2.1.5 Выбор транзисторов

Транзисторы – это полупроводниковые приборы, служащие для усиления мощности и имеющие три вывода или больше. В транзисторах может быть разное число переходов между областями с различной электропроводностью. Наиболее распространены транзисторы с двумя n-p-переходами, называемые биполярными, так как их работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков. Первые транзисторы были точечными, но они работали недостаточно устойчиво. В настоящее время изготовляются и применяются исключительно плоскостные транзисторы.

Исходными данными для выбора транзисторов являются

• назначение цепи, в которой устанавливается транзистор;

• коэффициент усиления;

• прямой и обратный токи;

• коэффициент обратной связи;

• режим цепи.

В устройстве используется 2 типа транзисторов разной структуры. Крайне желательно, чтобы они имели одинаковые корпуса для увеличения технологичности производства. В качестве транзисторов структуры p-n-pвозможно использовать КТ361, КТ209, КТ3102, КТ502. В качествеn-p-nтранзисторов — КТ315, КТ3107, КТ503. Были выбраны КТ361 и КТ315, имеющие одинаковые корпуса КТ-13. Размеры корпуса КТ-13 приведены на рисунке 8[6].

Основные параметры КТ361 и КТ315. Все основные параметры одинаковы, однако следует учитывать направление тока в цепях схемы [6].

• макс. напр. коллектор-база при заданном обратном токе, В 40;

• максимально допустимый ток коллектора, А 0,075;

• статический коэффициент передачи тока 75;

• максимальная рассеиваемая мощность, Вт 0,15.

Рисунок 8

Выбранные элементы сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Выбранный элемент	Условия эксплуатации по ТУ						Интенсивность отказов,10-6
	Температура, ºС	Влажность, %	Атмосферное давление, атм	Частота вибрации, Гц	Ускорение, g	Конструкция выводов
0,5ГДШ-2	-50… +75	98	2	1000	10	контактные лепестки	0,6
КМ6	-20… +85	98	4	1700	10	торцевые	0,07
К50-35	-40… +85	98	4	1700	10	торцевые	0,09
CD4060BCN	-55… +125	98	3	1650	10	планарные	0,3
К1561ГГ1	-65… +125	98	4	1700	10	планарные	0,3
С2-23	-55… +125	98	4	3600	10	осевые	0,06
СП3-38а	-60… +125	98	3	1500	8	торцевые	1,4
КТ315	-40… +65	98	4	2100	6	торцевые	0,35
КТ361	-40… +65	98	4	2100	10	торцевые	0,35

2.2 Расчет печатной платы

В качестве материала для печатной платы электронного звонка используется стеклотекстолит, т.к. он имеет следующие преимущества по сравнению с гетинаксом [7]:

• большая механическая стойкость;

• большая влагостойкость;

• большая термостойкость;

• лучшая адгезия фольги со стеклотекстолитом;

• при сверлении отверстий дает меньшую шероховатость поверхности.

Стеклотекстолит дешевле некоторых прочих фольгированных материалов, таких как лавсан или фторопласт. Поэтому наиболее подходящим для изготовления устройств, работающих на частотах до 300 МГц и напряжениях до 1000 В является именно он.

Выбираем материал СФ1-35-1,5. Толщина фольги 35 мкм ток, протекающий по проводникам равен 0,20 А.

При расчете печатной платы рассчитываются электрические и конструктивные параметры. К электрическим параметрам относятся:

• t – ширина печатного проводника;

• S – расстояние между печатными проводниками;

• C – емкость печатного проводника;

• L – Индуктивность печатного проводника.

К конструктивным параметрам относятся:

• размер печатной платы;

• диаметр и количество монтажных отверстий;

• диаметр контактных площадок;

• минимальное расстояние между центрами двух отверстий для прокладки нужного количества проводников.

Рассчитываем ширину печатного проводника по формуле (1):

, (1)

где I– протекающий ток, А;

j – допустимая плотность тока, А/мм²;

h – толщина фольги, мм.

