Расчет приемопередающего тракта SSB трансивера

2.11 Выбор элементов  электрического соединения и  размера краевого поля для  их размещения……………………………………………………	33
2.12 Выбор элементов  фиксации ячейки в модулях  более высокого конструктивного  уровня…………………………………………………...	35
2.13 Определение толщины  ПП…………………………………………...	35
3 Расчет элементов  проводящего рисунка………………………………..	37
3.1 Определение минимальной  ширины проводника……………………	38
3.2 Расчет номинальных  диаметров монтажных отверстий…………….	41
3.3 Определение ширины  проводника..…………………………………...	45
3.4 Определение минимального расстояния между элементами проводящего рисунка………………………………………………………	46
3.5 Расчет электрических  параметров ПП…………………….………….	48
4 Расчет ПП на механические  воздействия……………………………….	52
4.1 Расчет на действие  вибрации…………………………………………..	53
4.2 Расчет на действие  удара………………………………………………	61
4.3 Расчет ударного  воздействия при падении прибора…………………	64
Заключение………………………………………………………………….	66
Список используемых источников………………………………………..	67
Приложение А (Перечень элементов)…………………………………….	68
Приложение Б (Спецификация)…………………………………………...	71

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

 

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие  требования к текстовым документам

ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение  размеров и предельных отклонений

ГОСТ 2.314-68 ЕСКД. Указания на чертежах о маркировании и клеймении изделий

ГОСТ 2.417-91 ЕСКД. Платы  печатные. Правила выполнения чертежей

ГОСТ 10317-79 Платы печатные. Основные размеры

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы  и другие технические изделия. Исполнение для различных климатических  районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 16019-2001 Аппаратура сухопутной подвижной радиосвязи. Требования по стойкости к воздействию механических и климатических факторов и методы испытания

ГОСТ 23751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкции

ГОСТ 23752-79 Платы печатные. Общие технические условия

ГОСТ Р 51040-97 Платы печатные. Шаги координатной сетки

РД 50-708-91 Инструкции платы  печатные. Требования к конструированию

ОСТ 45.010.030-92 Электронные  модули первого уровня РЭС. Установка  изделий электронной техники  на печатные платы. Технические требования. Конструкция и размеры

 

 

 

 

 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ  И СОКРАЩЕНИЯ

 

USART - Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter – универсальный синхронный и асинхронный приемопередатчик

USB - Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина

АЦП - аналогово-цифровой преобразователь

ДПП - двусторонняя печатная плата

ИМС - интегральная микросхема

ПМК - поверхностно монтируемый компонент

ПП - плата печатная

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина

РЭС - радиоэлектронное средство

УБНК - универсальная базовая несущая  конструкция

ЭА - электронная аппаратура

ЭРЭ – электрорадиоэлемент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Структура современных  радиоэлектронных средств имеет  две параллельные ветви: одна использует печатные, другая – интегральные платы.

Ветвь, основанная на печатных платах, состоит из цепи: печатная плата - печатный узел - электронные модули М1 - электронные модули М2 (блоки).

Печатный узел является первой и самой сложной многоэлементной  сборочной единицей радиоэлектронных средств, объединяющей множество элементов  электрической схемы функционального  узла, которые должны быть не только связанны электрически между собой, но и механически закреплены, чтобы противостоять механическим воздействиям во время транспортировки и эксплуатации.

При разработке конструкции  печатных плат проектировщику необходимо решать следующие задачи:

- схемотехнические – трассировка печатных проводников, минимизация количества слоев;

- радиотехнические –  расчет электрических параметров  линий связи;

- конструктивные –  размещение элементов на печатной  плате;

- теплотехнические –  температурный режим печатной  платы.

В курсовом проекте по исходным данным технического задания необходимо произвести анализ назначения и объекта установки электронной аппаратуры, схемы электрической принципиальной,  элементной базы на соответствие заданным условиям и группе эксплуатации; обосновать выбор конструкции ПП, решить конструктивные, технологические, схемотехнические и радиотехнические задачи; произвести расчет элементов проводящего рисунка ПП и поверочные расчеты ПП на механические воздействия в соответствии с заданной группой эксплуатации.

 

1 ИЗУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ  ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА ИЗДЕЛИЕ

1.1 Анализ назначения  и объекта установки ЭА

 

Анализ назначения и  объекта установки электронной  аппаратуры необходим для определения  ограничений и принципиальных возможностей конструирования, изготовления и эксплуатации ПП.

Блок управления микроконтроллерный является управляющим звеном источника  бесперебойного питания интерактивного типа, применяемого для стабилизации напряжения и обеспечения аварийного питания при отсутствии напряжения в сети для серверных комнат.

Объектом установки  является серверная комната, оснащенная девятнадцати дюймовым шкафом для монтажа  блока бесперебойного питания. Помещение  объекта установки является закрытым отапливаемым, имеет принудительную вентиляцию.

 

1.2 Анализ условий эксплуатации и группы жесткости ЭА

 

Согласно техническому заданию определим условия эксплуатации соответствующие виду климатического исполнения УХЛ 4.1 по ГОСТ 15150-69.

Изделие предназначено  для эксплуатации в помещениях с  искусственно регулируемыми климатическими условиями, в закрытых отапливаемых и вентилируемых помещениях. Отсутствует воздействие прямого солнечного излучения, атмосферных осадков, ветра, песка и пыли наружного воздуха, существенно уменьшено воздействие рассеянного солнечного излучения и конденсация влаги. Эксплуатация производится в помещении с кондиционированным воздухом. Блок бесперебойного питания предназначен для эксплуатации в макроклиматическом районе с умеренным и холодным климатом.

В таблице 1 приведены  климатические условия эксплуатации соответствующие заданному виду климатического исполнения.

 

Таблица 1 – Значение атмосферного давления, температуры  и влажности воздуха при эксплуатации

Температура, ºС				Относительная влажность, %		Атмосферное давление, кПа (мм. рт. ст.)
рабочая		предельно рабочая		среднегодовое значение	верхнее значение	верхнее рабочее значение
верхняя	нижняя	верхняя	нижняя
+25	+10	+40	+1	60 при 20ºС	80 при 25ºС	106,7 (800)

 

В зависимости от условий  эксплуатации задают группу жесткости  ПП, которая предъявляет соответствующие требования к конструкции ПП, к материалу основания и необходимости дополнительной защиты от внешних воздействий.

В соответствии с техническим  заданием задана 1 группа эксплуатации аппаратуры.

В соответствии с ГОСТ 16019-2001 1-я группа аппаратуры является стационарной, устанавливается в отапливаемых наземных и подземных сооружениях.

Аппаратура в эксплуатационных условиях должна быть стойкой, прочной  или устойчивой к внешним воздействующим факторам, характеристики которых для  заданной группы приведены в таблице 2.

 

 

 

Таблица 2 – Характеристики и значения воздействующих механических и климатических факторов

Воздействующий фактор	Характеристика воздействующего  фактора	Значение воздействующего фактора  для выбранной группы
Синусоидальная вибрация	Диапазон частот, Гц	10-70
	Амплитуда ускорения, м/с2(g)	19,6(2)
	Длительность воздействия, мин	90
Механические удары при транспортировании	Пиковое ударное ускорение, м/с2(g)	147(15)
	Длительность удара, мс	6
	Число ударов в каждом направлении	4000
Пониженная температура	Рабочая температура, ºС	+5
	Предельная температура, ºС	-40
Повышенная температура	Рабочая температура, ºС	+40
	Предельная температура, ºС	+55
Пониженное атмосферное давление	Атмосферное давление, кПа	55

 

При анализе условий  эксплуатации и влияния дестабилизирующих факторов необходимо определить:

- какие дестабилизирующие  факторы влияют на электронную  аппаратуру данной группы;

- какие деградационные  процессы в ПП они вызывают;

- какие необходимо  применить способы защиты ПП  от этого влияния.

Под влиянием дестабилизирующих  факторов в ПП протекают физико-механические процессы изменяющие физико-механические и электрофизические свойства основания ПП и вызывающие отказы электронной аппаратуры.

Основным дестабилизирующим  фактором для проектируемой конструкции ПП является высокая температура, под воздействием которой происходит деформация ПП, уменьшение нагрузочной способности проводников по току, ухудшение диэлектрических свойств, перегрев концевых контактов и увеличения их переходного сопротивления. Эта проблема устраняется применением принудительного охлаждения блока бесперебойного питания.

 

1.3 Описание работы  устройства

 

Блок управления микроконтроллерный предназначен для управления блоком бесперебойного питания интерактивного типа и выполняет следующие функции:

- отслеживает значение сетевого  напряжения и по результатам  измерений принимает команду  о питании подключаемого устройства  к блоку бесперебойного питания  от сети или от аварийной  питающей аккумуляторной батареи;

- измеряет уровень заряда батареи и сигнализирует о его понижении;

- передает информацию о текущем  состоянии сети и аккумуляторной  батареи посредствам USB интерфейса в ПЭВМ;

- формирует кодовую последовательность  для отображения информации о  текущем состоянии сети и аккумуляторной батареи на жидкокристаллическом модуле.

Переменное напряжения питания  подается на выпрямительный мост VD2-VD5, выпрямляется и сглаживается конденсатором большой емкости C9. Стабилизаторы DA1 и DA2 необходимы для получения требуемых питающих напряжений: плюс 5 В для цепей питания микросхем, плюс 15 В – для управления нагрузкой транзисторных ключей VT1, VT2 (твердотельное реле). Конденсаторы C12, C16 предотвращают самовозбуждение схемы стабилизатора напряжения. Конденсаторы С6, С7, С8, С10, С11, С14 монтируются непосредственно у выводов микросхем и защищают их от воздействия помех и пульсаций в цепи питания.

В качестве управляющего элемента используется 8-битный микроконтроллер фирмы ATMEL ATmega 8535 имеющий интегрированный модуль USART, 4 порта ввода/вывода и десятиразрядный восьмиканальный АЦП.

  Для корректной работы микроконтроллера  DD4 и преобразователя интерфейса DD3 при включении питания необходимо произвести аппаратный сброс микросхем сигналом с низким активным уровнем. Микросхемами DD1 и DD5 при включении питания формируется отрицательный импульс сброса с низким активным уровнем длительностью 30 мс. Резисторы R1 и R6 являются подтягивающими, обеспечивают нулевое значение выходного логического сигнала.