Расчет приемопередающего тракта SSB трансивера

Размещение традиционных ЭРЭ, ИМС и ПМК необходимо производить  по следующим рекомендациям из [1]:

- ЭРЭ и ПМК имеющие наибольшее количество связей, располагают вблизи соединителя;

- ЭРЭ и ПМК имеющие  наибольшее число связей с  уже установленными ЭРЭ и ПМК  размещают рядом;

- крупногабаритные ЭРЭ  и ПМК устанавливают вблизи  электрического соединителя или  у элементов крепления ячейки;

- корпусные ЭРЭ и  ПМК располагают рядами, при этом  выводы должны совпадать с  узлами координатной сетки;

- ИМС и ПМК располагают  симметрично контактных площадок;

- первый вывод корпуса  ИМС, ПМК совмещают с первой  контактной площадкой, имеющей  ключ на ПП;

- ЭРЭ и ПМК размещают  с учетом электрических связей, теплового режима, паразитных связей  между ЭРЭ, ПМК и учетом минимальной  длины связей и количества  переходов из слоя в слой;

- функционально связанные  ЭРЭ и МПК устанавливают на  минимальном расстоянии друг от друга;

- группировку пассивных  ЭРЭ выполняют вокруг соответствующих  активных;

- шаг установки ИМС,  ПМК на ПП определяется размером  и типом корпуса, тепловым режимом  блока, механическими воздействиями,  методом разработки топологии  ПП, числом задействованных выводов;

- определяют и устанавливают  ЭРЭ и ПМК с особыми требованиями  к их расположению;

- вариант установки  ЭРЭ выбирают в соответствии  с ГОСТ 29137-91, ОСТ 45.010.030-92 и ОСТ  4.010.030-81 в зависимости от условий  эксплуатации, метода изготовления ПП, степени автоматизации сборки;

- расстояние между  корпусами двух соседних ЭРЭ  должно быть не менее 1 мм, а  расстояние по торцу, не менее  1,5 мм.

- при размещении ПМК  не существует ограничений по  максимальному расстоянию между  корпусами ПМК.

 

2.11 Выбор элементов электрического соединения и размера краевого поля для их размещения

 

Для получения электрической  связи при монтаже ячеек применяют  контактные соединения двух видов:

- неразъемные, которые  выполняют пайкой, сваркой, накруткой,  обжимкой;

- разъемные, выполняют  различными типами электрических  соединителей.

В блоках разъемной конструкции  для обеспечения быстрого электрического соединения, легкосъемности и ремонтопригодности используются электрические соединители  прямого и косвенного сочленения.

При этом предъявляют  следующие требования к контактной паре:

- обеспечение высокой  надежности соединения при механических  и климатических воздействиях;

- переходные сопротивления  должны быть минимальными, в пределах  от 0,01 до 0,02 Ом, нестабильность этих сопротивлений должна быть не более 30%;

- высокая износоустойчивость  поверхности контактирования.

При выборе типа электрического соединителя учитывают назначение соединителя, электрические параметры  и их предельные значения, в частности: диапазон частот, максимальный рабочий ток, условия эксплуатации, габариты, массу, надежность, совместимость с элементной базой, количество контактов (резервирование должно составлять не более 15% от общего числа выходных контактов для повышения ремонтопригодности). При увеличении числа контактов в соединителе более тридцати уменьшается надежность соединения, приходящаяся на один контакт, и увеличивается усилие сочленения. Усилие расчленения электрических соединителей, приходящееся на одну контактную пару, находится в пределах от 0,39 до 1,0 Н. Для цепей питания и сильноточных цепей в целях снижения токовой и тепловой нагрузки на контактную пару сильноточные цепи питания необходимо запараллелить.

Размер краевого поля для установки различных элементов  электрического соединения, в том числе краевых разъемов, зависит от применяемого типа корпусов ИМС, а так же от установочных размеров электрических соединителей. Для соединителей типа ГРПМ размер краевого поля y₁ принимают равным 20 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.12 Выбор элементов  фиксации ячейки в модулях более высокого конструктивного уровня

 

Элементы фиксации должны обеспечить надежное крепление ячеек, исключить выпадение ячеек из соединителей, гарантировать целостность  во время работы при воздействии  ударов и вибраций. Фиксация ячейки обеспечивается силами трения в контактных парах соединителей и боковыми сторонами платы ячейки, вставляемыми в направляющие панели блока.

Краевые поля ПП x₁ и x₂ используют для установки ячейки в блок. Размеры краевых полей x₁ и x₂ зависят от типа корпуса ИМС и толщины ПП. Для печатных плат с толщиной основания не более 2 мм и микросхем в корпусах типа 201.14-8 размер краевого поля составляет 5 мм. Размер краевого поля y₂ предназначен для крепления накладки, фиксирующей ПП в двух взаимоперпендикулярных плоскостях, для универсальных базовых несущих конструкций размер этого поля y₂=20 мм.

 

2.13 Определение толщины  ПП

 

Толщина ПП определяется толщиной материала основания ПП и проводящего рисунка. Толщину  выбирают в зависимости от конструктивных, технологических особенностей и механических нагрузок: вибраций и ударов при эксплуатации и транспортировке, которые могут вызвать механические перегрузки и привести к деформации и разрушению ПП. Предпочтительными значениями номинальных толщин ДПП являются: 0,8; 1,0; 1,5; 2,0 мм. Допуск на толщину ПП устанавливают по техническому условию на материал или по ГОСТ 23751-86.

При выборе толщины ПП необходимо учитывать следующее:

- толщина должна соответствовать  диаметрам применяемых металлизированных  отверстий, для качественной металлизации отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине ПП должно быть не менее 0,4;

- длину штыревых выводов  ЭРЭ и соединителя косвенного сочленения; минимальная длина участка вывода, выступающего из отверстия должна быть не менее 0,5 мм для обеспечения нормальных условий пайки и получения качественного паянного соединения.

Исходя из этого требования принимает толщину платы равной 1,5 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ  ПРОВОДЯЩЕГО РИСУНКА

 

При разработке конструкции  ПП должны учитываться размеры элементов проводящего рисунка (длина, ширина, толщина проводников, размеры контактных площадок), и их взаимное расположение, например расстояние между ними, та как они связаны с электрическими параметрами электрической принципиальной схемы (током, напряжением, частотой), а так же с электрическими параметрами ПП. К таким параметрам относят:

- сопротивление проводников;

- допустимую токовую  нагрузку;

- электрическую прочность;

- сопротивление изоляции;

- электрическую емкость;

- помехозащищенность.

От ширины проводников и расстояния между ними зависит погонная емкость, возникающая между параллельными  проводниками и вызывающая паразитные связи (чем больше ширина проводников, тем больше емкость).

От сечения проводников зависит  нагрузочная способность по току и сопротивление проводников.

От расстояния между проводниками зависит электрическая прочность  изоляции.

От соотношения ширины проводников  и толщины ПП зависит емкость, волновое сопротивление (чем больше это соотношение, тем больше емкость  и волновое сопротивление), а так же эффективная диэлектрическая проницаемость материала основания ПП для проводников, лежащих на поверхности ПП.

Существует ряд ограничений  на размеры и расположение элементов  печатного монтажа, связанных с  технологическими особенностями производства, поэтому необходимо провести коснтруктивно-технологический расчет ПП по постоянному току (для цепей питания и земли), по переменному току (для сигнальных цепей) с учетом производственных погрешностей элементов печатного монтажа, фотошаблонов, операций экспонирования, сверления.

 

3.1 Определение минимальной  ширины печатного проводника

 

Проектируемая конструкция  ПП должна соответствовать 3 классу точности ПП и изготавливается комбинированным  позитивным методом. Произведем расчет минимальной ширины печатного проводника по методике из [3].

Минимально допустимую ширину проводника по постоянному току для цепей питания и заземления с учетом допустимой токовой нагрузки определяют по формуле:

,                                                     (2)

где - максимальный постоянный ток протекающий в проводнике (определяется из анализа электрической схемы), А;

- допустимая плотность тока, зависит от метода изготовления, определяется по [3], А/мм²;

- толщина печатного проводника, мм.

Допустимая плотность тока для печатных проводников изготавливаемых комбинированным позитивным методом , толщина фольги для марки стеклотекстолита СФ2-1,5-35Г . 

Определим минимальную  ширину печатного проводника для цепей индикации при максимальном постоянном токе протекающем в проводнике по формуле (2):

.

Определим минимальную  ширину печатного проводника для  цепи питания плюс 5 В при  по формуле (2):

.

Определим минимальную  ширину печатного проводника для  цепи питания плюс 15 В при  по формуле (2):

.

Определим минимальную  ширину печатного проводника для  цепей питания микросхем при по формуле (2):

.

Определим минимальную  ширину печатного проводника для  цепи питания 18 В при  по формуле (2):

.

Минимально допустимую ширину печатного проводника с учетом падения напряжения на нем, если конструкция проводника состоит из одного слоя меди, определяют по формуле:

,                                                   (3)

где - удельное сопротивления слоя меди, ; ;

- длина проводника, м;

- допустимое падение напряжения  на проводниках, не должно превышать  более 5% от питающего напряжения  микросхем и быть не более запаса помехоустойчивости.

Определим статическую  помехоустойчивость для применяемых  в схеме микросхем по формуле:

,                                             (4)

где - уровень логического нуля микросхем, В; ;

- уровень логической единицы  микросхем, В;  .

.

Определим минимальную  допустимую ширину печатного проводника для цепей индикации при максимальной длине проводника по формуле (3):

.

 Определим минимальную  ширину печатного проводника  для остальных цепей при максимальной  длине проводника  по формуле (3):

.

Минимальную ширину проводника выбираем их условия:

.                                                (5)

Определим минимальную  ширину печатного проводника для  цепей индикации по условию (5):

,

.

Определим минимальную  ширину печатного проводника для  цепи питания плюс 5 В по условию (5):

,

.

Определим минимальную  ширину печатного проводника для  цепи питания плюс 15 В по условию (5):

,

.

Определим минимальную  ширину печатного проводника цепи питания 18 В по условию (5):

,

.

Определим минимальную  ширину печатного проводника для  цепей питания микросхем по условию (5):

,

.

При расчете определена минимальная ширина проводников  исходя из допустимой токовой нагрузки и исходя из допустимого падения  напряжения на проводнике. Для 3-го класса точности ПП ГОСТ 23751-86 устанавливает наименьшую ширину проводника равную 0,25 мм, поэтому ширину проводников, полученную при расчете менее этого значения, необходимо увеличить. Конструктивно и экономически выгоднее выполнять все проводники одной ширины, поэтому предварительно зададимся минимальной шириной проводника исходя из максимальной допустимой токовой нагрузки равной 0,62 мм.

 

3.2 Расчет номинальных  диаметров монтажных отверстий