книги из ГПНТБ / Поне Ю.П. Расчет и конструирование аппаратуры проводной связи учеб. для техникумов

Схемы с ТЛ, в отличие от схем с Д Т Л и РТЛ, являются схе­ мами с совмещением функций. Логические функции и усиление

ций, логическая операция выполняется с помощью диодов или переходов база—эмиттер транзисторов, используемых в качестве диодов. Усиление по мощности и формирование сигнала в таких схемах совершаются с помощью специального выходного усили­ теля, как правило, выполняющего одновременно и инверсию сигнала. Схемы с разделением функций иногда называют схемами

выполняются на резисторах, а транзистор играет роль нелиней­ ного усилителя сигналов. Модификации таких схем отличаются

разработки. В зависимости от назначения и требуемых характе­ ристик разные виды аппаратуры могут предъявлять к ИС различ­ ные требования. Конструктору надо поэтому не только знать, но и уметь оценивать сравнительную значимость таких параметров схемы, как номенклатура элементов, количество источников питания, максимальное напряжение, действующее в схеме, мак­ симально допустимое число входов, максимальная нагрузочная способность, помехоустойчивость, потребляемая мощность, быстро­ действие, устойчивость к изменению температуры, стоимость.

Рассмотрим влияние некоторых из перечисленных параметров на выбор ИС.

Н о м е н к л а т у р а э л е м е н т о в существенно влияет на стоимость, так как чем меньше номенклатура элементов, тем проще технологический процесс и дешевле оснастка. К схемам, наилучшим способом отвечающим этому требованию, следует от­ нести схемы с непосредственными и резисторными связями (со­

резко усложняет и удорожает печатный монтаж, так как при­

220

И в этом отношении преимущество следует отдавать схемам с не­ посредственными связями.

Для построения сложных схем необходимо, чтобы каждая ИС

ется коэффициентом усилия схем. Принято нагрузочную способ­

на применение ИС с большими т и п , так как такие ИС требуют минимального количества корпусов. Кроме того, большие зна­ чения тип позволяют сократить число последовательно переклю­ чаемых ИС и тем увеличить быстродействие.

Одним из наиболее важных параметров схемы является соот­ ношение между ее выходным и входным напряжениями. Это соот­

тором изображено семейство коллекторных характеристик транзи­ стора с наложенной на него нагрузочной прямой, крутизна которой определяется величиной резистора RK. При напряжении на базе, меньшем определенного значения UBXl = 0,6 В (рис. 8.23), тран­ зистор практически заперт, коллекторный ток мал и UBHX = Ек. Когда напряжение на базе возрастет свыше £/в х 1 , транзистор входит в активную область и рабочая точка перемещается вдоль нагру­ зочной прямой. В итоге' при большой величине напряжения UBX напряжение между коллектором и эмиттером достигает величины, соответствующей состоянию насыщения. Прямая передаточная

221

напряжения по обе стороны от зоны переключения существуют два уровня выходного напряжения UBUXl и с / в ы х 2 - Это — статистиче­ ские уровни выходных напряжений схемы, соответствующие ло­ гическим «1» и «О».

Пользуясь прямой передаточной характеристикой, удобно определить рабочие точки И С Характерные точки на прямой пе­ редаточной характеристике приведены на рис. 8.24.

Ширина активной of ласти

Рис. 8.24. Характерные точки передаточной харак­ теристики

Если условиться, что высокий уровень выходного напряжения соответствует логической единице, а низкий уровень — логи­ ческому нулю (положительная логика), то соответствующие ра­ бочие точки могут быть обозначены как рабочие точки логиче­ ской «1» и логического «О». Размах логического сигнала можно определить как разность выходных напряжений, соответствующих

222

уровням логической «1» и логического «О». Если рабочие точки соединить прямой, то она пересечет передаточную характеристику в той части, где усиление схемы больше 1. Соответствующая точка называется п о р о г о в о й т о ч к о й . Точками с единичным усилением являются те две точки на передаточной характеристике, для которых коэффициент усиления равен 1. Между этими двумя точками лежит активная область.

Разработчиков аппаратуры всегда интересует вопрос о том, насколько велика вероятность того, что помеха, воздействуя на схему, вызовет появление ложного выходного сигнала. Прямая передаточная характеристика помогает определить наибольшую

Поэтому для надежного функционирования ИС необходимо, чтобы уровень помех не превышал бы напряжений в соответствующих точках с единичным усилением.

Другой метод определния восприимчивости схемы к помехам связан с отчетом напряжения помехи относительно напряжения порога. В этом случае определяется помехозащищенность В0 ч Вх схемы (рис. 8.24).

Отношение помехозащищенности ИС к размаху логического сигнала называют п о м е х о у с т о й ч и в о с т ь ю . Наиболь­ шей помехоустойчивостью обладают схемы с ДТЛ (рис. 8.20,д и е).

Некоторые данные, характеризующие б ы с т р о д е й с т ­ в и е различных типов ИС, приведены в табл. 8.9. Один из удоб­ ных способов сравнения ИС состоит в оценке их характеристик по комплексному параметру, связывающему потребляемую схемой мощность со временем задержки распространения сигнала. В ка­ честве такого параметра берут произведение этих величин. Жела­

223

Д и а п а з о н т е м п е р а т у р , в котором может работать ИС, определяется в первую очередь исходным материалом. У крем­

Глава 9

Конструирование электронных блоков

§ 9.1. Печатные платы

Развитие АПС характеризуется все возрастающим примене­ нием электронных блоков, в которых элементы расположены, как правило, на платах с печатным монтажом. Это соответствует общим тенденциям микроминиатюризации радиоэлектронного обо­ рудования.

Достоинства печатных плат. Применение печатных плат дает следующие выгоды:

1. Снижаются себестоимость и трудоемкость производства АПС, так как изготовление и пайка печатных плат при серийном производстве (рис. 9.1) значительно проще изготовления и пайки жгута проводников.

2. Повышается производительность труда в связи с возмож­ ностью широкой механизации и автоматизации производства.

224

3. Обеспечивается возможность групповой пайки всего блока

возрастанию надежности паяного соединения и уменьшению пере­ грева навесных элементов. Применение групповой пайки повы­

изготовленный и проверенный рисунок печатного монтажа обес­ печивает правильность электрических соединений на протяжении

Особенности проектирования и изготовления печатных плат вызвали появление специфической терминологии, подробно изло­ женной в ЕСКД ГОСТ 2.417—68 и ОСТ4.ГО.010.011.

Типы печатных плат. В настоящее время в мире используется более 300 различных запатентованных конструкций печатных плат и способов их изготовления.

Все печатные платы можно разделить по способам изготовле­ ния на пять групп, а в зависимости от конструктивных особен­ ностей (количества слоев печатного монтажа и их расположения) — на три группы. Группировка печатных плат и наиболее характер­ ные представители каждой группы приведены в табл. 9.1.

Печатные платы группы I ( У д а л е н и е + Д е т а л ь ) по­ лучают из фольгированных диэлектриков вытравливанием, вы­ рубкой или фрезерованием. Затем в монтажные отверстия уста­ навливают различные детали, имеющие вид пистонов, лепестков, штырей, спиралей или пружинящих скоб, к которым и припаивают или приваривают выводы навесных элементов. Платы этой группы широко применяют при макетировании и в механически нагру­ женных конструкциях, например в бортовой аппаратуре. Приме­ нять их в стационарных средствах связи не рекомендуется.

Печатные платы группы I I ( У д а л е н и е ) получают из плакированных медью диэлектриков выборочным удалением «лиш-

Таблица 9.1

Типы печатных плат

него» проводящего слоя способами вытравливания, вырубки или фрезерования. Многослойные печатные платы получают методом открытых контактных площадок. Изготовление печатных плат этими способами наиболее отработано и может быть полностью автоматизировано, что и обеспечивает им широкое и все возра­ стающее применение.

с фольгированных диэлектриков и последующим «нанесением» проводящего слоя в монтажные отверстия. Двусторонние платы этой группы часто называют комбинированными. Многослойные печатные платы этой группы изготовляют способами сквозной

226

металлизации (см. табл. 9.1), попарного прессования (рис. 9.2, а) или металлизации отверстий травящегося диэлектрика (рис. 9.2, б).

Печатные платы группы IV (Н а н е с е н и е) получают путем нанесения рисунка печатного монтажа на различные электро­ изоляционные или металлические основания способами химиче­ ского или электрохимического осаждения, напыления, набрызгивания проводящего металла или химического восстановления меди. Многослойные печатные платы изготовляют способами вре­ менной подложки или послойного наращивания.

Печатные платы группы V ( П р е с с о в а н и е ) получают тиснением или вдавливанием печатных проводников под большим давлением в электроизоляционное основание.

В табл. 9.2 дан сравнительный анализ технологичности кон­ струкции печатных плат, изготовленных различными способами. Оценки выполнения конструктивных, технологических и эксплуа­ тационных требований носят усредненный характер, поскольку в каждой группе встречается по нескольку различных способов. Анализ проведен с точки зрения выполнения требований, предъяв­ ляемых к аппаратуре проводной связи.

Приведенные в таблице показатели выполнения отдельных требований, общие средние показатели групп, а также практиче­ ский опыт ряда предприятий убедительно свидетельствуют о пре­ имуществе печатных плат группы I I (Удаление).

Материалы для печатных плат. От правильности выбора и качества материала зависят электроизоляционные и другие свой­

мыми при изготовлении печатных плат, являются гетинакс и стеклотекстолит.

П р и м е ч а н и е . Средние оценки получены пересчетом словесных оценок по 5-балльной системе.

необходимо покрывать влагозащитным слоем, даже если аппара­ тура предназначается для эксплуатации в нормальных климати­ ческих условиях. Применяется в основном для односторонних

СФ-1-35, СФ-2-35 и др. по ГОСТ 10316—70 обладает повышенными электроизоляционными и механическими свойствами, нагревостоек, но значительно дороже гетицакса. В нормальных климати­ ческих условиях не требует влагозащитного покрытия, пригоден для изделий тропического климата. Является основным материа­ лом для изготовления двусторонних печатных плат и первого слоя многослойных печатных плат.

ФДМ, ФДТ, ФДМТ и ФДМЭ — тонкие фольгйрованные ди­ электрики предназначены для изготовления многослойных пе­ чатных плат.

§ 9.2. Конструирование печатных плат

Расчет печатной схемы. В расчете определяют ширину про­ водников, зазоры, расположение проводников и рассчитывают

ческих расчетов при толщине фольги а = 0,05 мм достаточно ши­

230