Разработка рабочей документации компаратора фазы

- S - наименьшее номинальное расстояние между проводниками;

- b - минимально допустимая ширина КП;

- d - номинальное значение диаметра наименьшего металлизированного отверстия;

- H - толщина ПП;

- Δt - предельное отклонение ширины печатного проводника, КП и др;

- T1 - позиционный допуск расположения печатного проводника относительно соседнего элемента проводящего рисунка.

 

2.4.3 Минимальное значение диаметра контактной площадки

Диаметр контактной площадки определяется по формуле:

 

D = d + Δdв.о. + 2b + Δtв.о. + 2Δdтр + [Td2 + TD2 + Δtн.о.2]0,5, где

D - диаметр контактной площадки, мм;

d - диаметр отверстия площадки, мм;

Δdв.о. - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия площадки, мм (табл.3);

b - минимум площадки, мм (табл.4);

Δtв.о. - верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, мм (табл.4);

Δdтр - величина подтравливания диэлектрика в отверстии, мм (для ДПП - 0);

Δtн.о. - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, мм (табл.4);

Td - позиционный допуск расположения осей отверстий, мм (табл.6);

TD - позиционный допуск расположения центров КП, мм (табл.5);

Δtн.о. - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, мм (табл.4);

D = 1,5 + 0,1 + 2 · 0,10 + 0,1 + (0,082 + 0,152 + 0,12)0,5 = 1,7мм

 

 

 

Таблица 5 - Значение позиционного допуска расположения центров КП

Вид изделия	Размер ПП по большей стороне, мм	Значение позиционного допуска расположения центров КП (TD), мм, по к.т.
		1	2	3	4	5
ОПП, ДПП, ГПК, МПП (наружный слой)	До 180 включительно Свыше 180 до 360 включительно Свыше 360	0,35 0,40 0,45	0,25 0,30 0,35	0,15 0,20 0,25	0,10 0,15 0,20	0,05 0,08 0,15

 

Таблица 6- Значение позиционного допуска расположения отверстий

Размер ПП по большей стороне, мм	Значение позиционного допуска расположения отверстий (Td), мм, по к.т.
	1	2	3	4	5
До 180 включительно Свыше 180 до 360 включительно Свыше 360	0,20 0,25 0,30	0,15 0,20 0,25	0,08 0,10 0,15	0,05 0,08 0,10	0,05 0,08 0,10

 

 

2.4.4 Минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка

Наименьшее номинальное расстояние между соседними элементами проводящего рисунка (S), мм, определяют по формуле:

S = SМД + Δtв.о. [2] где

SмД - минимальное допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка, выбираемое из расчета обеспечения электрической прочности изоляции в соответствии с ГОСТ 23751-86.

Δtв.о. - верхнее предельное отклонение ширины элемента проводящего рисунка;

S = 0,25 + 0,1  = 0,35мм.

2.4.5 Элементы проводящего рисунка

Элементы проводящего рисунка, кроме экранов, шин земли, концевых печатных контактов, знаков маркировки и технологических печатных проводников рекомендуется располагать на расстоянии Q:

- от края ПП - не менее толщины ПП с учетом допуска на размеры сторон;

- от края паза, выреза, неметаллизированного отверстия - по формуле:

 

Q = q + k + 0,5 (Td2 + TD2 + Δtв.о.2)0,5  [2], где

q - ширина ореола, скола в зависимости от толщины материала основания и к.т. (табл.7);

k - наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка, которое должно быть не менее 0,3 мм для 1 и 2 к.т. ПП; 0,15 мм - для 3- и 4-го к.т. ПП;

TD - позиционный допуск расположения центров КП (табл.5);

Td - позиционный допуск расположения осей отверстий (табл.6);

tв.о. - верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (ширины печатного проводника) (табл.4);

                                  Таблица 7 допустимая ширина поверхностных сколов и просветлений

Толщина материала основания ПП, мм	Класс точности ПП
	1	2	3	4	5
До 0,5 включительно	0,3	0,3	0,15	0,15	0,1
Свыше 0,5 до 0,8 включительно	0,5	0,5	0,2	0,2	0,15
Свыше 0,8 до 1,0 включительно	0,8	0,8	0,25	0,25	0,2
Свыше 1,0 до 1,5 включительно	1,0	1,0	0,35	0,35	0,25
Свыше 1,5 до 2,0 включительно	1,2	1,2	0,5	0,5	0,35
Свыше 2,0 до 2,5 включительно	1,4	1,4	0,7	0,7	0,5
Свыше 2,5	1,7	1,7	0,8	0,8	0,6

 

Q = 1 + 0,15 + 0,50 · (0,082 + 0,152 +0,12 )0,5 = 1,25мм

 

2.4.6 Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника

Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника (t), мм, рассчитывают по формуле:

t = tminД + |Δtн.о.|,[2] где

tminД - минимально допустимая ширина проводника, рассчитываемая в зависимости от допустимой токовой нагрузки;

Δtн.о. - нижнее предельное отклонение размеров ширины печатного проводника (табл.4);

 

t = 0,13 + |0,1| = 0,23мм

 

Класс точности для данной печатной платы второй, поэтому выбираем ширину печатного проводника W = 0,25мм. Минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка S = 0,25мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5 Расчет надежности

 

Надежность является одной из основных характеристик электронной аппаратуры, оказывает влияние на ее массогабаритные и экономические показатели и определяет выбор элементной базы, схемотехнические и конструктивные решения. Поэтому определение (расчет) показателей надежности рассматривается как основная часть разработки электронной аппаратуруы. Расчет и прогнозирование  надежности целесообразно проводить на этапах рассмотрения технического задания (ТЗ), эскизного и технического проектов, изготовления опытных образцов и выпуска опытной партии, на этапе серийного производства и в условиях эксплуатации. На каждом из этапов жизненного цикла аппаратуры цели прогнозирования надежности и исходнные данные различны, поэтому различны и методы прогнозирования. В основу определения показателей надежности электронной (в том числе микроэлектронной) аппаратуры положены статистические, физико-статистические и физические методы, которые отражают реальные процессы, связанные с отказами конструктивно-топологических и схемных элементов.

