Конструирование функционального узла микроэлектронной аппаратуры

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Физический факультет

Кафедра проектирования и технологии радиоэлектронных средств

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Основы проектирования электронных  средств»

 

Конструирование функционального узла микроэлектронной

аппаратуры

Пояснительная записка

 

ОГУ 210201.65.4011.05 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель проекта

канд. техн. наук, доцент

______________ М.Г. Петрушанский

“___”______________20__г.

Исполнитель

студент группы 09 ПТРС

______________ Илюхин А. А.

“___”______________20__г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оренбург 20__

 

 

 

«Утверждаю»

Заведующий кафедрой ПТРС

______________Е.А. Корнев

«___»_______________20__г.

 

 

Техническое задание  на курсовой проект по дисциплине «Основы проектирования электронных средств»

ФИО студента:_________________________________________________________

1 Тема курсового проекта: «Конструирование функционального узла микроэлектронной аппаратуры»___________________________________________

2 Исходные данные: «усилительное устройство»___________________________

Технические характеристики: напряжение питания  12,6 В; максимальное выходное напряжение  6 В; сопротивление нагрузки 300 Ом; входное сопротивление 30 кОм;  коэффициент усиления напряжения 12000; входной ток 7,5 мкА; ток потребления 10 мА.

3 Содержание пояснительной записки:

Введение______________________________________________________________

Описание и анализ принципиальной электрической схемы  ФУ__________________

Выбор типов пассивных элементов________________________________________

Выбор материалов для  изготовления печатного узла__________________________

Расчет основных конструкторских  параметров печатной платы_________________

Расчет электрических  параметров печатной платы____________________________

Расчет компоновочных  параметров печатного узла___________________________

4 Перечень графического материала:

Схема принципиальная электрическая______________________________________

Чертеж печатной платы__________________________________________________

Вариант трассировки___________________________________________________

 

 

 

 

 

5. Рекомендуемая литература:

Уилльямс Т. ЭМС для разработчиков продукции/Пер. с англ. под ред. Л.Н. Кечиева. - Издательский Дом "Технологии", 2003. - 540 с.

1. Медведев А.М. Печатные платы. Конструкции и материалы. - М.: Техносфера, 2005.- 304 с.

2. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 560 с.
3. Князев А.Д., Кечиев Л.Н., Петров Б.В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. - М.: Радио и связь, 1989. - 224 с.
4. Гелль П.В., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование радиоэлектронной аппаратуры. Л., «Энергия», 1972.
5. Жигалов А.Т. и др. Конструирование и технология печатных плат. М, «Высшая школа», 1973.
6. Кечиев Л.Н., Петров Б.В. Конструирование РЭА с применением печатного монтажа, МИЭМ, 1972.
7. Краткий справочник конструктора РЭА. Под ред. Варламова Р.Г., «Сов. Радио», 1972.
8. Мягков В.Д. Допуски и посадки. Справочник «Машиностроение», 1966.
9. Преснухин Л.Н. и др. Основы конструирования микроэлектронных вычислительных машин. М., «Высшая школа», 1976.
10. Комплекты журнала "Технологии электромагнитной совместимости"         (имеются в библиотеке МИЭМ).

6   Перечень ГОСТов, необходимых для выполнения работы:

6.1   Платы печатные одно- и двусторонние с неметаллизированными отверстиями. Общие технические требования. - ГОСТ Р 50621-93.(МЭК 326-4-80).

6.2    Спецификация - ГОСТ 2.108.

6.3  Нанесение размеров и предельных отклонений - ГОСТ 2.307.

6.4    Обозначение шероховатости поверхностей - ГОСТ 2.309.

6.5    Указания на чертежах о маркировании и клеймении изделий - ГОСТ 2.314.

6.6    Правила выполнения чертежей печатных плат - ГОСТ 2.417.

6.7    Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные - ГОСТ 10316.

6.8    Платы печатные. Основные размеры - ГОСТ 10317.

6.9    Платы печатные. Термины и определения - ГОСТ 20406.

6.10    Платы печатные. Конструирование - ОСТ4 ГО.010.011.

6.11    Допуски и посадки размеров от 0,1 до 5000 мм - ОСТ4 ГО.010.014.

6.12    Установка навесных элементов на печатной плате - ОСТ4 ГО.010.030.

6.13    Детали крепления радиоэлементов на печатных платах - ОСТ4 ГО.812.000.

Дата выдачи задания «___»___________20__ г.

Срок сдачи курсового проекта «___»___________20__ г.

Задание принял к исполнению «___»___________20__ г.

Руководитель курсового проекта   _______________  М.Г. Петрушанский

 

Аннотация

 

Пояснительная записка  содержит 27 страниц, в том числе 8 рисунков, 7 таблиц, 6 источников, 3 приложения, графическая часть выполнена на 6 листах формата А4.

