Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СПО

Краснодарский колледж электронного приборостроения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по «Конструирование и производство радиоаппаратуры»

на тему «Усилитель мощности STK0029 с предварительным усилителем TAA480»

Учащийся Бычков Владимир

Группа 323-Д9-4РАС

Преподаватель Чуруксаев Михаил Вадимович

Проект защищен

С оценкой

2010 г.

Содержание

1. Введение

2. Общий раздел

2.1 Анализ технического задания

2.2 Анализ схемы электрической принципиальной

2.3 Анализ элементной базы

3. Расчётный раздел

3.1 Расчёт надёжности функционального узла

3.2 Расчёт элементов рисунка печатной платы

3.3 Расчет комплексного показателя технологичности узла

4. Конструкторско-технологический раздел

4.1 Компоновка и трассировка п/п

4.2 Описание конструкции изделия

4.3 Разработка технологического процесса, сборки и монтажа

4.3.1 Технологический анализ изделия

4.3.2 Разработка технологического процесса сборки и монтажа

4.3.3 Выбор и обоснование оборудования и оснастки

5. Заключение

Литература

1. Введение

Задачей данного курсового проекта является расчёт и проектирование технических показателей, разработке модернизации РЭА, закрепления полученных теоретических знаний и практических навыков по общепрофессиональным и специальным дисциплинам. Развития творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности.

Усилитель звуковых частот (УЗЧ), усилитель низких частот (УНЧ), усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) -- прибор (электронный усилитель) для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот (обычно от 16 до 20 000 Гц, в специальных случаях -- до 200 кГц). Может быть выполнен в виде самостоятельного устройства, или использоваться в составе более сложных устройств -- телевизоров, музыкальных центров, радиоприёмников, радиопередатчиков, радиотрансляционной сети и т. д.

Усилители низкой частоты наиболее широко применяются для усиления сигналов, несущих звуковую информацию, в этих случаях они называются, также, усилителями звуковой частоты, кроме этого УНЧ используются для усиления информационного сигнала в различных сферах: измерительной технике и дефектоскопии; автоматике, телемеханике и аналоговой вычислительной технике; в других отраслях электроники. Усилитель звуковых частот обычно состоит из предварительного усилителя и усилителя мощности (УМ). Предварительный усилитель предназначен для повышения мощности и напряжения и доведения их до величин, нужных для работы оконечного усилителя мощности, зачастую включает в себя регуляторы громкости, тембра или эквалайзер, иногда может быть конструктивно выполнен как отдельное устройство. Усилитель мощности должен отдавать в цепь нагрузки (потребителя) заданную мощность электрических колебаний. Его нагрузкой могут являться излучатели звука: акустические системы (колонки), наушники (головные телефоны); радиотрансляционная сеть или модулятор радиопередатчика. Усилитель низких частот является неотъемлемой частью всей звуковоспроизводящей, звукозаписывающей и радиотранслирующей аппаратуры.

По типу обработки входного сигнала и схеме построения выходного каскада усилителя:

класс «A» -- аналоговая обработка сигнала, линейный режим работы усилительного элемента

класс «AB» -- аналоговая обработка сигнала, режим работы с большим углом отсечки (>90°)

класс «B» -- аналоговая обработка сигнала, режим работы с углом отсечки равным 90°

класс «C» -- аналоговая обработка сигнала, режим работы с малым углом отсечки (<90°)

класс «D» -- аналоговая обработка сигнала, усилительный элемент работает в ключевом режиме, скважность импульсов изменяется в соответствии с текущим значением входного сигнала линейно, не имея дискретных значений, применяется широтно-импульсная модуляция, усилительный элемент работает в ключевом режиме

класс «T» -- аналоговая обработка сигнала, усилительный элемент работает в ключевом режиме, скважность и частота изменяются в соответствии с текущим значением входного аналогового сигнала линейно, не имея дискретных значений, применяется широтно-импульсная модуляция с изменением частоты и скважности импульсов

класс - цифровая обработка сигнала, усилительный элемент работает в ключевом режиме, скважность и/или частота изменяются дискретно в соответствии с текущим значением входного двоичного кода. Данный класс допускает возможность организации сквозного цифрового тракта, полностью исключающего искажения, от источника цифрового звукового сигнала (Audio-CD, DVD и др.), а также цифровой компенсации искажений, возникающих в выходном каскаде при работе на комплексную нагрузку акустической системы, а также цифровой компенсации искажений, возникающих в самой акустической системе. Применяется в новейших перспективных системах высокой верности воспроизведения с высоким КПД и, в основном, высокой мощности.

класс - цифровая обработка сигнала, усилительный элемент работает в линейном режиме (класс A, AB, B), выходные ток и напряжение изменяются дискретно в соответствии с текущим значением входного двоичного кода. Данный класс допускает возможность организации сквозного цифрового тракта, полностью исключающего искажения, от источника цифрового звукового сигнала (Audio-CD, DVD и др.), а также цифровой компенсации искажений, возникающих в выходном каскаде при работе на комплексную нагрузку акустической системы, а также цифровой компенсации искажений, возникающих в самой акустической системе. Применяется в новейших перспективных системах высокой верности воспроизведения, в основном небольшой мощности (до десятков Ватт) из-за невысокого КПД.

По типу применения в конструкции усилителя активных элементов:

Ламповые -- на электронных, электровакуумных лампах. Составляли основу всего парка УНЧ до 70-х годов. В 60-х годах выпускались ламповые усилители очень большой мощности (до десятков киловатт). С конца XX века наблюдается повышение интереса к ламповой звукотехнике в среде аудиофилов, многие из которых считают, что только ламповый усилитель способен передать максимально чистый и верный звук. На волне этого, например, были выпущены отечественные ламповые усилители серии "Прибой". В настоящее время ламповые УМЗЧ выпускаются за рубежом небольшими партиями для аудиофилов, стоить такой усилитель может крайне дорого. Ламповые УМЗЧ обладают значительными габаритами и весом, низким к.п.д. и высоким тепловыделением.

Транзисторные -- на биполярных или полевых транзисторах. Такая конструкция оконечного каскада усилителя является достаточно популярной, благодаря своей простоте и возможности достижения большой выходной мощности, хотя в последнее время активно вытесняется интегральными даже в мощных усилителях.

интегральные -- на интегральных микросхемах (ИМС). Существуют микросхемы, содержащие на одном кристалле как предварительные усилители, так и оконечные усилители мощности, построенные по различным схемам и работающие в различных классах. Из преимуществ - минимальное количество элементов и, соответственно, малые габариты.

гибридные -- часть каскадов собрана на полупроводниковых элементах, а часть на электронных лампах. Иногда гибридными также называют усилители, которые частично собраны на интегральных микросхемах, а частично на транзисторах или электронных лампах.

По виду согласования выходного каскада усилителя с нагрузкой:

Трансформаторные -- в основном такая схема согласования применяется в ламповых усилителях. Обусловлено это необходимостью согласования большого выходного сопротивления лампы с малым сопротивлением нагрузки. Транзисторные усилители высокого класса также имеют трансформаторное согласование с нагрузкой.

Бестрансформаторные -- наиболее распространенная схема согласования для транзисторных и интегральных усилителей, т.к. транзисторный каскад имеет малое выходное сопротивление, хорошо согласующееся с низкоомной нагрузкой.

2. Общий раздел

2.1 Анализ технического задания

Наименование изделия: «Усилитель мощности STK0029 с предварительным усилителем TAA480».

Назначение изделия: высококачественное усиление мощности звуковой частоты.

Комплектность изделия: один блок.

Технические параметры и характеристики

номинальная выходная мощность 25Вт

коэффициент гармоник 0,1%

полоса рабочих частот 20….20000Гц

отношение сигнал/шум 100дБ

напряжение питания ±25В

ток покоя 80мА

Уровень унификации: Кун?0,6

Требования к конструкции: габаритные размеры не более 120,5?64,5?70 мм; масса блока не должна превышать 1кг; корпус должен обеспечивать хорошую вентиляцию блока.

Хранение и перевозка: изделие транспортируется упаковке автомобильным, железнодорожным, водным или воздушным транспортом. Условия транспортирования: средние (СТ). Хранение изделия осуществляется в упаковке предприятия - изготовителя. Условия хранения: средние по ГОСТ 15.150-69.

Характеристики внешнего воздействия:

температура окружающей среды: Тmin= -10?С; Тmax=+50?С;

относительна влажность воздуха: 80% при Т=30?С;

вибрации в диапазоне частот: 5?30Гц с ускорением 19,6м/с?

пониженное атмосферное давление : 61кПа.

Вероятность безотказной работы блока должна быть не менее 0,95 за время непрерывной работы 600 часов.

Тип производства: серийный.

2.2 Анализ схемы электрической принципиальной

Принципиальная схема УМЗЧ состоит из двух каскадов: предварительного усилителя TAA480 и усилителя мощности на микросхеме STK0029.

Микросхема TAA480 служит для предварительного усиления входного сигнала с Ку=39дБ.

