Проектирование односторонних печатных плат реферат

Обновлено: 08.07.2024

На чертеже обозначаются размеры для справок, шероховатость поверхностей, марка стеклотекстолита, из которого должна быть выполнена данная плата. Указывается место установки элементов при помощи их позиционного обозначения. Проведение моделирования работы электронного блока Моделирование электронного блока проводится в программе PSpice AD среды Orcad. Для этого необходимо задать контрольные точки… Читать ещё >

Проектирование печатной платы ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

1. Разработка схемы электрической принципиальной

2. Описание схемы электрической принципиальной

3. Разработка монтажа элементов электронного блока

4. Компоновка элементов на печатной плате

5. Трассировка печатной платы

6. Разработка чертежа печатной платы

7. Разработка сборочного чертежа электронного блока

8. Разработка спецификации на электронный блок

9. Проведение моделирования работы электронного блока Заключение Список литературы

Введение

В последние несколько лет заметна тенденция резкого сокращения сроков проектирования новых изделий, при возрастающих требованиях к их качественным характеристикам.

Создание любого электронного устройства включает в себя следующие этапы:

1. Формирование технического задания на разработку, определение структуры и алгоритмов функционирования системы.

2. Разработка схемы электрической принципиальной и перечня элементов и выпуск соответствующей документации.

3. Моделирование или макетирование отдельных узлов или всего устройства в целом.

4. Разработка конструкции печатной платы и выпуск комплекта конструкторской и технологической документации.

Цель данной курсовой работы — практическое применение САПР, для создания комплекта конструкторской документации.

1. Разработка схемы электрической принципиальной Принципиальная электрическая схема — графическое изображение с помощью пиктограмм связей между элементами электрического устройства. В отличие от разводки печатной платы не показывает взаимного расположения элементов, а лишь указывает на то, какие элементы с какими соединяются. Разработка принципиальной схемы производится с помощью специального программного обеспечения, в настоящий момент рынок ПО предлагает большой список специализированных продуктов.

В данной курсовой работе используется КОМПАС-Электрик V9 Std — система автоматизированного проектирования электрооборудования КОМПАС-Электрик. Схема электрическая представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Схема электрическая принципиальная в системе автоматизированного проектирования электрооборудования КОМПАС-Электрик V9 Std

Условно графические изображения в соответствии с ГОСТ 2 .728−74, ГОСТ 2 .730−73, ГОСТ 2 .721−74 элементов находятся в специализированной базе Компас-электрик professional.

Разработанная принципиальная схема находится на рисунке 1.2 и на листе графической части ГУН1 00.00.000 Э3 в соответствии с ГОСТ 2 .702−75.

Рисунок 1.2 — Схема электрическая принципиальная

2. Описание схемы электрической принципиальной Схема Э3 содержит:

— 2 операционных усилителя 3160, на схеме они представлены микросхемой CA3160 (DA1). Производитель National Semiconductor;

— 7 резисторов (R1-R7) различных номиналов;

— полевой транзистор VT1;

Изображенный на рисунке 1.2 генератор, управляемый напряжением, или ГУН (Voltage Controlled Oscillator, VCO) — это устройство генерирования колебания, частота которого определяется управляющим напряжением (Control Voltage, Tuning Voltage). Управляющее напряжение подается на специальный вход управления и позволяет перестроить генератор в требуемом диапазоне частот. По сути дела, в ГУН происходит преобразование величины управляющего напряжения, изменяющегося в диапазоне Umin — Umax в номинал выходной частоты в диапазоне fmin — fmax[2].

3. Разработка монтажа элементов электронного блока Все элементы данного генератора имеют штыревые выводы для печатного монтажа[1]. Монтаж осуществляется установкой выводов элементов в монтажные отверстия печатной платы и их пайкой с контактными площадками платы.

Пайку элементов осуществлять припоем ПОС61 ГОСТ 21 930 ;76.

4. Компоновка элементов на печатной плате Компоновка элементов на печатной плате осуществляется при помощи программного продукта OrCad 9.2 Layout Plus.

Размещение элементов на печатной плате проводится после определения корпусов элементов. Для данного генератора выбираем корпуса двух элементов из библиотеки вручную — это корпус микросхемы CA3160, представленной на рисунке 4.1, корпус розетки XS1[1], представленной на рисунке 4.2.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Проектирование печатных плат

4.1.3 ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ С МОНТАЖОМ НА ПОВЕРХНОСТЬ
4.1.3.1. Проектирование контактных площадок, печатных проводников
4.1.3.2. Допустимые расстояния между компонентами
4.1.3.3. Элементы тест-контроля и внешнего подключения на печатных платах с монтажом на поверхность
4.1.3.4. Рекомендации по проектированию трафаретов

4.1.3.1. Проектирование контактных площадок, печатных проводников
Одним из основных моментов при разработке топологии является проектирование контактных площадок. Выбор размеров и формы контактных площадок, не отвечающих определенным требованиям, может привести к различным дефектам.
Нормативные требования к контактным площадкам наиболее подробно изложены в международных стандартах
IPC-SM-782A. Контактные площадки при поверхностном монтаже (Конфигурация и правила конструирования)
IPC-7351. Общие требования по конструированию контактных площадок и печатных плат с применением технологии поверхностного монтажа.
К сожалению, отечественная нормативная база в этом направлении представлена руководящими указаниями отдельных предприятий. Наиболее значимыми являются материалы, подготовленные фирмой ОСТЕК:
• Рекомендации по конструированию печатных узлов. – М.: ЗАО Предприятие ОСТЕК, 2008. – 276 с.
• Введение в технологию поверхностного монтажа. – М.: ЗАО Предприятие ОСТЕК, 2008. – 286 с.

Комитеты по стандартизации

IPC - Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits - Институт печатного монтажа (США)
ГОСТ - Государственные общероссийские стандарты (Россия)
EIA - Electronic Industries Association - Ассоциация электронной промышленности (США)
J-STD - Joint Industry Standards - Совместные промышленные стандарты EIA и IPC
JEDEC - Joint Electron Devices Engineering Council of the EIA - Объединенный технический совет по электронным приборам EIA (США)
MIL - Military - Военные стандарты (США)
DoD - Department of Defense - Стандарты министерства обороны (США)
Основными стандартами на изготовление и контроль печатных плат и электронных блоков считаются международные стандарты IPC. В настоящее время IPC выпускает свыше 300 руководств и стандартов.

О стандартах IPC
IPC (The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits) – международная ассоциация производителей электроники, созданная в 1957 г. В настоящее время IPC объединяет свыше 2200 предприятий из 49 стран, занимающихся проектированием, изготовлением и сборкой печатных плат, производством оборудования, материалов и компонентов. Российская сторона представлена в ассоциации ЗАО Предприятие ОСТЕК.
Стандарты постоянно обновляются и совершенствуются. Большинство из них дает исчерпывающий ответ на освещаемый вопрос благодаря наличию большого количества иллюстраций, в том числе и цветных. Так, стандарт IPC-A-610D "Критерии качества электронных сборок" изложен на 400-х страницах и содержит 732 цветных фотографии и иллюстрации.
Стандарты IPC носят рекомендательный характер. В соответствии со статьей №184-Ф3 от 27.12.02 "О техническом регулировании" стандартизация осуществляется в соответствии с принципами добровольного применения стандартов. Данный закон не запрещает применение международных стандартов и одновременно рекомендует их применение в качестве основы для разработки национальных стандартов и СТП.
Имеющиеся на кафедре КиПР стандарты:
IPC-A-610D "Критерии качества электронных сборок
IPC-782A “Проектирование контактных площадок для поверхностно-монтируемых компонентов"

Карта выбора стандартов IPC

Основные международные стандарты
по конструированию ПП

IPC/EIA J-STD-0O1D Требования к пайке электрических и электронных сборок
IPC/EIA J-STD-012 Конструкция и технология применения компонентов в корпусах Flip
Chip и Chip Scale

IPC/EIA J-STD-013 Конструкция и технология применения компонентов BGA и в других
корпусах с высокой плотностью размещения выводов

IPC/EIA J-STD-O26 Стандарт по конструированию полупроводниковых Flip Chip
компонентов
IPC/EIA J-STD-027 Стандарт. Основные положения по механическим характеристикам
Flip Chip и CSPкомпонентов

IPC/EIA J-STD-028 Стандарт по конструкции выводов для Flip Chip и Chip Scale
компонентов
IPC/EIA J-STD-032 Стандарт по конструкции шариковых выводов для компонентов BGA
IPC/E1A/JEDEC J- Тесты на паяемость выводов компонентов, контактных поверхностей и
проводов STD-002B
IРС/ЕIA/J E D EC J - Тесты на паяемость печатных плат STD-003A
IPC/JEDEC J-STD- Классификация чувствительности к влажности / пайке для
негерметичных твердотельных компонентов поверхностного монтажа

Термины и определения по монтажу и конструированию электронных сборок, соответствующие международному стандарту IPC-T-50

Базовое отверстие, фиксирующее отверстие — элемент конструкции печатной платы, который обеспечивает необходимую точность позиционирования печатной платы на технологическом оборудовании.
Вывод ИЭТ (англ. pin) — элемент конструкции корпуса ИЭТ, предназначенный для соединения соответствующего электрода с внешней электрической цепью.
Групповая заготовка, мультиплицированная плата (англ. multiboard, panel) — мультиплата, панель, проектируемая для удобства автоматизированной сборки ПУ и состоящая из нескольких единичных ПП, разграниченных между собой линиями скрайбирования и/или перфорацией. Принципиальное отличие групповой заготовки и мультиплицированной платы заключается в том, что мультиплицированная плата состоит из нескольких однотипных ПП, а групповая заготовка может объединять разные по конструкции типы ПП.
Изделие электронной техники, ИЭТ, электрорадиоэлемент, ЭРЭ (англ. component) — комплектующее изделие, представляющее собой функциональный прибор или устройство, изменяющее электрические параметры цепи и предназначенное для применения в качестве элемента электрической схемы электронного устройства.
Изделие электронной техники монтируемые в отверстия, ИМО, выводной, навесной, штырьковый, штыревой компонент (англ. through-hole component) — выводное ИЭТ, конструкция которого обеспечивает установку в монтажные отверстия печатной платы.

Контактная площадка, (КП) — площадка на печатной плате, использующаяся для присоединения ПМИ или ИМО.
Контактная поверхность корпуса, (ПМИ) (англ. terminal, termination) — металлизированная часть корпуса безвыводных ПМИ (чип-компонентов), предназначенная для соединения соответствующего электрода с внешней электрической цепью.
Координатная сетка — это ортогональная сетка, состоящая из параллельных равноудаленных линий, предназначенных для размещения соединений на ПП.
Малый шаг выводов ЭРЭ (англ. fine pitch) — шаг выводов ПМИ меньше, чем 0,6 мм (например, 0,5 мм или 0,4 мм).
Место монтажа (англ. land pattern) — группа контактных площадок с единым геометрическим центром установки, предназначенных для электрического соединения выводов или контактных поверхностей одного ПМИ. Паяльная маска (англ. solder mask) — защитное покрытие печатной платы, предназначенное для защиты печатных проводников от попадания припоя во время пайки.
Печатный модуль — совокупность нескольких ПУ, входящих в состав не разделенной групповой заготовки.
Печатная плата, (ПП) (англ. printed circuit board, РСВ) — диэлектрическая подложка для монтажа ЭРЭ с нанесёнными на ней определённым образом рисунком печатных проводников и контактными площадками, а также маркировкой, реперными знаками, переходными и/или монтажными отверстиями, покрытая или не покрытая паяльной маской.

ГОСТ

Виды печатных плат

Печатная плата — это элемент конструкции, состоящий из плоских проводников в виде участков металлизированного покрытия, которые размещаются на диэлектрическом основании и обеспечивают соединение составляющих электрической цепи.

Печатные платы классифицируются по:

Числу печатных проводящих слоев печатные платы делятся на односторонние, двусторонние и многослойные. Односторонние платы изготавливаются на рельефном литом или слоистом прессованным основании с металлизацией монтажных отверстий или без нее. У двусторонних печатных плат имеется проводящий рисунок на обеих сторонах диэлектрического или металлического основания,что обеспечивает высокую плотность установки компонентов. Многослойные платы состоят из изоляционных слоев с проводящими рисунками на нескольких солях, которые чередуются между собой. Между данными слоями выполняются все требуемые соединения.
Виду материалов основы печатной платы печатные платы делятся на платы на основе металла, керамики и органического диэлектрика.
Виду соединений между слоями печатные платы делятся на платы с пистонами, металлизированными отверстиями, с открытыми контактными площадками и т.п.
Способу изготовления печатные платы делятся на платы, сделанные комбинированным способом, химическим травлением или электрохимическим осаждением.
Способу нанесения проводника печатные платы делятся на платы полученные в результате обработки фольгированных диэлектриков или посредством нанесения токопроводящих слоев.

Задачи проектирования печатных плат

Печатные платы используются практически на всех уровнях конструктивной иерархии радиоэлектронной аппаратуры: на нулевом в качестве гибридных микросхем, а на последующих в качестве основания, которое объединяет все составляющие механически и электрически. При проектировании конструкции печатной платы решаются следующие вид задач:

Технологические (выбор метода изготовления и защиты).
Схемотехнические (минимизация слоев, трассировка проводников).
Конструктивные (решение вопросов о размещении элементов и т.п.)
Радиотехнические (расчет параметров линий связи и паразитных наводок).
Теплотехнические (разработка тепловодов и расчет температурного режима).

Паразитная наводка — это процесс передачи напряжения от одного элемента радиоприбора в другой, который не предусмотрен его конструкцией и схемой.

Последовательность проектирования печатной платы

Готовые работы на аналогичную тему

Проектирование печатной платы начинается с разработки характеристики всей системы, которая содержит условия эксплуатации, перечень необходимых функций, предполагаемые затраты, график выполнения работ, регламент наладочных работ, перечень всех необходимых требований, геометрические параметры готового изделия и т.п. После этого составляется блок-схема основных функций и связи между ними. Полученная схема распределяется по платам, при этом группируются те функции, которые будут работать на одной плате. Затем, после того, как станет доступна информация о схемотехнических решениях и принципах размещения элементов по платам, оцениваются размер и площадь каждой из них. Конечная стоимость печатной платы зачастую зависит от числа слоев. Выбор размера печатной платы осуществляется таким образом, чтобы использовалась большая часть заготовки.

Следующим этапом является этап разработки принципиальной схемы. Составление блок-схемы и разработка принципиальной схемы, обычно, производятся при помощи систем автоматизированного проектирования, позволяющих инженерам - конструкторам нарисовать схему на терминале или экране. После этого создается библиотека компонентов, в которой содержатся данные о каждой части платы или системы, например: электрическая характеристика, функциональная характеристика, тип корпуса, размер компонента.

Следующий этап — моделирование, которое производится для проверки правильности проектирования.

После моделирования начинается физическое размещение компонентов на плате, осуществляемое согласно рисункам. По окончании этого этапа моделируются эффекты в линиях связи с целью характеристики каждой линии и оценки ее длины. Если в результате моделирования выявляются проблемы с отражением или большие задержки времени, то производится надстройка размещения и порядка следования.

Завершающими этапами проектирования печатной платы являются тестирование трассируемости (для данного варианта размещения), разводка печатной платы, проверка результатов трассировки и создание файла с производственными данными.