Лабораторна робота 5

Тема:Створення комплекту конструкторської документації і PCB пакету PCB САПР P-CAD 2006.

Мета роботи:

1. Короткі теоретичні відомості:

Для розміщення компонентів і трасування ДП вручну використовується графічний редактор P-CAD PCB. Особливостями даного редактора є наявність розвинутих засобів оформлення КД на ДП. Крім того значно розширені можливості роботи з різними типами наскрізних та перехідних отворів і контактних майданчиків.

Розрахунок необхідної площі плати і вибір її розмір.

Методика розрахунку

При визначенні розмірів друкованої плати керуються такими даними:

1. встановлювальна площа розміщених на платі ЕРЕ -S_м;

2. площа допоміжних зон S_д;

3) допустимі габарити плати згідно з вибраним класом точності та щільності друкованого монтажу;

4) умови експлуатації;

5) допустимі співвідношення сторін (за жорсткістю зовнішніх впливів, способом закріплення плати, її товщиною, допустимим часом затримки сигналу, тощо);

Необхідна площа друкованої плати визначається за формулою:

(5.1)

Визначивши за цією формулою необхідну площу плати, вирішують питання з урахуванням допустимих розмірів про кількість вибраного виду плати чи про необхідність переходу до іншого виду. Потім визначають розміри сторін друкованої плати. Доцільно вибрати типорозмір плати із ряду рекомендованих ГОСТ 4.010.020-83.

Якщо відступають від цього ряду, то необхідно врахувати наступне:

1. максимальне співвідношення сторін не рекомендується вибирати більше 4:1.У крайньому разі при великих співвідношеннях передбачають додаткове закріплення плати (наприклад, кріпильний отвір в центрі плати, тощо);

2. розміри плати вибирають кратними: 2.5мм при довжині більшої сторони до 100мм; 5,0мм при довжині більшої сторони від 100 до 350мм при довжині більшої сторони понад 350мм.

Встановлювальна площа ЕРЕ - це площа простої геометричної фігури (квадрата, прямокутника трикутника, кола), в яку вписується проекція встановленого на плату ЕРЕ разом з виводами [3]. Встановлювальна площа кожного ЕРЕ визначається, виходячи з вибраного варіанту встановлення ЕРЕ на платі та вимог до формовки виводів. Визначивши встановлювальну площу кожного ЕРЕ, знаходять необхідну площу під їх розміщення Для низької щільності монтажу:

(5.2)

При високій щільності:

(5.3)

де S_кг - сумарна встановлювальна площа крупногабаритних ЕРЕ (конденсатори в прямокутних корпусах, резистори змінного опору, напівпровідникові прилади на радіаторах, лампи, катушки індуктивності, трансформатори та низькочастотні та живлення, дроселі низької частоти, тощо);

S_сг- сумарна встановлювальна площа середньогабаритних ЕРЕ (мікросхеми в прямокутних корпусах, резистори постійного опору потужністю вище 0,5Вт, конденсатори в круглих та циліндричн корпусах, тощо);

S_мг сумарна встановлювальна площа малогабаритних ЕРЕ (всі мініатюрні).

При виборі типорозміру ДП необхідно звернути увагу:

1) на число встановлюваних на ДП корпусів ЕРЕ, число задіюваних виводів ЕРЕ, тип корпусу ЕРЕ; варіант установки ЕРЕ;

2) на спосіб установки ЕРЕ на ДП, так як максимальні розміри сторін (заготовки) ДП, призначених для автоматичної установки ЕРЕ вибирають з урахуванням технічних характеристик обладнання (розмірів стола), що використовується для установки ЕРЕ;

3) на експлуатаційні характеристики, так як власна частота ДП, що залежить від її довжини, ширини, товщини, маси встановлених ЕРЕ, щільності матеріалу ДП і маси ДП, способу закріплення ня ДП в модулях вищих конструктивних рівнів, не повинна перебувати в спектрі частот зовнішніх вібраційних впливів;

4) на техніко-економічні показники.

Товщина ДП визначається товщиною матеріалу основи ДП і провідникового малюнка (без додаткових покриттів) [5]. Її вибирають в залежності від конструктивних, технологічних особливостей і механічних навантажень: вібрацій і ударів при експлуатації і транспортуванні, які можуть викликати механічні перевантаження і привести до деформації і руйнування ДП. Кращими значеннями номінальних товщин ОДП і ДДП є 0,8, 1,0, 1,5; 2,0 мм. Допуск на товщину ДП встановлюють з технічних умов (ТУ) на матеріал або по ГОСТ 23751-86.

Розрахунок параметрів друкованого монтажу.

Розрахувати:

1. діаметри монтажних отворів d₀

2. діаметри контактних майданчиків D

3. ширину друкованих провідників r;

4. відстань між сусідніми елементами друкованого монтажу s;

5. найменшу відстань l для прокладання на ній трас п (якщо не вказано додатково - то 2-х та 3-х) провідників.

Вихідні дані:

1. клас точності друкованої плати - ;

2. клас щільності друкованого монтажу - ;

3. встановлювальні розміри ЕРЕ;

4. вимоги і рекомендації чинних стандартів.

Розрахунок діаметра монтажних отворів та діаметра контактних майданчиків. Діаметри монтажних та перехідних отворів вибираються з ряду рекомендованих ГОСТ 4.070.010-78, який приведений в таблиці 4, або з ряду допустимих, приведеного в таблиці 5.2

Таблиця 5.1

- Ряд рекомендованих діаметрів отворів для монтажних і перехідних металізованих та неметалізованих отворів (ГОСТ 4.070.610-78)

Ряд рекомендованих діаметрів,мм
виводу ЕРЕ	Отвору без металізації,мм	Отвору з металізацією,мм
до 0,5	0,8	1.4
0,6 ; 0,7	0,9;1,0	1,5;1,6
0,8; 0,9	1,1;1,2	1.7;1,8
1,0;1,1	1,8	2,4
1,2;1,3;1,4	2,0	2,6
1,-5:1,6	2.2	2,8
1,7;1,8;1,9	2,4	3,0

Таблиця 5.2

- Ряд допустимих діаметрів отворів друкованої плати (ГОСТ 4.070.010-78)

0.4	0,5	0.6	0,7	0,8	0.9	1.0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	2,0
2.1	2,2	2.3	2,4	2,5	2.6	2,7	2,8	3,0

Для кожного отвору перевіряється виконання умови:

(5.4)

де j - відношення мінімального діаметру отвору до товщини плати Н_п

Діаметри контактних майданчиків доцільно вибирати з ряду рекомендованих ГОСТ 4.070.010- 78, який наведено в таблиці 5. Для кожного контактного майданчика перевіряється виконання умови:

(5.5)

де D_min - найменший номінальний діаметр контактного майданчика:

(5.6)

де Δd_в.о - верхнє граничне відхилення діаметру отвору;

Δt_в.о - верхнє граничне відхилення діаметру контактного майданчика;

Δt_тр - значення підтравлення діелектрику в отворі;

Δt_н.о- нижнє граничне відхилення діаметру контактного майданчика та ширини друкованого провідника;

T_d – значення позиційного допуску розташування осей отворів у діаметральному вираженні;

T_D - значення позиційного допуску розташування центрів контактніх майданчиків у діаметральному вираженні;

Таблиця 5.3

Діаметр отвору ,мм	наявність металізації	клас точності
		1	2	3	4	5
1. До 1,0 включно	без металізації	±0,10	±0,10	±0,05	±0,05	±0,025
	з металізацією без оплавлення
		+0,05 -0,15	+0,05 -0,15	+0 -0,10	+0 -0,10	+0 -0,10
	з металізацією і оплавленням	+0,05 -0,18	+0,05 -0,18	+0 -0,13	+0 -0,13	+0 -0,13
2. Понад 1,0	без металізації	±0,15	±0,15	±0,10	±0,10	±0,1 с
	з металізацією без оплавлення	+010 -0,20	+0,10 -0,20	+0,05 -0,15	+0,05 -0,15	+0,05 -0,15
	з металізацією і оплавленням	+0,10 -0,23	+0,10 -0,23	+0,05 -0.18	+0,05 -0.18	+0,0Ї -0.18
Наявність металевого		клас точності
покриття		1	2	3	4	5
1. Без покриття		±0,15	±0,10	±0,05	±0,03	+0 -0,
2. 3 покриттям		+0,25 -0,20	+0,15 -0,10	±0,10	±0.05	±0.0

- Граничні відхилення діаметра (ГОСТ 23751-86)

Таблиця 7

- Значення позиційного допуску Т_а розміщення осей отворів (ГОСТ 23751-86)

Розмір ДП по більшій стороні	клас точності
	1	2	3	4	5
1 до 180мм включно	0,20	0,15	0,08	0,05	0,0
2. від 180мм до 360мм включно	0,25	0,20	0,10	0,08	0,0
3. понад 360мм	0,30	0,025	0,15	0,10	0,1

Таблиця 5.4

- Позиційні допуски розміщення центрів контактних майданчиків Т₀

Вид плати	Розмір друкованої плати по більшій стороні,мм	клас точності
		1	2	3	4	5
1.ОДП, ДДП та зовн.шари БДП 2.Внутрішні шари БДП	до 180 включно	0,35	0,25	0,15	0,10	0,05
	від 180 до 360 включно	0,40	0,30	0,20	0,15	0,10
	пондд 360	0,45	0,35	0,25	0,20	0,15
	до 180 включно	0,40	0,30	0,20	0,15	0,10
	від 180 до 360 включно	0,045	0,35	0,25	0,20	0,15
	понад 360	0,50	0,40	0,30	0,25	0,20

Розрахунок ширини друкованих провідників.

Ширина друкованого провідника залежить від електричних, конструктивних і технологічних вимог [2]. Найменше-номінальне значення ширини друкованого провідника мм, розраховують за наступною формулою:

(5.7)

тут t_minD - мінімально допустима ширина провідника, що розраховується в залежності від допустимого струмового навантаження;

Δt_н.о - нижнє граничне відхилення розмірів ширини друкованого провідника.

Значення допустимого струмового навантаження в залежності від допустимого перевищення температури провідника щодо температури навколишнього середовища обирають:

для мідної фольги - (100 ... 250)*10⁶ А/м² (100 ... 250 А/мм²);

для гальванічної міді - (60 ... 100) 10⁶ А/м² (60 ... 100 А/мм²). Мінімально допустиму ширину провідника по постійному струму для ланцюгів живлення і заземлення з урахуванням допустимого струмового навантаження визначають за формулою:

(5.8)

де I_max - максимальний постійний струм, що протікає в провідниках; визначають з аналізу

електричної принципової схеми;

Мінімально допустиму ширину провідника з урахуванням допустимого падіння напруги на ньому, якщо конструкція провідника складається з одного шару міді, визначають наступним чином:

(5.9)

тут ρ питомий опір шару міді; l - максимально допустима довжина провідника (задається в ТЗ схемотехнікою виходячи з частотних характеристик ФВ); U_доп - допустима робоча напруга.

При виконанні навчальних розрахунків будемо вважати, що для ЕА, що працює на низьких і середніх частотах (до 1 МГц) l = 30 мм (умовно); на високій частоті (1 ... 300 МГц) l = 10 мм; СВЧ (понад 300 МГЦ) не розглядається;

Якщо конструкція провідника складається з декількох шарів міді і додаткового покриття, питомі опори яких значно відрізняються одне від одного, і їх товщини співмірні, то мінімально допустиму ширину провідника з урахуванням допустимого падіння напруги на ньому розраховують за формулою:

(5.10)

де h_i і ρ_i - товщина і питомий об'ємний опір і-го шару провідника; питомий об'ємний опір провідника залежить від конструкції провідника і способу добування міді;

к - число шарів.

Допустиме струмове навантаження слід зменшувати:

1. на 15% для друкованих провідників, розташованих на відстані рівному або меншому їх ширини;

2. на 40% для друкованих провідників з гальванічної міді на тонкомірній фользі;

3. в 2 рази для друкованих провідників з хімічно обложеної міді по адитивній технології.

Найменше номінальне значення ширини провідника встановлюється в залежності від класу точності ДП.

Розрахунок зазорів s між елементами друкованого монтажу.

Найменша номінальна відстань між елементами провідникового малюнка (між двома провідниками):

(5.11)

S_м.д – мінімально допустима відстань між сусідніми друкованими об'єктами.

Розрахований зазор S має конкретне значення різниці потенціалів, яку він може витримувати. Тому розрахований зазор S необхідно перевірити, чи витримує він робочу напругу. Допустиме значення напруги для деяких умов експлуатації і матеріалів приведені в таблиці 5.5.

Таблиця 5.5

- Значення допустимих робочих напруг між елементами провідникового рисунку, розміщених на зовнішніх шарах, для нормальних умов експлуатації (ГОСТ 23751-86)

Відстань між елементами Провідникового малюнку,мм	Допустима напруга для матеріалів,В
	гетинакс	склотекстоліт
1 Від 0 10 до 0,20 включно	-	25
2 Понад 0,20 до 0,30 включно	30	50
3 Понад 0.30 до 0,40 включно	100	150
4 Понад 0.40 до 0,70 включно	150	300
5 Понад 0,70 до 1,20 включно	300	400
6 Понад 1,20 до 2,00 включно	400	600
7 Понад 2,00 до 3,50 включно	500	830

Розрахунок мінімальної відстані l у вузькому місці для прокладки на ньому трас n провідників.

Мінімальна відстань l у вузькому місці для прокладення на ньому трас n провідників:

(5.12)

де D₁ і D₂- діаметри контактних майданчиків; n - кількість провідників.

T₁ – значення позиційного допуску, обирається з ГОСТ 2.3751-86.

Примітка: при відсутності на ДП вузького місця з провідниками при навчальному проектуванні плати слід вибрати п=2 та п=3.

Вибір відстані від краю ДП до елементів друкованого малюнка.

Відстань має бути не менше товщини ДП з урахуванням допусків на розміри сторін, крім екранів, шин землі, кінцевих друкованих контактів, знаків маркування [6].

Трасування з'єднань.

Метою цієї роботи є визначення трас з'єднання між собою контактних майданчиків згідно зі схемою ЕЗ. При цьому враховують критерії, приведені в попередньому пункті, оскільки роботи по розміщенню ЕРЕ та трасуванню зв'язків виконуються при неавтоматичному проектуванні плати одночасно. Нижче приведені найчастіше використовувані способи трасування, які зорієнтовані на трасування плат з мікросхемами, що притаманне сучасній PEA, електронно-обчислювальній апаратурі (ЕОА) [1].

Пряме трасування. Найпростіший спосіб трасування - коли траси прокладаються по найкоротших шляхах, які зв'язують точки, що підлягають комутації [1]. При цьому спочатку прокладають найбільш критичні до довжини друкованого провідника електричні кола, потім некритичні, що дозволяє отримати мінімальну довжину критичних електричних кіл. При прокладанні кожної нової траси раніше виконані траси та контактні майданчики монтажних отворів стають перешкодами, які все більше перешкоджатимуть прокладанню наступної траси. Траси будуть проходити спільно з раніше виконаними та огинати їх. Можливе проходження друкованих провідників безпосередньо під ЕРЕ, якщо останні встановлюються на плату з зазорами.

Трасування провідників виконується доти, доки не будуть проведені всі траси. Але може статися,що частину трас взагалі не можна виконати без перетину з іншими провідниками. Якщо кількість таких провідників не перевищує 5% загальної кількості зв’язків, то їх можна виконати об'ємними, розташувавши на платі дискретні ЕРЕ (перемички). Якщо кількість подібних провідників більша 5%, то необхідноно проектувати двохсторонню друковану плату (або .якщо це можливо, збільшити розміри ОДП). У разі ДДП на другій стороні її розміщують провідники, які неможливо виконати без перетину на першій стороні. Якщо ж провідники не трасуються і на двох сторонах, то приймається рішення про застосування багатошарової ДП. Цей метод трасування рекомендується при розробці нескладної апаратури на дискретних ЕРЕ з габаритами і встановлювальними розмірами, що суттєво різняться між собою.

Координатний спосіб трасування. Передбачає ортогональні направлення провідників на різних сторонах плати. Для виконання діагональних з'єднань і запобігання небажаного перетину провідника з раніше проведеними провідниками і контактними майданчиками до конструкції плати вводяться перехідні отвори. Перехідний отвір переводить провідник на протилежну сторону плати, на якій траса продовжується. Подолання перешкоди на протилежній стороні можливо введенням другого перехідного отвору та переходом знову на першу сторону. Переходи трас з однієї сторони на другу дозволяють також здійснити монтажні отвори під виводи дискретних ЕРЕ та стержневих виводів мікросхем. За відсутності жорстких вимог до розмірів друкованої плати і кількості перехідних отворів координатний спосіб дозволяє реалізувати на двосторонній платі будь-яку як завгодно складну схему.

Недоліками способу є деяке збільшення довжин трас провідників, яке в гіршому випадку в 1,4 рази перевищує найкоротшу відстань між з'єднувальними точками, а також наявність перехідних отворів. Збільшення довжини друкованого провідника не відбудеться для зв'язків, центри контактних майданчиків яких розташовані на одній і тій же лінії координатної сітки.

Ортогональні напрямки трас дозволяють звести до мінімуму взаємний вплив провідників, розташованих на різних сторонах плати, спрощує трасування, але призводить при класичному використанні методу до неоогрунтовано великої кількості перехідних отворів і, як наслідок, до завищеної вартості друкованої плати [2]. Тому перехідні отвори вводять лише в крайніх випадках, коли це дозволяє значно розрідити рисунок друкованого монтажу і спростити подальше трасування. Метод допускає зміну напрямку траси під кутом 90° або 45° до початкового напрямку, а також незначні зсуви траси відносно вибраного напрямку для забезпечення можливості підходу до контактних майданчиків або запобігання перетину траси з перехідними отворами. Траси можуть багаторазово змінювати напрямок на одній стороні плати, якщо подібні зміни не впливають на напрямки інших трас.

Рис. 5.1 Приклади виконання трас.

Трасування кіл живлення і землі. Найпростішим рішенням є введеня до конструкції плати суцільних шарів живлення і землі. При цьому забезпечується якісна ємнісна розв'язка'між шарами високі електричні характеристики друкованого монтажу, найменший хвильовий опір. В одно- та двохсторонніх платах траси кіл живлення та землі розміщують спільно з сигнальними провідниками. Для зменшення паразитних зв'язків між ними, а також для забезпечення мінімального хвильового опору шин їх розміщують якнайближче один до одного. Спосіб підведення трас до виводів живлення та землі мікросхем повинен забезпечити максимум зручностей при наступному трасуванні сигнальних кіл і залежить від форми виводів, відстаней між ними, а також від розміщення виводів живлення і землі в корпусі мікросхеми. Можливі різні варіанти трасування кіл живлення і землі па поверхні плати. На рисунку 10а перша і остання друковані ламелі вилкового з'єднувача плати передбачені для підведення напруги живлення і землі Від ламелей траси живлення і землі проходять вздовж країв плати. Кожний ряд мікросхем живиться від трас, що проходять вздовж ряду. На рисунку 10б виводи живлення і землі розміщуються поруч. Напруга живлення і земля підводиться до кожного ряду мікросхем спільно прокладеними трасами.

Рис. 5.2 -Трасування провідників живлення і землі друкованих плат: 1 - живлення; 2 - мікросхеми; 3 - друковані плати; 4 - земля;

5 - друковані ламелі; 6 - перехідні отвори.

Другий спосіб трасування провідників дозволяє отримати більш низький.хвильовий опір кіл при однаковій ширині провідників, менші наводки на поруч розміщені на платі сигнальні кола, але вносить до конструкції плати деяку кількість перехідних отворів. Обидва способи трасування розбивають всю поверхню плати на дільниці, на яких трасуються сигнальні кола. Варіант, приведений на рисунку 5.2в, підвищує надійність комутації за рахунок введення двох ламелей як для підведення напруги живлення, так і землі.

На рисунку 5.3 наведені способи трасування кіл живлення і землі мікросхем з прямокутними корпусами і стержневими виводами, які можна застосовувати і для мікросхем з циліндричним і прямокутним корпусом з планарними виводами. Формовка забезпечує розміщення виводів у вигляді прямокутника, і варіанти трасування кіл живлення і землі фактично не будуть різнитися від показаних на рисунку 5.3. Оскільки траси проходять біля кожного корпусу, то їх варто виконувати вздовж ряду з найменшим кроком між центрами встановлення мікросхем. Найкращі вріанти трасування приведені на рисунку 5.3б. Використання по одній трасі живлення і землі для двох рядів корпусів (рисунок 5.3ж,з) не призведе до бажаного зменшення їх довжини, бо при цьому зростає довжина розгалуджень від основної траси.

Рис. 5.3 -Варіанти підведення трас живлення та землі до виводів мікросхем.

Оформлення комплекту КД.

До комплекту КД входить такі основні документи: електрична принципова схема встановлення ЕРЕ, друкована плата та друкований вузол, а також файли технологічного процесу [4].

Розроблюючи креслення ДП, необхідно дотримуватись таких основних вимог та рекомендацій:

1. для додаткового закріплення довгих вузьких провідників до основи плати передбачають металізовані отвори через 70 - 100мм, змінюючи при цьому ширину провідника на різних дільницях;

2. кожний монтажний! перехідний отвір повинен мати контактний майданчик;

3. для запобігання виникненню тріщин в платі не слід передбачати отвори складної форми з кутом меншим- 90°, а також вузькі-довгі отвори;

4. максимальне відхилення між центрами кріпильних (приєднувальних) отворів для 1-го класу точності - ±0,2мм, для решти - ±0,1мм;

5. шорсткість поверхні монтажних неметалізованих отворів і торців ДП має бути не менше R_z80 металізованих отворів не менше R_z40;

6. у разі двосторонньої ДП провідники однієї сторони бажано робити перпендикулярними провідникам протилежіюї;

7. друковані провідники (за винятком довгих) виконують однакової ширини по всій довжині. У вузьких місцях (при ручному проектуванні) допускається звужувати провідник до мінімально допустимої-його ширини на якомога меншій довжині;

8. мінімальна відстань від краю друкованої схеми до краю плати товщиною понад 1мм - не менше товщини плати, при товщині плати до 1мм - не менше 1мм;

9. мінімальна відстань від друкованого провідника до краю неметалізованого отвору діаметром понад 1,5мм - не менше товщини плати, діаметром до 1,5мм - не менше 0,5мм;

10. траси провідників бажано прокладати по лініях координатної сітки з поворотами під 45°; допускаються.повороти під кутом кратним 15°;

11. для екранування провідників передбачають заземлені провідники максимально можливої ширини;

12. при попаданні в зону екрана чи шини землі (живлення) монтажного отвору навколо нього передбачається радіальні щілини, якщо ж електричний контакт не передбачений - то ізолюючі кільцеві вирізи (пояски) шириною 0,5мм навколо отвору;

13. варто уникати зміни направлення провідника під кутом, меншим 90^е, а також передбачати тупикові гілки провідників;

14. розміри отворів, їх кількість, розміри контактних майданчиків та інші відомості розмішують в таблиці на кресленні. На кресленні плати отвори показують спрощено - одним колом. Щоб їх розрізнити, застосовують умовні позначення;

15. провідники шириною більше 2,5мм.зображують суцільною товстою основною лінією, яка є віссю симетрії провідника. Провідники більшої ширини можна показувати двома такими лініями. Істинна ширина провідників приводиться в технічних вимогаг на полі креслення. Окремі друковані провідники (екрани, контактні майданчики і провідники) допускається штрихувати;

16. для задання розмірів на друкованій платі найчастіше застосовують координатну сітку, яку наносять на всю поверхню плати. Тому центри всіх отворів.на платі повинні попадати у вузли координатної сітки, і крок координатної сітки доцільно вибирати таким, щоб він співпадав з максимальною кількістю отворів. Згідно з ГОСТ 10317-79, перевату слід віддавати кроку 2,5мм для всіх класів точності. Допустимими є 1,25 та 0,625 для 1-го і/2-го класів і 0,50 для решти. Можна вибирати інші кроки, якщо така необхідність обґрунтовується. Якщо виводи жорсткі і відстань між ними не відповідає кроку координатної сітки, то у вузлі має знаходитись центр базового отвору, а решта - бажано на лініях координатної сітки. ГІри цьому дільниця плати з такими отворами обводиться суцільною тонкою лінією у вигляді кола, від якої йде лінія-виноска з поличкою. На поличці ставлять римську цифру. На вільному місці креслення пишуть цю цифру, підкреслюють її і нижче приводять (можна у збільшеному вигляді) обведений фрагмент і на ньому вказують центри всіх отворів відносно базового;

17. Лінії сітки повинні бути пронумеровані підряд або через певні інтервали. Допускається лінії координатної сітки показувати через одну, але при цьому в технічних вимогах приводять запис "Лінії координатної сітки умовно показані через одну". За нуль в прямокутній системі координат на головному виді слід приймати: центр крайнього лівого нижнього отвору; або лівий нижній кут плати; або ліву нижню точку, яка утворюється лініями побудови;

18. центри всіх отворів друкованої плати повинні знаходитись у вузлах координатної сітки. Якщо при наявності на платі кріпильних отворів вказують допуск на іх міжцентрову відстань: для плат 1 класу це + 0,20, для решти - ± 0,10;

2. Домашнє завдання:

3. Завдання на лабораторну роботу:

4. Хід роботи:

5. Зміст звіту:

1. Титульна сторінка

2. Мета роботи

3. Результати виконання домашнього завдання.

4. Результат виконання комплекту конструкторської документації (screenshot)

5. Схема завдання (в кінці кожного протоколу)

6. Висновки

Додаток 1

Титульна сторінка

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КПІ"

РАДІОТЕХНІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Лабораторна робота №

з дисципліни

"Основи систем автоматизованого проектування електронної апаратури"

на тему:

Виконав:

Перевірив:

Київ 20_ _

Додаток 2

Приклад виконання лабораторної роботи №1

Проектування ДП для автомату керування освітленням. Цей пристій автоматично включає освітлення з настанням темряви і автоматично виключає його вранці коли стає достатньо світло. Його можна використовувати для керуванням освітлення невеликих за розмірами приміщень.

Аналіз отриманого завдання.

Отримавши завдання на розробку ДП необхідно провести аналіз з точки зору конструктора і технолога.

Аналіз завдання з точки зору конструктора:

1. Аналіз електричної принципової схеми плати:

рис.2.2.1 Завдання

Автомат керування освітленням містить компаратор навантаження на мікросхемі DA1, датчик освітленості (фототранзистор VT1) і стабілізований випрямляч з баластним конденсатором C1. Ділянка емітер-колектор фототранзистора VT1 разом з резисторами R4-R6 утворюють дільник з якого частина напруги живлення через резистор R7 надходить на вивід керування мікросхеми DA1. В світлий час доби опір названої ділянки малий на вивід 1 мікросхеми подається напруга менше порогової (2.5В), струм через мікросхему не перевищує 1мкА, тому реле практично знеструмлене. По мірі зменшення освітленості опір фототранзистора збільшується, напруга на його колекторі також збільшується, і коли вона досягає значення 2.5В, струм через мікросхему різко збільшується. В результаті спрацьовує реле К1 і своїми контактами К1.1 вмикає освітлювальні прилади, що підключені до розетки Х2. Одночасно контактами К1.2 воно замикає резистор R4 дільника R4-R6 VT1, і напруга на виводі керування ще більше зростає. З настанням світанку освітленість збільшується, опір ділянки емітер-колектор фототранзистора зменшується, тому напруга на виводі керування мікросхеми DA1 знижується. В якийсь момент вона стає меншою ніж 2.5В, струм через мікросхему різко зменшується і реле відпускає. Контактами К1.1 воно відключає навантаження від мережі, контактами К1.2 розмикає резистор R4 завдяки чому напруга на виводі 1 DA1 стає ще менше. Таким чином введення цього резистора в склад дільника R4-R6 і виключення з нього створюють гістерезис в роботі пристрою, завдяки чому він надійно переключається з одного стану в інший. Діод VD4 обмежує напругу на колекторі фототранзистора, ланцюг R7C3 дозволяє зменшувати завади на вході керування мікросхеми DA1.

???

2. Попередній вибір виду ДП:

Для проектування обираємо двосторонню друковану плату з металізацією отворів. Такий вид ДП забеспечує високу механічну надійність пайок та високу щільність монтажу.

3. Вибір варіанту електричного приєднання та закріплення плати в приладі.

Обираємо монтажні провідники так, як вони є найпростішим варіантом з’єднання. Характерні і для відповідальної PEA (висока надійність контактів), і для простої невідповідальної PEA і нормальних умов експлуатації (побутова, деякі види вимірювальної, тощо). Монтажні провідники паяються до контактних майданчиків (майданчики можуть бути розсіяні по платі або згруповані). Монтажні провідники закріплюються в роз’ємах плати.

Аналіз завдання з точки зору технолога:

1. Вибір методу виготовлення ДП:

Комбінований позитивний метод є основним при виготовленні двосторонніх друкованих плат. Фоторезистом захищають прогалини. Потім на всю поверхню плати наносять лакову сорочку (оболонку), свердлять монтажні отвори і виконують хімічне міднення (вся плата покривається тонким шаром міді – в декілька мікрон). Хімреактивом знімається лакова оболонка, а з нею – мідь, (крім того шару, що осів на стінках отворів, бо під ним немає лаку). Далі в гальванічній ванні нарощують мідь в отворах, і на незахишених фоторезистом місцях фольги (місця провідників і контактних майданчиків). Потім на провідники та контактні майданчики наносять захисний шар металу і усувають фоторезист з незахищених місць (прогалин). Оголений шар фольги стравлюють.

2. Вибір матерілу основи друкованого монтажу та провідників

Виходячи з того, що автомат керування освітлення є побутовим приладом, то доцільним буде обрати дешевий матеріал такия як склотекстоліт, тому обираємо з таблиці 1: FR-4 – склотекстоліт фольгований для ОДП і ДДП з підвищеною щільністю монтажу. Склотекстоліт має високу механічну міцність, термостійкість, низькі втрати, високий поверхневий опір.

3. Вибір класу точності та класу щільності друкованого монтажу:

При виборі класу точності ДП та класу щілності слід звернути увагу, що плати 1-го та 2-го класів найбільш прості у виконанні, надійні в експлуатації та мають мінімальну вартість. Застосовують для ОДП і ДДП з дискретними ЕРЕ при низькій та середній щільності їх компоновки Рекомедуються для побутової PEA та PEA, некритичної до габаритів. Тому обираємо з таблиці 3 2-й клас точності плати та щільності друкованого монтажу.

Наступним кроком проектування ДП є створення умовних зображень елементів за допомогою графічного редактора P-CAD Symbol Editor (порядок створення умовного графічного зображення показано в пункті 2.2). Було створено такі умовні зображення:

Таблиця 2.1.1

Результати створення УГО

Назва	Умовне графічне зображення	Вигляд у P-CAD
Резистор постійний
Резистор підстроювальний
Конденсатор оксидний полярний
Діод
Стабілітрон
Фототранзистор
Фотодіод
Контакт замикаючий
Заземлення
Реле електромагнитне
Штир
Гніздо