Усилитель мощности STK0029 представляет собой микросхему в корпусе SIP10, обеспечивает выходную мощность 25Вт с Ку=40дБ. Усилитель работает на нагрузку 8 Ом.

2.3 Анализ элементной базы

Далее приведён анализ элементной базы усилителя ЗЧ, данные которого сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Элементная база усилителя ЗЧ

Тип элемента	Количество	Диапазон температур, °С	Влажность	Вибрации в диапазоне часто, Гц с ускорением	Ударные перегрузки, q	Линейные ускорения, q
Конденсаторы К50-24-50В	9	-60...+125	98% при 35°С	1…5000 до 40g	150	500
Конденсаторы К53-1-50В	2	-10…+70	98% при 35°С	5…80 до 2,5g	5	10
Конденсаторы К10-7-50В	1	-10…+70	98% при 35°С	5…80 до 2,5g	5	10
Конденсаторы К73-17-50В	1	-10…+70	98% при 35°С	5…80 до 2,5g	5	10
Конденсаторы К10-17-50В	1	-10…+70	98% при 35°С	5…80 до 2,5g	5	10
Резисторы МЛТ	23	-60…+125	98% при 30°С	1…5000 до 40g	20	25
Диоды	2	-55…100	98% при 40°С	1…600 до 20g	75	25
Стабилитроны	1	-60…+125	98% при 30°С	1…5000 до 40g	20	25
Транзисторы	7	-55…100	98% при 40°С	1…600 до 20g	75	25
Микросхемы TAA480	1	-60...+125	80% при 30°С	1…5000 до 40g	75	25
Микросхема STK0029	1	-60...+125	80% при 30°С	1…5000 до 40g	75	25

Из анализа элементной базы " Усилитель мощности STK0029 с предварительным усилителем TAA480 " можно сделать вывод, что все элементы соответствуют параметрам, приведенным в техническом задании .

3. Расчётный раздел

3.1 Расчёт надёжности функционального узла

Исходные данные для расчета надежности изделия.

Надёжностью называется свойство изделия, выполнять заданные функции в течении требуемого промежутка времени, при определённых условиях эксплуатации.

Ремонтируемые изделия при выходе из строя ремонтируют на месте, без привлечения работников завода изготовителя.

Неремонтируемые изделия при выходе из строя не могут быть восстановлены совсем или восстанавливаются на предприятии изготовителя.

Показатели надежности.

Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в заданном интервале времени или объёме работ изделия отказа не произойдёт.

Её практически определяют по результатам испытаний.

P(t)=N(t)/N0

N0 - число изделий работавших в начале интервала времени t.

N(t) - число изделий работавших в конце интервала времени t.

Интенсивность отказов.

Это вероятность отказа неремонтируемого изделия в единицу времени, условии, что до этого момента отказа не было.

?=?n/( N(t)*?t)

?n - число изделий отказавших за время ?t.

N(t) - число изделий исправно работавших в конце интервала времени ?t.

?t - интервал времени, на котором определяется ?.

Средняя наработка до первого отказа.

Среднее значение наработки неремонтируемых изделий в партии до первого отказа:

Тср=?Тi/n

Тi - времяработы i-го изделия.

n - число изделий в партии.

Тср=1/?

?=1/Тср

На этапе конструирования вероятность безотказной работы определяют по формуле распределения Пуассона:

P(t)=e-?t

e - основание натурального логарифма.

Таблица 2.

Элементы	Режим работы	Интенсивность отказов ?*10-6 час-1	Среднее время работы Тср час	Кол-во
	t°С	Коэф. нагрузки
Резисторы
МЛТ-0,125	60	1	0,1	10*106	20
МЛТ-0,1	60	1	0,2	5*106	3
Конденсаторы
Полярные	60	1	5,5	0,18*106	9
Неполярные	60	1	1,8	0,55*106	5
ИМС
STK0029	65	1	0,8	1,25*106	1
TAA480	65	1	0,8	1,25*106	1
Диоды	60	1	0,2	5*106	2
Стабилитроны	60	1	0,2	5*106	1
Транзисторы	60	1	0,2	5*106	7
Разъём	-	-	3,2	0,31*106	1
Пайки	-	-	0,15	6,7*106	130

Рассчитаем общую интенсивность отказов печатного узла

?=??i

?=(20*0,1+3*0,2+ 9*5,5 + 5*1,8+0,8+0,8+2*0,2+0,2+7*0,2+3,2+130*0,15)*10-6 =

=87,4*10-6 (1/час)

Рассчитаем среднее время наработки до первого отказа печатного узла

Тср=1/?

Тср=1/(87,4*10-6)= 11442 (час)

Определим вероятность безотказной работы печатного узла за время непрерывной работы в течении 600 часов:

P(t)=e-?t

P(300)= e(-87,4*6)/10000=0,95

Определим число запасных компонентов для печатного узла, необходимых для работы 1000 шт. в течении одного года, считая, что компонент нарабатывает за год 3000 часов.

m=tp*NR*n/Tcp

tp - время работы компонента за год 3000 часов

NR - число компонентов

n - число изделий в партии 1000 шт.

Для обеспечения нормальной работы требуется:

Резисторов МЛТ-0,125

mR0.125=3000*20*1000/10*106=6шт.

Резисторов МЛТ-1

mR1=3000*3*1000/5*106=1,8?2шт.

Конденсаторов электролитических

mС эл.=3000*9*1000/0,18*106=150шт.

Конденсаторов неполярных

mС .=3000*5*1000/0,55*106=28шт.

Микросхем TAA480

mTAA480 .=3000*1*1000/1,25*106=3шт.

Микросхем STK0029

mSTK0029 .=3000*1*1000/1,25*106=3шт.

Диодов DS442

mVD .=3000*2*1000/5*106=2шт.

Стабилитронов DZA9.1

mVD .=3000*1*1000/5*106=1шт

Транзисторов 2SA984

mVT=3000*2*1000/5*106=2шт

Транзисторов 2SA608

mVT=3000*2*1000/5*106=2шт

Транзисторов 2SC2274

mVT=3000*2*1000/5*106=2шт

Транзисторов 2SC1570

mVT=3000*1*1000/5*106=1шт

3.2 Расчёт элементов рисунка печатной платы

Диаметр монтажного отверстия для односторонней печатной платы рассчитываем по формуле:

d2= dвmax + T1/2 + (?1 + ?2) v2 + 2(Sп + Т2)

Диаметр контактной площадки для односторонней печатной платы

D2 = d2 + (T1 + T2) /2 + 2b3 + (?2 + ?3 + ?4 + ?5) v2

где dвmax - диаметр или диагональ вывода;

?1 - погрешность расположения относительно идеальной координатной сетки. Для аксиальных выводов ?1 = ± 0,025;

?2 - погрешность расположения относительно идеальной координатной сетки. Для монтажных отверстий ?2 = ± 0,05;

?3 - погрешность расположения относительно идеальной координатной сетки. Для проводников ?3 = ± 0,05;

?4 - смещение рисунка ПП относительно отверстий, ?4 = 0,1;

?5 - смещение двух рисунков относительно друг друга, ?5=0,05;

Sп - толщина защитного покрытия в монтажном отверстии, Sп=0,025

b3 - занижение контактных площадок для двухсторонней ПП, b3=0,2

T1 - допуск на диаметр просверленного монтажного отверстия, T1= ±0,05;

T2 - допуск на размеры элементов рисунка ПП, T2= ±0,05;

Рассчитаем диаметр монтажного отверстия и диаметр контактной площадки для двухсторонней печатной платы:

МЛТ-0,125 и МЛТ-1 dв max=0.6мм

d2=0,6+0,05/2+(0,025+0,05) v2+2(0,025+0,05)=0,9 мм

D2=0,9+(0,05+0,05)/2+2*0,2+(0,05+0,05+0,1+0,05) v2=1,6 мм

Рассчитаем диаметр монтажного отверстия и диаметр контактной площадки для двухсторонней печатной платы под установку микросхемы в корпусе ТО100-10 dв max=0,85мм:

d2=0,85+0,05/2+(0,025+0,05) v2+2(0,025+0,05)=1,2 мм

D2=1,2+(0,05+0,05)/2+2*0,2+(0,05+0,05+0,1+0,05) v2=1,9 мм

Рассчитаем диаметр монтажного отверстия и диаметр контактной площадки для двухсторонней печатной платы под установку конденсаторов К50-24-50В, К73-17-50В dв max=0,9мм:

d2=0,9+0,05/2+(0,025+0,05) v2+2(0,025+0,05)=1,2 мм

D2=1,2+(0,05+0,05)/2+2*0,2+(0,05+0,05+0,1+0,05) v2=1,9 мм

Рассчитаем диаметр монтажного отверстия и диаметр контактной площадки для двухсторонней печатной платы под установку конденсаторов К53-1-50В, К10-7-50В, К10-17-50В dв max=0,7мм:

d2=0,7+0,05/2+(0,025+0,05) v2+2(0,025+0,05)=1 мм

D2=1+(0,05+0,05)/2+2*0,2+(0,05+0,05+0,1+0,05) v2=1,7 мм

Рассчитаем диаметр монтажного отверстия и диаметр контактной площадки для двухсторонней печатной платы под установку выпрямительного диода DS442 и стабилитрона GZA9.1 dв max=0,5мм:

d2=0,5+0,05/2+(0,025+0,05) v2+2(0,025+0,05)=0,8 мм

D2=0,8+(0,05+0,05)/2+2*0,2+(0,05+0,05+0,1+0,05) v2=1,5 мм

Рассчитаем диаметр монтажного отверстия и диаметр контактной площадки для двухсторонней печатной платы под установку микросхемы в корпусе SIP10 dв max=0,89мм:

d2=0,89+0,05/2+(0,025+0,05) v2+2(0,025+0,05)=1,2мм

D2=1,2+(0,05+0,05)/2+2*0,2+(0,05+0,05+0,1+0,05) v2=1,9 мм

Рассчитаем диаметр монтажного отверстия и диаметр контактной площадки для двухсторонней печатной платы под установку транзисторов

dв max=0,63мм:

d2=0,63+0,05/2+(0,025+0,05) v2+2(0,025+0,05)=0,9 мм

D2=0,9+(0,05+0,05)/2+2*0,2+(0,05+0,05+0,1+0,05) v2=1,6 мм

Рассчитаем диаметр монтажного отверстия и диаметр контактной площадки для двухсторонней печатной платы под установку разъёма

dв max=0,92мм:

d2=0,92+0,05/2+(0,025+0,05) v2+2(0,025+0,05)=1,2 мм

D2=1,2+(0,05+0,05)/2+2*0,2+(0,05+0,05+0,1+0,05) v2=1,9 мм

3.2 Расчёт комплексного показателя технологичности узла

Под технологичностью конструкции изделия понимают совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.

печатный плата усилитель технологичность

Таблица 3. Оценка технологичности

№ п/п	Исходные данные	Обозначение	Значение показателей
1	Кол-во монтажных соединений которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом, т.е. имеются механизмы, оборудование или оснащение для выполнения монтажных соединений.	Нам	120
2	Общее количество монтажных соединений	Нм	130
3	Общее количество микросхем и микросборок в изделии, шт.	Нмс	2
4	Общее количество ЭРЭ, шт.	Нэрэ	50
5	Кол-во ЭРЭ, шт., подготовка которых к монтажу может осуществляться механизированным или автоматизированным способом, т.е. имеются механизмы или оснащение для выполнения этих операций. В число указанных включаются ЭРЭ, не требующие спец подготовки к монтажу (реле, разъемы)	Нмпэрэ	49
6	Кол-во операций контроля и настройки, которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом.	Нмкн	0
7	Общее количество операций контроля и настройки	Нкн	4
8	Общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии	Нт.эрэ	8
9	Количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии	Нт.ор.эрэ	0
10	Количество деталей, заготовки которых или сами детали получены прогрессивными методами формообразования (штамповкой, прессованием, пайкой, сваркой)	Дпр	1
11	Общее количество деталей (без нормализированного крепежа в изделии, шт.)	Д	51

Конструкторские показатели определяются по следующим формулам:

1. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

Кам=Нам/Нм=120/130=0,92

2. Коэффициент использования микросхем и микросборок:

Кимс=Нмс/(Нмс+Нэрэ)=2/(2+50)=0,04

3. Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу:

Кмпэрэ=Нмпэрэ/Нэрэ=49/50=0,98

4. Коэффициент механизации контроля и настройки:

Кмкн=Нмкн/Нкн=0

5. Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

Кповэрэ=1-(Нт.эрэ/Нэрэ)=1-(8/50)=0,84

6. Коэффициент применяемости ЭРЭ:

Кпэрэ=1-(Нторэрэ/Нт.эрэ)=1-(0/8)=1

7. Коэффициент прогрессивности формообразования деталей:

Кф=Дпр/Д=1/51=0,02

Основной показатель используемый для оценки технологичности конструкции является комплексный показатель технологичности определяем с помощью базовых показателей по формуле:

К=(?Кi*?i)/? ?i

?i - функция нормирующая весовую значимость показателей в зависимости от его порядкового номера в таблице 4.

Таблица 4

Порядковый номер	Показатели технологичности	Обозначение	?i
1	Коэффициент использования микросхем и микросборок	Кимс	1,000
2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа	Кам	1,000
3	Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу	Кмпэрэ	0,750
4	Коэффициент механизации контроля и настройки	Кмкн	0,500
5	Коэффициент повторяемости ЭРЭ	Кповэрэ	0,310
6	Коэффициент применяемости ЭРЭ	Кпэрэ	0,187
7	Коэффициент прогрессивности формообразования деталей	Кф	0,110
Таблица 5.
Наименование класса блоков	СТАДИИ РАЗРАБОТКИ
	Опытный образец	Установочная серия	Установочное серийное производство
1. Электронные	0,40-0,70	0,45-0,75	0,50-0,80
2. Электромеханические и механические.	0,30-0,50	0,40-0,55	0,45-0,60
3. Радиотехнические	0,40-0,60	0,75-0,80	0,80-0,85
4. Соединительные, коvмутационные, распределительные.	0,35-0,55	0,50-0,70	0,55-0,75

К=(0,04*1+0,92*1+0,98*0,75+0*0,5+0,84*0,31+1*0,187+0,02*0,11)/(1+1+ +0,75+0,5+0,31+0,187+0,11)=0,56

Разработанный электронный блок согласно ОСТ 4Г0.091.219 годится для серийного производства.

4. Конструкторско-технологический раздел

4.1 Компоновка и трассировка печатной платы

Для создания печатной платы этого изделия была использована программа по проектированию ПП типа P-CAD.

Система P-CAD предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) вычислительных и радиоэлектронных устройств. В состав P-CAD входят четыре основных модуля - P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Library Executive, P-CAD Autorouters и ряд других вспомогательных программ. Редактор P-CAD Schematic предназначен для создания схемы электрической принципиальной па которой располагаются элементы схемы и указываются электрические связи между ними. Также P-CAD Schematic позволяет создавать графическое изображение символа компонента и сохранять его в библиотеку элементов. Редактор P-CAD PCB может запускаться автономно и позволяет разместить модули на выбранном монтажно--коммутационном поле и проводить ручную, полуавтоматическую и автоматическую трассировку проводников. Эта операция называется упаковкой схемы на печатную плату. Затем вычерчивается контур ПП. на нем размешаются компоненты и, наконец, производится трассировка проводников.

P-CAD Library Executive - менеджер библиотек. Интегрированные библиотеки P-CAD содержат как графическую информацию о символах и типовых корпусах композитов, так и текстовую информацию (число секций в корпусе компонента, номера и имена выводов, коды логической эквивалентности выводов и т.д.). Программа имеет встроенные модули: Symbol Editor -- для создания и редактирования символов компонентов и Pattern Editor -- для создания и редактирования посадочного места и корпуса компонента. Упаковка вентилей компонента, ведение и контроль библиотек осуществляются модулем Library

Executive. Модуль имеет средства просмотра библиотечных файлов, поиска компонентов, символов и корпусов компонентов по всем возможным атрибутам.

Автотрассировщики вызываются из управляющей оболочки P-CAD PCB, где и производится настройка стратегии трассировки. Информацию об особенностях трассировки отдельных цепей можно с помощью стандартных атрибутов ввести па этапах сознания принципиальной схемы или ПП.

Первый трассировщик Quick Route относится к трассировщикам лабиринтного типа и предназначен для трассировки простейших ПП. Второй автоматический трассировщик PRO Route трассирует ПП с числом сигнальных слоев до 32. Трассировщик паре-Based Autorouter- бессеточная программа автотрасcировки ПП.

Программа предназначена для автоматической разводки многослойных печатных плат с высокой плотностью размещения элементов. Эффективна при поверхностном монтаже корпусов элементов, выполненных в различных системах координат. Имеется возможность размещения проводников под различными углами на разных слоях платы, оптимизации их длины и числа переходных отверстий.

SPECCTRA - программа ручного, полуавтоматического и автоматического размещения компонентов и трассировки проводников. Трассирует ПП большой сложности с числом слоев до 256. В программе используется так называемая бессеточная Shape-Based - технология трассировки. За счет этого повышается эффективность трассировки ПП с высокой плотностью размещения компонентов, а также обеспечивается трассировка одной и той же цепи трассами различной ширины. Программа SPECCTRA имеет модуль AutoPlace, предназначенный для автоматического размещения компонентов на ПП. Вызов программы производится автономно из среды Windows или из программы P-CAD РСВ. Вспомогательные утилиты, образующие интерфейс DBX (Data Base Exchange), в частности, производят перенумерацию компонентов, создают отчеты в требуемом формате, автоматически

создают компоненты, выводы которых расположены на окружности или образуют массив, рассчитывают паразитные параметры ПП и т. п.

Сборка схемы электрической принципиальной происходило в P-CAD в модуле Schematic, а её трассировка в P-CAD модуле PCB.

4.2 Описание конструкции изделия

Печатный узел выполнен в виде печатной платы с установленными на неё электронными компонентами.

Монтаж электрорадиоэлементов на плате обеспечивается при помощи печатного монтажа. Способ обеспечения электрических соединений - пайка с помощью припоя ПОС-61 ГОСТ 21930-76 и флюса ФКСП ОСТ 4 ГО 09330. При выборе способа подводки внешних электрических цепей к блоку используется разъём. Используемая печатная плата двухсторонняя. Разводка проводников - автоматизированная. Для изготовления печатной платы можно применить двухсторонний фольгированный стеклотекстолит СФ1 - 35 - 2 толщиной 2 мм

ГОСТ 18.492 - 79. Метод изготовления печатной платы - химический, её размер - 120,5х64,5 мм. Минимальная толщина печатных проводников и контактных площадок на плате - 0,1 мм и 0,4 мм соответственно. Способ установки электрорадиоэлементов на печатной плате в данном случае горизонтальный при установке резисторов и диодов, и вертикальный для конденсаторов, транзисторов и микросхем.

Блок выполнен в алюминиевом. Тепловыделение высокое - понадобится крепёж микросхемы STK0029 (DA2) к корпусу усилителя, для обеспечения рассеивания тепла. В корпусе имеется металлическая вставка, к которой будет крепиться микросхема STK0029 при помощи винтов М3 ГОСТ 12415 - 66.

Маркировка деталей осуществляется на печатной плате краской ТНПФ ТУ 29-02-359-70, шрифт 3 по НО.010.007. Поясняющие надписи на передней и задней панели наносятся при помощи трафаретной печати.

4.3 Разработка технологического процесса сборки

4.3.1 Технологический анализ изделия

Несущей конструкцией для узла является печатная плата размером 120,5х64,5 мм, изготовленная из стеклотекстолита марки СФ-1-35-2 ГОСТ 10316-78. На печатной плате установлены следующие электрорадиоэлементы: постоянные резисторы МЛТ-0,125 следующих номиналов: 8,6 кОм ± 20%, 1,2 кОм ± 15%, 150 Ом ± 10%, 56 кОм ± 20%, 640 Ом ± 20%, 56 Ом ± 20%, 1 кОм ± 20%, 330 Ом ± 20%, 3 кОм ± 20%, 110 Ом ± 20%, 560 Ом ± 20%, 15 кОм ± 20%, 47 Ом ± 20%, МЛТ-1 100 Ом ± 20%, 4,7 кОм ± 20%; кондесаторы К50-24 на 2,2; 4,7; 10; 47; 100; 220 мкФ х50В, К53-1 на 330 и 470 мкФ х50В; К10-7 на 47пФ; К73-17 на 0,047мкФ; К10-17 на 33пФ; диоды DS442; стабилитрон DZA9.1; транзисторы 2SC1270; 2SA984; 2SA608; 2SC2274; микросхемы TAA480, STK0029; разъём DB9F . Все элементы, при необходимости, можно заменить на аналоги отечественного и импортного производства. При проектировании печатной платы учитывались требования отраслевого стандарта ОСТ4 010.030-81, поэтому установка некоторых электрорадиоэлементов на печатную плату может осуществляться как вручную, так и автоматизировано. Узел ремонтопригоден, т.к. к каждому электрорадиоэлементу на печатной плате обеспечен свободный доступ. Узел устанавливается в пазы боковых стенок корпуса.

4.3.2 Разработка технологического процесса сборки и монтажа

В зависимости от заданной готовой программы выпуска изделий и принятого типа производства, решение технологических задач осуществляется по-разному.

Составим схему технологического процесса изготовления усилителя

мощности звуковой частоты:

а) Изготовление печатной платы химическим методом;

б) Сборка и монтаж двухсторонней печатной платы:

- подготовка ЭРЭ к установке на ПП (обрезка и лужение ЭРЭ)

- установка ЭРЭ на ПП

- автоматизированная и ручная пайка

- промывка ПП

- сушка ПП

- покрытие лаком

- сушка в сушильном шкафу

- контроль

в) Установка печатной платы в корпус

г) крепление микросхемы STK0029 к корпусу прибора

д) регулировка усилителя

е) Проверка работы усилителя мощности звуковой частоты

ж) Подключение изделия к другим устройствам и к источнику питания

4.3.3 Выбор и обоснование оборудования и оснастки

Для данного типа производства было выбрано следующее оборудование и оснастка.

Обрезка выводов ЭРЭ:

- пинцет ГОСТ ТТ 64459-70

- бокорезы 5476-022 ТУ

- штангенциркуль ГОСТ 427-75

Лужение выводов ЭРЭ паяльником:

- перчатки хлопчатобумажные ГОСТ 10351-70

- паяльник ГОСТ 7219-77

- подставка для паяльника собственного производства

Формовка выводов ЭРЭ:

- пинцет ГОСТ ТТ 64459-70

- штангенциркуль ГОСТ 427-75

- лента с ЭРЭ собственного производства

Установка электрорадиоэлементов на плату:

- перчатки хлопчатобумажные ГОСТ 10351-70

- пинцет ГОСТ ТТ 64459-70

Промывка печатной платы:

- кисть художественная №5 ГОСТ 10597-70

- перчатки резиновые ГОСТ 11371-70

- тара для спиртобензина собственного производства

Сушка печатной платы:

- перчатки хлопчатобумажные ГОСТ 10351-70

для слесарно-сборочных и монтажных работ

- Устройство для подготовки к сборке микросхем ГГ-1875.

- Устройство для подрезки выводов микросхем ГГ-1939

- Устройство для формовки и обрезки планарных выводов ГГ-2489.

- Приспособление для формовки выводов ЭРЭ ГГ-1944.

- Приспособление для рихтовки выводов резисторов МЛТ ГГ-1422.

- Приспособление для обрезки выводов резисторов ГГ-1425.

- Стойка технологическая для печатных плат ГГ 7879-4097.

Для слесарно-сборочных и монтажных работ

- Автомат вклейки ЭРЭ в липкую ленту ГГ-1740.

- Автомат П-образной формовки выводов ЭРЭ ГГ-1611.

- Полуавтомат для подготовки к сборке микросхем в плоских корпусах со штырьковыми выводами ГГ-2126.

- Установка для зачистки проволочных выводов радиоэлементов ГГ-1614.

- Полуавтомат для укладки ЭРЭ на печатные платы УР-6 ГГ-2311.

- Полуавтомат для укладки ЭРЭ и микросхем на печатные платы, модель УР-10 ГГ-2487.

- Линия механизированной пайки ЛПМ-300 для пайки узлов на печатной плате.

- Установка вЫМ 1.240.001 для отмывки узлов на печатной плате от остатков флюса.

- Установка «Барботаж» для отмывки печатных плат от консервирующего флюса.

- Линия «Трасса» для автоматизированной установки ЭРЭ на печатную плату

5. Заключение

В результате проделанной работы удалось разработать усилитель мощности звуковой частоты с малыми искажениями. Предусмотрено подключение внешних источников питания напряжением ±25 В.

Трассировка печатной платы производилась автоматизировано. При конструировании изделия и выборе его элементной базы учитывалось доступность и дешевизна деталей для уменьшения себестоимости и простоты ремонта в случае неисправности. Конструкция печатной платы и печатных проводников обеспечивает достаточный запас прочности.

Спроектированное изделие соответствует третьему классу точности.

В данном курсовом проекте были произведены следующие виды расчётов:

- расчёт элементов печатного монтажа, конструкторско-технологический расчёт и электрический расчет;

- также разработана схема технологического процесса: был охарактеризован техпроцесс, определены операции переходов, выбраны оборудование, оснастка и оформлена документация.

В качестве исходных данных предоставлено: техническое задание, принципиальная схема устройства.

Проектируемое изделие имеет характеристики:

- подобранная элементная база, которая позволяет работать в диапазоне температур от минус 10 до плюс 50 ?С.

- для трассировки печатной платы использовалась программа автоматизированного проектирования печатных плат - P - CAD;

- габариты изделия: 120,5х64,5х70 мм;

Данное изделие является технологичным, по расчетным данным комплексный коэффициент технологичности составил 0,56.

Литература

1. Лемешева Л.В, Черников Р.Н. Методическое пособие по «Конструированию и производству радиоаппаратуры» / ККЭП, 2001.

2. Ошер Д.Н, Малинский В.Д, Теплицкий Л.А. Регулировка и испытание радиоаппаратуры / М.: Энергия. 1978.

3. Журнал «МРБ». Издание 9 / ДОСААФ СССР, 1987.

4. Лемешева Л.В. Конспект по «КиПРА» / ККЭП, 2005.

5. ГОСТ 2.104 - 68 ЕСКД. Основные надписи.

6. ГОСТ 2.105 - 95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

7. ГОСТ 2.109 - 68 ЕСКД. Основные требования к чертежам.

8. ГОСТ 2.701 - 84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы, общие требования к их выполнению.

9.ГОСТ 2.702 - 75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

10. ГОСТ 2.709 - 72 ЕСКД. Системы обозначения цепей в электрических схемах.

Размещено на Allbest.ru