Проектирование печатной платы

Содержание Введение

1. Разработка схемы электрической принципиальной

2. Описание схемы электрической принципиальной

3. Разработка монтажа элементов электронного блока

4. Компоновка элементов на печатной плате

5. Трассировка печатной платы

6. Разработка чертежа печатной платы

7. Разработка сборочного чертежа электронного блока

8. Разработка спецификации на электронный блок

9. Проведение моделирования работы электронного блока Заключение Список литературы

Введение

В последние несколько лет заметна тенденция резкого сокращения сроков проектирования новых изделий, при возрастающих требованиях к их качественным характеристикам.

Создание любого электронного устройства включает в себя следующие этапы:

1. Формирование технического задания на разработку, определение структуры и алгоритмов функционирования системы.

2. Разработка схемы электрической принципиальной и перечня элементов и выпуск соответствующей документации.

3. Моделирование или макетирование отдельных узлов или всего устройства в целом.

4. Разработка конструкции печатной платы и выпуск комплекта конструкторской и технологической документации.

Цель данной курсовой работы — практическое применение САПР, для создания комплекта конструкторской документации.

1. Разработка схемы электрической принципиальной Принципиальная электрическая схема — графическое изображение с помощью пиктограмм связей между элементами электрического устройства. В отличие от разводки печатной платы не показывает взаимного расположения элементов, а лишь указывает на то, какие элементы с какими соединяются. Разработка принципиальной схемы производится с помощью специального программного обеспечения, в настоящий момент рынок ПО предлагает большой список специализированных продуктов.

В данной курсовой работе используется КОМПАС-Электрик V9 Std — система автоматизированного проектирования электрооборудования КОМПАС-Электрик. Схема электрическая представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Схема электрическая принципиальная в системе автоматизированного проектирования электрооборудования КОМПАС-Электрик V9 Std

Условно графические изображения в соответствии с ГОСТ 2.728−74, ГОСТ 2.730−73, ГОСТ 2.721−74 элементов находятся в специализированной базе Компас-электрик professional.

Разработанная принципиальная схема находится на рисунке 1.2 и на листе графической части ГУН1 00.00.000 Э3 в соответствии с ГОСТ 2.702−75.

Рисунок 1.2 — Схема электрическая принципиальная

2. Описание схемы электрической принципиальной Схема Э3 содержит:

— 2 операционных усилителя 3160, на схеме они представлены микросхемой CA3160 (DA1). Производитель National Semiconductor;

— 7 резисторов (R1-R7) различных номиналов;

— 1 конденсатор;

— полевой транзистор VT1;

— гнездо XS1;

Изображенный на рисунке 1.2 генератор, управляемый напряжением, или ГУН (Voltage Controlled Oscillator, VCO) — это устройство генерирования колебания, частота которого определяется управляющим напряжением (Control Voltage, Tuning Voltage). Управляющее напряжение подается на специальный вход управления и позволяет перестроить генератор в требуемом диапазоне частот. По сути дела, в ГУН происходит преобразование величины управляющего напряжения, изменяющегося в диапазоне Umin — Umax в номинал выходной частоты в диапазоне fmin — fmax[2].

3. Разработка монтажа элементов электронного блока Все элементы данного генератора имеют штыревые выводы для печатного монтажа[1]. Монтаж осуществляется установкой выводов элементов в монтажные отверстия печатной платы и их пайкой с контактными площадками платы.

Пайку элементов осуществлять припоем ПОС61 ГОСТ 21 930;76.

4. Компоновка элементов на печатной плате Компоновка элементов на печатной плате осуществляется при помощи программного продукта OrCad 9.2 Layout Plus.

Размещение элементов на печатной плате проводится после определения корпусов элементов. Для данного генератора выбираем корпуса двух элементов из библиотеки вручную — это корпус микросхемы CA3160, представленной на рисунке 4.1, корпус розетки XS1[1], представленной на рисунке 4.2.

Рисунок 4.1 — Корпус микросхемы CA3160

Рисунок 4.2 — Корпус розетки XS1

Таблица 4.1 — Размеры розетки CON-6(XS1)

После выбора корпусов в программе Layout Plus выбирается автоматическое размещение элементов при помощи команды меню Auto->Place->Board

На рисунке 4.3 показано автоматическое размещение компонентов на плате.

Рисунок 4.3 — Автоматическая компоновка элементов.

5. Трассировка печатной платы Трассировка печатной платы проводится в программе Layout Plus, автоматически.

Перед трассировкой печатной платы необходимо отключить слои, оставить задействованным только нижний слой, это нужно для получения односторонней однослойной платы.

Трассировка осуществляется командой Auto->Autoroute->Board

На рисунке 5.1 показан результат автоматической трассировки платы.

Рисунок 5.1 — Автоматическая трассировка печатной платы

6. Разработка чертежа печатной платы Чертёж печатной платы разрабатывается в соответствии с ГОСТ 2.417−91 и ГОСТ 2.123−93.

Разработка чертежа печатной платы осуществляется при помощи программы AutoCad 2004, как показано на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 — Вид окна AutoCad при разработке печатной платы Программа Layout Plus позволяет экспортировать чертёж печатной платы в файл с расширением .dxf. Осуществляется следующей командой: File->Export->Layout to dxf. Затем выбирается файл печатной платы для экспорта.

Печатная плата переданная из Layout не соответствует требованиям ЕСКД. Необходимо нанести на плату координатную сетку, в данном случае шаг координатной сетки 1,25 мм. Линии координатной сетки нанесены через одну, так как нецелесообразно наносить на чертёж каждую линию сетки из-за небольшого шага координатной сетки и масштаба чертежа. Нанесённые линии координатной сетки нумеруются через одну.

Монтажные отверстия обозначаются условно, как указано на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 — Таблица монтажных отверстий.

Так же каждое отверстие имеет определённый диаметр контактной площадке в соответствии с ЕСКД.

В таблице (см. рисунок 6.1) указывается наличие или отсутствие металлизации в отверстиях и их количество.

На чертеже обозначаются размеры для справок, шероховатость поверхностей, марка стеклотекстолита, из которого должна быть выполнена данная плата. Указывается место установки элементов при помощи их позиционного обозначения.

На разработанном чертеже присутствуют некоторые технические требования, представленные разработчиком к данной плате.

Чертёж печатной платы находится на листе графической части ГУН1 00.00.001.

7. Разработка сборочного чертежа электронного блока Сборочный чертеж выполняется на основании ГОСТ 2.109—73 с использованием программы AutoCad 2004, как показано на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 — Разработка сборочного чертежа в AutoCad 2004

Сборочный чертёж содержит 2 вида, дающих полное представление о расположении элементов.

На чертеже присутствует указание паяного соединения резистора R7, а также некоторые технические требования, предъявляемые к сборочной единице.

Для каждого элемента проставлен номер позиции в соответствии со спецификацией. Каждый элемент имеет буквенно-позиционное обозначение в соответствии со схемой электрической принципиальной.

Чертятся габаритные размеры и размеры области, занимаемой деталями и припаянными выводами.

Элементы на плате устанавливаются в соответствии с положением монтажных отверстий для каждого соответственно.

Сборочная единица с габаритными размерами расположена на рисунке 7.2.

`

Рисунок 7.2 — Сборочная единица Сборочный чертёж представлен на листе графической части ГУН1 00.00.000 СБ.

8. Разработка спецификации на электронный блок Спецификация разрабатывается в КОМПАС-3D V10, как показано на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 — Разработка спецификации в КОМПАС-3D V10

Спецификация включает в себя следующие разделы:

— документация, к ней относятся сборочный чертёж, схема электрическая принципиальная, перечень элементов, пояснительная записка, документы прочие;

— детали, к этому разделу относятся все детали, в данном случае — это печатная плата;

— стандартные изделия, к этому разделу относятся все резисторы генератора;

— прочие изделия, сюда относятся: гнездо CON-6, конденсатор К73П-3, микросхема CA3160, транзистор MbreakN;

— материалы, к материалам относятся: кисть и краска, необходимые для маркировки платы, припой, канифоль сосновая.

Спецификация представлена на листах ГУН1 00.00.000.

9. Проведение моделирования работы электронного блока Моделирование электронного блока проводится в программе PSpice AD среды Orcad. Для этого необходимо задать контрольные точки в которых снимаются данные.

Необходимо:

1. Питание операционных усилителей 5 В.

2. Подать переменное напряжение 10 В, с амплитудой 20 В, частотой 50 Гц.

3. Установить щупы в контрольные точки, как показано на рисунке 9.1

Рисунок 9.1 — Схема для моделирования устройства Результаты моделирования находятся на рисунках 9.2, 9.3, 9.4.

Рисунок 9.2 — График зависимости входного напряжения от времени Рисунок 9.3 — График выходной зависимости U (1) от t

Рисунок 9.4 — График зависимости выходного прямоугольного напряжения от времени Напряжение на конденсаторе С1 соответствует выходному напряжению 1 и их графики идентичны.

Результаты моделирования в соответствии с ЕСКД находятся на листе графической части ГУН1 00.00.000 Д1.

Заключение

В данной курсовой работе был разработан комплект конструкторской документации. Разработка велась с использованием специализированного программного обеспечения.

Курсовая работа дала практические навыки по дисциплине «Компьютерные системы».

печатная плата электронный

1. Интернет-каталог www.datasheetcatalog.com.

2. www.proelectro.ru.

3. Единая система конструкторской документации.