Предварительный усилитель мощности коротковолнового передатчика мощностью 40 Вт (стр. 3 из 5)

Определим ток наиболее нагруженного элемента:

– Определяем минимальную ширину (мм) печатного проводника по постоянному току для цепей питания.

,

где j_доп= 48 А/мм² – допустимая плотность тока, выбирается по таблице 4.5 [2]; t=35мкм – толщина проводника.

мм

– Определим номинальное значение монтажных отверстий d:

где d_э=0,7 мм – максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ; Dd_n.o=0.1 мм – нижнее предельное отклонение от номинального диаметра таблица 4.6 [2]; Г=0,,2 – разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода.

мм

– Рассчитываем диаметр контактных площадок для двусторонней печатной платы, изготовленной комбинированным позитивным методом

где D_1min – минимальный эффективный диаметр площадки, мм:

где b_m=0.05 мм – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки; d_d=0.08 мм и d_р=0,2 мм – допуски на расположение отверстий и контактных площадок; d_max – максимальный диаметр посверленного отверстия:

где Dd=0.05 – допуск на отверстия таблица 4.6 [2]:

мм

мм

мм

– Определим ширину проводников

мм

– Определим минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка:

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

где L₀=2.5 мм – расстояние между центрами рассматриваемых элементов, dl=0.05 – допуск на расположение проводников таблица 4.6 [2]; D_max – максимальный диаметр контактной площадки:

мм

мм

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

мм

Минимальное расстояние между двумя проводниками:

мм

3.4 Расчет индуктивностей

Рассчитаем конструкцию индуктивностей L₁=L₂. Определим уточненные значения индуктивностей для типовых значений емкостей на частоте f=30МГц по формуле:

,

нГн

Рассчитываем диаметр провода катушек:

,

где I – радиочастотный ток, А;

f – частота тока, МГц;

D – разность температуры провода и окружающей среды, DТ=40К.

мм

Шаг намотки, при котором достигается наименьшее активное сопротивление катушки току радиочастоты:

g=2d

g=2×1.4=2.8 мм

Рассчитываем число витков спирали катушки:

,

где L_расч – Расчитанное значение индуктивности, мкГн; D – диаметр катушки, см; F(C/D) – коэффициент формы катушки, определяемый по графику на рисунке 10.3 [3].

витка

рассчитаем катушки L₅=L₆. Определяем уточненный номинал индуктивности:

нГн

Рассчитаем диаметр провода катушек:

мм

Рассчитаем шаг намотки:

g=2×3=6 мм

Рассчитаем число витков спирали катушки:

витка

4. Оценка качества

4.1 Расчет надежности по внезапным отказам

Прикидочный расчет

В начале для определённого класса объектов выбирается один из типов показателей надёжности: интервальный, мгновенный, числовой таблица 6 в [1]. Из нее выбираем, с учетом вида объекта (ремонтируемый с допустимыми перерывами в работе), числовые показатели надежности, т.е. m_t– средняя наработка между отказами, m_B – среднее время восстановления объекта, К_Г – коэффициент готовности. Таким образом, при конструкторском проектировании РЭС не требуется рассчитывать все ПН, необходимо, прежде всего, определить вид объекта и выбрать те ПН, которые наиболее полно характеризуют надёжностные свойства разрабатываемого объекта.

Для дальнейшего выбора показателей надежности установим шифр из четырёх цифр, по рекомендации таблицы 7 [1]: 2312. Что соответствует: по признаку ремонтопригодности — ремонтируемому (2), по признаку ограничение продолжительности эксплуатации— режим использования по назначению – непрерывный (1), по признаку доминирующий фактор при оценке последствий отказа – факт выполнения или не выполнения изделием заданных ему функций в заданном объеме(2).

Исходя из этих данных по таблице 8 [1] определяются показатели надежности. Полученные результаты сравниваем с таблицей 6 [1]. Окончательно получаем, что в связи с тем, что приёмник ремонтируемый, восстанавливаемый, с допустимыми перерывами в работе, то ПН будут m_t, m_в, К_г, Т. е. мы выбрали числовые ПН: наработку на отказ – m_t, среднее время восстановления объекта – m_в, коэффициент готовности – К_г.

Ответственным этапом в проектировании надёжности РЭА является обоснование норм, т. е. допустимых значений для выбранных показателей надежности. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, от правильности результатов данного этапа зависит успех и смысл всех расчётов надёжности, т. к. здесь мы определяем, какое значение показателей надежности можно считать допустимым. Во-вторых, нет общих правил и рекомендаций для установления норм надёжности различных объектов, многое зависит от субъективных факторов и опыта конструктора. В-третьих, любая ошибка на данном этапе ведёт к тяжёлым последствиям: занижение нормы ведёт к повышению потерь от ненадёжности, завышение – от дороговизны. Итак, из таблицы 9 [1] мы определяем исходя из группы аппаратуры по ГОСТ 16019–78 – возимая на автомобилях; по числу ЭРЭ (700), что m_t допустимая равна 3000 часов.

Надёжность РЭА в значительной степени определяется надёжностью элементов электрической схемы (ЭЭС) и их числом. Поэтому точность расчёта ПН проектируемого объекта относительно отказов, обусловленных нарушениями ЭЭС, имеет большое значение. Заметим, что к ЭЭС следует относить места паек, контакты разъёмов, крепления элементов и т. д. При разработке РЭА можно выделить три этапа расчёта: прикидочный расчёт, расчёт с учётом условий эксплуатации и уточнённый расчёт. Прикидочный расчёт проводится с целью проверить возможность выполнения требований технического задания по надёжности, а также для сравнения ПН вариантов разрабатываемого объекта. Прикидочный расчёт может производиться, и когда принципиальной схемы ещё нет, в этом случае количество различных ЭЭС определяется с помощью объектов аналогов. Исходные данные и результаты расчёта представлены в таблице 1. По данным таблицы рассчитываются граничные и средние значения интенсивности отказов, а также другие показатели надёжности.

Следует учесть то, что после нахождения интенсивности отказов элементов одной платы необходимо для определения  всего приёмника произвести умножение на 8, что и будет отражаться в расчёте.

Таблица 2.

Исходные данные для прикидочного расчета надежности РЭА

Порядковый номер и тип элемента	Число элемен. каждого типа nj	Границы и среднее значение интенсивности отказов			Суммарное значение интенсивности отказов элементов определенного типа
		imin	imax	iср	nimin	nimax	niср
1. Резисторы постоянные	330	0,4	0,6	0,5	18,8	28,2	23,5
2. Конденсаторы	150	0,263	0,513	0,31	11,05	21,55	13,04
3. Микросхемы	285
4. Диоды	120	0,36	0,678	0,439	1,44	2,71	1,76
5. Транзисторы	60	0,370	0,840	0,740	3,33	7,56	6,66
6. Индикаторы единичные	12	0,51	1,018	0,50	6,12	12,22	6
7. Тумблеры	5
8. Реле	50
9. Разъем	38	0,10	0,20	0,15	0,4	0,6	0,8
10. Основание ПП (текстолит)	16	0,006	0,010	0,008	0,006	0,008	0,010
11. Пайка	1500	0,083	0,150	0,117	26,15	47,25	36,86

Произведём вычисления: