Разработка печатной платы цифрового автомата (стр. 4 из 6)

11. При наличии в схеме информационных шин, компоненты подключаемые к этой шине, стараться расположить по возможному направлению шины.

12.Компоненты, требующие особых мест размещения, например, цифровые индикаторы, органы управления, устанавливаемые на печатной плате, должны быть строго привязаны к заданным координатам.

Компоненты необходимо размещать относительно равномерно по плоскости платы.

После размещения компонент может возникнуть необходимость в уточнении габаритных размеров ПП.

7.6 Определение толщины ПП

Устройство является быть портативным, предназначенным для длительной переноски и работающим на ходу. Поэтому необходимо увеличить жесткость платы, толщину платы возьмем 1,5 мм.

7.7 Выбор материала основания ПП

Исходя из требования повышенной механической прочности, в качестве материала основы печатной платы выберем стеклотекстолит. Он представляет из себя спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксидной смолой. По сравнению с гетинаксом стеклотекстолит имеет лучшие электрические характеристики, более высокую прочность, меньшую теплопроводность, влагостойкость.

Металлизация переходных отверстий обеспечит прочное сцепление элементов с платой, так как при монтаже припой заполняет всё свободное пространство металлизированного отверстия, плотно сцепляясь с поверхностью вывода и стенками отверстия, образуя надёжное механическое и электрическое соединение.

7.8 Расчет элементов печатного рисунка

7.8.1 Расчет диаметра отверстия контактной площадки

Диаметр рассчитывается с учетом диаметра вывода компонента, точности позиционирования отверстия, и необходимого зазора для обеспечения свободной установки вывода компонента при монтаже.

где:

-максимальное значение диаметра вывода компонента. Если сечение вывода имеет сложную форму, то в качестве диаметра принимается диаметр описываемой окружности.

r- зазор (разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значением диаметра вывода). Зазор выбирается конструктором для ручного монтажа из интервала (0,1-.4) мм, а для автоматизированного монтажа и установки компонент – из интервала (0,4 – 0,5) мм.

- нижнее предельное отклонение диаметра отверстия.

Для микросхем K176ИЕ5 и схожих с ним

de=2.75

r=0.4

=0.15

d>=3.3

Стек элемента резистор и схожих с ним

de=1

r=0.4

=0.15

d>=1.6

7.8.2 Расчет расстояния от среза платы или от не металлизированного отверстия до элемента печатного рисунка

Расстояние от края платы, от среза платы или от не металлизированного отверстия до элемента печатного рисунка определяется классом точности и толщиной платы. Необходимость расчета этого расстояния обусловлена необходимостью задания барьеров для трассировки.

Это расстояние можно посчитать отдельно для печатного проводника и отдельно для контактной площадки. С целью унификации выполняется расчет только для контактной площадки, так как это расстояние оказывается больше, чем для проводника.

q- величина скола, равна 1.2 для 2го класса точности для толщины ПП 1.5 мм.K-расстояние от скола. Определяется классом точности. Для 1,2 классов принимается равной 0,3 мм, для 3,4 классов - 0,15 мм , для 5-го класса - 0,1 мм.

-позиционный допуск расположения центра отверстия (0,20). -позиционный допуск расположения центра контактной площадки (0,10). - верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки (+0,10)

Q=1.2+0.3+0.5*(0.2²+0.1²+0.1²)=1.53

7.8.3 Расчет ширины проводника

При расчете ширины проводника учитывают:

-класс точности,

-допустимый ток нагрузки,

-допустимое падение напряжения.

Ширина проводника выбирается их условия:

Где

-расчетное значение ширины,

t – минимальная ширина проводника для заданного класса точности

- ширина проводника рассчитанная из условия допустимого тока

-ширина проводника, рассчитанная из условия заданного допустимого падения напряжения,

- нижний допуск на ширину проводника.

= -0.1

t = 0.35мм

7.8.4 Расчет ширины проводника исходя из условий допустимого тока

- Максимальный ток через проводник

i –плотность тока

h –толщина проводника.

Плотность тока определяется материалом проводника:

для медной фольги i=100 А \ кв.мм.

h=1mm

I_max=80мА

t_i = 0.08мм

7.8.5Расчет ширины проводника исходя из условия допустимого падения напряжения

где

-удельное сопротивление слоя металла,

-максимальная длина проводника на печатной плате=290мм,

-допустимое падение напряжения на проводнике=0,5В.

Удельное сопротивление для медной фольги равно 0,0000000172 Ом\м,

Максимальная длина проводника принимается равной сумме двух сторон платы.

Максимальное допустимое падение напряжения – 1.2 в

I_max=800мА

t_u=(0.0000000172*8*0.290)/(0.001*0.5)=0.001мм

Исходя из максимального значения, получаем ширину проводника t_max=0.35мм/

7.8.6Расчет размеров контактных площадок

Контактные площадки со сквозными отверстиями обычно имеют круглую форму. Если форма отличается от круглой, то расчет ведут для окружности, вписываемой в данную форму. Расчет для контактных площадок со сквозными отверстиями ведется по формуле:

Для элемента K176ИЕ5 и схожих с ним

Где d=3.3 –диаметр отверстия

b=0.1 – гарантированный поясок. Определяется для выбранного класса.

=0.1 -верхнее отклонение ширины проводника.

=0.15-отклонение диаметра отверстия (по таблице)

D=3.3+0.2+0.1+0.15+(0.2^2+0.1^2+0.1^2)^1/2=4

Для элемента резистор и схожих с ним

Где d=1.6 –диаметр отверстия

b=0.2 – гарантированный поясок. Определяется для выбранного класса по таблице,

=0.1 -верхнее отклонение ширины проводника. Определяется по таблице…

=0.2-отклонение диаметра отверстия (по таблице)

D= D=1.6+0.2+0.1+0.15+(0.2^2+0.1^2+0.1^2)^1/2=2.3

7.8.7 Расчет расстояния между элементами печатного рисунка

Наименьшее расстояние между элементами печатного рисунка определяется по формуле:

S=0.1+0.1+0.025=0.225

Т.к. рассчитанное значение меньше аналогичного из таблицы, берем значение наименьшее номинальное расстояние между проводниками из таблицы:S=0.45

Расчет диаметра зоны запрета около не металлизированного отверстия. Зона запрета вводится при задании условий для трассировки. Она должна быть не меньше расчетной.

-позиционный допуск на отверстие

-верхнее предельное отклонение диаметра отверстия, таблица 15

d – величина скола

k – величина до зоны скола.

D_z=1.2+0.15+0.5+0.2+0.6=2.65

7.9 Трассировка с помощью САПР

Бессеточный трассировщик P-CAD Shape-Based Router предназначен для интерактивной и автоматической трассировки многослойных печатных плат с высокой плотностью размещения компонентов. Особенно эффективен для компонентов с планарными контактами, выполненных в разных системах единиц измерения. Автотрассировщик обрабатывает печатные платы, имеющих до 30 слоев, до 4000 компонентов, до 5000 контактов в одном компоненте до 1000 цепей и до 16 000 электрических соединений в проекте.