Надежностью изделия называют его свойство сохранять во времени значения установленных параметров функционирования в определенных пределах, соответствущих заданным режимам и условиям эксплуатации, хранения и транспортирования .

Надежность любого устройства характеризуется свойствам безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Надежность изделия закладывается в процессе его проектирования и конструирования, обеспечивается в процессе изготовления, а сохраняется-соблюдением заданных условий хранения изделий и правильной эксплуатацией.

Поэтому свойство надежности не может быть охарактеризовано одним показателем. Выбор комплекса характеристик (показателей надежности конкретного радиоэлектронного средства (РЭС) определяется особенностями его назначения, электрической схемы, условий применения и обслуживания и должен основываться на анализе этих особенностей временных диаграмм эксплуатации РЭС.

 

Показатели надежности:

В основу расчетов кладутся допущения:

• все элементы данного типа равнонадежны;
• все элементы работают в нормальных режимах с кн =1.

Расчитываемые характеристики надежности определяются по формулам:

l∑= lОСГi Ni кэi , r -1,  [3]

lОСГ-  средняя интенсивность отказов группы изделий при испытании в режиме номинальной нагрузки и нормальной температуры среды;

кэ-  эксплуатационный коэффициент для пересчета интенсивности отказов групп или типов изделий от режимов испытаний к условиям эксплуатации различных видов аппаратуры;

 

Данные удобно свести в табл.8

Таблица 8

Наименование и типы эле-ментов	Обозначе-ние на схеме	Кол-во элементов Ni (шт)	Интенсивность отказов lОСГ . 10 -7 . 1/Ч	кэ	l∑ , Ч-1
Диоды 2Д522Б	VD1-VD2,VD4-VD5	4	0,35	4	5,6
Микросхема МС3302Р	DA5	2	0.19	4	1,52
Микросхема 1564ЛП5	DD1	1	0.19	4	0,76
Микросхема Analog Devices  OP213FP	DA4	1	0.19	4	0,76
Конденсаторы R15-N-1.5пФ-J-50В	С1,С11	2	0,02	4	0,16
Конденсаторы R20-N-0,47 мкФ-К-1H-H5	С2-С4,С6,С10	5	0,02	4	0,4
Конденсаторы ECR 22 мкФ 50 B	С5,С7-С9,С12	5	0,02	4	0,4
Оптореле 249КП10АР	DA3	1	0,13	4	0,52
Преобразователь напряжения Recom RNM-0505S	DA1	1	0.19	4	0,76
Резисторы С2-23-0,25 ± 5%	R1-R21	21	0,2	4	16,8
Печатная плата	-	1	0,05	4	0,2
Разъем		7	0,05	4	1,4
Итого					27,869

 

Интенсивность отказов двусторонних печатныъ плат с металлизированными отверстиями расчитывается по формуле [4]:

l = 0,0004*10 -7 (N1+14N2)

N1-количество сквозных отверстий, пропаянных волной;

N2-количество сквозных отверстий, пропаянных вручную.

В нашем случае соединений, пропаянных вручную отсутствуют, поэтому N2=0

l = 0,0004*10 -7*136=0,05

Kэ= 4 (нормальные климатические условия,

Время наработки на отказ [3]

T=1 / l∑ ,= = 358821≈ 41 год

Вероятность безотказной работы:

  [4]

Где время t выбирается из ряда: 1000, 2000, 4000, 8000, 16000 часов.

0.9944

 

0.9889

 

0.9779

 

0.9563

 

 

 

 

 

 

 

График зависимости Р(t)

 

Время безотказной работы:

Определяется на уровне 0,707

                 =0,707

t= 12 лет

Расчетное время безотказной работы удовлетворяет требованиям ТЗ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 Расчет тепломассообмена

Для расчета теплового режима блока необходимо сначала определить элементы, наиболее критичные к тепловым воздействиям, а затем уже выполнить расчет тепловых режимов этих элементов.

Если  тепловые режимы работы этих элементов не выходят за предельно допустимые границы, делается вывод о том, что обеспечивается нормальный тепловой режим блока РЭА в целом.

Таблица 9

 

№	Наименование и тип ЭРЭ	Мощность, выделяющаяся в ЭРЭ (Qэ), Вт	Площадь поверхности ЭРЭ и радиатора (Sэ), м2
1	Микросхема Analog Devices  OP213FP	0,7	31
2	Оптореле 249КП10АР	0,7	75
3	Микросхема МС3302Р	1	162,64
4	Микросхема 1564ЛП5	1	73
5	Преобразователь напряжения Recom RNM-0505S	0,6	56,44
6	Резисторы С2-23-0,25 ± 5%	0,25	21
7	Диод КД522Б	0,3	7,22