3.3 Разработка компоновки устройства
Под компоновкой понимается процесс размещения комплектующих модулей электрорадиоэлементов и деталей РЭА на плоскости или в пространстве с определением основных геометрических форм и размеров [16, 31].
Высокая сложность разрабатываемой в настоящее время радиоэлектронной аппаратуры, построенной с применением различного типа микросхем, микросборок и других современных электрорадиоэлементов, вызвала необходимость поиска таких конструктивных и компоновочных решений, которые позволили бы удовлетворить следующим требованиям:
– высокой степени микроминиатюризации аппаратуры в целом;
– широкой унификации элементов конструкции;
– возможности параллельной сборки и регулировки составных частей РЭА;
– обеспечения высокой эксплуатационной надежности аппаратуры многоразового действия за счет быстрой замены вышедших из строя составных частей;
– возможности проведения модернизации отдельных составных частей при сохранении неизменными других.
Основной задачей при этом является реализация схемы изделия в виде набора отдельных конструктивно законченных модулей, узлов или блоков, связанных друг с другом цепями электрической коммутации.
Важным этапом при этом является функциональное разбиение – разбиение электрической принципиальной схемы на подсхемы.
Схема электрическая принципиальная разрабатываемого компьютерного стереоусилителя включает в свой состав несколько основных функциональных блоков, рассмотренных в подразделе 1.3, таких как блок управления, блок индикации, блок питания и другие.
Имеющиеся органы управления и индикации необходимо располагать на передней панели устройства, розетки и гнезда – на задней.
Теплонагруженные элементы при необходимости крепления на радиатор – вдоль стороны платы, прилегающей к задней панели устройства.
Сетевой трансформатор, являющийся наиболее крупногабаритным электрорадиоэлементом, должен располагаться на периферии шасси, ближе к задней панели устройства, и крепится с помощью предусмотренных конструкцией трансформатора двух загибов непосредственно к шасси прибора.
На задней панели также должны быть предусмотрены держатели сетевого предохранителя.
Конструкция монтажа в целом должна обеспечить свободный доступ ко всем электрорадиоэлементам с целью их осмотра, проверки, замены.
Следующий этап – выбор способа монтажа, который определяется используемой элементной базой, рабочим диапазоном частот, условиями эксплуатации и вариантом конструкции модуля.
В нашем случае для реализации внутримодульного электромонтажа применяем печатный монтаж.
Электрический монтаж блоков выполняется объемным способом, то есть при помощи гибкого монтажного провода МГШВ 02 Б ТУ 16-505.437-82.
Провода сведены в жгут при помощи хлопчатобумажных ниток.
С учетом вышеизложенных требований для размещения электрорадиоэлементов на печатной плате и разработки токопроводящего рисунка будет использована система автоматизированного проектирования P-CAD 2001 [26].
3.4 Компоновочный расчет печатной платы устройства
При компоновке элементов на печатной
плате необходимо рассчитать площадь
печатной платы (
):
(3.1)
где
площадь
вспомогательных участков;
коэффициент
дезинтеграции, принимаем равным 3;
установочная
площадь i-го элемента;
количество
элементов.
Таблица 3.1 – Значения установочной площади элементов, устанавливаемых на проектируемую печатную плату
Элемент |
Количество |
Установочная площадь элемента, мм2 |
Суммарная установочная площадь, мм2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
Диоды |
|
|
|
1N4001 |
4 |
36,08 |
144,32 |
Диодный мост |
|
|
|
BR3510 |
1 |
900 |
900 |
Конденсаторы |
|
|
|
К10-17 – Н50 – 0,1 мкФ 10% |
2 |
42 |
84 |
К10-17 – Н90 – 0,22 мкФ 10% |
6 |
42 |
252 |
К10-17 – М47 – 10 нФ 10% |
1 |
29,12 |
29,12 |
К31-11 – 100 В – 0,2 мкФ 10% |
6 |
60 |
360 |
К31-11 – 100 В – 0,5 мкФ 10% |
4 |
60 |
240 |
К50-16 – 50 В – 10 мкФ 10% |
4 |
40 |
160 |
К50-16 – 50 В – 50 мкФ 10% |
3 |
114 |
342 |
К50-16 – 50 В – 1000 мкФ 10% |
5 |
227 |
1135 |
Продолжение таблицы 3.1 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
Микросхема |
|
|
|
LM1036 |
1 |
262,5 |
262,5 |
ТDA2030A |
2 |
102,5 |
205 |
78L12 |
1 |
102,5 |
102,5 |
Резисторы |
|
|
|
С2-23 – 0,125 – 1 Ом 20% |
2 |
35,88 |
71,76 |
С2-23 – 0,125 – 3,3 кОм 20% |
2 |
35,88 |
71,76 |
С2-23 – 0,125 – 30 кОм 20% |
2 |
35,88 |
71,76 |
С2-23 – 0,125 – 47 кОм 20% |
4 |
35,88 |
143,52 |
С2-23 – 0,125 – 56 кОм 20% |
6 |
35,88 |
215,28 |
С2 – 23 – 0,25 – 360 20% |
1 |
35,88 |
35,88 |
С2-23 – 2 – 0,1 Ом 20 % |
2 |
129 |
258 |
С2-23 – 2 – 1,5 Ом 20% |
4 |
129 |
516 |
С2-23 – 2 – 20 Ом 20% |
1 |
129 |
129 |
Транзисторы |
|
|
|
BD225 |
2 |
77,5 |
155 |
BD907 |
2 |
77,5 |
155 |
BD908 |
2 |
77,5 |
155 |
Всего |
|
|
6194,4 |
Определяем площадь печатной платы проектируемого устройства:
мм2.
Исходя из расчетной площади, выбираем плату размером 180×130 мм и площадью 23400 мм2.