РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ АППАРАТНОГО ЗАГРУЗЧИКА

Для разработки конструкции печатной платы аппаратного загрузчика, исходя из необходимых характеристик и условий эксплуатации, нужно выбрать микросхемы серии К155, К556 и К559. Сведения о выбранных микросхемах и их характеристиках свели в таблицу 1. 

Таблица 1.

Список и характеристики используемых микросхем

Для снижения импульсной помехи по цепям питания в выбранной схеме были заранее предусмотрены индивидуальные конденсаторы развязки.

Для исключения низкочастотных колебаний также в схеме были предусмотрены два групповых конденсатора развязки, которые заменили одним удвоенной емкости.

Количество микросхем проектируемого ТЭЗ – 22. Поэтому в качестве типа печатной платы выбирается двусторонняя печатная плата с металлизацией переходных отверстий, так как они имеют высокую трассировочную способность, обеспечивают высокую плотность монтажа элементов и хорошую механическую прочность их крепления.

Геометрические размеры печатной платы рассчитываются по формулам:

где: n_x, n_y – количество вертикальных и горизонтальных рядов микросхем, x₁, x₂, y₁, y₂ – ширина краевых полей печатной платы, t_x, t_y – шаги установки микросхем, l_x, l_y – габаритные размеры микросхем [1].

Так как нужно заполнить 22 места, то число микросхем по горизонтали (n_x) возьмем равным 6, число микросхем по вертикали (n_y) возьмем равным 4 (6*4 = 24). В итоге два места останется свободно. Шаги установки микросхем определяются исходя из среднего значения задействованных выводов. В данном случае среднее значение задействованных выводов равно 15, следовательно, t_x=27,5; t_y=20, а габаритные размеры корпусов микросхем l_x=19,2; l_y=7,5. Также x₁=10 (для ручек), x₂=10 (для разъема), y₁=y₂=5 (для крепления в направляющих).

 мм

мм

Проектируемый ТЭЗ имеет 42 вывода, поэтому необходим разъем СНП58, который имеет 48 ножек.  Исходя из рассчитанных выше размеров ширина платы 100 мм, длина 180 мм. Проектируемый ТЭЗ с необходимыми габаритами, разъемом и расстановкой микросхем изображен на рисунке 1.

Рисунок 1. Размеры и расстановка элементов печатной платы

Печатная плата проектируемого ТЭЗ имеет третий класс точности. В соответствии с третьим классом точности для изготовления печатной платы подходит тентинг метод.  В качестве финишных покрытий используется нанесение иммерсионного золота по подслою никеля. Золото обеспечивает паяемость, а никель служит барьером между медью и слоем золота, предотвращая окисление, и увеличивает время хранения печатной платы. Покрытие ровное, не влияет на размер отверстий, подходит для установки компонентов с малым шагом. Оно имеет длительный срок хранения, хорошее сцепление с подслоем химического или электрохимического никеля, хорошо паяется с малоактивными флюсами, выдерживает многократное термоциклирование. В качестве защитных покрытий было выбрано покрытие лаком URETHANE-CLEAR, т.к. он обладает наименьшей диэлектрической проницаемостью и высокой прочностью. Печатная плата изготавливается из материала СФ–2–35Г, т.к. стеклотекстолит обладает более лучшими свойствами. Толщина печатной платы составляет 2 мм, что необходимо для обеспечения хорошей прочности. Толщина сигнальных проводников печатной платы равна 0,25 мм., проводников линий питания 1,3 мм.

Диаметры металлизированных отверстий рассчитываются по формуле (3)

                                                                          (3)

где: d – диаметр монтажного отверстия, мм; Δd_но – нижнее предельное отклонение диаметра отверстия, мм; d_в – диаметр вывода элемента, мм; c – зазор, мм [1].

Отверстия, металлизированные без оплавления, для отверстий диаметром до 1 мм включительно – Δd_но=-0,1, свыше 1 мм – Δd_но=-0,15, d_в =0,61 мм.

Диаметр отверстия для резисторов МЛТ 0,125 = 0,9 мм, зазор=0,1мм. Для конденсаторов КМ-5б = 0,9 мм, зазор=0,1 мм. Для конденсатора К53-4-15-6,8мкФ = 0,85 мм, зазор=0,15 мм. Для разьема СНП58–48/94х9В–23 = 0,9 мм, зазор=0,2 мм.

Диаметры контактных площадок рассчитываются по формуле (4).

где: d –диаметр монтажного или переходного отверстия, мм; –верхнее предельное отклонение диаметра монтажного или переходного отверстия, мм; – поясок контактной площадки, мм; , – верхнее и нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, мм;  – значение позиционного допуска расположения осей отверстий, мм. 

Таблица 2.

Расчет диаметров контактных площадок

Расстояние между элементами проводящего рисунка (проводники, контактные площадки) рассчитываются по формуле (5).

где:   – минимальное допустимое расстояние между проводниками, исходя из электрической прочности изоляции, мм;  – верхнее предельное отклонение ширины проводника, мм; – позиционный допуск расположения печатных проводников, мм.

Шаг между выводами микросхемы 2,5 мм. Ширина сигнальных проводников 0,25 мм. Диаметр контактных площадок 1,3 мм. Между выводами микросхемы возможно провести один сигнальный проводник. Печатная плата проектируемого ТЭЗ изображена на рисунке 2, 3.

Рисунок 2. Верхняя сторона печатной платы

Рисунок 3.  Нижняя сторона печатной платы

Список литературы:

1. Малахов В.В. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ»: Методические указания. – Смоленск: РИО филиала ГБОУВО «НИУ«МЭИ» в г. Смоленске, 2015. – 40с.
2. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование ЭВМ и систем. Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1986. – 512 с.
3. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. Издание второе, переработанное и дополненное. – М.: Высшая школа, 1991. – 525 с.