Расчет приемопередающего тракта SSB трансивера

 

Номинальное значение диаметра монтажного отверстия  определяют по формуле:

,                                                 (6)

где - максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ, мм;

- нижнее предельное отклонение  от номинального диаметра монтажного  отверстия, мм;

- разность между минимальным  значением диаметра отверстия  и максимальным диаметром вывода  устанавливаемого ЭРЭ при автоматической  установке;  .

Для определения номинальных  значений диаметров монтажных отверстий воспользуемся таблицей 4 раздела 1.4. Объединим элементы по диаметрам монтажных отверстий в группы в следующем порядке:

- диаметры выводов  от 0,5 до 0, 6 мм, расчетный диаметр  0,6 мм;

- диаметры выводов  от 0,7 до 0,9 мм, расчетный диаметр  0,9 мм;

- диаметры выводов  от 1,06 до 1,36 мм, расчетный диаметр  1,36 мм.

В соответствии с ГОСТ 23751-86 нижнее предельное отклонение для  диаметра отверстия до 1мм с металлизацией  без оплавления , для диаметра отверстия свыше 1 мм с металлизацией без оплавления .

Определим номинальное  значение монтажных отверстий для  первой, второй и третьей групп  ЭРЭ соответственно по формуле (6):

,

,

.

Полученные расчетные значения диаметров монтажных отверстий округляем в сторону увеличения до десятых долей миллиметра и сводим к предпочтительному ряду отверстий.

,

,

.

Таким образом, получено три значения диаметров монтажных отверстий применяемых при проектировании ПП.

Максимальный диаметр  просверленного отверстия  определяют по формуле:

 

,                                           (7)

где - верхнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, мм.

Для 3 класса точности ПП и диаметров отверстий до 1 мм включительно с металлизацией и  свыше 1 мм с металлизацией по ГОСТ 23751-89 соответственно , .

Определим максимальный диаметр просверленных отверстий  по формуле (7) для первой, второй и  третьей групп ЭРЭ соответственно:

,

,

.

Минимальный эффективный диаметр контактной площадки определяют по формуле:

,                                        (8)

где - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, мм;

- позиционный допуск расположения  осей монтажных отверстий соответствующий  выбранному классу точности ПП, мм;

- позиционный допуск расположения  центров контактных площадок  соответствующий выбранному классу  точности ПП, мм.

Для 3 класса точности ПП при размере ПП по большей стороне  до 180 мм включительно по ГОСТ 23751-86:

- ;

- .

Определим минимальный  эффективный диаметр контактной площадки по формуле (8) для первой, второй и третьей групп ЭРЭ соответственно:

,

,

.

Диаметр контактных площадок для проектируемой конструкции  ДПП изготавливаемой комбинированным  позитивным методом  при фотохимическом способе получения рисунка определяют по формуле:

.                                              (9)

Определим диаметры контактных площадок по формуле (9) для первой, второй и третьей групп ЭРЭ соответственно:

,

,

.

Максимальный диаметр  контактной площадки определяют по формуле:

.                                            (10)

Определим максимальный диаметр контактных площадок по формуле (10) для первой, второй и третьей групп ЭРЭ соответственно:

,

,

.

Полученные результаты расчета сводим в таблицу 8.

 

 

 

 

Таблица 8 - Результаты расчета диаметров контактных площадок

Диаметр монтажных отверстий	Максимальный диаметр монтажных  отверстий	Минимальный эффективный диаметр  контактной площадки	Диаметр контактной площадки	Максимальный диаметр контактной площадки
0,8	0,9	1,43	1,5	1,52
1,1	1,2	1,73	1,8	1,82
1,6	1,75	2,28	2,36	2,38

 

3.3 Определение ширины  проводника

 

Определим минимальную  ширину проводников  для ДПП изготавливаемой комбинированным позитивным методом при фотохимическом способе получения рисунка по формуле:

,                                           (11)

где - минимальная эффективная ширина проводника для выбранного класса точности ПП, мм; . 

.

Определим максимальную ширину проводника по формуле:

,                                          (12)

.

Плотность тока в проводнике для комбинированного позитивного метода изготовления ПП составляет [3].

Исходя из требования допустимого перегрева  печатных проводников, 80 ºС, экспериментально для них установлена допустимая плотность тока . Для проводников полученных методом химического травления [4].

Для стабильной работы печатных проводников должно соблюдаться  неравенство:

,                                                 (13)

.

Увеличим ширину печатного  проводника до 1 мм в предположении, что при технологических операциях пайки печатный проводник испытывает тепловой удар, что может привести к отслоению проводника. Таким образом, обеспечим запас по надежности ДПП при технологических операциях пайки и при эксплуатации ДПП.

 

3.4 Определение минимального расстояния между элементами проводящего рисунка

 

Произведем поверочные расчеты печатного монтажа по методике из [3].

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой  определяют по формуле:

,                                         (14)

где - расстояния между центрами рассматриваемых элементов, мм; ;

- позиционный допуск расположения  печатного проводника относительно соседнего элемента проводящего рисунка в соответствии с выбранным классом точности ПП по ГОСТ 23751-86, мм; .

,

,

.

ГОСТ 23751-86 устанавливает  наименьшее номинальное расстояние между элементами печатного монтажа 0,25 мм. Полученные расчетные значения минимального расстояния больше 0,25 мм, следовательно, требования ГОСТа выполняются.

Определим минимальное  расстояние между двумя контактными  площадками для трех групп расчетных значений диаметров контактных площадок по формуле:

,                                          (15)

,

,

.

Для третьей группы расчетного значения диаметра контактной площадки получено отрицательное значение, что соответствует перекрытию контактных площадок или их короткому замыканию, что недопустимо. В третью группу ЭРЭ входят транзисторы КТ815 и стабилизаторы напряжения 7805, 7815.

Целесообразно произвести пересчет площади круглой контактной площадки в прямоугольную, с сохранением  исходной расчетной площади для  обеспечения надежности процесса пайки  элементов.

Определим площадь круглой  контактной площадки по формуле:

  ,                                                      (16)

.

Задаемся длиной прямоугольной контактной площадки исходя из требования минимального расстояния между элементами проводящего рисунка, .

Тогда ширину контактной площадки определяем по формуле:

 

,                                                           (17)

.

Примем .

Определим минимальное  расстояние между проводниками по формуле:

,                                              (18)

.

Минимальное расстояние между проводниками больше предусмотренного ГОСТ 23751-86, 1,4>0,25 мм, следовательно, требования ГОСТа выполняются. Расчетный печатный монтаж удовлетворяет требованиям ГОСТ 23751-86 для 3-го класса точности ПП.

 

3.5 Расчет электрических  параметров ПП

 

В радиоэлектронных изделиях печатные проводники, электрически объединяющие те или иные элементы схемы, проходят на достаточно близком расстоянии друг от друга и имеют относительно малые линейные размеры сечения. При большом времени переключения и малых тактовых частотах параметры печатных проводников, соединяющие выводы одних элементов со входом других, не оказывают существенного воздействия на быстродействие всей схемы и на помехоустойчивость элементов.

С увеличением быстродействия схемы все большее значение приобретают  вопросы высокочастотных связей между элементами. При этом становится обязательным определение параметров не только той или иной линии связи (сопротивления, емкости, индуктивности), но и степени влияния их друг на друга (паразитная емкость, взаимоиндуктивность). Эти параметры особенно важны в микроэлектронных изделиях, так как время переключения элементов составляет единицы наносекунд.

Электрические параметры  элементов печатной схемы зависят  от целого ряда факторов: режима работы схемы, применяемого для изготовления ПП материала, защитных покрытий, технологии изготовления. Комплексный учет всех этих факторов достаточно сложен и поэтому не целесообразен на этапе проектирования печатной платы. Необходимо провести ориентировочный с достаточной степенью точности расчет, который затем проверяется и уточняется после изготовления и испытания первой партии печатных схем [4].

Из анализа схемы  электрической принципиальной длина  линий связи сигнальных цепей  между микросхемами DD3, DD2, DD4 должна быть в допустимых пределах для обеспечения помехоустойчивости этих цепей и обеспечения требуемого быстродействия, от 10 до 20 мм.

Проведем расчет электрических  параметров печатной платы по  методике приведенной в [4].

Определим сопротивление  проводника по формуле:

,                                                     (19)

где - удельное объемное сопротивление проводника, ; ;

- длина проводника, м; ;

- ширина проводника, мм; ;

- толщина фольги, мм; .

.

Определим падение напряжения на печатном проводнике по формуле:

,                                                      (20)

где - плотность тока в проводнике, А/мм²; .

.

Определим емкость  между двумя параллельными печатными проводниками одинаковой ширины, расположенными на одной стороне платы по формуле:

,                                                    (21)

где - диэлектрическая проницаемость;

- длина участка, на котором  проводники параллельны друг  другу, мм; ;

- расстояние между параллельными  печатными проводниками, мм; ;

- ширина проводника, мм; ;

- толщина проводника, мм; .

При указанном расположении проводников линии электрического поля проходят частично через воздух, частично через изоляционную плату, поэтому в формулу (21) необходимо подставить среднеарифметическое значение диэлектрической проницаемости воздуха и изоляционной платы:

,                                                        (22)

где - диэлектрическая проницаемость материала основания платы; .