Исходные данные для расчета:

• ток, протекающий по проводнику Iскладывается из токов всех видов активных элементов схемы, А 0,20;

• толщина фольги h, мм 0,05;

• плотность тока jвыбирается по справочнику, исходя из того что изделие относится к бытовой РА, А/мм²30.

Исходя из расчётов в формуле 1, печатная плата соответствует 3 классу точности. Изготовление печатных плат 3 класса не всегда требует применения уникального высокоточного оборудования. Принимаемt= 0,25 мм.

Т.к. рабочее напряжение не более 8,2 В, то по ГОСТ 23.751-86, выбираем расстояние между двумя проводниками 0,1…0,2. Для 3 класса изготовления печатной платы S= 0,25 мм.

Плата односторонняя, изготавливается химическим методом.

Определяем диаметры монтажных отверстий по формуле (2):

(2)

Если d_в 0,8 то= 0,2, еслиd_в > 0,8 то= 0,3 Рекомендуется имеет не более трех диаметров монтажных отверстий, поэтому некоторые диаметры увеличены в сторону большего.

Таблица 2 – Диаметры монтажных отверстий

Элемент	Диаметр вывода, мм	Диаметр отверстия
С2-23	0,6	0,8
СП3-38А	0,9	1,2
КМ6	0,6	0,8
К50-35	0,5	0,8
CD4060BCN	0,6	0,8
КР1561ГГ1	0,6	0,8
КТ315	0,9	1,2
КТ361	0,9	1,2

Для устройства выбраны диаметры монтажных отверстий 0,8 и 1,2 мм.

Для выбора размеров печатной платы определяется ее площадь (формула 3):

(3)

где F_эрэ – площадь, занимаемая электрорадиоэлементами (ЭРЭ);

F_то – площадь технологических или крепежных отверстий;

F_св – площадь, которая не должна заниматься ЭРЭ по конструктивным соображениям;

F_м.о.– площадь монтажных отверстий;

К_з– коэффициент заполнения.

F_эрэопределяется по установочным размерам, в случаях если выводы элементов за пределами корпуса, или по площади корпуса, если выводы под корпусом.

Определяем площадь под технологические (крепежные) и монтажные отверстия по формуле (4):

, (4)

где d– диаметр отверстия;

n– количество отверстий.

_{Удобнее рассчитать площадь, занимаемую одним отверстием, а затем произвести общий расчет площади вместе с электрорадиоэлементами. Для этого исключим из формулы (4) n:}

₍₅₎

_{Вычислим площадь каждого отверстия:}

Таким образом, вычислив площадь отверстий вместе с площадью электрорадиоэлементов, получим .

Исходные данные для расчета площади, занимаемой электрорадиоэлементами и отверстиями, приводятся в таблице 3.

Таблица 3

Наименование	Количество	Площадь одного элемента, мм2	∑F, мм2
1	2	3	4
Резисторы:
С2-23	7	13,20	92,40
СП3-38А	1	29,05	29,05
Конденсаторы:
КМ6	2	29,25	58,50
К50-35	2	19,63	39,26
Микросхемы
CD4060BCN	1	151,94	151,94
КР1561ГГ1	1	151,94	151,94
Транзисторы:
КТ315	1	19,60	19,60
КТ361	1	19,60	19,60
Отверстия диаметром, мм
0,8	58	0,50	29,14
1,2	9	1,13	10,17
ИТОГО			601,61

Выбираем коэффициент заполнения печатной платы, который обычно выражается в пределах от 0,3 до 0,8. Так как устройство работает автономно, необходимо уменьшить его габариты. Элементы, работающие от батарей, пропускают небольшие токи и поэтому не греются. Поэтому, принимаем К_з = 0,55. Отсюда площадь печатной платы, подставляя значение из таблицы, получившееся для суммы:

Длина стороны печатной платы по ГОСТ 10317-79 должна заканчиваться 0 или 5. Далее подбираем размеры платы из неравенства (6):

. (6)

Из реальных размеров разведенной платы длина сторон 45 и 25 мм, т.е. А = 45 мм, В = 25 мм: