Разработка детектора высокочастотного излучения (стр. 3 из 6)
К контактам X1 подключается телескопическая антенна, к контактам X2 и X5 - источник питания 9В, а к контактам X3 и X4 - наушники через соответствующий разъем. Наушники могут использоваться любые с сопротивлением более 30 Ом. При необходимости громкость можно изменить подбором резистора R26 (увеличение сопротивления приводит к уменьшению громкости).
5. Выбор компонентов для разработки схемы
Выбор компонентов является одной из самых важных процедур, так как именно от этого выбора будут зависеть многие параметры
сконструированного прибора. Элементную базу конструкции можно рассматривать с трех сторон:
со стороны разработчика (серия должна обеспечивать минимальную массу, объем, потребляемую мощность, максимальное быстродействие);
со стороны изготовителя (серия микросхем должна позволять автоматизацию сборки, сквозной контроль всех работоспособности всех уровней конструкции, допускать замену элементов на более новые, допускать усовершенствование конструкции несложным путем);
со стороны пользователя (простота обслуживания, ремонта, высокая надежность, качество, невысокая стоимость).
Оптимальным вариантом будет совместить эти стороны рассмотрения элементной базы таким образом, чтобы компоненты удовлетворяли, по возможности, всех сразу, то есть найти компромисс между разработчиком, изготовителем и пользователем изделия.
В качестве самого наглядного и эффективного метода выбора компонентов для построения схемы используют метод с использованием матрицы нормированных параметров. В ее основе лежит простая таблица наиболее важных и приоритетных параметров компонентов для конструируемого прибора.
5.1 Выбор ИМС операционного усилителя
Для начала выберем операционный усилитель, который подходят для конструкции разрабатываемого прибора. Это будут следующие ИМС:
К554СА1;
КМ597СА2;
LM324.
Оценку этих компонентов будем проводить по таким параметрам:
средний входной ток Iвх;
выходной ток Iвых;
коэффициент усиления Кv;
напряжение питания Uпит;
При помощи матрицы параметров выбираем какая микросхема больше подходит для разрабатываемого устройства.
Таблица 5.1.1 Параметры выбираемых микросхем [6-9]
| параметры | Iвх,мкА | Iвых,мА | Кv | Uпит,В |
| - | + | + | - | |
| К554СА1 | 75 | 0.5 | 75∙103 | 9 |
| КМ597СА2 | 10 | 5 | 150∙103 | 9 |
| LM324 | 0.05 | 20 | 25∙106 | 9 |
| b (коэфициент важности) | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
Составляем матрицу параметров:
75 0.5 75∙103 9
Х = 10 5 150∙103 9
0.05 20 25∙106 9
Строим матрицу приведенных параметров, используя формулу (1.1):
0.013 0.5 75∙103 0.11
Y= 0.1 5 150∙103 0.11
20 20 25∙106 0.11
После этого параметры матрицы Y нормируют по формуле (1.2):
0.999 0.975 0.997 0
А = 0.995 0.75 0.994 0
0 0 0 0
По формуле (1,3) находим значения оценочной функции:
QК554СА1 = 0.742
QКМ597СА2 = 0.684
QLM324 = 0
По полученным значениям оценочной функции можно сказать, что операционный усилитель LM324 наилучший из всех рассматриваемых (ему соответствует минимальное значение оценочной функции). Его и будем применять в схеме.
5.2 Выбор типа резисторов
Таблица 5.2.1 Параметры выбираемых типов резисторов [7]
| параметры | Температурный коэффициент сопротивления, 1х10-6 1/°С | Допускаемое отклонение сопротивления, % | ЭДС шумов,мкВ/В |
| - | - | - | |
| C5-37 | 200 | 5 | 0,2 |
| С2-23 | 100 | 1 | 0,2 |
| МЛТ | 1600 | 5 | 1,5 |
| b (коэфициент важности) | 0.3 | 0.4 | 0.3 |
Составляем матрицу параметров:
Параметры в матрице X должны соответствовать такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество ИС. В данном случае все параметры пересчитываются формуле (1.1)
Пересчитав эти параметры, получаем такую матрицу Y:
После этого параметры матрицы Y нормируют по формуле (1.2)
В результате нормирования получим матрицу A (в ней есть обязательно хотя бы один нуль). Матрица А имеет такой вид:
Для обобщенного анализа системы параметров элементов вводят оценочную функцию (1,3). Весовые коэффициенты приведены в таблице 5.2.1.
Определим оценочные функции (приведем их в матричном виде):
По полученным значениям оценочной функции можно сказать, что резисторы типа С2-23 наилучшие среди рассматриваемых (резисторам этого типа соответствует минимальное значение оценочной функции).
5.3 Выбор транзисторов
В таблице 5.3.1 приведены несколько зарубежных транзисторов которые подходят для нашей схемы, а также их отечественные аналоги.
Таблица 5.3.1 Параметры выбираемых транзисторов [7]
| параметры | Р, мВТ | Uкэ, В | Iк, А |
| + | + | + | |
| BC548 | 500 | 30 | 0,1 |
| КТ342В | 250 | 20 | 0,25 |
| BC547 | 350 | 45 | 0,1 |
| b (коэфициент важности) | 0.4 | 0.3 | 0.3 |
Составляем матрицу параметров:
Параметры в матрице X должны соответствовать такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество ИС. В данном случае ничего не пересчитываем.
Получаем такую матрицу Y:
После этого параметры матрицы Y нормируют по формуле (1.2)
В результате нормирования получим матрицу A (в ней есть обязательно хотя бы один нуль). Матрица А имеет такой вид:
Для обобщенного анализа системы параметров элементов вводят оценочную функцию (1,3). Весовые коэффициенты приведены в таблице 5.3.1.
Определим оценочные функции (приведем их в матричном виде):
По полученным значениям оценочной функции можно сказать, что транзистор BC548 наиболее подходящий для нашей схемы (этому транзистору соответствуем минимальное значение оценочной функции).
6. Разработка конструкции
6.1 Выбор и обоснование типа ПП
Существует 5 типов ПП:
1. Односторонние ПП (ОПП);
2.Двухсторонние ПП (ДПП);
3. Многослойные ПП (МПП);
4. Проводниковые ПП (ППП);
5. Гибкие ПП (ГПП).
ОПП просты в конструировании и экономичны в изготовлении. Они характеризуются: возможностью обеспечить повышенные требования к точности выполнения проводящего рисунка; установки навесных элементов на поверхность платы со стороны, противоположной пайке, без дополнительной изоляции; возможностью использования перемычек из проводникового материала. Обычно, ОПП применяют для монтажа бытовой ЭВА, в силовой электронике, в НЧ устройствах.
МПП состоят из чередующихся слоев изоляционного материала и проводящих рисунков, соединенных клеевыми прокладками в многослойную структуру путем прессования. Характеризуется повышенной плотностью монтажа; высокими коммутационными свойствами; устойчивостью к механическим и климатическим воздействиям, сложностью технологии и конструирования, а также относительно высокой стоимостью.
ППП представляют собой диэлектрическое основание, на котором выполняют печатный монтаж или его отдельные элементы (КП, ШП, ШЗ …). А необходимые электрические соединения проводят изолированным проводником. Трехслойная проводная плата эквивалентна 4 плотности монтажа 11 слойной МПП. Проводниковый монтаж позволяет получить минимальную длину связей, т.е. минимальные паразитные параметры. Так же позволяет вносить изменения в схему при незначительном изменении монтаже. Однако ППП имеют большие сложности с технологией и автоматизацией производства.
ГПП - свернутые в рулон платы, при раскрытии может занимать значительное место. Характеризуются: устойчивостью к ударам и вибрации, сложностью технологии, относительно большой стоимостью. ГПП широко применяются в системах перемещающихся объектов
Выбираем тип печатной платы ДПП. Т.к. применение ДПП позволит значительно облегчить трассировку, уменьшить габариты платы, уменьшить расход материала (в сравнении с ОПП), обеспечить надежность соединений (в сравнении в ППП).
6.2 Выбор и обоснование типа ПП [10]
Существует пять классов точности изготовления печатных плат (от 1 до 5). Первые два класса (1 и 2) характеризуются простотой исполнения, большими габаритами, низкой стоимостью, надежностью и т.д. Печатные платы остальных классов точности (3, 4 и 5) характеризуются высокой плотность монтажа, применением современного оборудования и высококачественных материалов, высокой ценой и трудоемкостью изготовления.
Выбираем 4-й класс точности, т.к. он является оптимальным по всем параметрам. Основные характеристики 4-го класса точности представлены в таблице 5.
Табл.5. Основные характеристики 4-го класса точности [10].
| Класс плотности | Плотность монтажа | Мин. ширина проводников | Мин. расстояние между проводниками | Разрешающая способность | Ширина пояска КП |
| 4 | высокая | 0,15 мм | 0,15 мм | 3,3 | 0,05 мм |
6.3 Выбор и обоснование материала ПП [10]
Материал ПП должен соответствовать ряду требований: