Анализ и дополнение принципиальной схемы

Анализ и дополнение принципиальной схемы

Выбор типов и номиналов элементов

Будем использовать выводной монтаж. В качестве маломощных резисторов R1…R4, R6…R13, R15, R16 будем использовать резисторы С1-4, с номинальной мощностью рассеяния 0,125 Вт и диапазоном сопротивлений 1 Ом…2 МОм. Данные резисторы представляют собой неизолированные резисторы с углеродистым проводящим слоем, которые предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа [4].

В качестве мощного резистора R14 будем использовать резистор МОУ-5, с номинальной мощностью рассеяния 5 Вт и сопротивлением 33 Ом. МОУ-5 — это металлоокисные резисторы, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа [4].

В качестве подстроечного резистора R5 будем использовать резистор СП3-19А. СП3-19А — подстроечный однооборотный резистор с круговым перемещением подвижной системы предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного и импульсного тока, для печатного монтажа. Номинальная рассеиваемая мощность выбранного резистора составляет 0,5 Вт, номинальное сопротивление —
330 Ом [4].

В качестве керамических конденсаторов С1, C2, С4…C7 будем использовать конденсаторы К73-17, которые представляют собой полиэтилентерефталатные защищённые конденсаторы, предназначены для работы встроенных элементов внутри комплектных изделий в цепях постоянного, переменного тока и в импульсном режиме. Диапазон номинальных емкостей составляем (0,01…1) мкФ, номинальное напряжение 250 В. В качестве электролитического конденсатора С3 будем использовать конденсатор К50-68-100-40. К50-68 — электролитические конденсаторы, предназначенные для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока, и в импульсных режимах вторичных источников питания и преобразовательной техники[6]. В качестве диода будем использовать диод 1N4148.

В качестве маломощных транзисторов VT1…VT3 будем использовать транзисторы BC547. Данные транзисторы представляют собой кремниевые n-p-n усилительные высокочастотные маломощные транзисторы. Предназначены для работы в схемах усилителей высокой, промежуточной и низкой частоты. Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером составляет 50 В, максимальный ток коллектора — 100 мА, максимальная рассеиваемая мощность — 500 мВт, граничная частота коэффициента передачи тока в схема с общим эмиттером — 150 МГц [7].

При выборе мощного транзистора будем учитывать следующие основные параметры:

— рабочую частоту;

— рассеиваемую мощность;

— напряжение питания;

— ток, протекающий через транзистор.

Определим полную мощность P_VT4 потребляемую транзистором VT4. Для этого воспользуемся заданными значениями мощностей рассеиваемой на транзисторе. Коэффициент полезного действия примем равным 50%. С учетом вышесказанного, получим

Определяем ток , потребляемый транзистором от источника питания

В качестве транзистора VT4, будем использовать транзистор КТ903А. Данный транзистор представляет собой генераторный, структуры n-p-n, кремниевый, мезапланарный транзистор. Основное назначение — автогенераторы и усилители мощности. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 30 Вт, максимально допустимый ток — 3 А, граничная частота коэффициент передачи — 120 МГц[5].

В качестве разъёмов для сигнального входа XS1 и выхода XS2 будем использовать разъёмы типа СР-50-76ПВ90.

Анализ элементной базы

Основные электрические и конструктивные характеристики элементной базы представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1— Электрические и конструктивные характеристики элементной базы

