Федеральное агентство пообразованию РФ
Рязанский государственныйрадиотехнический университет
Кафедра ТРЭА
Пояснительная записка
к курсовому проекту натему:
«Разработка печатногоузла шестиуровневого индикатора напряжения аккумулятора»
Выполнила:
студенткагруппы 5410
ГерасимоваО.И.
Проверил:
КоваленкоВ.В.
Рязань 2009
Содержание
Введение
1 Анализисходных данных
2 Обоснованиевыбора элементной базы и способа монтажа
3 Переченьэлементов
4 Выборметода пайки
5 Расчетконструкции ПП (размер, контактные площадки, переходные отверстия, проводники изазоры)
6 Созданиебиблиотеки компонентов
7 Формированиесхемы электрической принципиальной с протоколом ошибок
8 Компоновка(NET лист, протокол ошибок )
9 Трассировка
10 Файл отчетов отрассировке
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
В настоящее время печатные платы являются основным элементомэлектронной аппаратуры, выполняя функции несущей конструкции и коммутационногоустройства. Они широко применяются во всех областях науки и техники.
Основнойзадачей в современном производстве является проектирование и производствопродукции, соответствующей мировому уровню для обеспечения конкурентоспособности,которая определяется качеством, надежностью и безопасностью эксплуатацииустройств. Данная проблема осложняется постоянным ростом функциональной иконструктивной сложности электрорадиоэлементов, устанавливаемых на плату, атакже процессом микроминиатюризации электронной аппаратуры, отставаниемтехнологических возможностей предприятий. Поэтому необходимо повышатьтрассировочные возможности плат за счет повышения плотности монтажа, уменьшенияширины печатных проводников и расстояний между ними, увеличения числа слоевмногослойных печатных плат, уменьшения габаритов и массы аппаратуры и,соответственно, печатных плат. Таким образом, конструкция и технология сборкитребуют непрерывного совершенствования.
Сейчассуществует множество различных по функциональным возможностям программныхпакетов для разработки конструкций печатных узлов. Одним из наиболеераспространенных является P-CAD. Его мы и будем использовать в данном курсовом проекте приразработке конструкции печатного узла шестиуровневого индикатора напряженияаккумулятора.
1 Анализ исходных данных
В данномкурсовом проекте необходимо разработать печатный узел шестиуровневогоиндикатора напряжения аккумуляторной батареи.
В качествеисходных данных была получена принципиальная электрическая схема устройства, атакже ряд требований к проекту:
1.Коэффициент использования платы не менее 1,5;
2. DIP исполнение;
3. Классточности 4;
4. Размещениеэлементов двустороннее.
Исходя изэтих требований, а также из назначения печатного узла, можно заключить, что ксхеме предъявляются высокие требования по плотности монтажа элементов.Размещение элементов по обеим сторонам платы, применение поверхностномонтируемых компонентов и достаточно высокая точность печатного рисунка в целомспособствуют микроминиатюризации печатного узла, однако основная задача проекта– грамотный выбор, размещение компонентов на малогабаритной печатной плате и еётрассировка.
2 Обоснование выбораэлементной базы и способа монтажа
Проанализировавпринципиальную электрическую схему, заметим, что одни элементы жесткорегламентированы схемой, а другие регламентированы по основному признаку.Исходя из этого первые элементы не стоит заменять другими, а вторые будемвыбирать по своему усмотрению.
Итак, выбираяэлементную базу будем придерживаться того, что:
1. Компонентыдолжны обладать указанными в схеме характеристиками;
2. Компонентыдолжны быть навесными;
3.Номенклатура используемых типов корпусов должна быть по возможности сужена дляповышения технологичности конструкции печатного узла.
3 Перечень элементов
Резисторытипа С2-33Н относятся к постоянным непроволочным резисторам общего назначения(неизолированным).
