Радиостанция

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Институт электронных и информационных систем

Кафедра «Проектирование и технология радиоаппаратуры»

РАДИОСТАНЦИЯ

Курсовой проект по дисциплине:

Проектирование и технология МЭА

Пояснительная записка

НУРК.464418.001 ПЗ

Преподаватель:

_____________

«__»_______________2014г.

Студент гр. 8021з:

_____________

«__»_______________2014г.

Великий Новгород

2001

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	3
1 Анализ электрической схемы	4
2 Анализ элементной базы	5
2.1 Компоненты поверхностного монтажа	5
2.2 Выбор компонентов	8
3 Технология монтажа	9
3.1 Способы пайки	9
3.2 Выбор и обоснование способа монтажа	11
Список используемой литературы	13

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время радиосвязь используется настолько широко, что уже трудно представить как раньше обходились без этого.

Радиосвязь нужна и оперативным службам (милиция, пожарные, спасатели и т. д.), и на производстве (стройки, заводы, фермы), да и просто в быту.

До сих пор, по вечерам слышно, как родители зовут детей домой, а в лесу частенько привычное - АУ! А не проще ли взять с собой радиостанцию в карман и при необходимости связаться с другом, родителями или коллегой, тем более, что размеры-то станции - "пачка сигарет".

В современных условиях размеры бытовых радиоустройств очень малы, благодаря применению новых технологий.

За основу данного курсового проекта взята схема маломощной радиостанции CB-диапазона (27МГц) и выполнен расчет и разводка печатной платы с применением ЭРЭ поверхностного монтажа.

В настоящее время технология поверхностного монтажа занимает ведущие позиции в производстве радиоэлектронной аппаратуры и является наиболее перспективным способом повышения производительности труда, сокращения веса и габаритов электронной аппаратуры, улучшения ее конструкции и функциональных характеристик.

1 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Радиостанция собрана на современной элементной базе с применением специализированных микросхем производства фирмы MOTOROLA.

MC3361 - комбинированная схема для узкополосных радиоприемных устройств. Выполняемые функции:

·  Демодуляция и усиление

·  Преобразование частоты сигналов

·  Бесшумная настройка

·  Блокировка звука

Позволяет собрать высококачественный радиоприемный тракт радиостанции с минимумом дополнительных элементов

MC2833 - маломощный ЧМ-передатчик. Выполняемые функции:

·  Генерирование и усиление сигналов РЧ

·  Формирование опорного напряжения

·  Усиление сигналов звука и его модуляция

Позволяет собрать высококачественный маломощный радиопередающий тракт ЧМ-радиостанции с последующим усилением сигнала.

В приемнике применен предварительный усилитель ВЧ на высокочастотном транзисторе КТ368А9, что позволило повысить чувствительность радиостанции до 0.3 мкВ, а в передатчике в качестве усилителя мощности используется каскад на транзисторе КТ645А работающем в режиме С. УНЧ собран на микросхеме отечественного производства К1436УН1 - маломощный УНЧ с возможность блокировки звука.

Все выше перечисленные факты позволили получить простую, но с очень не плохими параметрами одноканальную радиостанцию:

·  Напряжение питания - 3-6В

·  Выходная мощность передатчика - 200мВт

·  Чувствительность приемника - не хуже 0.3мкВ

·  Потребляемый ток

·  Дежурный режим - 8мА

·  Прием - 100мА

·  Передача - 150мА

·  Время работы от аккумуляторов емкостью 0.6А*ч - 20 ч при соотношении прием/передача 4:1.

2 Анализ элементной базы

Микросхемы и дискретные радиоэлементы, используемые в радиостанции, выпускаются как в обычных корпусах, так и в корпусах предназначенных для поверхностного монтажа.

С целью снижения габаритов радиостанции в нашем случае будут использоваться ЧИП-элементы.

2.1 Компоненты поверхностного монтажа

Рассмотрим основные компоненты используемые при поверхностном монтаже и их характеристики:

а) Толстопленочные бескорпусные ЧИП-резисторы отечественный аналог Р1-12.

CR-0603

·  Мощность...0,0625 Вт

·  Максимально допустимые отклонения...1%, 5%

·  Диапазон сопротивлений 10 Ом...1 МОм (1%, ряд Е-96); 10 Ом...10 МОм (5%, ряд Е-24)

·  Максимальное рабочее напряжение...50 В

CR-0805

·  Мощность...0,125 Вт

·  Максимально допустимые отклонения...1%, 5%

·  Диапазон сопротивлений...10 Ом...1 МОм (1%, ряд Е-96); 10 Ом...10 МОм (5%, ряд Е-24)

·  Максимальное рабочее напряжение...100 В

CR-1206

·  Мощность...0,25 Вт

·  Максимально допустимые отклонения...1%, 5%

·  Диапазон сопротивлений...10 Ом...1 МОм (1%, ряд Е-96); 10 Ом...10 МОм (5%, ряд Е-24)

·  Максимальное рабочее напряжение...200 В

Геометрические размеры ЧИП-резисторов приведены в таблице 1 и на рисунке 1.

Таблица 1

Размеры, мм	Модель CR0603	Модель CR0805	Модель CR1206
L	1.60 ±0.10	2.00 ±0.15	3.20 ±0.15
W	0.80 ±0.10	1.25 ±0.10	1.60 ±0.15
Н	0.40 ±0.10	0.50 ±0.10	0.60 ±0.10
I1	0.30 ±0.20	0.40 ±0.20	0.50 ±0.25
I2	0.30 ±0.20	0.40 ±0.15	0.50 ±0.20

Рисунок 1

Рекомендуемые размеры контактных площадок (КГТ) для ЧИП-резисторов приведены в таблице 2 и рисунке 2. Конкретные значения КП определяются конструктором с учетом особенностей аппаратуры, условий эксплуатации и технологических требований.

Таблица 2

Типоразмер	Пайка оплавлением, мм	Пайка волной (двойной волной) припоя, мм
А	В	С	D	Е	F	G	А	В	С	D	Е	F	G
CR0603	2.10	0.90	0.60	0.90	0.50	2.35	1.45	2.50	1.10	0.70	0.80	0.30	3.20	1.70
CR0805	2.60	1.20	0.70	1.30	0.75	2.85	1.90	3.30	1.30	1.00	1.30	0.34	4.00	2.40
CR1206	3.80	2.00	0.90	1.60	1.60	4.05	2.25	4.50	2.50	1.00	1.70	1.25	5.20	2.80

Рисунок 2

б) Керамические бескорпусные ЧИП-конденсаторы. Отечественный аналог - К10-17В.

Геометрические размеры конденсаторов приведены в таблице 3 и на рисунке 3.

Таблица 3
13	L (мм)	W(mm)	Т (мм) mах	Р(мм)
0603	1 6 ±0.10	0.8 ±0.10	0.90	0.25-0.65
0805	20 +0.10	1.25 ±0.10	1.30	0.25-0.75
1206	3.2 +0.15	1.6 ±0.15	1.50	0.25-0.75
1210	3.2 ±0.15	2.5 ±0.15	1.50	0 25-0.75
1812	45 ±0.20	3.2 ±0.20	1.80	0.25-0.95

Рисунок 3

Рекомендуемые размеры контактных площадок (КП) ЧИП-конденсаторов приведены в таблице 4 и рисунке 4. Конкретные значения КП определяются конструктором с учетом особенностей аппаратуры и условий эксплуатации.

Рисунок 4

Таблица 4

Типоразмер	Пайка оплавлением, мм	Пайка волной припоя, мм
А	В	С	D	Е	F	G	А	В	С	D	Е	F	G
0603	2.30	0.70	080	0.80	020	255	1 40	240	1.00	0.70	080	020	3 10	1 90
0805	280	1 00	0.90	1 30	040	305	1 85	3.40	1 30	1 05	1 30	020	430	270
1206	4.00	2.20	0.90	1.60	1.60	4.25	2.25	480	2.30	1.25	1.70	1.25	5.90	3.20
1210	4.00	220	0.90	2.50	1 60	425	3 15	530	230	1 5	260	1.25	6.30	4.20
1812	530	350	090	3.80	3.00	5.55	405	-	-	-	-	-	-	-

ЧИП-конденсаторы могут паяться любым из известных методов, в том числе двойной волной припоя, инфракрасным оплавлением, чисто конвекционным оплавлением, в паровой фазе. Допустимые температуры пайки лежат в диапазоне от 215°С в течение 60 секунд в паровой фазе до 300°С в течение 2 секунд при ручной пайке.

2.2 Выбор компонентов

В данной конструкции все резисторы имеют мощность 0.125 Вт, следовательно, возможно применение отечественных резисторов Р1-12-0.125 или импортных аналогов типоразмера CR0805 с мощностью рассеивания до 0.125 Вт.

Конденсаторы С12, С32, С36 имеющие относительно большую емкость (до 0.47 мкФ) используются типа К10-17 (или аналоги) типоразмера CR1206, остальные также К10-17 типоразмера CR0805.

Транзистор VT1 КТ368А9 выполнен в корпусе SOT23.

Микросхема DA1 MC2833D выполнена в стандартном корпусе SOM-16 с шагом выводов 1.27 мм (0.05").

Размеры контактных площадок, знакомест и способы установки данных элементов на плату указаны на чертежах печатной платы и сборочных чертежах функционального узла.

3 Технология монтажа

3.1 Способы пайки

Наибольшее распространение в нашей стране получили три основных метода пайки:

·  Ручная пайка.

·  Пайка оплавлением паяльной пасты (конвекционная или инфракрасная). Этот наиболее предпочтительный метод пайки применяется в мелкосерийном, серийном и крупносерийном производстве с применением КПМ. Блок-схема процесса:

·  Пайка волной /двойной волной припоя. Применяется в серийном и крупносерийном производстве для сборки печатных узлов со смешанным монтажом, т. е. с применением КПМ и компонентов монтируемых в отверстия печатной платы.

Рассмотрим кратко эти методы:

1) Ручная пайка.

В процессе ручной пайки КПМ подвергаются наиболее жесткому температурному воздействию.

Для исключения перегрева КПМ рекомендуется применять паяльные станции, которые имеют систему контроля и поддержания температуры пайки, в этом случае выходная мощность паяльника не играет существенной роли. Максимальная мощность паяльника, работающего напрямую от сети не должна превышать 20-30 Вт. Рекомендуемые температуры пайки лежат в пределах 300°С в течение 2 сек на одно паяное соединение. Однако многие специалисты рекомендуют работать перегретым паяльником °С, но время пайки в этом случае необходимо свести к минимуму примерно 0,5 сек на паяное соединение.

2) Пайка оплавлением паяльной пасты.

Пайка оплавлением паяльной пасты является наиболее предпочтительным методом пайки.

Основные преимущества пайки оплавлением:

• Наиболее щадящие температурные режимы по сравнению с ручной пайкой и пайкой волной припоя.

• Позволяет значительно увеличить производительность сборки печатных узлов и снизить влияние человеческого фактора по сравнению с методом ручной пайки

• Позволяет частично или полностью автоматизировать процесс сборки печатных узлов при относительно не высоких затратах на приобретение оборудования.

Процессу пайки предшествует стадия нанесения паяльной пасты (методом дозирования или трафаретной печати). Паяльная паста содержит припой, необходимый для образования паяного соединения, флюс, и обладает клеящими свойствами необходимыми для удержания компонентов на поверхности печатной платы в процессе транспортировки к месту пайки. Нагрев в процессе пайки оплавлением может осуществляться двумя способами инфракрасным или конвекционным. Конвекционный метод нагрева является более современным, кроме того этот метод позволяет исключить ряд дефектов возникающих при инфракрасной пайке, например: эффект затенения более крупными корпусами ЧИП-компонентов, перегрев темных корпусов, невозможность пайки КПМ с выводами расположенными непосредственно под корпусом.

3) Метод пайки волной припоя.

В процессе пайки корпуса КПМ погружаются непосредственно в расплавленный припой.

К процессу пайки предъявляются два жестких требования:

- Полная смачиваемость всех выводов и контактных поверхностей КПМ волной припоя.

Расплавленный припой не должен образовывать перемычки между смежными выводами КПМ и соседними контактными площадками.

Процесс пайки волной можно разделить на три основных стадии:

I. Стадия флюсования. Флюсование является важной составляющей процесса пайки. Флюс обеспечивает очистку контактных поверхностей и контактных площадок, кроме того, флюс обеспечивает отекание избытка припоя, предотвращая образование перемычек и сосулек припоя в процессе пайки.

II. Стадия предварительного подогрева уменьшает тепловой удар на компоненты, удаляет растворитель из флюса и активизирует флюс. Температура предварительного подогрева°С для односторонних печатных плат, и 100-130°С для двухсторонних и многослойных печатных плат. В случае недостаточного прогрева и подсушивания флюса при пайке происходит выделение из флюса газов в волну припоя, это ухудшает смачивание и приводит к непропаям выводов компонентов.

III. Пайка. В процессе пайки плата проходит над волной припоя. Во время пайки все компоненты, расположенные на нижней стороне платы погружаются в расплавленный припой. Вследствие действия сил поверхностного натяжения и отсутствия смачивания корпусов КПМ припоев вблизи корпуса образуется «тень», мертвая зона в которой отсутствует смачивание припоем выводов и контактных поверхностей. Важную роль для получения хороших паяных соединений и уменьшения влияния эффекта «тени» играет конструкция контактных площадок (рекомендуется увеличивать длину контактных площадок по сравнению с конструкцией контактных площадок для методов пайки оплавлением или вручную). Однако увеличение длинны контактных площадок не позволяет исключить возникновение перемычек между смежными выводами с шагом до 0,5 мм. Поэтому при пайке печатных плат с применением КПМ рекомендуется применять установки с двойной волной припоя.

В установках пайки двойной волной припоя первая волна турбулентная, высокая но узкая, ее давление подбирают таким образом, чтобы не допустить смывания компонентов и обеспечить смачивание всех выводов. Вторая волна ламинарная спокойная и широкая удаляет избытки припоя и завершает образование галтелей.

Некоторые установки дополнительно оборудуются шунтирующим воздушным ножом. Узкий поток горячего воздуха, движущийся с большой скоростью, сдувает излишки припоя.

При пайке волной наиболее важным являются следующие параметры: температура припоя в ванне 240-270°С; время взаимодействия припоя с платой 1-3 сек. в зависимости от длинны гребня волны и скорости движения конвейера. Однако большинство компонентов сконструированы таким образом, что выдерживают воздействие расплавленного припоя в течение до 10 сек.

3.2 Выбор способа монтажа

В нашем случае, для уменьшения габаритов радиостанции применяются элементы поверхностного монтажа, но все же часть схемы собрана на радиодеталях в обычных корпусах. К тому же используются элементы критичные к высоким температурам (кварцевые резонаторы, фильтр ПЧ, катушки индуктивности).

Исходя и вышесказанного, при данной конструкции радиостанции, целесообразно применить ручную пайку ЭРЭ.

Элементы поверхностного монтажа и дискретные радиоэлементы устанавливаются на разных сторонах печатной платы, что облегчает сборку радиостанции.

Процесс сборки функционального узла можно разделить на две основные операции:

1.  Установка и пайка дискретных элементов

2.  Установка и пайка элементов поверхностного монтажа

Первая стадия по установке дискретных элементов проходит в соответствии с требованиями по монтажу данных радиодеталей.

После распайки стороны печатной платы с дискретными элементами, плата поступает на операцию установки и пайки ЭРЭ поверхностного монтажа.

На данной операции необходимо соблюдение особых требований по сборке узла, так как малые габариты радиоэлементов требуют особой внимательности и аккуратности.

Помимо обычных электромонтажных инструментов, обязательно наличие следующего оборудования:

·  Маломощный паяльник с возможностью регулировки рабочей температуры жала или паяльная станция

·  Микроскоп или лупа большого диаметра

·  Пинцеты различной конфигурации и размеров или вакуумные захваты

·  Специальные клеи для фиксации ЭРЭ на плате

·  Флюсы для пайки

Также необходимо оборудовать рабочее место монтажника приспособлением и оснасткой для крепления печатной платы в удобном для монтажа и пайки положении.

Элементы поверхностного монтажа должны быть предварительно рассортированы по назначению, номиналам и очередности монтажа, находиться в удобном и доступном для монтажника месте.

При выполнении вышеизложенных требований, ручной монтаж аппаратуры с применением ЭРЭ поверхностного монтажа получается не хуже чем монтаж с применением паяльных автоматов. Количество бракованных изделий сводится к минимуму, в связи с постоянным контролем монтажа со стороны радиомонтажника.

Список используемой литературы

1 Поверхностный монтаж. Справочное пособие ОСТЕК.

2 Маркировка электронных компонентов. Гл. ред. . М.:ДОДЭКА, 1999

3 А. Уваров P-CAD 2000. ACCEL EDA. Конструирование печатных плат. Учебный курс.

4 Сайт ОСТЕК - http://www. *****/g23/7148/

5 ГОСТ 2.105-95 Общие требования к текстовым документам

6 ГОСТ 2.106-96 Спецификация

7 ГОСТ 2.109-73 Основные требования к чертежам

8 ГОСТ 2.201-80 Обозначения конструкторских документов

9 ГОСТ 2.702-75 Правила оформления электрических схем

10 ГОСТ Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы

11 ГОСТ Микросхемы интегральные. Основные размеры