхности 1200 мм2 [5].

Расчет надежности

 

Надежность аппаратуры определяется надежностью и количеством используемых в ней элементов. Так как надежность является одним из основных параметров изделия, то, проектируя аппаратуру, ее следует оценить наряду с другими параметрами и на основе этих расчетов делать выводы о правильности выбранной схемы и конструкции изделия [1].

Вероятность безотказной работы P(tр) и среднее время наработки на отказ Tср достаточно полно характеризуют надежность прибора.

 

,

 

где l - интенсивность отказа.

 

,

 

где li – интенсивность отказа i-го элемента.

 

,

 

Влияние внешних факторов на радиоэлементы оценивается с помощью коэффициента нагрузки.

 

Для транзисторов: ,

 

где P – фактическая мощность, рассеиваемая на коллекторе, Pmax – максимальная допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе.

Для резисторов: ,

 

где P – фактическая мощность, рассеиваемая на резисторе, Pн – номинальная мощность.

 

Для конденсаторов: ,

 

где U – фактическое напряжение, приложенное к конденсатору, Uн – номинальное напряжение конденсатора

 

Для диодов: ,

 

где I – фактический выпрямленный ток, а Imax – максимально допустимый выпрямленный ток.

Расчет по постоянному току был произведен с помощью программы Electronics Workwench 5.12 (Таб. 1).

 

Таблица 1

Наименование, тип элемента	Фактическое значение параметра	Номинальное значение параметра	K	a	l0, 10-6 (1/ч)	, 10-6 (1/ч)
Диоды VD1 КС515А VD2 КС515А VD3 КД510А VD4 КД510А VD5 КД510А VD6 КД510А VD7 КД510А VD8 КД510А	I=3мА I=3мА I=34мА I=34мА I=34мА I=34мА I=81мА I=81мА	Imax=53мА Imax=53мА Imax=0,2А Imax=0,2А Imax=0,2А Imax=0,2А Imax=0,2А Imax=0,2А	0,057 0,057 0,17 0,17 0,17 0,17 0,4 0,4	0,3 0,3 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5	0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2	0,06 0,06 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Конденсаторы C1 К31П-5 C2 К31П-5 C3 К31П-5 C4 К31П-5 C5 К31П-5 C6 К31П-5 C7 К31П-5 C8 К31П-5 C9 К31П-5	U=1В U=2В U=2В U=3В U=0,4В U=8В U=8В U=11В U=11В	Uн=100В Uн=100В Uн=100В Uн=100В Uн=100В Uн=100В Uн=100В Uн=100В Uн=100В	0,01 0,02 0,02 0,03 0,004 0,08 0,08 0,11 0,11	0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,3 0,3 0,3 0,3	0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,3	0,016 0,016 0,016 0,016 0,008 0,024 0,024 0,024 0,024
Микросхема DA1 К544УД2Б	I=0,05нА	Iвх=0,15нА	0,33	0,5	0,2	0,1
Резисторы R1 МЛТ R2 МЛТ R3 МЛТ R4 МЛТ R5 МЛТ R6 МЛТ R7 МЛТ R8 МЛТ R9 МЛТ R10 МЛТ R11 МЛТ R12 СП3-38Д R13 МЛТ R14 МЛТ R15 МЛТ R16 МЛТ R17 МЛТ R18 МЛТ R19 МЛТ R20 МЛТ R21 МЛТ R22 МЛТ	P=0,013Вт P=0,021Вт P=0,05Вт P=0,07Вт P=0,07Вт P=0,063Вт P=0,004Вт P=0,044Вт P=0,044Вт P=0,081Вт P=0,081Вт P=0,036Вт P=0,102Вт P=0,102Вт P=0,109Вт P=0,109Вт P=0,105Вт P=0,105Вт P=0,098Вт P=0,098Вт P=0.114Вт P=0.114Вт	Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт Pн=0,125Вт	0,104 0,168 0,4 0,56 0,56 0,504 0,032 0,352 0,352 0,648 0,648 0,288 0,816 0,816 0,872 0,872 0,84 0,84 0,784 0,784 0,912 0,912	0,3 0,5 0,5 0,7 0,7 0,7 0,2 0,5 0,5 0,7 0,7 0,5 0,7 0,7 0,9 0,9 0,7 0,7 0,7 0,7 0,9 0,9	0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05	0,015 0,025 0,025 0,035 0,035 0,035 0,01 0,025 0,025 0,035 0,035 0,02 0,035 0,035 0,045 0,045 0,035 0,035 0,035 0,035 0,045 0,045
Транзисторы VT1 КТ814В VT2 КТ815В VT3 КТ825Г VT4 КТ827А VT5 КТ816Г VT6 КТ816Г VT7 КТ817Г VT8 КТ817Г	P=0,3Вт P=0,3Вт P=110Вт P=110Вт P=1,4Вт P=1,4Вт P=12Вт P=12Вт	Pmax=10Вт Pmax=10Вт Pmax=125Вт Pmax=125Вт Pmax=25Вт Pmax=25Вт Pmax=25Вт Pmax=25Вт	0,03 0,03 0,88 0,88 0,056 0,056 0,5 0,5	0,2 0,2 0,95 0,95 0,3 0,3 0,55 0,55	0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2	0,04 0,04 0,2 0,2 0,06 0,06 0,1 0,1

 

Интенсивность отказов:

 

,

 

Средняя наработка на отказ:

 

,

.

 

Из приведенных расчетов можно сказать, что разрабатываемый УМЗЧ будет безотказно работать 5000 часов с вероятностью 98%.

Расчет вибропрочности

 

Радиоэлектронная аппаратура, устанавливаемая на подвижных объектах, в процессе эксплуатации подвергается вибрациям и ударам. В зависимости от характера объекта частота вибраций может лежать в диапазоне от единиц до тысяч герц, а перегрузки могут достигать десятков g [1].

Печатная плата схемы представляет собой пластину. Формула для расчета собственной резонансной частоты пластины, закрепленной в четырех точках:

 

, ,

 

где m, n=1, 2, 3… - целые положительные числа, a – длина платы, b – ширина платы, d – толщина платы, D – жесткость материала платы, E – модуль Юнга, m - коэффициент Пуассона.

Будем рассчитывать первую моду колебаний:

m=1, n=1, b=0,155 м, a=0,2 м, d=0,002 м, r=1800 кг/м3.

,

 Гц.

Примем частоту вынуждающей силы f=50 Гц. Коэффициент виброизоляции равен:

, .

 

Полученные расчеты показывают, что собственная частота конструкции выше, чем частота возбуждающих вибраций. Это означает, что изделие обладает необходимой вибропрочностью.