Наименование	Кол.,   шт.	Конструкционные параметры	Параметры внешних воздействий
Масса, г.	Устано- вочная площадь,	Диаметр выводов, мм	Диапазон темпера- тур, град.	Вибрация	Удары
, Гц	n ,ед. g	n ,ед. g
Конденсаторы: К73-17- 0,01 мкФ ±5%		1,5		1,0	–60…155		―	—
К73-17- 0,033 мкФ ±5%		1,5		1,0	–60…155		―	—
К50-68- 100 мкФ-40 В		2,8		0,8	–60…85		―	―
К73-17- 0,022 мкФ ±5%		1,5		1,0	– 60…155		—	—
К73-17- 680 пФ ±5%		1,5		1,0	–60…155		―	—
К73-17- 1 мкФ ±5%		1,5		1,0	–60…155		―	―
К50-68- 200 мкФ-40 В		2,8		0,8	– 60…85		―	―
К50-68- 5000 мкФ-40 В				0,8	– 60…85	10…30	―	―
Резисторы: С1-4-0,125- 220 Ом ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 1,2 кОм ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 3,3 кОм ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 4,7 кОм ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
СП3-19А – 0,5 -330 Ом					–60...155		―	―
С1-4-0,125- 1,1 кОм ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 2,4 кОм ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 680 Ом ±5%		0,18		0,6	–60...125
Наименование	Кол.,   шт.	Конструкционные параметры	Параметры внешних воздействий
Масса, г.	Устано- вочная площадь,	Диаметр выводов, мм	Диапазон темпера- тур, град.	Вибрация	Удары
, Гц	n ,ед. g	n ,ед. g
С1-4-0,125- 120 Ом ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 180 кОм ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 6,8 кОм ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 680 Ом ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,125- 100 Ом ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
МОУ-5-5- 33 Ом ±5%					–60...155		―	―
С1-4-0,5- 3,6 кОм ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
С1-4-0,25- 100 Ом ±5%		0,18		0,6	–60...125		―	―
Диод 1N4148		0,14		0,6	–60...125		―	―
Диодный мост DB104				0,8	–55…150		―	―
Светодиод АЛ307АМ				0,6	–60…85		―	―
Транзисторы: BC547		0,18		0,7	– 60…100		―	―
КТ903А				1,2	– 60…125		―	―
ТАН1-127/220-50				—	–60…100		―	―

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения:

— f_в — частота вибраций;

— n— перегрузка (ускорениеа связанно с перегрузкой следующим соотношением ).

Согласно данным представленным в таблице 2.1 наименее термостойкими элементами является конденсаторы К50-68, предельно допустимая температура которых составляет =85 °С. По заданию максимальная температура окружающей среды составляет = 60 °С. Определим допустимый перегрев

°С.

Так как перегрев превышает 10°С, то тепловой режим можно обеспечить естественным воздушным охлаждением.

Из анализа вибрационных характеристик элементной базы можно сделать вывод, что не требуется применять амортизацию.

Выбор конструктивных решений

Разбиение принципиальной схемы

Для удобства в эксплуатации и ремонте, на лицевую панель прибора были вынесены следующие элементы: светодиод, выключатель S1, входной ХS1 и выходной ХS2 разъёмы. На заднюю стенку вынесен мощный транзистор VT4 , предохранитель FU1 и разъём подключения питания ХP1.

На днище корпуса крепится трансформатор. Остальная часть схемы выполняется с использованием технологии печатного монтажа. Внешние соединения печатного узла осуществлены проводами через контактные лепестки.

Расчет показателей надежности

ВЫВОДЫ

В результате проделанной работы было проведено проектирование на конструктивном уровне "блок". Изделие является автономным и предназначено для питания от сети переменного тока 220 В с частотой 50 Гц. Прибор разрабатывался с тем учетом, что он будет эксплуатироваться на борту самолета.

В ходе конструирования были добавлены: Г-образный фильтр (для уменьшения влияния помехи кондуктивного типа на каскады предварительного усиления), схема была дополнена источником питания.

Из анализа элементной базы был сделан вывод, что устройство не требует дополнительной амортизации, а для обеспечения охлаждения мощных транзисторовони были вынесены на заднюю стенку корпуса.

Исходя из суммарной установочной площади элементов, плату выбрал с размерами 125х120 мм, с толщиной 1,5 мм. Ширина проводников составила 0,4 мм.

Была рассчитана наработка безотказной работы до вероятности 0,9, которая составила 23364,39ч.

Библиографический список

1. Методические указания по оформлению текстовых работ для студентовдневной и заочной форм обучения направления 6.050901 — «Радиотехника» /СевНТУ; сост. В.Г. Слёзкин.— Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2010.— 20 с.

2. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры» для студентовдневной и заочной форм обучения направления 050901 — «Радиотехника» /СевНТУ; сост. В.Г. Слёзкин.— Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2013.— 46 с.

3. Горобец А.И. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы) / А.И. Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронкевич.— К. :Техника, 1985.— 312 с.

4. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: справочник / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренко; под ред. Акимова Н.Н. — Минск: Беларусь, 1994.— 591 с.

5. Полупроводниковые приборы: транзисторы / Н.Н. Горюнов [и др.]; под ред. Горюнов Н.Н. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 904 с.

6. ОАО «Элеконд» [Электронный ресурс] /Элеконд.— http://www.elecond.ru.
— 13.03.2015.

7. Чип и дип. Приборы и электронные компоненты [Электронный ресурс] / Чип и дип.— http://www.chipdip.ru.— 13.03.2015.

Анализ и дополнение принципиальной схемы