Проектирования печатной платы устройство идентификации абонента СИ БИ радиосвязи

Обычно шаг трассировки выбирается кратным шагу отверстий. Точнее, шаг  между отверстиями должен быть равен целому числу шагов трассировки проводников.

Именно поэтому нежелательно иметь  на печатной плате группы отверстий  с различными шагами, но на сегодняшний  день одновременное использование  элементов с разными шагами стало  правилом, а не исключением. Чаще всего на одной плате компонуются элементы с метрическим и дюймовым шагами выводов. В подобной ситуации можно ориентироваться на шаг большинства элементов. В затруднительных случаях лучше взять за основу шаг отверстий у элементов, размещаемых в центральной части печатной платы. Именно в этой области необходимо обеспечить наибольшую трассировочную способность, поскольку трассировка там самая плотная.

В метрической системе наиболее распространенным считается шаг  выводов в 2,5 мм. Это основной шаг при формовке выводов многих навесных элементов, включенных в ГОСТ Р 51040-97. Для шага металлизированных отверстий, равного 2,5 мм, можно принять шаг трассировки 2,5; 1,25; 0,625; 0,5 и 0,3125, а для дюймового шага (2,54 мм) — 2,54; 1,27; 0,635 и 0,3175.

В таблице 5.2  приведены минимальные  расчетные (теоретические) значения и  соответствующие рекомендуемые  шаги трассировки, в которых учитывается  кратность шага металлизированных  отверстий.

Таблица 5.2 Шаг трассировки

Класс точности	1		2		3	4	5
Проводники без покрытия	0,75+/-0.15		0,45+/-0,1		0.25+/-0.05	0.15+/-0.03	0,1+/-0,03
Проводники с покрытием	0,75	+0,25	0,45	+0,15	0,25+/-0,1	0,15+/-0,05	0,1+/-0,03
		-0,2		-0,1
Минимальный зазор	0,75		0,45		0,25	0,15	0,1
Расчетный шаг   трассировки	1,65		1,0		0,55	0,35	0,23
Рекомендуемый шаг  трассировки	2,5		1,25		0,625	0,5	0,3175
	2,54		1,27		0,635		0,31175

 

Кроме этих данных, всегда рекомендуется  сделать расчет по плотности тока. Для этого надо выбрать материал для платы, чтобы знать ширину проводников.

Толщина многослойной печатной платы  при изготовлении полностью из двухстороннего фольгированого травящегося стеклотекстолита  и прокладочной стеклоткани, рассчитывается по формуле: 
    .

Где N – число слоев, h  с индексами p и t – толщины основы стеклотекстолита и толщина стеклоткани.

Рассчитаем ширину проводника. Для  этого воспользуемся значением  максимального тока 20 мА.

 

Для значения плотности тока можно  выбрать значение 20 А/кв. мм, что вполне оправдано:

Учтем толщину фольги на печатной плате:

Для нашего материала печатной платы  толщина фольги составляет 0,035 мм.

Так как такие размеры проводников  технологически получить невозможно, для упрощения будем брать ширину равную 0,3 мм.

Так же важным фактором, влияющим на ширину проводников является материалоемкость производства печатной платы. При промышленном производстве платы, уменьшение ширины дорожек ведет к снижению себестоимости платы, но количество слоев, при возрастании их числа, приводит к увеличению стоимости производства печатной платы, поэтому необходимо находить оптимальный вариант между размером платы и количеством слоев.

 

Определение размеров печатной платы

 

Размер печатной платы определяется многими факторами, но при проектировании с помощью САПР P-CAD предсказывать размер платы до проектирования не требуется. Размер можно скорректировать и изменить после проектирования. И используя САПР можно в любой момент подставить другие значения и изменить входные данные, однако для удобства проведения трассировки проведём оценочное вычисление площади (с учётом площадей элементов и соединений) и по ней найдём подходящие размеры ПП.

 

Рассчитаем суммарную площадь  конденсаторов:

S1=n1·L1·D1

S1=3·2.5·2.5=18.8 мм2

где S1 - суммарная площадь конденсаторов GRM40X7R емкостью 0,1 мкФ.

n1 - количество конденсаторов GRM40X7R емкостью 0,1 мкФ.

L1 - длина конденсатора GRM40X7R емкостью 0,1 мкФ, мм

D1 - ширина конденсатора GRM40X7R емкостью 0,1 мкФ, мм

 

S2=n2·L2·D2

S2=4·2.5·2.5=25 мм2

где S2 - суммарная площадь конденсаторов  GRM40X7R емкостью 0,033 мкФ.

n2 - количество конденсаторов GRM40X7R емкостью 0,033 мкФ.

L2 - длина конденсатора GRM40X7R емкостью 0,033 мкФ, мм

D2 - ширина конденсатора GRM40X7R емкостью 0,033 мкФ, мм

 

S3=n3·L3·D3

S3=1·2,5·2,5=6.25 мм2

где S3 - суммарная площадь конденсаторов  GRM40X7R емкостью 0,01 мкФ.

n3 - количество конденсаторов GRM40X7R емкостью 0,01 мкФ.

L3 - длина конденсатора GRM40X7R емкостью 0,01 мкФ, мм

D3 - ширина конденсатора GRM40X7R емкостью 0,01 мкФ, мм

 

S4=n4·L4·D4

S3=1·2,5·2,5=6.25 мм2

где S3 - суммарная площадь конденсаторов  GRM32Y5V1E емкостью 10 мкФ.

N4 - количество конденсаторов GRM32Y5V1E емкостью 10 мкФ.

L4 - длина конденсатора GRM32Y5V1E емкостью 10 мкФ, мм

D4 - ширина конденсатора GRM32Y5V1E емкостью 10 мкФ, мм

 

S5=n5·L5·D5

S5=1·2,5·2,5=6.25 мм2

где S3 - суммарная площадь конденсаторов  GRM32NF51E емкостью 1 мкФ.

N5 - количество конденсаторов GRM32NF51E емкостью 1 мкФ.

L5 - длина конденсатора GRM32NF51E емкостью 1 мкФ, мм

D5 - ширина конденсатора GRM32NF51E емкостью 1 мкФ, мм

 

S6=n6·L6·D6

S6=1·3.1·2.5=7.75 мм2

где S6 - суммарная площадь конденсаторов GRM32Y5V1E емкостью 1000 мкФ.

N6 - количество конденсаторов GRM32Y5V1E емкостью 1000 мкФ.

L6 - длина конденсатора GRM32Y5V1E емкостью 1000 мкФ, мм

D6 - ширина конденсатора GRM32Y5V1E емкостью 1000 мкФ, мм

 

 

Рассчитаем суммарную площадь  резисторов PH1 – 12; 100 кОм

S7=n4×L4×D4

S7=7×2.5×2.5=43.75 мм2

где S7 - суммарная площадь резисторов PH1 – 12; 100 кОм 

n7 - количество резисторов PH1 – 12; 100 кОм 

L7 - длина резистора PH1 – 12; 100 кОм, мм 

D7 - ширина резистора PH1 – 12; 100 кОм, мм

 

Рассчитаем суммарную площадь  резисторов PH1 – 12; 300 кОм

S8=n5×L5×D5

S8=1×2.5×2.5=6.25 мм2

где S8 - суммарная площадь резисторов PH1 – 12; 300 кОм 

n8 - количество резисторов PH1 – 12; 300 кОм 

L8 - длина резистора PH1 – 12; 300 кОм, мм 

D8 - ширина резистора PH1 – 12; 300 кОм, мм

 

Рассчитаем суммарную площадь  резисторов PH1 – 12; 330 кОм

S9=n9×L9×D9

S9=1×2.5×2.5=6.25 мм2

где S9 - суммарная площадь резисторов PH1 – 12; 330 кОм 

n9 - количество резисторов PH1 – 12; 330 кОм 

L9 - длина резистора PH1 – 12; 330 кОм, мм 

D9 - ширина резистора PH1 – 12; 330 кОм, мм

 

Рассчитаем суммарную площадь  резисторов PH1 – 12; 10 кОм

S10=n10×L10×D10

S10=5×2.5×2.5=31.25 мм2

где S10 - суммарная площадь резисторов PH1 – 12; 10 кОм 

n10 - количество резисторов PH1 – 12; 10 кОм 

L10 - длина резистора PH1 – 12; 10 кОм, мм 

D10 - ширина резистора PH1 – 12; 10 кОм, мм

 

Рассчитаем суммарную площадь  резисторов PH1 – 12; 200 МОм

S11=n8×L8×D8

S11=1×2,5×2,5=6,25 мм2

где S11 - суммарная площадь резисторов PH1 – 12; 200 МОм 

n11 - количество резисторов PH1 – 12; 200 МОм 

L11 - длина резистора PH1 – 12; 200 МОм, мм 

D11 - ширина резистора PH1 – 12; 200 МОм, мм

 

Рассчитаем площадь микросхемы KT3170:

S12=n12·L12·D12

S12=1·15.1·10=151 мм2

где S10 - суммарная площадь микросхемы KT3170.

N12 - количество микросхем KT3170.

L12 - длина микросхемы KT3170, мм

D12 - ширина микросхемы KT3170, мм

 

Рассчитаем площадь микросхемы TC5971:

S13=n13·L13·D13

S13=1·11.5·9.4=108.1 мм2

N13 - количество микросхем TC5971.

L13 - длина микросхемы TC5971, мм

D13 - ширина микросхемы TC5971, мм

 

Рассчитаем площадь микросхемы 78LO5:

S14=n14·L14·D14

S14=1·7.6·9.6=72.96 мм2

где S14 - суммарная площадь микросхемы 78LO5.

N14 - количество микросхемы 78LO5.

L14 - длина микросхемы 78LO5, мм

D14 - ширина микросхемы 78LO5, мм

 

Рассчитаем площадь микросхемы CD4051A, CD4011AE, MC14570A:

S15=n15·L15·D15

S15=3·12.1·10.1=366.63 мм2

где S15 - суммарная площадь микросхем CD4051A, CD4011AE, MC14570A.

N15 - количество микросхем.

L15 - длина микросхем CD4051A, CD4011AE, MC14570A, мм

D15 - ширина микросхем CD4051A, CD4011AE, MC14570A, мм

 

Рассчитаем площадь транзисторов КТ3117A(SOT23);:

S16=15·p·D16

S16=4·4.8·2.8=53.76 мм2

где S16 - суммарная площадь транзисторов КТ3117A

L16 - длина транзисторов КТ3117A, мм

D16 - ширина транзисторов КТ3117A, мм

 

Рассчитаем суммарную площадь  диодов KD522Б:

S17=L17·D17

S17=2·4.7·2=18.8 мм2

где S17 - суммарная площадь диодов KD522Б.

L17 - длина диодов KD522Б, мм

D17 - ширина диодов KD522Б, мм

 

 

 

Рассчитаем площадь кварцевого генератора ZQ1:

S19=L19·D19

S19=1·3,4·2=6,8 мм2

где S19 - суммарная площадь кварцевого генератора ZQ1.

L19 - длина кварцевого генератора ZQ1, мм

D19 - ширина кварцевого генератора ZQ1, мм

 

Микросхемы занимают S=692,39мм²

Транзисторы VT  занимают S_VT=53,76мм²

Постоянные резисторы R1-R15 имеют общую площадь S_R=93,75мм²

Диоды – VD  имеют площадь равную S_VD=18,8мм²

Конденсаторы С1-С11 занимают площадь  S_С1-11=68,75мм²

Кварцевый генератор ZQ1 занимает S_ZQ=6.8 мм²

Контактная площадка имеет площадь  S=14·6.4=89.6 мм²

Итого, общая площадь элементов  составляет S_Э=183.95 мм².. Тогда общая теоретическая площадь ПП будет равна

Sпп=2·( S_Э +Sпров)

Sпров= S_Э =183.95 мм²

Sпп=735.8 мм²

где Sпп - ориентировочная площадь  печатной платы

Sпров - площадь печатных проводников

 

По результатам проектирования в САПР P-CAD была получена печатная плата размерами 63*75 мм. Такая геометрия платы позволит разместить на ней все компоненты и проводящие площадки.

 

Исходя из рассчитанной площади  печатной платы выбираем ее размер - 63х75мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведем файл стратегии:

 

[AUTOROUTER]

Autorouter=QuickRoute

[STRATEGY]

RouteOptions=1 1 1 0

RouteCptInterval=120

RouteCopperShare=0

RouteErrorOutput=2

RouteOutputFile=C:\Rmoe.pcb

RouteReportFile=C:\Rmoe.LOG

RouteAutoPass=1

RoutePassFlags=1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

RoutePassCounts=5 2

RouteForceMfgFlag=0

RouteAuxiliary=1

RouteViaGridX=1

RouteDefaultViaStyle=(Default)

RouteDefaultLineWidth=25400

GridOriginRel=0app,0app

GridModeIsAbsolute=True

GridVisibleStyleIsDot=True

GridIsVisible=True

GridPromptForRel=False

GridAbsolute=63500app

GridRelative=63500app

GridSequence0=63500app

GridSequence1=254000app

[STRATEGY2]

RoutePassFlags=1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0

RouteDefaultLineWidth=25400app

GridOriginRel=0app,0app

GridModeIsAbsolute=True

GridVisibleStyleIsDot=True

GridIsVisible=True

GridPromptForRel=False

GridAbsolute=63500app

GridRelative=63500app

GridSequence0=63500app

GridSequence1=254000app

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4 Создание печатной платы

 

После того как определились с основными  параметрами печатной платы, в приложении PCB с помощью автотрассировщика создается печатная плата с заданными параметрами

Bottom слой

Top слой

Деталировка печатной платы

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В результате выполнения курсовой работы была получена печатная плата устройства идентификации абонента в СИ БИ радиосвязи, удовлетворяющая параметрам технического задания: