Разработка детектора высокочастотного излучения (стр. 5 из 6)
dl - допуск на расположение проводников, dl=0,05 мм;
Dmax, δp, bmax - см. пункт 7.1.4 и 7.1.5.
S1min= 0,325 мм.
Минимальное расстояние между двумя проводниками:
(7.1.6.2.1) 
S1min= 0,9 мм
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
(7.1.6.3.1) 
- расстояние между центрами соседних контактных площадок (2,5мм). 
S1min= 1 мм.
7.2 Электрический расчет печатной платы
7.2.1 Расчёт предельного падения напряжения на проводниках
(7.2.1.1)где: r - удельное объемное сопротивление, для комбинированного позитивного метода r = 0,0175 Ом∙мм2/м;
l - максимальная длинна печатного проводника, l=0,1м.
t - толщина проводника, t=0,0965мм.
Imax - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках. Imax=23 мA
b - ширина проводника, b=0,25мм.
Тогда:
Рассчитанное падение напряжения не превышает 5% от напряжения питания.
7.2.2 Расчёт мощности потерь
(7.2.2.1)где: f = 1 Гц, так как напряжение питания является постоянной величиной;
U - напряжение питания схемы.
tgd = 0,002 - тангенс диэлектрических потерь для стеклотекстолита СФ-1-35
С - ёмкость ПП определяется по формуле:
(7.2.2.2)где: eп = 5,5 - диэлектрическая проницаемость стеклотекстолита;
Sм = 150 мм2 - суммарная площадь печатных проводников;
H =1,5 мм - толщина платы;
С=0,009∙5,5∙150/1,5=4,95 пФ.
Определим мощность потеть используя формулу 7.2.2.1:
Pn=2×3,14×4,95∙10-6×92×0,002= 4,95 мкВт.
7.2.3 Расчёт паразитной поверхностной ёмкости между двумя проводниками
(7.2.3.1)где: S = 1 мм - расстояние между двумя параллельными проводниками;
lп = 12 мм - длина взаимного перекрытия двух параллельных проводников;
h = 0,0965 мм - толщина печатного проводника;
eЛ = 4 - диэлектрическая проницаемость лака УР-231
e = (eЛ+eп) /2
.7.2.4 Расчёт индуктивности печатных проводников
Определим паразитную индуктивность шины питание и шины земля:
(7.2.4.1)где: ln = 100 мм - длина максимального участка шины земля;
l´n = 45 мм - длина максимального участка шины земля
h = 0,0965мм - толщина проводника шины питания;
bn = 0,5 мм - ширина проводника шины питания;
LШЗ= 2×126× (2,3×lg 
+ 0,2235 
+0,5) ×10-3 = 1,41мкГн
LШП= 2×126× (2,3×lg 
+ 0,2235 
+0,5) ×10-3 = 1,21мкГн
Составленная схема печатных проводников удовлетворяет заданным условиям, так как полученные расчётные значения наиболее важных электрических параметров не превышает допустимых значений для данного типа печатной платы.
7.3 Расчет на вибропрочность
Определим вибропрочность нашей печатной платы из стеклотекстолита.
Параметры для расчета:
a/b/d=60/35/1,5 мм
где a - длинна платы
b - ширина платы
d - толщина платы.
Параметры стеклотекстолита:
Предел текучести: dт=105 МПа
Модуль Юнга: Е=3,2*1010 Па
Коэффициент Пуассона: m=0,22
Показатель затухания: e=0,06
Удельный вес: r=2050 кг/м3
Плотность: n=2,05*104 Н/м3
Коэффициент запаса прочности: к=2
При установке наша плата будет закреплена согласно варианту “опирание по четырём сторонам”. Тогда a, коэффициент учитывающий способ закрепления при расчете собственной резонансной частоты, будет равен:
(7.3.1)Приступим к расчету:
1. Определим массу всех элементов (mэ) и массу печатной платы (mп)
(7.3.2)2. Определим коэффициент влияния (он учитывает массу ЭРЭ на печатной плате) пользуясь следующим выражением:
(7.3.3)где mЭ - суммарная масса всех ЭРЭ на печатной плате, mЭ=12 г.
mп - масса платы, mп= 6,32г.
Рассчитаем КВ по формуле (7.3.3):
3. Далее следует определить собственную частоту колебаний печатной платы:
(7.3.4) 
(7.3.5)где D - цилиндрическая жесткость, определяется по формуле:
Е - модуль Юнга (Е=3.02*1010 Па);
m - коэффициент Пуассона (m=0.22).
Подставим эти значения в формулу (7.3.5):
Н∙м;Определим a, считая, что плата опирается по четырем сторонам.
Воспользуемся формулой (7.3.1)
;n=r*g, где g - ускорение свободного падения (g=9.81).
Теперь подставим все найденные значения в выражение (7.3.4) и найдем собственную частоту колебания печатной платы:
Гц.Практика показала, что если fc>250 Гц, то конструкция абсолютно жесткая. Делаем вывод, что устройство не нуждается в дополнительных опорах, амортизаторах или других элементах, необходимых для уменьшения перегрузок при действии вибрации.
7.4 Тепловой расчет ПП
Компонентом с максимальной выделяющейся тепловой мощностью является транзистор VT2. На данном элементе происходит падение напряжения на 4,8В и согласно суммарному потреблению протекает ток около 12 мА.
Определим выделяемую мощность:
Вт (7.4.1)Для расчёта зададимся температурой окружающей 50оС. По документации допустимой температурой транзистора является Тдоп.=150оС, сопротивление кристалл/корпус Rпп./кор.=25оС/Вт и сопротивление корпус/среда Rкор./ср.=160оС/Вт. Если взять что максимальная расчётная мощность рассеивания 0,057 Вт, то расчётная температура кристалла:
Данная температура является допустимой для работы транзистора. Согласно документации производителя, при Токр.ср.=50оС транзистор способен рассеять до 400 мВт. Приходим к выводу о нецелесообразности применения радиатора.
7.5 Расчет показателей надежности
Одна из важнейших задач конструирования - разработка РЭА, ЭВМ и систем, обладающих высокой экономической и технической эффективностью, которая в значительной степени определяется их надежностью.
Надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-83). Если ЭВА отвечает всем эксплуатационным требованиям, то она считается надежной. Выделяют два основных вида надежности: техническая - это надежность на соответствие ТУ и определяется в заводских условиях для всех изделий; эксплуатационная - надежность данного элемента в условиях эксплуатации с учетом режимов работы, местных условий и квалификации обслуживающего персонала. Основными свойствами этого типа надежности являются безотказность, ремонтопригодность и долговечность.
Основными показателями и характеристиками надежности являются:
P (t) - вероятность безотказной работы;
λ (t) - интенсивность отказов;
Тср. - среднее время наработки до первого отказа;
Q (t) - вероятность отказа.
Целью расчета показателей надежности является определение численных значений основных показателей надежности по интенсивности отказов элементов. Исходная характеристика надежности для элементов конструкции является интенсивность отказов, которая является функцией режима работы элемента, температуры окружающей среды и внешних воздействий.
, (7.5.1)где λОЭ - интенсивность отказа элемента при оптимальных условиях;