/>
Резисторы С2-33Н
Основныехарактеристики:
Номинальнаямощность, Вт (при Т=85 оС)
…………………………………………………………………….0,125
…………………………………………………………………….0,25
…………………………………………………………………….0,5
……………………………………………………………………..1
……………………………………………………………………..2
Диапазонноминальных сопротивлений
………………………………………………………1Ом…3,01 МОм
………………………………………………………1Ом…5,11 МОм
………………………………………………………1Ом…5,11 МОм
………………………………………………………1Ом…10,01 МОм
………………………………………………………1Ом…10,01 МОм
Ряд промежуточныхзначений; допуск………….Е24, Е96; +/ — 1, 2, 5, 10 %
Габаритныеразмеры
(длярезистора номинальной мощностью 0,125 Вт)
D, мм………2,2
L, мм……….6,0
l, мм………..20
d, мм……….0,6
Масса, г, неболее…………………………………………………...0,15
/>
Конденсаторы К73-11
Конденсаторытипа К73-11 относятся к конденсаторам с органическим диэлектриком(полиэтилентерефталатным низковольтным).
Основныехарактеристики:
Номинальноенапряжение, В
…………………………………………………………………….63
…………………………………………………………………….160
…………………………………………………………………….250
……………………………………………………………………..400
……………………………………………………………………..630
Диапазонноминальных емкостей, мкФ
………………………………………………………0,1…2,2
………………………………………………………0,068…6,8
………………………………………………………0,047…2,2
………………………………………………………0,022…1
………………………………………………………0,001…0,47
Рядпромежуточных значений; допуск………….Е6; +/ — 5, 10, 20 %
Габаритныеразмеры
(дляконденсатора номинальным напряжением 250 В)
D (диаметр), мм…………………………………………7-17
L (длина), мм……………………………………………13-30
В (высота),мм………………………………....................32
ИМС К561ЛЕ5представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ объединённых в одномкорпусе.
Габаритныечертежи корпуса микросхемы (корпус 201.14-1, 201.14-2)
/>
Микросхема К561ЛЕ5
Основныеэлектрические параметры микросхемы К561ЛЕ5:
Uпит,В..........................................5……… 10
U0вых, В…………………………0,95……2,9
U1вых, В…………………………3,6…….7,2
I0вых, мА………………………...0,3…….0,6
I1вых, мА………………………...0,3…….0,25
Iпот, мкА………………………...0,5…….5
t01, нс…………………………....260……130
t10, нс…………………………....180……115
Cвх, пФ…………………………..-----
МикросхемаК561ЛП2
ИМС К561ЛП2представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ объединённых в одномкорпусе. К561ЛП2 реализуется в том же корпусе, что и К561ЛЕ5.
Основныеэлектрические параметры микросхемы К561ЛП2:
Uпит,В...........................................5……… 10…….15
U0вых,В…………………………0,95……2,9……----
U1вых,В…………………………3,6……..7,2……-----
I0вых, мА………………………...2,6……...8…….-----
I1вых,мА………………………...1,25……1,25….-----
Iпот,мкА…………………………-----……-----…..2
t01,нс…………………………….120…….190.…-----
t10,нс…………………………….120…….50…...-----
Cвх,пФ…………………………..-----…….30…..-----
Эпитаксиальныйдвухпереходный источник света с управляемым цветом свечения. Приборпредставляет собой два разноцветных светодиода, помещенных рядом в одномкорпусе. Оба светодиода выполнены на основе фосфида галлия.
Цвет свеченияодного – красный, другого – зеленый. При изменения тока через светодиоды могутбыть получены другие цветовые оттенки свечения прибора – оранжевый и желтый.
/>
Светодиоды АЛС331А
ПриборАЛС331А оформлен в пластмассовом корпусе. Выводы – проволочные, луженые. Массаприбора – 0,3 г. На корпусе приборов маркировка отсутствует, тип указывают нагрупповой таре.
Светодиоды вприборе включены встречно; общий минусовой вывод – 1, плюсовой вывод красного –2, а зеленого – 3.
Приборпредназначен для визуального контроля работы различных устройств, контроляотклонения от заданного режима в системах автоматического регулирования и узлахаварийной защиты, а также для индикации настройки радиоприемника на выбраннуюволну.
