3. Расчеты

3.1 Геометрические расчеты конструкций печатной платы

Установочная площадь каждого электрорадиоэлемента определяется на основании анализа габаритных размеров элемента, варианта его установки и шага координатной сетки печатной платы.

С учётом того, что микросхема нагреваются до +70 °С, то их рабочая площадь должна быть больше чем их действительная площадь, по этому и площадь печатной платы должна быть больше чем расчётная.

Исходными данными для расчета является перечень элементов электрической принципиальной схемы и установочные размеры электрорадиоэлементов:

- установочный объем V уст;

- установочная площадь S уст.

Вид элемента и основная характеристика	Тип	Количество	S уст, см2	∑S уст, см2	Масса, не более, г
1	2	3	4	5	6
Конденсаторы	КМ50 КМ-6 КМ	3 2 2	1,2 1,5 1,4	1,2 1,5 4,2	2 1,3 4,7
Транзисторы	КТ 361В КТ117А КТ940А	2 1 1	1,8 1,8 1,8	1,8 1,8 1,8	6,5 6 7.5
Резисторы	С2-Н33	15	0,2	1,8	4,5
Микросхемы	К561ТМ2	1	5,7	5,7	3,75
Итого:				57.9	115,75

Примечание – Суммарное значение установочной площади ∑S уст. определялось по формуле:

где - суммарная установочная площадь электрорадиоэлементов, см²;

n – количество электрорадиоэлементов;

Sуст_i – установочная площадь элемента.

Из конструктивных соображений выбираем коэффициент заполнения площади печатной платы равный К_з=0,5. Ориентировочно определяем реальную площадь печатной платы S_реал. разрабатываемой конструкции по формуле:

где S_реал. – реальная площадь печатной площади;

S_уст. – суммарная установочная площадь всех радиоэлементов на плате, 57.9 см².

К_З – коэффициент заполнения площади печатной платы, К_З = 0,5.

Тогда получим:

S _реал. = 57.9/0,5=115.8(см²)

Окончательно выбираем размеры печатной платы: 50х100 мм. Отсюда следует, что S_платы = 120 см².

.

3.2 Расчёт диаметра монтажных отверстий

Исходными данными для расчета являются размеры печатной платы 50х100 мм.

Определение минимального диаметра компактной площадки D под резисторы типа С2-Н33:

D = (d+∆d_во) + 2b + ∆t_во + (Td² + T_o² + ∆t_мо²)^1/2

где d = 0,8 (мм) – номинальный диаметр отверстия;

∆d_во = 0,1(мм) – верхнее отклонение диаметра отверстия;

b = 0,2 (мм) – величина гарантийного пояса;

∆t_во = 0,15 (мм) – верхнее отклонение ширины проводника;

Td = 0,15 (мм) – диаметральное значение позиционного допуска расположения центра отверстия относительно номинального положения узла координатной сетки;

Т_о = 0,25 (мм) – диаметральное значение позиционного допуска расположения контактной площади относительно его номинального положения;

∆t_но = 0,1 (мм) – нижнее предельное отклонение ширины проводника.

Подставим значения в формулу

D _С2-Н33 = (0,8 + 0,1) + 2∙0,2 + 0,15 + (0,15² + 0,25² + 0,1²)^1/2 = 1,8 (мм)

Определение минимального диаметра контактной площади D под микросхемы серии К561 с номинальным диаметром отверстия d = 1,5 (мм) по той же формуле:

D_МС = (1,5 + 0,1) + 2∙0,2 + 0,15 + (0,15² + 0,25² + 0,1²)^1/2 = 2,5 (мм)

Определение минимального расстояния l_д между центрами отверстий микросхемы серии К561 для прохождения двух проводников между ними:

l_д = (D₁ + D₂) /2 + t∙n + S∙(n + 1) + T_i

где D = 2,5 (мм) – диаметры номинальной площадки;

t = 0,5 (мм) – ширина проводника;

n = 2 – число проводников;

S = 0,45 (мм) – расстояние между проводниками;

T_i = 0,1 (мм) – диаметральное значение позиционного допуска расположения проводника относительно номинального положения.

Подставим значения в формулу

l_д = (2,5 + 2,5)/2 + 0,5∙2 + 0,45∙(2 +1) + 0,1 = 4,95 (мм)

Определение свободного поля для прокладки проводников:

L = L_ном - D

где L_ном = 5 (мм) – номинальное расстояние между центрами выводов микросхем серии К561;

D = 2,5 (мм) – минимальный диаметр контактной площадки для микросхем серии К561.

Подставляем значения в формулу

L = 5 – 2,5 = 2,5 (мм)

Полученные расчетные величины и сравнения их с номинальными значениями позволяют сделать вывод о правильности результатов расчета и заключить для проектирования печатной платы следующее:

Между выводами микросхем серий К561 с номинальным расстоянием 5мм возможно провести два проводника шириной 0,5мм, т.к. l_д = 4,95мм, что не превышает 5мм;

Минимальный диаметр контактных площадок для отверстий с d=0,8мм под выводы конденсаторов КМ – 6, К50 – 6; диодов КД522Б; транзисторов – равен 1,8мм;

Минимальный диаметр контактных площадок для отверстий с d=0,8мм под выводы конденсаторов К50–35 и К561 транзисторов– равен 1,8 мм;

Для изготовления печатной платы второго класса точности ширина проводников в узких местах между отверстиями под выводы микросхем серий К561 не должна превышать 0,5 мм.