С учетом всего вышесказанного и руководствуясь схемой электрической принципиальной выберем следующие ЭРЭ:
1. В качестве постоянных резисторов выберем резисторы с корпусом С1-4 (R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10).
Рисунок 1. Постоянный резистор С1-4
Таблица 1. Характеристики резистора С1-4 [27]
Номинальная мощность, Вт(при ) | Диапазон номинальных сопротивлений | Ряд промежуточных значений, допуск | Диаметр,мм | Длина,мм |
0,5 (70) | 10Ом…10МОм | Е24, Е48+2; +5; + 10 | 5,5 | 13 |
2. Переменный резистор СП3-19 (R5, R6, R7).
Рисунок 2. Переменный резистор СП3-19
Таблица 2. Характеристики резистора СП3-24 [3]
Номинальная мощность, Вт(при ) | Диапазон номинальных сопротивлений | Ряд промежуточных значений, допуск | Функциональная характеристика | Ширина,мм | Длина,мм | Высота,мм |
0,25 (40) | 680 Ом…1 МОм | Е6+20; + 30 | А | 14,5 | 56 | 18 |
3. Конденсатор с органическим диэлектриком К73-11 (С2).
Рисунок 3. Конденсатор К73-11
Таблица 3. Характеристики конденсатора К73-11 [5]
Номинальное напряжение, В | Диапазон номинальных емкостей, мкФ | Ряд промежуточных емкостей, допуск | Ширина,мм | Длина,мм | Высота,мм |
400 | 0,022…1 | Е6+5; +10; + 20 | 7…15 | 13…30 | 18 |
4. Полярный конденсатор К50-15 (С1).
Рисунок 4. Полярный конденсатор К50-15
Таблица 4. Характеристики полярного конденсатора К50-15 [7]
Номинальное напряжение, В | Диапазон номинальных емкостей, мкФ | Диаметр,мм | Длина,мм | Диаметр вывода,мм |
250 | 2,2 | 9,7 | 35 | 0,9 |
5. Импортный биполярный транзистор 2N2222 (VT3).
Отечественный аналог – КТ3117А.
Рисунок 5. Транзистор 2N2222
Таблица 5. Характеристики биполярного транзистора 2N2222 [22]
Материал | Проводимость | Uкэmax,В | Iкэmax,A | Pк,Вт | Fгр,МГц | Масса,гр |
Кремний | n-p-n | 75 | 0,8 | 0,5 | 250 | 0,5 |
6. Импортный полевой транзистор 2N2646 (VT1, VT2).
Рисунок 6. Транзистор 2N2646
Таблица 6. Характеристики полевого транзистора 2N2646 [8]
Материал | Проводимость | Uкэmax,В | Iкэmax,A | Pк,Вт | Fгр,МГц | Масса,гр |
Кремний | n-p-n | 75 | 0,5 | 0,5 | 50 | 0,5 |
Модель корпуса аналогична корпусу транзистора 2N2646.
7.Звукоизлучатель.
Выберем для нашей схемы модель ЗП-2.
Рисунок 7. Звукоизлучатель [1]
8.Выключатель.
Выберем кнопочный выключатель PBS-10B.
Рисунок 8. Выключатель [6]
2.1.2 Выбор технологии изготовления, сборки и монтажа
При разработке функционального узла с печатным монтажом должны учитывать следующие требования:
- Максимальные размеры ПП имеют много ограничений. Это и габариты фотошаблонов, и возможности сверлильных станков;
- метод изготовления печатных плат определяет основные конструкционные, технико-экономические и эксплуатационные характеристики функционального узла, а также выбор материала основания и количество металлизированных слоев печатных плат;
- разработка и изготовление печатных плат с высокой плотностью монтажа связана с большими конструктивными и технологическими трудностями.
Габариты печатной платы определяются количеством ЭРЭ, установленных на ней, и их установочными размерами. [17]
При разработке конструкции печатной платы необходимо учитывать следующие требования:
- печатные платы следует выполнять по возможности прямоугольной формы;
- основной шаг координатной сетки 2.5 мм, дополнительные 1.25 и 0.625 мм.
В целях для лучшего теплоотвода применим конструкцию односторонней печатной платы с металлизацией отверстий. В сторону выбора односторонней печатной платы говорит и то, что максимальную площадь занимают переменные резисторы, динамик и выключатель, которые должны выводиться на корпус устройства, т. е. располагаться на одной стороне ПП.Односторонние ПП обеспечивают самую высокую точность выполнения проводящего рисунка и совмещения его с отверстиями и при этом являются наиболее дешевым классом печатных плат.Для повышения прочности крепления элементов выберем одностороннюю ПП с металлизацией отверстий.
Метод изготовления печатной платы выбран на основании ОСТ 4.ГО054.043 и ОСТ 4.ГО054.058. Односторонние печатные платы изготавливаются комбинированным позитивным методом, основанным на применении одностороннего фольгированного диэлектрика. Этот метод сочетает в себе субтрактивный и аддитивный методы, т.е. основан как на операции нанесения проводящего слоя, так и на операции травления излишней металлизации. Металлизацию отверстий проводят электрохимическим методом, а проводящий рисунок схемы получают травлением меди с пробельных мест.
Печатные платы третьего класса - наиболее распространенные, поскольку, с одной стороны, обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, а с другой - для их производства достаточно рядового, хотя и специализированного, оборудования.
В качестве вида пайки выберем пайку двойной волной припоя. Данный метод применяется для пайки дип-элементов и чип-корпусов, изготовленных по толстопленочной технологии.
Рисунок 9. Схема пайки двойной волной припоя
Первая волна обладает узкой направленностью с высоким зивихрением, высокой скоростью струи и сопла, исключает появление газовых полостей. Вторая волна устраняет перемычки припоя, созданные первичной волной.
2.2 Конструирование печатного узла
При конструктивной компоновке изделия необходимо придерживаться следующих рекомендаций:
1. Элементы схемы должны располагаться таким образом, чтобы электрические связи между ними были наиболее короткими;
2. Для исключения наводок цепей переменного напряжения на цепи выпрямленного напряжения эти цепи следует прокладывать в отдельных жгутах. Жгуты должны быть разнесены друг от друга. С этой целью трансформатор и дроссель следует располагать так, чтобы оси их катушек были взаимно перпендикулярны. Трансформаторы и дроссели должны быть по возможности удалены от усилительных элементов;
3. Тяжёлые элементы должны быть установлены ближе к точкам крепления шасси;
4. Элементы схемы должны располагаться так, чтобы полупроводниковые приборы, а также конденсаторы не подогревались другими элементами, выделяющими тепло;
5. Все элементы должны быть установлены так, чтобы была обеспечена возможность их замены без демонтажа других деталей. [24]
2.2.1 Расчет конструкции печатной платы
Выберем в качестве материала печатной платы фольгированный стеклотекстолит FR-4 со следующими характеристиками:
-толщина материала 1 мм;
-толщина фольги 0,035мм.
Согласно классу точности 3 (ГОСТ 23751-86), отношение номинального значения диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине печатной платы равно 0,33:
По ГОСТ 10317-79 минимальный допустимый диаметр металлизированного отверстия равен 0,4мм.
Применение металлизированных КП обосновано тем, что их можно использовать в качестве переходных отверстий.
При расчете диаметра металлизированного отверстия следует предусматривать гарантированный зазор (не менее 0,1 мм) для заполнения металлизированного отверстия расплавленным припоем.
d = ds + |∆| + 0,1 (2.1)
d - диаметр отверстия;
ds - диаметр или диагональ вывода;
|∆| - модуль (абсолютное значение) нижнего значения допуска на отверстие. Согласно ГОСТ 23751-86, для отверстий с металлизацией и оплавлением диаметром до 1,0 мм включительно, величина |∆| принимается равной 0,13мм; для отверстий большего диаметра |∆| брать равным 0,15мм.