ИТПСТ. Лабораторная работа 2. Схема для варианта 41

• Название: Лабораторная работа 2. Схема для варианта 41
• Дата: 01.06.2022
• Размер: 56.81 Kb.
• Имя файла: ИТПСТ.docx
• Тип: Лабораторная работа; #563687

Содержание

1Анализ технического задания	3
1.1 Наименование и область применения	3
1.2 Основание для разработки	3
1.3 Цель и назначение разработки	3
1.4 Технические требования	3
2 Выбор и обоснование элементной базы	5
3 Расчет площади печатного монтажа	7
4 Расчет собственной частоты печатной платы	9
5 Расчет паразитных параметров печатной платы	10
Список используемых источников	11

1 Анализ технического задания

1.1 Наименование и область применения

Разрабатываемое устройство, усилитель промежуточной частоты, предназначено для работы в качестве автономной конструкции УПЧ.
1.2 Основание для разработки

Лабораторная работа №2. Схема для варианта 4[1].
1.3 Цель и назначение разработки

Разработка печатной платы усилителя промежуточной частоты для работы в качестве автономной конструкции самолетной аппаратуры. Устройство предназначено для усиления сигналов с рабочей частотой 30МГц.
1.4 Технические требования

1.4.1 Состав продукции и требования к конструктивному

устройству

Устройство относится к самолётной аппаратуре, устанавливается в рубке, (класс 3.2.3 по ГОСТ 20.39.304-98). Конструктивно оно должно быть выполнено в виде печатной платы, устанавливаемой в автономный корпус, размерами не более 100х65х25, и массой, не более 0,1 кг.

Устройство собирать на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Плату крепить в корпусе с помощью винтов.

Продукция должна поставляться в собранном виде, жестко закрепленной в упаковке, защищенной от проникновения влаги, предусматривающей защиту от механических воздействий. Масса продукции не должна превышать 0,7 кг. Комплект запасных частей и инструмента не прилагается.

Питание устройства должно осуществляться от бортовой сети самолета напряжением ±12 В постоянного тока.
1.4.2 Требования к надежности

Среднее время наработки на отказ должно быть не менее 5000 часов.

Разрабатываемое устройство должно быть ремонтопригодным (корпус разборный, плата съемная). Время замены – не более 1 часа.
1.4.3 Требования безопасности и требования по охране природы

Полосовой усилитель должно обеспечивать безопасность эксплуатирующего человека. При производстве должны быть очистные сооружения.

1.4.4 Эстетические и эргономические требования

К данному виду радиоэлектронной аппаратуры не предъявляются.
1.4.5 Требования к составным частям продукции, сырью, исходным и эксплуатационным материалам

Размеры печатных плат выбираются из унифицированного ряда согласно ГОСТ 10317 – 79 [3] и ограничивающего его ОСТ 4.010.020 – 83 «Платы печатные. Основные размеры» [4]. Допуски на линейные размеры плат должны соответствовать установленными стандартами. [5]
1.4.6 Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию и ремонту

Изделие должно сохранять работоспособность при следующих уровнях окружающей среды:

Температура окружающей среды от –40 до +60С.

Относительная влажность при +35⁰С до 98%.

Пониженное атмосферное давление до 40 кПа.

Удары:

Ускорение – 117,77м/с²

Длительность – 15 мс

Частота повторений –

Вибрации:

Диапазон частот – 5…2000 Гц

Ускорение – 0,98-196 м\с²

Установка и настройка прибора должна проводиться персоналом, имеющим соответствующую квалификацию.
1.4.7 Экономические показатели

Производство – мелкосерийное.


2 Выбор и обоснование элементной базы
Для выбора элементов, применяемых в устройстве, рассчитаем катушки индуктивности, число витков и габариты с учётом использования экранов. Для намотки применим провод ПЭВ-2, диаметром 0,2мм. Индуктивность катушек определяется по формуле



где S – площадь сечения катушки, при использовании стандартного сердечника диаметром 2 мм,



длина обмотки l=ng=15 мм

g- шаг намотки.

Число витков для L1- L7


Число витков для дросселей L8- L10



Катушка индуктивности L2, L,6 L5 имеет вывод от середины обмотки, то есть 10 витков. Настройка индуктивности производится сердечником в катушках.

Для защиты окружающего пространства от электромагнитного поля катушки необходимо предусмотреть экран, внутренний размер которого должен быть не менее 2-х диаметров катушки индуктивности. В этом случае потерями добротности катушки, за счет вносимого сопротивления материала экрана, можно пренебречь. В качестве материала экрана можно использовать латунь или пластичный алюминиевый сплав. В качестве экрана применим латунный экран с размерами 5х5=25мм. Экран крепится к плате пайкой, к выводам общего провода.

Применим резисторы С2-23 для элементов R1-R11.

Вибрация в диапазоне частот, Гц

С2-23 – 1…3000 с ускорением до 198 м\с²

Повышенная относительная влажность при +35°С - 98%

Диапазон рабочих температур -60…90^оС.

Конденсаторы С1-С20 – керамические К10-73б.

Вибрация в диапазоне частот 1-5000 Гц с ускорением до 392 м\с²

Повышенная относительная влажность при +35°С - 100%

Диапазон рабочих температур -60…125^оС.

Диоды Д18

Вибрация в диапазоне частот 1…3000Гц с ускорением до 198 м\с²

Повышенная относительная влажность при +35°С - 98%

Диапазон температур: -60...+70°С

Транзистор КТ342А

Вибрация в диапазоне частот 1…500Гц с ускорением до 98 м\с²

Повышенная относительная влажность при +45°С - 96%

Диапазон температур: -60...+125°С

Наименее теплостойким элементом являются диоды и транзисторы, но и их диапазона рабочих температур достаточно для работы в заданных условиях. Как видно из приведенных данных все параметры радиоэлектронных компонентов подходят для применения в разрабатываемом устройстве.

Сведем в таблицу 1 массу применяемых электронных компонентов

Таблица № 1.

Вид	Кол-во	Масса, г	Масса всех Элементов, г
С2-33М	11	0,18	1,98
К10-73-1б	20	0,35	15
Д18	1	0,6	0,6
КТ342А	3	0,5	1,5
Катушки индуктивности	10	1,4	14
Разъем FGD-1	2	1.5	3
Разъем FGD-5	1	7	7
ИТОГО			43,08

3 Расчет площади печатного монтажа
Определим габаритные и установочные размеры элементов в виде таблицы № 1.

S_уст=А_maxхB_max

При определении А_max и B_max необходимо учитывать допустимые зазоры между ЭРЭ, электрические и тепловые режимы ЭРЭ.
Таблица № 2. Габаритные и установочные размеры элементов.

№ п/п	Наименование элемента	Кол-во	Габар. размеры, a*b мм	Устан. площадь элемента, мм2	Устан. площадь всех элементов мм2
1	2	3	4	5	6
1	Резисторы С2-33М	11	2,2х6,0	13.2	145,2
2	Конденсаторы К10-73-1б	20	9х3	27	540
3	Диод Д18	1	15х4	60	60
4	Транзисторы КТ342А	3	6	28	84
5	Катушки индуктивности	10	5,0х5,0	25	250
6	Разъем FGD-1	2	5x10	50	100
7	Разъем FGD-5	1	25x10	250	250

S_уст=1429,2 мм²

Площадь платы определяется по формуле:

S_пл=(S_уст/k_s)

где S_пл – суммарная площадь платы,

S_уст – установочная площадь радиоэлементов,

К_s – коэффициент запаса прочности.

При k_s = 0,3 определяем площадь платы:

S_пл=1429,2/0,3=4764 мм²

Далее по таблице предпочтительных размеров, учитывая установку платы в врубной блок, по ГОСТ10317-79, получаем размеры печатной платы: 95 × 60 мм².

В качестве материала печатной платы выберем стеклотекстолит СФ1-50.

Масса печатной платы составит 17,8 г.

Печатная плата соответствует третьему классу точности.

Определяем номинальное значение диаметров контактных площадок:

Для резисторов и конденсаторов



Для транзисторов



Для катушки индуктивности



Для диода



Для применения в печатной плате используем стандартные размеры

отверстий



4 Расчет собственной частоты печатной платы
Собственная частота колебаний печатной платы закрепленной на основании в четырех точках по углам с помощью винтов, можно произвести по выражению



где - плотность материала платы

Δ – 2мм – толщина платы

D - цилиндрическая жёсткость пластины (платы), определяется

по формуле

,

где E=3,02 · 10 Па – модуль упругости;

h=2,5· 10 м – толщина пластины (плат);

=0,22 – коэффициент Пуассона;

а - длина пластины (платы);

b - ширина пластины (платы);

М_Э =М_рэа+ М_экр =43.08+16=59.08г - масса элементов и экрана.

М_экр=16г – масса экрана

Цилиндрическая жёсткость пластины (платы) определяется по формуле:

Поскольку рассчитанная собственная частота составляет 5070 Гц при заданных значениях 2-2000 Гц, спроектированная печатная плата по механическим воздействиям не попадает в опасный вибрационный диапазон.

5 Расчет паразитных параметров печатной платы

Собственная емкость печатных проводников на односторонней печатной плате (рис. 1, а):

,

где - диэлектрическая проницаемость среды;

- диэлектрическая проницаемость материала платы;

L_п=15 мм длина проводников идущих параллельно.


Рисунок 1 а, б.

Расчет паразитной индуктивности (рис. 1, б)




Список используемых источников

1. 
   Сотенко С.М., Основы конструирования электронных средств.: Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ (часть 1) – СПб: Издательство СПбГУТ, 2017. – 80 стр.
   
2. 
   Павловский В.В., Васильев В.И., Гутман Т.Н. Проектирование технологических процессов изготовления РЭА. Пособие по курсовому проектированию: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1982,
   
3. 
   ГОСТ 10317-79 Платы печатные. Основные размеры. М.: Стандарт, 1980.
   
4. 
   ОСТ 4.010.020 – 83 «Платы печатные. Основные размеры» M 1985.
   
5. 
   Парфёнов Е.М., Камышная Э.Н., Усачов В.П. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1989, – 272с.
   
6. 
   ГОСТ 30668-2000 Изделия электронной техники. Маркировка. М.: Стандарт, 2002.
   
7. 
   ОСТ14192-77 Тара производственная. Маркировка. -1978.
   
8. 
   ГОСТ 23088-80 Изделия электронной техники. Требования к упаковке, транспортированию и методу испытаний. М.: Стандарт, 1981.
   
9. 
   Резисторы. Справочник. Под общ.редакцией Н.Н Горюнова – 2изд., перераб. – М.:Энергоатомиздат. 1985г.
   
10. 
    Лавриенко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. 17 изд. перераб. и доп. – К.:Техника. 1994г.
    
11. 
    Конденсаторы: Справочник. Под ред. И.И.Четвертакова, М.Н.Дьяконова. – М.: Радио и связь,1993г.
    
12. 
    Микросхемы. Справочник. Под общ.редакцией. Н.И.Чистякова – 5 изд.,перераб. и доп. – М.: Радио и связь. 1994г.
    
13. 
    ОСТ 4.010.022-85 Платы печатные. Классы точности и типовые методы изготовления. М.: Стандарт, 1986.
    
14. 
    Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования. Под редакцией Варламова Р.Г. – М.: Советское радио, 1980, – 480 с.
    
15. 
    Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. Под ред. Романычевой Э. Т. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1989, – 448 с.
    
16. 
    Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов. Под редакцией Достанко А.П., Чабдарова Ш.М. – М.: Радио и связь, 1989, – 624с.
    
17. 
    ГОСТ 14861-91 Тара производственная. Типы. М.: Стандарт, 1992.