Курсовая работа: Разработка печатного узла шестиуровневого индикатора напряжения аккумулятора

D = d + ∆d + 2b + 2Tr + ∆sk, где

D - минимальный размер контактной площадки;

d - номинальное значение диаметра металлизированного отверстия;

∆d - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;

b-размер гарантированного пояска вокруг металлизированного отверстия;

Tr - глубина подтравливания диэлектрика;

∆sk - среднеквадратичный допуск на положение оси отверстия, центра контактной площадки и нижнего предельного отклонения диаметра контактной площадки.

Для двусторонней печатной платы класса точности 4, имеющей переходные отверстия диаметром не более 1мм в ГОСТ 23751-86 указаны следующие значения этих величин:

∆d=0;

b=0,1мм;

Tr=0;

∆sk=-0,1

D=0,4 + 0 + 2 ·0,1 - 0,1 = 0,5 (мм)

Сделаем небольшой запас и примем D = 0,6 мм.

Расчет ширины проводников и зазоров

Электрическая цепь имеет входное напряжение батареи 5,2 В. В связи с этим выполним печатные проводники, соответствующие входным цепям , несколько шире, чем остальные. Примем ширину проводников входной цепи равной 1 мм. Остальные печатные проводники и зазоры печатного рисунка платы выберем по минимуму для данного класса точности, то есть 0,25мм.

Расчет площади платы

Рассчитаем площади, занимаемые элементами печатного узла:

SС2-33Н=6,0*2,2=13,2 (мм2)

SК73-11=15,0*14,0=210 (мм2)

SК561ЛЕ5= SК561ЛП2=19,5*7,5=146 (мм2)

SАЛС331А=1,1*1,2+π*5,82=107 (мм2)

SКТ315В=7,2*3,0=21,6 (мм2)

SКД522Б=3,8*1,9=7,22 (мм2)

SСП3-4вМ=20*11,5+2,5*8+9*2,2=448 (мм2)

Суммарная площадь, занимаемая элементами печатного узла:

SЭЛЕМЕНТОВ=8*13,2+3*210+2*146+107+2*21,6+9*7,22+5*448=105,6+630+292+107+43,2+64,98+2240=3483 (мм2)

Рассчитаем площадь платы, зная коэффициент ее использования:

SПП= SЭЛЕМЕНТОВ/1,5=2325 (мм2)

Согласно действующему ГОСТ 10317-79 при длине стороны печатной платы до 100мм размеры каждой стороны должны быть кратны 2,5мм. В целях наиболее рационального использования площади платы выполним её в виде прямоугольника. Рассчитанное значение площади удовлетворяет требованиям стандарта. Оптимальный размер платы такой площади равен

50 х 46,5 мм2.

Однако на печатном узле такого размера невозможно разместить все элементы вместе с переходными отверстиями и печатными проводниками, что наглядно проиллюстрировано на рис. 2.

Рис. 2.

Таким образом, мы вынуждены увеличить размеры печатной платы. При этом коэффициент использования будет меньше требуемого в задании.

Опытным путем (методом подбора) было установлено, что оптимальный размер платы, при котором возможно создать данный печатный узел, равен 50*35 мм2. Коэффициент использования при этом равен:

K= SЭЛЕМЕНТОВ/ SПП = 3483/ 5600 =0,62

6 Создание библиотеки компонентов

При создании библиотеки компонентов печатного узла необходимо:

1) При помощи редактора Symbol Editor создать условное обозначение компонента согласно ГОСТ 2.728- 74, ГОСТ 2.730- 73. Установить атрибуты {RefDes}, {Type} (для однозначной идентификации элемента на последующей электрической схеме) и базовую точку {RefPoint} (рис. 3). Проверить правильность создания условного обозначения (командой Utils/Validate).

Рис. 3. Условное обозначение резистора

2) При помощи редактора Pattern Editor создать посадочное место под компонент с учетом геометрических размеров корпуса и контактных площадок. Установить атрибуты {RefDes}, {Type} (для однозначной идентификации элемента на последующей схеме компоновки печатного узла) и точку привязки (рис. 4). Проверить правильность создания посадочного места (командой Utils/Validate).

Рис. 4. Посадочное место под элемент С33-2Н с атрибутами

3) В менеджере библиотек Library Executive произвести соединение посадочного места с условным обозначением путём задания соответствия между контактными площадками первого и контактами второго с указанием их типов (рис. 5). Проверить правильность создания компонента (командой Utils/Validate).

Рис. 5. Таблица соответствия для элемента С33-2Н

В результате проделанной работы получается файл библиотеки компонентов *.lib, содержащий всю необходимую информацию об элементной базе печатного узла (рис. 6).

Рис. 6. Библиотека компонентов печатного узла

7 Формирование схемы электрической принципиальной с протоколом ошибок

Формирование принципиальной электрической схемы производится в редакторе Schematic. Процесс создания схемы можно разделить на несколько этапов:

1) Настройка среды редактора:

-установка формата рабочей области;

-установка миллиметрового шага сетки;

-установка кириллического шрифта в качестве стандартного;

-установка ширины линий;

-создание шаблона штампа (согласно ЕСКД) в виде файла *.ttl и его подключение к документу;

-подключение ранее созданной библиотеки компонентов;

2) Непосредственное создание схемы:

-размещение обозначений компонентов в рабочей области графического редактора и объединение выводов проводниками;

-редактирование положения элементов и надписей на схеме;

3) Проверка схемы средствами редактора (командой Utils/ERC..).

Результатом проделанной работы является *.sch-файл схемы электри-ческой принципиальной, а также *.erc-файл протокола ошибок (см. Приложение 1).

         Текст протокола ошибок:

P-CAD Electrical Rules Check Report

F:\Olesya kurs\shema po kursachu.erc:

ERC Report Options:

-------------------

Single Node Nets: On

No Node Nets: On

Electrical Rules: On

Unconnected Pins: On

Unconnected Wires: On

Bus/Net Rules: On

Component Rules: On

Net Connectivity Rules: On

Hierarchy Rules: On

ERC Errors:

-----------

SINGLE NODE NETS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

NO NODE NETS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

ELECTRICAL RULES:

Warning 1 -- Net NET00030 has no output pins

Warning 2 -- Net GND has no input pins

Warning 3 -- Net GND has no output pins

Warning 4 -- Net NET00031 has no input pins

Warning 5 -- Net NET00031 has no output pins

Warning 6 -- Net VCC has no output pins

Warning 7 -- Net NET00069 has no output pins

Warning 8 -- Net NET00000 has no output pins

Warning 9 -- Net NET00034 has no input pins

Warning 10 -- Net NET00034 has no output pins

Warning 11 -- Net NET00039 has no output pins

Warning 12 -- Net NET00040 has no output pins

Warning 13 -- Net NET00041 has no output pins

Warning 14 -- Net NET00043 has no input pins

Warning 15 -- Net NET00043 has no output pins

Warning 16 -- Net NET00044 has no input pins

Warning 17 -- Net NET00044 has no output pins

Warning 18 -- Net NET00047 has no input pins

Warning 19 -- Net NET00048 has no input pins

Warning 20 -- Net NET00049 has no input pins

Warning 21 -- Net NET00049 has no output pins

Warning 22 -- Net NET00052 has no input pins

Warning 23 -- Net NET00052 has no output pins

Warning 24 -- Net NET00051 has no input pins

Warning 25 -- Net NET00051 has no output pins

Согласно протоколу, принципиальная электрическая схема не содержит ошибок. Таким образом, мы можем перейти к компоновке печатного узла.

8 Компоновка (NET лист, протокол ошибок)

Для процесса компоновки создадим архивную библиотеку компонентов (командой Library/Archive library..)и список соединений (командой Utils/Generate Netlist..) в редакторе Schematic. Таким образом, мы можем просто загрузить всю схему в редактор PCB.

Фрагмент списка соединений:

и его продолжение, касающееся связей выводов компонентов:

Протокол ошибок создания архивной библиотеки:

9 Трассировка

Работа в редакторе PCB состоит из следующих этапов:

1) Настройка среды редактора (схожа с настройкой среды редактора Schematic,поэтому рассмотрим особенности):

-установка миллиметровых шагов сетки 2,5 (для последующего построения контуров платы) и 0,625 (для задания шага трассировки);

-подключение ранее созданной архивной библиотеки компонентов;

-подключение к документу списка соединений;

В результате в рабочей области появятся посадочные места компонентов, выводы которых соединены согласно принципиальной электрической схеме.

2) Непосредственное создание схемы:

-создание контура платы в слое Board;

-создание монтажных отверстий на плоскости платы (аналогично контактным площадкам, но с заданием параметра Shape/Mounting Hole). Так как размеры платы относительно невелики, то сделаем 2 крепежных отверстия диаметром 2 мм ;

-создание запретной зоны для трассировки (Keepout) в виде линии, действующей на всех слоях платы (настройка производится командой Options / Current Keepout). Применим минимально допустимую запретную зону, равную одному шагу трассировочной сетки, то есть 0,625 мм ;

Страницы: 1, 2, 3, 4