В данном проекте произведен анализ технического задания, изложены основные положения по выбору печатной платы, определению ее основных параметров и разработке конструкции печатного узла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Печатная плата  – пластина, выполненная из диэлектрика, на которой сформирована (обычно печатным методом) хотя бы одна электропроводящая цепь (электронная схема). Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов или соединения отдельных электронных узлов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка, обычно пайкой, или накруткой, или склёпкой, или впрессовыванием, в результате чего собирается электронный модуль. Печатные проводники получают травлением фольгированного изоляционного материала электро-химическим осаждением, вакуумным или катодным распылением, вжиганием проводящих паст, электролитическим осаждением с переносом проводящего рисунка на изоляционную плиту и др. методами (изображение печатных проводников на плате получают фотографическим, офсетным, сеточно-графическим способами, а также методами прессования, тиснения и др.). Контактные переходы с одной стороны платы на другую осуществляют путём металлизации стенок отверстий или установкой металлических трубок с последующей их развальцовкой и пайкой.

В общем виде проектирование конструкции печатного узла и  технологии его изготовления в данном проекте состоит из следующих глав:

• анализ технического задания;
• обоснование выбора печатной платы;
• определение основных конструкторских параметров печатной платы;
• разработка конструкции узла;
• расчет электрических параметров печатной платы.

В курсовом проекте представлены чертежи схемы электрической принципиальной, печатного узла и печатной платы.

 

 

 

1. Анализ технического задания

 

1.1 Состав продукции и требования к конструктивному устройству

 

 

Уровень механических и климатических воздействий, установленный для функционального узла, следующие требования к уровню механических и климатических воздействий:

диапазон частот вибрации – 1…35 Гц;

виброускорение – 0,5 g.

Значения ударных нагрузок для функционального узла следующие:

а) При многократных ударах:

• максимальное ускорение – 15g;
• длительность удара – от 2 до 75мс.

б) При одиночных ударах:

• максимальное ускорение – 4g;
• длительность удара – от 40 до 60мс.

Значения линейных (центробежных) нагрузок:

• максимальное ускорение – 10g.

Значения температуры воздуха и давления:

• диапазон температур – (от плюс 1до плюс 40)°С;
• значение давления  – 70 кПа.

Значение относительной  влажности:

•      верхние значения характеристики  –  80% при 25°С и более низких температурах без конденсации влаги.

На рисунке 1 приведена принципиальная электрическая схема стабилизированного источник питания, для которого необходимо разработать печатный узел, удовлетворяющий техническим требованиям.     Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема стабилизированного источник питания

 

Выходное Напряжение	9 В 5%
Номинальный ток нагрузки	1,0 А
Максимальный ток нагрузки	1,2 А
Минимальное входное  напряжение переменного тока	не менее 14,0 В
Максимально допустимое входное напряжение переменного  тока	не более 24,0 В

Таблица 1 - Электрические параметры схемы

 

Позиционное обозначение	Выполняемые функции  и характеристики
DA1	Микросхема 7809
C1	Конденсатор 4700 мкФ
C2	Конденсатор 0,1 мкФ
C3	Конденсатор 0,1 мкФ
VD1…VD4	Диодный мост типа 1N5402

Таблица 2 - Параметры элементов схемы стабилизированного источника питания

1.2 Выбор типов пассивных элементов

 

 

  Подбор элементной базы произведён на основании оптимальности характеристик радиоэлементов.

В качестве стабилизатора напряжения выбрана микросхема КР142ЕН8А, габариты которой представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Стабилизатор напряжения КР142ЕН8А

 

Max напряжение питания	35 В
Температура окружающей среды	от минус 55 до плюс150 ° C

Таблица 3 - Предельно допустимые режимы эксплуатации КР142ЕН8А

 

Допустимые условия  эксплуатации:

• интервал рабочих температур – (от минус 45 до плюс 125)°С;
• относительная влажность воздуха 98% при температуре – плюс 25°С;
• вибрации с ускорением g – от 1 до 600 Гц при 10g;
• многократные удары с ускорением – 75g;

Установочная площадь для ОУ согласно габаритным данным, приведенным на рисунке 2:

S_уст » 1,3·10,0·4,5 » 58, 5 мм²

 

 

Масса – 1,5 г

В качестве диодов VD1…VD4 использованы диоды 1N5402. Диоды этой марки обладают повышенной механической прочностью и надежностью, а также низкой стоимостью. Габаритные размеры диода приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Диод 1N5402

Таблица 4. Геометрические параметры диода 1N5402

D (мм)	L (мм)	d (мм)	l (мм)	R (мм)
1,9	4,3	0,7	8,3	1,0