Реферат (стр. 10 )

l=(1,321+1,321)/2+0,17+0,25*(1+1)+0,03=2,02 мм.

Расстояние между выводами применяемых микросхем 2,54 мм, поэтому, учитывая результаты расчетов, мы можем производить прокладку проводника между выводами.

Произведём расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей получения защитного рисунка:

1) Минимальное значение диаметра металлизированного отверстия:

dminHпg, где Нп=2 мм – толщина платы; g=0,25;

dmin2*0,25=0,5 мм.

2) Максимальный диаметр просверленного отверстия:

dсв=dМотв+0,1=0,9+0,1=1 мм.

Dd=0,1 мм-погрешность диаметра отверстия;

dmax=dсв+Dd=1+0,1=1,1мм.

3) Погрешность расположения отверстия:

dотв=d0+dб=0,06+0,02=0,08 мм.

4) Минимальный диаметр контактной площадки:

D’min=D’1min+1,5hпм+hр

D’1min=2( bпг ++d0+dкп),

d’кп=dш+dэ+(dп+dэ)/2=0,05+0,02+(0,025+0,025)/2=0,095 мм;

dmax=0,9 мм;

D’1min=2(0,025+0,9/2+0,05+0,095)=1,24 мм;

D’min=1,24+1,5*0,005+0,02=1,53 мм;

dmax2=1,5 мм → Dmin2=2,13 мм.

5) Минимальный диаметр окна фотошаблона для контактной площадки:

Dшmin= Dmin - hр;=1,24-0,02= 1,22

6) Максимальный диаметр окна фотошаблона для контактной площадки:

Dшmax = Dшmin+D Dш =1,22+0,,03= 1,24 мм;

7) Максимальный диаметр контактной площадки:

Dmax= Dшmax +D Э + hр

Dmax1=1,24+0,02+0,02=1,28мм;

Dmax2=2,13+0,02+0,02=2,17 мм.

8) Минимальная ширина проводника:

tпmin=tп1min+1,5hпм+ hр=0,12+1,5*0,005+0,02 =0,21 мм.

9) Минимальная ширина линии на фотошаблоне:

tшmin=tnmin - hг=0,18-0,05=0,13 мм.

10) Максимальная ширина линии на фотошаблоне:

tшmax= tшmin+Dtш= 0,15+0,045=0,195 мм.

11) Максимальная ширина проводника:

tnmax = tшmax+ hг+ hр+D Э=0,195+0,02+0,02+0,02=0,255 мм.

12) Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

S1min=L0- [Dmax/2+dкп+tпmax/2+dшт]=1,25-(1,38/2+0,095+0,127+0,03)=0,36 мм,

где L0 – расстояние между центрами рассматриваемых элементов.

13) Минимальное расстояние между контактными площадками:

S2min=L0- (Dmax+2dкп)=2,5-(2,17+2*0,095)=0,14 мм.

14) Минимальное расстояние между двумя проводниками:

S3min=L0- ( tnmax +2dшт)=1,25-(0,255+2*0,03)=0,4 мм.

15) Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотошаблоне:

S4min=L0- (Dшmax/2+dкп+tnmax/2+dшт+dкп)=1,25-(1,38/2+0,095+0,27/2+0,05+0,095)=0,03 мм.

16) Минимальное расстояние между контактными площадками на фотошаблоне:

S5min=L0- ( Dшmax+2dкп)=2,5-(2,11+2*0,095)=0,2 мм.

17) Минимальное расстояние между двумя проводниками на фотошаблоне:

S6min=L0- (tшmax+2dшт)=1,25-(0,195+2*0,3)=0,455 мм.

Сравнив результаты геометрических расчетов параметров проводящего рисунка с учетом погрешности получения проводящего рисунка и погрешности защитного рисунка, а так же технологических факторов можно сделать заключение о том, что выбор четвертого класса точности был обоснован.

2.7 Расчет проводников по постоянному току

Наиболее важными электрическими свойствами печатных плат по постоянному току является нагрузочная способность проводников по току и сопротивление изоляции.

Помеха по постоянному току возникает за счёт падения напряжения на печатном проводнике и за счёт конечного значения сопротивления изоляции.

1) Падение напряжения на проводнике:

Uп=;

где bф=0,315 мм – ширина проводника; hф=0,035 мм – толщина фольги; l=0,17 м – длина проводника; r=0,0175 - удельное сопротивление проводника; I=0,5 А – ток;

Uп==0,132 В,

Uп<Uзпу=0,4¸0,5 В

Необходимое условие (Uп<Uзпу ) запаса помехоустойчивости обеспечено.

2) Для шин питания и земли:

Sпз ³ , где ЕП – номинальное значение напряжения питания; I=0,5А – максимальный потребляемый ток;

Sпз ==0,00765 мм2

Bпз= Sпз/ hф=0,00765/0,035=0,218 мм.

При ширине проводника шин питания и земли больше 0.672 мм, условие будет выполнено.

3) Поверхностное сопротивление изоляции:

RS=,

где l3=1,05*10­-3 м зазор между проводниками; l=0,076 м – наибольшая длина совместного прохождения проводников; r0=5*1010 Ом – удельное поверхностное сопротивление диэлектрика;

RS==59 МОм.

4) Объемное сопротивление изоляции:

RV=

rV=5*109 Ом* м3 – удельное объёмное сопротивление диэлектрика;

Sп=0,25 мм2 – площадь проекции одного проводника на другой;

hпп=1,5*10-3 м – толщина печатной платы;

RV==30 МОм.

5) Сопротивление изоляции параллельных проводников на поверхности:

RU===19,8 МОм

Для нормального функционирования узла, сопротивление изоляции должно превышать входное сопротивление схемы более чем в 1000 раз (RU>103Rвх). Входное сопротивление цифровых схем оценивается для состояний логического нуля и единицы по максимальному значению:

Rвх0=Uвх0/ Iвх0; Rвх1=Uвх1/ Iвх1;

Rвх1==12,5 кОм;

Очевидно, что условие RU>103Rвх выполняется.

2.8 Расчет проводников по переменному току

При передаче по печатным проводникам высокочастотных или импульсных сигналов, из-за наличия индуктивного сопротивления проводников, взаимной индуктивности и ёмкости, сопротивления утечки между проводниками, сигналы искажаются и появляются перекрёстные помехи.

1) Падение импульсного напряжения на длине проводника в l cм.

UL=Lпо;

Lпо=1,8 ; - погонная индуктивность одиночного проводника; DI=20 мА – изменение выходного тока переключения; tИ=5 нс – длительность импульса;

UL=1Б8 =0,0072.

2) Максимальная длина проводника:

lmax<==555 cм.

3) Задержка сигнала при передаче по линии связи:

tз ==,

где er=5 –относительная диэлектрическая проницаемость основания платы; mr=1 – относительная магнитная проницаемость платы; t0=0,33 нс/м – погонная задержка сигнала по проводнику в вакууме; l=0,5 м;

tз=0,5*0,33=0,37 нс.

Задержка такой величины не окажет влияния на качество работы схемы.

4) Взаимная индуктивность и емкость двух проводников:

Ёмкость печатных проводников С и коэффициент взаимоиндуктивности М рассчитывается исходя из толщины проводника W=0,05 мм, его ширины b=0,20мм, длины совместного прохождения l=0,1м, зазора между проводниками δ=1,05*10-3 м и типа линии связи. Для параллельных проводников на внешнем слое (Рисунок 2.8.1):

Рисунок 2.8.1

C=1,06erl/lg[2 δ /(W+b)];

С= 1,06*5*0,1/lg[2*1,05*10­-3/(0,05*10­-3+0,2*10­-3)]=0,6 пФ

М=2l(ln)=1,02 мкГн.

5) Между рядом расположенными проводниками существует электрическая связь через сопротивление изоляции RU, взаимную емкость С и индуктивность М, которая приводит к появлению на пассивной линии связи напряжения перекрестной помехи от активной линии. Надежная работа цифровых электронных схем будет обеспечена, если напряжение помехи не превысит помехоустойчивости логических схем:

U=URU+UC+UМ<UЗПУ

-  Напряжение перекрестной помехи за счет резистивной связи:

;

где R2, R3 – входное и выходное активное сопротивление ИМС; Uвых – значение напряжения на выходе схемы;

В;

-  Напряжение перекрестной помехи за счет емкостной связи:

,

где Dt – длительность фронта выходного сигнала возбужденной логической схемы;

В;

-  Помеха за счет взаимоиндуктивности:

,

B;

,

В.