Световыехарактеристики обоих светодиодов прибора АЛС331А (в относительных единицах):
/>
Диаграммазависимости цвета свечения прибора в различном соотношении значений тока через p-n переходы:
/>
Спектрыизлучения переходов прибора:
/>
Электрическиехарактеристики при Токр.ср.=25 оС:
Сила света,мкд, не менее (при прямом токе 20 мА)……………..0,6
Постоянноепрямое напряжение, В, не более
(при прямомтоке 20 мА)………………. …………………………..4
Длина волны,соответствующая максимуму спектрального распределения излучения, мкм, длясветодиода
красного……………………………………………………………..0,7
зеленого……………………………………………………..............0,56
Предельныеэксплуатационные значения параметров:
Максимальныйпостоянный ток через один p-n-переход (второй обесточен), мА, при температуре окружающей среды
50 оС………………………………………………………………….20
70 оС………………………………………………………………….11
Максимальныйпостоянный суммарный прямой ток черех оба p-n-перехода, мА, притемпературе окружающей среды
50 оС……………………………………………………………….....20
70 оС……………………………………………………………….....11
Максимальноепостоянное обратное напряжение, В……………...2
Рабочийинтервал температуры окружающей среды, оС……….-60…+70
ТранзисторыКТ315В
КТ315Вотносятся к транзисторам малой мощности высокой частоты. Технические условия –ЖК3.365.200 ТУ.
/>
Предельныезначения параметров при ТП=25ОС:
IKмакс, мА………………………………………100
IKИмакс, мА……………………………………..-----
UKЭмакс {UKЭОмакс}, В…………………………..40
UKБОмакс, В…………………………………….-----
UЭБОмакс, В…………………………………….6
PKмакс {Pмакс}, мВт……………………………150
Значенияпараметров при ТП=25ОС:
h21Э {h21}………………………………………20..90
UKБ {UKЭ}, В…………………………………..{10}
IЭ, {IK}, мА……………………………………..{1}
UKЭнас, В…………………………………………0,4
IКБО, {IKЭ}, мкА…………………………………1
FГР, {fO21}, МГц…………………………………250
КШ,дБ…………………………………………...-----
Входныехарактеристики транзисторов типа КТ315В при различной температуре окружающейсреды (в схеме с общим эмиттером):
/>
ДиодыКД522Б
Диодыкремниевые эпитаксиально – планарные в пластмассовом корпусе. Маркируютсяцветными полосами: КД522Б – в три кольца. Масса диода не более 0,2 г.
/>
Электрическиепараметры:
Постоянноепрямое напряжение при Iпр = 1 мА не более
при 25 оC1,1 В
при -55 оC1,5 В
Постоянныйобратный ток при Uобр = Uобр.макс не более
при 25 оC5 мкА
при 85 оC5 мкА
Ёмкость диодане более 4 пФ
Зарядпереключения при Iпр = 5 мА, Uобр.имп = 1 В не более 4 пКл
Предельныеэксплуатационные данные:
Постоянноеобратное напряжение: 5 В
Импульсноеобратное напряжение при длительности импульса
1 мкс искважности не менее 1 6 В
Среднийвыпрямленный ток1 :
притемпературе от -55 до 35 оC 1 мА
при 85 оC5 мА
Импульсныйпрямой ток длительностью 1 мкс без превышения
среднеговыпрямленного тока:
притемпературе от -55 до 35 оC 15 мА
при 85 оC85 мА
Температураперехода 125 оC
Диапазонрабочей температуры окружающей среды от -55 до +85 оC
1. Вдиапазоне температур от 35 до 85 оC снижается линейно.
Подстроечныерезисторы СП3-4вМ
/>
Резисторырегулировочные однооборотные с круговым перемещением подвижной системыпредназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного иимпульсного тока.
В зависимостиот конструкции и способа монтажа резисторы изготовляют: СП3-4аМ, СП3-4вМ свыключателем, одинарные, для навесного монтажа; СП3-4бМ, СП3-4гМ свыключателем, одинарные, для печатного монтажа; СП3-4дМ — сдвоенные, длянавесного монтажа.
Основные параметрыСП3-4вМ:
Функциональнаяхарактеристика…………………… А; Б, В
Номинальная мощность,Вт…………………………………0,125
Предельное рабочеенапряжение, В………………150; 100
Диапазонноминальных сопротивлений…....100Ом-4,7Мом 4,7кОм-1Мом
Габаритныеразмеры:
Размер от монтажнойплоскости до конца вала L, мм…………..12,5/20,5/25
Вид концавала……………………………………………………… ВС-3
Масса, г, неболее…………………………………………………...11/13/13,5
4 Выбор метода пайкиэлементов
При групповойпайке компонентов на печатной плате должно осуществляться одновременноеполучение всех паяных соединений, расположенных в одной плоскости.
В технологииповерхностного монтажа для пайки компонентов на печатную плату применяютсяследующие методы пайки:
- пайка двойной волнойприпоя;
- пайка расплавлениемдозированного припоя в парогазовой фазе;
- инфракрасно-конвекционнаяпайка;
- другие методы пайки(лазерная, через нагретое тело).
Рассмотрим применимость этих методов к данному проекту.
Другие методы пайки не рассматриваются в силу их малогораспространения на предприятиях.
Пайка двойной волной припоя не подходит в виду того, что на платеприсутствует микросхема с малым расстоянием между выводами, т.е. будутобразовываться перемычки.
Пайка в парогазовой фазе не подходит по ряду факторов:
1.термоудар компонентов и платы вследствие быстрого нагрева;
2.дороговизна;
3.экологическая опасность метода.
Пайка в инфракрасно-конвекционной печи является оптимальнымвариантом для данного печатного узла, так как:
1. это испытанный способмассового производства;
2. возможно паять элементы сблизко расположенными выводами (в том числе BGA);
3. самоцентрированиеэлементов на жидком припое;
4. отсутствие тепловогоудара в виду плавности термопрофиля печи.
Пайка в печи, при использовании строго дозированного количестваприпоя требует принятия особых конструктивных мер при разработке печатнойплаты. В частности, контактные площадки нельзя совмещать с переходнымиотверстиями, и более того, переходное отверстие, соединяемое с даннойконтактной площадкой, должно соединяться тонким печатным проводником длиной неменее 0,5 мм. Если же к контактной площадке должен подходить широкий проводник,то непосредственно перед контактной площадкой он должен быть сужен до размераминимального по ширине проводника. Припойные площадки должны иметь одинаковыеразмеры с целью достижения симметричных натяжений в процессе пайки. Соседниеприпойные площадки, подлежащие соединению, не могут соединяться по всей ихширине. Для этой цели должен использоваться узкий печатный проводник.
Необходимо также учесть, что при пайке в печи двусторонней платыэлементы какой-либо из её поверхностей подвергаются двукратному нагреву. Разумноразмещать на этой поверхности резисторы и конденсаторы, так как:
1. они выдерживаютмногократную пайку;
2. малая масса позволяет имудерживаться на нижней стороне платы только за счет поверхностного натяжениярасплавленного припоя (без приклеивания).
5 Расчет конструкции печатной платы
С целью уменьшения размеров печатного узла применим конструкциюдвусторонней печатной платы с металлизацией переходных отверстий. Платы сметаллизацией переходных отверстий имеют высокую трассировочную способность,обеспечивают высокую плотность монтажа элементов и хорошую механическую прочностьих крепления. Они допускают монтаж элементов на поверхность и являются внастоящее время наиболее распространенными в производстве радиоэлектронныхустройств.
Расчет контактных площадок
Выбор размеров отверстий связан с толщиной платы. От соотношениядиаметра отверстия к толщине платы зависит качество механической сборки,которая определяет надежность ПП. Оптимальное соотношение между диаметромотверстия и толщиной платы: для гетинакса d/>0.6h, для стеклотекстолита d/>0.4h
Основные варианты конструкции отверстий ПП показаны на рис. 1.
/>
Рис. 1
Главный параметр отверстия — его диаметр (d), который у неметаллизированных отверстий совпадает с диаметром сверления (dc). Дляметаллизированных отверстий диметр отверстия отличается от диаметра сверления надвойную толщину металлизации, а в случае применения гальванического покрытияеще и на двойную толщину этого покрытия.
Диаметры отверстий печатных плат (гладких и металлизированных)следует выбирать из ряда по ГОСТ 10317-79, который включает диаметры от 0,4 до 3,0 мм через 0,1 мм, кроме диаметров 1,9 и 2,9 мм.
Наименьший номинальныйдиаметр D контактнойплощадки рассчитывают по формуле
D=(d+∆dв.о)+2b+∆tв.о+2∆dтр+(Td2+TD2+∆tп.о2)
где: ∆dв.о— верхнее предельноеотклонение диаметра отверстия;
∆tв.о — верхнее предельноеотклонение диаметра контактной площадки;
∆dтр — значениеподтравливания диэлектрика в отверстии равно нулю ( для ОПП, ДПП).
∆tп.о— нижнее предельноеотклонение диаметра контактной площадки;
Td— Значение позиционногодопуска расположения осей отверстий ;
TD— Значение позиционногодопуска расположения центров контактных площадок;
1) Микросхемы К561ЛЕ5 и К561ЛП2.
Данная микросхема имеет выводы шириной 0,5 мм с шагом 2,5 мм.
D=(0,5+0,1)+0,1+0,05+0+(0,01+0,04+0,0025)=0,9(мм2)
dC=0,6 (мм2)
2) Транзисторы КТ315В.
D=(0,8+0,1)+0,1+0,05+0+(0,01+0,04+0,0025)=1,2(мм2)
dC=0,9 (мм2)
4) Диоды КД522Б.
D=(0,55+0,1)+0,1+0,05+0+(0,01+0,04+0,0025)=1,0(мм2)
dC=0,7 (мм2)
8) Конденсаторы К73-11.
D=(0,6+0,1)+0,1+0,05+0+(0,01+0,04+0,0025)=1,0(мм2)
dC=0,7 (мм2)
9) Резисторы С2-33Н мощностью 0,125 Вт.
D=(0,6+0,1)+0,1+0,05+0+(0,01+0,04+0,0025)=1,0(мм2)
dC=0,7 (мм2)
10) Светодиод АЛС331А.
D=(0,5+0,1)+0,1+0,05+0+(0,01+0,04+0,0025)=0,9(мм2)
dC=0,6 (мм2)
Расчет переходных отверстий
Выберем в качестве материала печатной платы фольгированныйстеклотекстолит СФ-2-35Г со следующими характеристиками:
-толщина материала 1мм;
-толщина фольги 35мкм.
По ГОСТ 10317-79 минимальный допустимый диаметр переходногоотверстия равен 0,4мм. При этом снабдим каждое переходное отверстие контактнойплощадкой. Рассчитаем диаметр контактной площадки по формуле
D = d + ∆d + 2b + 2Tr + ∆sk, где
D — минимальный размер контактной площадки;
d — номинальное значение диаметра металлизированного отверстия;
∆d — верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;
b-размер гарантированного пояска вокруг металлизированногоотверстия;
Tr — глубина подтравливания диэлектрика;
∆sk — среднеквадратичный допуск на положение оси отверстия,центра контактной площадки и нижнего предельного отклонения диаметра контактнойплощадки.
Для двусторонней печатной платы класса точности 4, имеющейпереходные отверстия диаметром не более 1мм в ГОСТ 23751-86 указаны следующиезначения этих величин:
∆d=0;
b=0,1мм;
Tr=0;
∆sk=-0,1
D=0,4 + 0 + 2 ·0,1 — 0,1 = 0,5 (мм)
Сделаем небольшой запас и примем D = 0,6 мм.
Расчет ширины проводников и зазоров
Электрическая цепь имеет входное напряжение батареи 5,2 В. В связис этим выполним печатные проводники, соответствующие входным цепям, несколькошире, чем остальные. Примем ширину проводников входной цепи равной 1 мм. Остальные печатные проводники и зазоры печатного рисунка платы выберем по минимуму для данногокласса точности, то есть 0,25мм.
Расчет площади платы
Рассчитаем площади, занимаемые элементами печатного узла:
SС2-33Н=6,0*2,2=13,2 (мм2)
SК73-11=15,0*14,0=210 (мм2)
SК561ЛЕ5= SК561ЛП2=19,5*7,5=146 (мм2)
SАЛС331А=1,1*1,2+π*5,82=107 (мм2)
SКТ315В=7,2*3,0=21,6 (мм2)
SКД522Б=3,8*1,9=7,22 (мм2)
SСП3-4вМ=20*11,5+2,5*8+9*2,2=448 (мм2)
Суммарная площадь, занимаемая элементами печатного узла:
SЭЛЕМЕНТОВ=8*13,2+3*210+2*146+107+2*21,6+9*7,22+5*448=105,6+630+292+107+43,2+64,98+2240=3483(мм2)
Рассчитаем площадь платы, зная коэффициент ее использования:
SПП= SЭЛЕМЕНТОВ/1,5=2325 (мм2)
Согласно действующему ГОСТ 10317-79 при длине стороны печатнойплаты до 100мм размеры каждой стороны должны быть кратны 2,5мм. В целяхнаиболее рационального использования площади платы выполним её в видепрямоугольника. Рассчитанное значение площади удовлетворяет требованиям стандарта.Оптимальный размер платы такой площади равен
50 х 46,5 мм2.
Однако на печатном узле такого размера невозможно разместить всеэлементы вместе с переходными отверстиями и печатными проводниками, что нагляднопроиллюстрировано на рис. 2.
/>
Рис. 2.
Таким образом, мы вынуждены увеличить размеры печатной платы. Приэтом коэффициент использования будет меньше требуемого в задании.
Опытным путем (методом подбора) было установлено, что оптимальныйразмер платы, при котором возможно создать данный печатный узел, равен 50*35 мм2.Коэффициент использования при этом равен:
K= SЭЛЕМЕНТОВ/SПП = 3483/5600 =0,62
6 Создание библиотеки компонентов
При создании библиотеки компонентов печатного узла необходимо:
1) При помощиредактора Symbol Editor создать условное обозначение компонента согласно ГОСТ 2.728- 74,ГОСТ 2.730- 73. Установить атрибуты {RefDes}, {Type} (для однозначной идентификации элемента напоследующей электрической схеме) и базовую точку {RefPoint} (рис. 3). Проверитьправильность создания условного обозначения (командой Utils/Validate).
/>
Рис. 3. Условное обозначение резистора
2) При помощиредактора Pattern Editor создать посадочное место под компонент с учетом геометрическихразмеров корпуса и контактных площадок. Установить атрибуты {RefDes}, {Type} (для однозначнойидентификации элемента на последующей схеме компоновки печатного узла) и точкупривязки (рис. 4). Проверить правильность создания посадочного места (командойUtils/Validate).
/>
Рис. 4. Посадочное место под элемент С33-2Н с атрибутами
3) Вменеджере библиотек Library Executive произвести соединение посадочного места сусловным обозначением путём задания соответствия между контактными площадкамипервого и контактами второго с указанием их типов (рис. 5). Проверитьправильность создания компонента (командой Utils/Validate).
/>
Рис. 5. Таблица соответствия для элемента С33-2Н
В результатепроделанной работы получается файл библиотеки компонентов *.lib, содержащий всюнеобходимую информацию об элементной базе печатного узла (рис. 6).
/>
Рис. 6. Библиотека компонентов печатного узла
7 Формирование схемы электрической принципиальной с протоколомошибок
Формирование принципиальной электрической схемы производится вредакторе Schematic. Процесс создания схемы можно разделить на несколькоэтапов:
1) Настройка среды редактора:
-установка формата рабочей области;
-установка миллиметрового шага сетки;
-установка кириллического шрифта в качестве стандартного;
-установка ширины линий;
-создание шаблона штампа (согласно ЕСКД) в виде файла *.ttl и его подключение кдокументу;
-подключение ранее созданной библиотеки компонентов;
2) Непосредственное создание схемы:
-размещение обозначений компонентов в рабочей области графическогоредактора и объединение выводов проводниками;
-редактирование положения элементов и надписей на схеме;
3) Проверка схемы средствами редактора (командой Utils/ERC..).
Результатом проделанной работы является *.sch-файл схемыэлектри-ческой принципиальной, а также *.erc-файл протокола ошибок(см. Приложение 1).
Текст протокола ошибок:
P-CAD Electrical Rules Check Report
F:\Olesya kurs\shema po kursachu.erc:
ERC Report Options:
-------------------
Single Node Nets: On
No Node Nets: On
Electrical Rules: On
Unconnected Pins: On
Unconnected Wires: On
Bus/Net Rules: On
Component Rules: On
Net Connectivity Rules: On
Hierarchy Rules: On
ERC Errors:
-----------
SINGLE NODE NETS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
NO NODE NETS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
ELECTRICAL RULES:
Warning 1 — Net NET00030 has no output pins
Warning 2 — Net GND has no input pins
Warning 3 — Net GND has no output pins
Warning 4 — Net NET00031 has no input pins
Warning 5 — Net NET00031 has no output pins
Warning 6 — Net VCC has no output pins
Warning 7 — Net NET00069 has no output pins
Warning 8 — Net NET00000 has no output pins
Warning 9 — Net NET00034 has no input pins
Warning 10 — Net NET00034 has no output pins
Warning 11 — Net NET00039 has no output pins
Warning 12 — Net NET00040 has no output pins
Warning 13 — Net NET00041 has no output pins
Warning 14 — Net NET00043 has no input pins
Warning 15 — Net NET00043 has no output pins
Warning 16 — Net NET00044 has no input pins
Warning 17 — Net NET00044 has no output pins
Warning 18 — Net NET00047 has no input pins
Warning 19 — Net NET00048 has no input pins
Warning 20 — Net NET00049 has no input pins
Warning 21 — Net NET00049 has no output pins
Warning 22 — Net NET00052 has no input pins
Warning 23 — Net NET00052 has no output pins
Warning 24 — Net NET00051 has no input pins
Warning 25 — Net NET00051 has no output pins
Согласно протоколу, принципиальная электрическая схема не содержитошибок. Таким образом, мы можем перейти к компоновке печатного узла.
8 Компоновка (NETлист, протокол ошибок)
Для процесса компоновки создадим архивную библиотеку компонентов(командой Library/Archive library..)и список соединений (командой Utils/Generate Netlist..) в редакторе Schematic. Таким образом, мы можемпросто загрузить всю схему в редактор PCB.
/>
Фрагмент списка соединений:
/>
и его продолжение, касающееся связей выводов компонентов:
/>
Протокол ошибок создания архивной библиотеки:
/>
9 Трассировка
Работа в редакторе PCB состоит из следующих этапов:
1) Настройка среды редактора (схожа с настройкой среды редактора Schematic, поэтому рассмотримособенности):
-установка миллиметровых шагов сетки 2,5 (для последующегопостроения контуров платы) и 0,625 (для задания шага трассировки);
-подключение ранее созданной архивной библиотеки компонентов;
-подключение к документу списка соединений;
В результате в рабочей области появятся посадочные местакомпонентов, выводы которых соединены согласно принципиальной электрическойсхеме.
2) Непосредственное создание схемы:
-создание контура платы в слое Board;
-создание монтажных отверстий на плоскости платы (аналогичноконтактным площадкам, но с заданием параметра Shape/Mounting Hole). Так как размеры платыотносительно невелики, то сделаем 2 крепежных отверстия диаметром 2 мм ;
-создание запретной зоны для трассировки (Keepout) в виде линии,действующей на всех слоях платы (настройка производится командой Options / Current Keepout). Применим минимальнодопустимую запретную зону, равную одному шагу трассировочной сетки, то есть 0,625 мм ;
-установка посадочных мест компонентов в пределах разрешенной зонытрассировки (рис. 7)
а) />
б)/>
Рис. 7. Размещение компонентов и печатных проводников на плате: а)до трассировки; б) после трассировки
3) Трассировка платы:
-задание правил трассировки (командой Options/Design Rules):
— минимальное расстояние между элементами шелкографии 0.0мм(команда Design\SilkscreenClearance);
— минимально допустимое расстояние между двумя отверстиями оставимпо умолчанию 13.0 mil (команда Design\HoleToHoleClearance);
— минимально допустимое расстояние между краями печатного рисункана верхней и нижней сторонах платы 0,25мм (команда Layer\Pad to Pad, Pad to Via, Pad to Line, Line to Via, Line to Line, Via to Via);
— ширина проводников платы равна минимально допустимой для классаточности 3, то есть 0,25мм (команда Line Options\Width);
— ширину проводников входной цепи (POWER) зададим равной 1 мм, так как через данные печатные проводники будет проходить большой ток (вкладка Net Class в окне настроек Options/ Design Rules);
— размеры переходных отверстий согласно (команда Options\Via Style..);
-создание печатного рисунка платы:
Для трассировки платы применим стандартный трассировщик Quick Route. Но так как в нем нельзязадать необходимый шаг трассировки – 0.625мм, а лишь равный четырем значениям (25 mil, 20 mil, 16,7 -16,6 — 16,7 mil (для нерегулярной сетки) и 12,5 mil), то,применив шаг 25 mil (равно 0.635мм), оттрассируем плату в автоматическом режиме.Затем изменим шаг сетки на 0.625 мм и отредактируем положения переходныхотверстий, проводников и надписей обозначений элементов.
а)/>
б)/>
Рис. 8. Результат трассировки: а) верхняя, б) нижняя сторона платы
10 Файл отчетов о трассировке
Проверка правильности трассировки печатной платы осуществляется командойUtils/DRC...
Отчет о трассировке:
TEXT VIOLATIONS:
0warning(s) detected.
0 error(s)detected.
WIDTHVIOLATIONS:
Warning:Width violation tests were not performed because
of missingWidth rule.
0warning(s) detected.
0 error(s)detected.
COPPER POURVIOLATIONS:
0warning(s) detected.
0 error(s)detected.
P-CADDesign Rule Check Report
PLANEVIOLATIONS:
0warning(s) detected.
0 error(s)detected.
COMPONENTVIOLATIONS:
0warning(s) detected.
0 error(s)detected.
DRILLVIOLATIONS:
0warning(s) detected.
0 error(s)detected.
DRCSummary:
Netlist:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
Clearance:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
UnroutedNets:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
UnconnectedPins:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
Net Length:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
SilkScreen:
Errors:126
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
Text:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
Width:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
CopperPour:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
P-CADDesign Rule Check Report
Plane:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
Component:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
Drilling:
Errors:0
Warnings:0
IgnoredErrors: 0
Таким образом, проделанную работу по проектированию печатного узламожно считать завершенной.
Заключение
В процессевыполнения курсового проекта мы научились проектировать печатные узлы и, вчастности, разрабатывать их в среде проектирования P-CAD.
Результатомработы является комплект файлов и документов, описывающих конструкцию печатногоузла шестиуровневого индикатора напряжения аккумуляторной батареи. При этомполученная печатная плата соответствует не всем требованиям, указанным взадании, но приведены причины невозможности их выполнения.
Список литературы
1.Коваленко В.В. Курс лекций по дисциплине«Информационные технологии проектирования РЭС».
2.Сускин В.В. Курс лекций по дисциплине«Технологии РЭС».
3. В.В. Сускин, Г.А. Шашкина, Е.Н. Соколина P-CAD.Создание элементов интегрированной библиотеки: методические указания клабораторной работе / В.Ф.Шевченко.- Рязань: Рязан. гос. радиотехн.ун-т,2008. — 16 с.
4. В.В. Сускин, Г.А. Шашкина, Е.Н. Соколина P-CAD.Создание компонента, схемы принципиальной электрической: методические указанияк лабораторной работе / В.Ф.Шевченко.- Рязань: Рязан. гос. радиотехн.ун-т,2008. — 16 с.
5. В.В. Сускин, Г.А. Шашкина, Е.Н. Соколина P-CAD.Размещение компонентов схемы на печатной плате. Трассировка печатных плат:методические указания к лабораторной работе / В.Ф.Шевченко.- Рязань: Рязан.гос. радиотехн. ун-т,2008. — 32 с.
6. Чип и Дип: Пассивные элементы (электронныйресурс). – Адрес: www.chip-dip.ru/catalog/1619.aspx ;
9. ГОСТ 10317-79. Платы печатные. Основныеразмеры. — М.: Изд-во стандартов,1979.-4с.
10. ГОСТ 2.728- 74 ЕСКД. Обозначения условныеграфические в схемах. Резисторы, конденсаторы. — М.: Изд-во стандартов,1974.
11. ГОСТ 2.730- 73. ЕСКД. Обозначения условныеграфические в схемах. Приборы полупроводниковые. — М.: Изд-во стандартов,1973.