Расчет площади печатной платы

Для дальнейшей работы следует определить по справочникам или информации из интернета габаритные размеры радиоэлементов схемы. В идеальном случае, необходимо произвести замер приобретенных ЭРЭ, например, с помощью штангенциркуля.

Площади установочных поверхностей элементов, используемых в разрабатываемом устройстве, сводят в таблицу 2.

Таблица 2 - Площади установочной поверхности ЭРЭ

В столбец 1 заносят элементы в соответствии с перечнем элементов и их обозначение. Рекомендуется в отдельные строки заносить элементы разных типоразмеров, а одинаковые – группировать.

В столбец 2 прописывают вариант установки элемента в соответствии с ГОСТ 29137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования».

В столбцы 3 и 4 заносят длину и ширину элемента, округляя значения в большую сторону. При этом площадь, занимаемую элементом, заменяют прямоугольником, в который может быть вписан данный элемент вместе с устройствами крепления и монтажа. Установочные размеры для элементов, устанавливаемых в отверстия печатной платы, следует выбирать кратными шагу координатной сетки 2,5 или 1,25 мм в соответствии с ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры», либо в соответствии с ГОСТ Р 51040-97 «Платы печатные. Шаги координатной сетки».

Для получения значения столбца 5 определяют по формуле:

S= L · B,

где L и B – габаритные размеры элемента, занесенные в столбцах 3 и 4.

В столбце 6 указывают количество элементов данного типоразмера.

Общая площадь группы элементов (столбец 7) получают произведением чисел столбцов 5 и 6.

По окончании заполнения таблицы производят расчет площади, занимаемой всеми элементами на печатной плате. Для этого используют выражение:

где S_i – площадь одного элемента (столбец 5),

N – количество ЭРЭ одного типа, устанавливаемых на печатную плату (столбец 6).

К полученному значению следует прибавить площадь, занимаемую крепежными отверстиями.

Далее, определим коэффициент заполнения К_S печатной платы из следующих соображений:

- если К_S менее значения 0,3, то, следовательно, компоновка плохая;

- если значение К_S более 0,8, то усложняется обеспечение теплового режима и электромагнитной совместимости.

Далее, с учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади для конкретного типа РЭА, получим значение площади печатной платы S_ПП:

Далее, задаваясь, например, значением длины платы, определяют ширину в соответствии с ГОСТ 10317-79:

- размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными 2,5 при длине до 100 мм; 5 при длине до 350 мм; 20 при длине более 350 мм;

- максимальный размер любой из сторон печатной платы не должен превышать 470 мм;

- соотношение линейных размеров сторон печатной платы должно быть не более 3:1 и выбирается из ряда 1:1; 1:2; 2:3; 2:5;

- толщину плат определяют исходя из механических требований, предъявляемых к конструкции печатного блока, с учетом метода изготовления; рекомендуются платы толщиной 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм.

Рассмотрев несколько возможных вариантов соотношения сторон печатной платы и по ГОСТ 10317-79 выбирают окончательный вариант, определив итоговую площадь печатной платы.

Для определения объема печатной платы необходимо знать ее высоту H, которая определяется с учетом превышения над плоскостью платы самого высокого ЭРЭ плюс толщина основания ПП.

Далее, используя размеры печатной платы и варианты установки элементов, производят компоновку печатной платы, например, с помощью программы DipTrace. Затем студенты выполняют сборочный чертеж печатного узла.

Расчетное задание

1. Составьте таблицу, аналогичную таблице 2 для заданной схемы.

2. Произведите расчеты по формулам (4) – (8).

3. Оформите расчеты и сделайте выводы.