Практическая работа №7 Тема: Разработка топологии печатной платы узла рэс

Практическая работа № 7
Тема: Разработка топологии печатной платы узла РЭС.
Расчёт элементов печатного монтажа.
Цель работы: Получить навыки по разработке топологии печатной платы по схеме электрической принципиальной и навыки в оформлении чертежа печатной платы с учётом определения технических требований на изготовление печатной платы.
КРАТКИЕ СВДЕНИЯ:
Печатный монтаж- способ монтажа, при котором электрическое соединение элементов электрического узла выполнено с помощью печатных проводников.
Печатная плата – материал основания, вырезанный по размеру, содержащий необходимые отверстия и проводящий рисунок.
Монтажное отверстие – отверстие, используемое для соединения выводов навесных элементов с печатной платой, а также для любого электрического подсоединения к проводящему рисунку.
Контактная площадка – часть проводящего рисунка, используемая для соединения и подсоединения элементов электрической схемы.
При разработке топологии печатной платы и оформлении чертежа печатной платы необходимо руководствоваться нижеперечисленными документами:
ГОСТ 23751- 86 «Печатные платы. Основные параметры конструкции»
ГОСТ 23752- 79 «Печатные платы. Общие технические условия»
ГОСТ 20406- 75 «Печатные платы. Термины и определения»
ГОСТ 10317- 79 «Печатные платы. Основные размеры»
ГОСТ 11284 – 75 «Отверстия сквозные под крепёжные детали»
РД50 – 708 – 91 «Инструкция. Печатные платы. Требования к конструированию»
ГОСТ 29137 -91 «Установка элементов на печатные платы»
Основной целью конструирования печатных плат является создание печатной платы для объединения ЭРЭ в функциональный узел с обеспечением требуемых механических и электрических параметров в заданном диапазоне эксплуатационных характеристик при минимальных затратах.
Для этого необходимо:
- выбрать тип печатной платы
- определить класс точности
- установить габаритные размеры и конфигурацию
- выбрать материал
- разместить ЭРЭ
-определить размеры элементов рисунка
- разместить их на плате и осуществить трассировку
- разработать конструкторский документ
От правильного расположения ЭРЭ на печатной плате зависят характеристики РЭС: - габариты
- вес
- надёжность
- помехоустойчивость
Чем плотнее располагают ЭРЭ на плоскости печатных плат, тем сложнее автоматизировать их монтаж, тем более жёстким будет температурный режим их работы, тем больше уровень помех будет наводиться на сигнальных цепях. Чем больше расстояние между ЭРЭ, тем менее эффективно используется объём РЭС, тем больше длина связей. Поэтому при установке ЭРЭ на печатной плате следует учитывать все последствия выбора того или иного варианта их размещения.
Выбор порядка установки ЭРЭ на печатной плате определяется требуемой плотностью компоновки ЭРЭ в РЭС, температурным режимом работы, методом разработки топологии печатной платы, сложностью принципиальной электрической схемы и размерами ЭРЭ.
Конструирование печатной платы начинают с изучения технического задания, схемы электрической принципиальной и компоновки РЭС, в которое будет входить проектируемая печатная плата. Знание компоновки РЭС позволяет определить размеры и форму печатной платы, способы и точки крепления, конфигурацию вырезов отверстий.
Сведения о ЭРЭ и электрических характеристиках схемы электрической принципиальной определяют компоновку ЭРЭ на печатной плате, размещение элементов рисунка и их параметры, количество проводников, класс точности. Эксплуатационные характеристики РЭС определяют выбор типа материала основания и его толщину, тип покрытий. При выборе типа печатной платы следует обращать особое внимание на технико-экономические показатели, зависящие от сложности проводящего рисунка, числа слоёв материала основания. Сложность проводящего рисунка определяется расстоянием между его элементами, шириной и размерами отверстий, допустимыми отклонениями от номинальных значений.
В зависимости от допустимых отклонений определены пять классов точности печатных плат

Таблица – Классы точности печатных плат

Условные обозначения	Минимальные значения размеров для класса точности
	1	2	3	4	5
t-ширина проводника	0.75	0,45	0,25	0,15	0,1
S-расстояние между про- водниками	0,75	0,45	0,25	0,15	0,1
в-гарантий- ный поясок	0,3	0,2	0,1	0,05	0,025
j- dмо/hпл	0,4	0,4	0,33	0,25	0,2

t – ширина проводника

S – расстояние между проводниками
в - гарантийный поясок контактной площадки
j - отношение диаметра металлизированного отверстия ( dмо ) к толщине печатной платы ( hпл )
Рекомендуется разрабатывать печатную плату простой прямоугольной формы с соотношением сторон не более 3 : 1.
Длину стороны печатной платы выбирают таким образом, чтобы она была кратной: 2,5 при длине до 100мм
5 при длине свыше 100 до 350мм
10 при длине свыше 350мм
Толщина печатной платы определяется исходным материалом, ЭРЭ, механическими нагрузками – 0,8 ; 1 ; 5 ; 2 ; (мм)
При размещении ЭРЭ необходимо предусматривать их рациональное взаимное расположение, чтобы обеспечить наиболее простую трассировку, эффективный теплоотвод, автоматическую сборку, пайку и контроль, малые габариты и массу, ремонтопригодность.
Размещение элементов конструкции печатной платы регламентируется условной координатной сеткой из двух взаимно перпендикулярных систем параллельных линий расположенных с шагом 2,5; 1,25; 0,5 (мм).
Две взаимно перпендикулярные линии координатной сетки с точкой пересечения в левом нижнем углу чертежа платы используют как оси координат, а точку их пересечения, как начало координат. Стороны печатной платы размещают на чертеже таким образом, чтобы они совпадали с линиями координатной сетки. Центры монтажных отверстий и контактных площадок под выводы ЭРЭ располагают в узлах координатной сетки. Металлизированные отверстия, должны иметь контактные площадки с 2-х сторон. Диаметр отверстия должен быть больше на 0,2 – 0,4мм, чем диаметр вывода ЭРЭ. Печатные проводники проводят вдоль координатных линий или под углом к ним. Все элементы проводящего рисунка располагают от края платы на расстоянии равном не менее толщины платы. При необходимости перевода проводника с одной стороны печатной платы на другую используют металлизированные переходные отверстия, в которые не впаиваются выводы ЭРЭ.
Чертёж печатной платы выполняют в рекомендуемых масштабах 1:1; 2: 1; 4:1; 5:1; 10:1; Размеры отверстий, их количество, размеры зенковок и другие сведения помещают в таблицы на поле чертежа.
На плате отверстия показывают упрощенно- одной окружностью. Чтобы их размечать используют условные обозначения. Центры отверстий располагают в узлах координатной сетки. Все печатные элементы (проводники, экраны, контактные площадки) принято штриховать. При ширине проводника до 2-хмм, их изображают сплошной контурной линией. Над основной надписью помещают технические требования:
а) способ изготовления платы
б) обозначение материала токопроводящего или изоляционного слоя( при необходимости)
в) шаг координатной сетки
г) допускаемые отклонения
д) ширина печатных проводников
е) наименьшее расстояние между проводниками
ж) требование к подрезке и смещению контактных площадок
з) указание о покрытии
На чертежах печатной платы допускается:
- наносить позиционные обозначения ЭРЭ
- указывать сторону установки навесных элементов подписью, помещаемой над изображением;
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ :

1 Получить задание у преподавателя, изучить схему электрическую принципиальную.

2 Выбрать тип печатной платы и материала.
3 Определить класс точности.
4 Определить ориентировочно размер печатной платы.
5 Определить шаг координатной сетки.
6 На заготовке (лист с координатной сеткой) произвести размещение ЭРЭ с учётом температурного режима работы отдельных ЭРЭ и минимальных длин проводников.
7 Произвести трассировку печатных проводников.
8 Оформите эскиз чертежа печатной платы.
9 Оформите отчёт.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА:
1 Наименование работы.
2 Эскиз схемы электрической принципиальной.
3 Эскиз компановки ЭРЭ на печатной плате.
4 Эскиз чертежа печатной платы.
ЛИТЕРАТУРА:
Г.Д.Фрумкин. Расчёт и конструирование радиоаппаратуры.
А.А.Барканов. Справочник конструктора РЭА.