Разработка аналогового модуля управления синтезатором (стр. 4 из 6)
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой, мм:
, (4.14)где L0 — расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм, L0 = 1,1 мм;
— допуск на расположение проводников, мм, =0,03. 
ммМинимальное расстояние между двумя контактными площадками, мм:
, (4.15) 
ммМинимальное расстояние между двумя проводниками, мм:
, (4.16) 
мм.Контактные площадки для поверхностно монтируемых элементов выбираются исходя из их установочных размеров. Для резисторов размеры контактных площадок 0,8×2 мм;
Таким образом, параметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъявляемым к платам 4го класса точности. Имеем диаметр отверстия/диаметр контактной площадки (мм) для элементов 1-й группы 0,6/1,25; для элементов 2-й группы – 0,9/1,55; для элементов 3-й группы – 1,3/1,95;. Принимаем ширину печатного проводника равной 0,24 мм, минимальные расстояния между: проводником и контактной площадкой – 0,17 мм; двумя контактными площадками - 0,1 мм; двумя проводниками - 0,42мм.
4.3 Расчет теплового режима
Исходные данные.
Длина блока L1,м - 0,116;
Ширина блока L2, м – 0,156,;
Высота блока L3,м - 0,37;
Коэффициент заполнения Kз - 0,021;
Мощность рассеиваемая в блоке Pз, Вт – 1;
Давление среды H1i=H2i, мм.рт.ст - 770;
Мощность рассеивания нагруженным элементом Pэл., Вт – 0,2;
Площадь элемента, м2 – 9*10-3;
Температура элемента Тэ.эл., К – 343;
Температура среды Тв., К –318.
Рассчитывается поверхность корпуса блока:
, (4.17)где
и 
- горизонтальные размеры корпуса аппарата, м. 
- вертикальный размер, м. 
.Определяется условная поверхность нагретой зоны:
, (4.18)где
- коэффициент заполнения корпуса аппарата по объему, 
Определяется удельная мощность корпуса блока:
, (4.19)где Р - мощность, рассеиваемая в блоке, Вт.
Определяется удельная мощность нагретой зоны:
, (4.20) 
.Находится коэффициент
в зависимости от удельной мощности корпуса блока: 
, (4.21) 
Находится коэффициент
в зависимости от удельной мощности нагретой зоны: 
, (4.22) 
Находится коэффициент
в зависимости от давления среды вне корпуса блока 
: 
, (4.23)где
- давление окружающей среды в Па. 
.Находится коэффициент
в зависимости от давления среды внутри корпуса блока 
: 
, (4.24)где
- давление внутри корпуса аппарата в Па. 
.Определяется перегрев корпуса блока:
, K, (4.25) 
.Рассчитывается перегрев нагретой зоны:
, К, (4.26) 
.Определяется средний перегрев воздуха в блоке:
, К, (4.27) 
.Определяется удельная мощность элемента:
, Вт/ 
, (4.28)где
- мощность, рассеиваемая теплонагруженным элементом (узлом), температуру которого требуется определить, Вт; 
- площадь поверхности элемента (вместе с радиатором), омываемая воздухом, 
. 
.Рассчитывается перегрев поверхности элементов:
, К, (4.29) 
.Рассчитывается перегрев среды, окружающей элемент:
, К, (4.30) 
.Определяется температура корпуса блока:
, K, (4.31)где
- температура среды, окружающей блок , К. 
.Определяется температура нагретой зоны:
, K, (4.32) 
.Находится температура поверхности элемента:
, К, (4.33) 
.Находится средняя температура воздуха в блоке:
, K, (4.34) 
.Находится температура среды, окружающей элемент:
, К, (4.35) 
.После анализа данных полученных в результате расчета: Тэ.эл> Тв (343 > 320 K), Тэ.эл> Т эс (343 > 321 K) , Тэ.эл> Т з (343 > 321,4 K), подтверждается, что тепловой режим блока соблюдается и даже самый теплонагруженный элемент будет работать при самых жестких условиях эксплуатации нормально.
4.4 Расчет надежности
Исходными данными для данного расчета является схема электрическая принципиальная синтезатора частоты (документ СЕИ.758721.001 Э3), а также перечень элементов (документ СЕИ.758721.001 ПЭ3).
Время наработки на отказ tз = 20000 ч.
Коэффициенты электрической нагрузки элементов РЭУ:
Активные: 0,6
Резисторы: 0,7
Конденсаторы: 0,8
Другие: 0,8
В данном расчете учитываются электрический режим и условия эксплуатации элементов, кроме того, принимаются во внимание конструктивные элементы устройства.
1. Используя справочные данные [8], определяем поправочные коэффициенты (учитывающие влияние температуры и коэффициента нагрузки-α1,2; влияние механических воздействий- α3; влияние относительной влажности- α4; влияние атмосферного давления- α5; вносим их в таблицу. Подсчитываем суммарный поправочный коэффициент:
αΣ = α1,2 ∙ α3∙ α4 ∙ α5, (4.36)
Результаты расчета занесены в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Суммарный поправочный коэффициент
| Элемент | Коэффициенты | αΣ | |||
| α1,2 | α3 | α4 | α5 | ||
| Конденсатор | 0,60 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 0,822 |
| Конденсатор подстроеный | 0,60 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 0,822 |
| Резистор | 1,20 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 1,644 |
| Резистор подстроечный | 1,20 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 1,644 |
| Катушка индуктивности | 2,90 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 3,973 |
| Транзистор кремниевый маломощный | 1,00 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 1,37 |
| Диод кремниевый маломощный | 0,60 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 0,822 |
| Варикап | 0,60 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 0,822 |
| Микросхема цифровая | 2,20 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 3,014 |
| Микросхема аналоговая | 2,20 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 3,014 |
| Резонатор кварцевый | 0,60 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 0,822 |
| Тумблер | 2,20 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 3,014 |
| Разьем | 2,20 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 3,014 |
| Светодиод | 0,60 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 0,822 |
| Провод монтажный | 0,80 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 1,096 |
| α1,2 | α3 | α4 | α5 | ||
| Соединение пайкой | 0,70 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 0,959 |
| Плата печтная | 0,50 | 1,37 | 1,00 | 1,00 | 0,685 |
2. Определяем суммарную интенсивность отказов элементов с учетом коэффициентов электрической нагрузки и условий их работы в составе устройства [8]: