Проектирование эквалайзера с активными фильтрами (стр. 3 из 5)

(1)

где: Кs – Коэффициент запаса;

Ks = 2;

Kn – коэффициент использования площади;

Kn = 2;

Sустi – установочная площадь i–го элемента, мм2;

Sуст1=8,0 – установочная площадь резистора;

Sуст2=12,0 – установочная площадь конденсатора;

Sуст3=446,5 – установочная площадь переменного резистора;

Sуст4=121,0 – установочная площадь микросхемы мА741;

Sуст5=40,0 – установочная площадь микросхемы R01374;

Sуст6=72,0 – установочная площадь микросхемы вМ324;

Sуст7=150,0 – установочная площадь разъема А16М500;

Sуст8=450,0 – установочная площадь разъема А10F330;

Ki – число элементов i–го типоразмера;

K1=35 – число резисторов;

K2=17 – число конденсаторов;

K3=7 – число переменных резисторов;

K4=1 – число микросхем мА741;

K5=1 – число микросхем R01374;

K6=7 – число микросхем вМ324;

K7=1 – число разъемов А16М500;

K8=2 – число разъемов А10F330;

n – число используемых типоразмеров;

n=8;

Учитывая площадь защемленной зоны платы(Sз=1982,мм2) выбираем площадь платы и линейные размеры равные 26400 мм2 и 120´220 мм соответственно.

б) Рассчитаем коэффициент заполнения объема устройства Kn по формуле:

(2)

где: Vуст – установочный объем устройства, мм3;

Vуст=396000;

Vустi – установочный объем i–го типоразмера, мм3;

Vуст1=8,0;

Vуст2=19,2;

Vуст3=6697,5;

Vуст4=242,0;

Vуст5=80,0;

Vуст6=144,0;

Vуст7=1620,0;

Vуст8=6750,0;

в) Рассчитаем объемную массу устройства g, г/см3;

(3)

где: MЭi – масса i–го элемента, г;

MЭ1=2,30;

MЭ2=2,10;

MЭ3=1,90;

MЭ4=1,80;

MЭ5=1,57;

MЭ6=1,50;

MЭ7=8,00;

MЭ8=8,30;

Исходя из сделанных расчетов, можно считать, что устройство разработано корректно.

4.2 Расчет параметров электрических соединений

Для изготовления печатной платы применяем стеклотекстолит СФ-1-35 ГОСТ 10376-78.

Поскольку в схеме применяются поверхностно монтируемые компоненты (ЧИП - компоненты), то выбираем четвертый класс точности изготовления.

а) Определим минимальную ширину печатного проводника bmin1, мм:

(4)

где: Imax – максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках, А;

Imax = 0,5 (исходя из анализа схемы электрической принципиальной);

jдоп – допустимая плотность тока, А/мм2;

jдоп=20 (для проводников толщиной 35 мкм, полученных комбинированным методом);

t – толщина проводника;

t=0,035;

.

б) Определим минимальную ширину проводника исходя из допустимого падения напряжения bmin2, мм по формуле:

(5)

где: r - удельное объемное сопротивление, для плат изготовленных комбинированным методом, Ом´мм2/м;

r=0.05;

l – длинна проводника, м;

l=0.33;

Uдоп – допустимое падение напряжения, В;

Uдоп=0,5;

в) Определим номинальное значение диаметров монтажных отверстий d, мм по формуле:

(6)

где: dэ – максимальный диаметр вывода устанавливаемого элемента, мм;

dэ=1,4;

dно- нижнее предельное отклонение от номинального диаметра, мм;

;

r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода, мм;

r=0.1;

г) Определим максимальное значение диаметров монтажных отверстий

, мм по формуле:

(7)

Исходя из данных расчетов, выбираем отверстие диаметром

=1,7 мм.

д) Рассчитаем минимальный эффективный диаметр контактных площадок D1min, мм по формуле:

(8)

где:

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

=0,035;

и - допуски на расположение отверстий и контактных площадок, для плат изготовленных по четвертому классу точности;

=0.20;

=0.08;

е) Рассчитаем минимальный диаметр контактной площадки Dmin, мм по формуле:

(9)

где: hф - толщина фольги, мм;

hф=0,02;

ж) Рассчитаем максимальный диаметр контактной площадки Dmax, мм по формуле:

(10)

и) Определим минимальную ширину проводников bmin, мм по формуле:

(11)

где:

=0.15, мм (для плат четвертого класса точности);

.

к) Определим минимальную ширину проводников bmin, мм по формуле:

(12)

Определим минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка.

л) Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой

определяется по формуле, мм:

(13)

где: L0 – расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм;

L0=3,75;

- допуск на расстояние и расположение проводников, мм;

=0.1;

м) Минимальное расстояние между двумя контактными площадками S2min, мм определяется по формуле:

(14)

н) Минимальное расстояние между двумя проводниками S3min, мм определяется по формуле:

(15)

В таблице 1 приведены параметры отверстия с диаметром 1,7 мм

Таблица 1 – диаметры отверстий

Диаметр вывода, dэ, мм	d, мм	dmax, мм	D1min, мм	Dmin, мм	Dmax, мм
1.40	1.60	1.80	2.33	2.36	2.4

4.3 Расчет теплового режима

Исходными данными для проведения теплового расчета являются следующие величины:

а. длинна блока L1=0.22 м;

б. ширина блока L2=0.12 м;

в. высота блока L3=0.02 м;

г. коэффициент заполнения Кv=0.167;

д. мощность, рассеиваемая в блоке P=9 Вт;

е. давление вне корпуса блока Рн=101316 Па;

ж. давление внутри корпуса блока Рв=101316 Па;

з. мощность, рассеиваемая самым нагреваемым элементом Рэл=0.3 Вт;

и. площадь элемента Sп=121 мм2;

к. предельная температура на элементе Tэ.эл=393оК

л. температура среды Тс=298оК;

м. материал корпуса – алюминиевый сплав;

а) Площадь поверхности корпуса Sk, м2 вычислим по формуле:

(16)

б) Вычисляем условную поверхность нагретой зоны Sз, м2 по формуле:

(17)

в) Удельная мощность корпуса прибора qk , Вт/м2 вычисляется по формуле:

(18)

г) Удельная мощность нагретой зоны qз , Вт/м2 вычисляется по формуле:

(19)

д) Коэффициент Q1, зависящий от удельной мощности корпуса прибора, вычисляется по формуле: