Конструирование печатной платы для блока горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский Государственный Технический Университет - УПИ»

Кафедра ФМПК

Курсовая работа

Основы проектирования приборов и систем

Конструирование печатной платы для блока горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа

Преподаватель

Кудинов С.И.

Студент

Малахевич Е.Н.

Екатеринбург 2008

Содержание

Введение

1. Техническое задание

2. Структурная схема блока горизонтального отклонения

3. Анализ технического задания

4. Конструкторские расчеты элементов печатной платы

4.1 Выбор метода изготовления печатной платы

4.2 Расчет площади поверхности печатной платы

5. Выполнение работы

Заключение

Библиографический список

Приложение

Введение

Целью данной курсовой работы является изучение методики и получение практических навыков проектирования и трассировки печатных плат с использованием специализированного пакета P-CAD 2002. В соответствии с техническим заданием, в ходе выполнения данной работы необходимо разработать макет печатной платы третьего класса точности. При проектировании использовалась уже разработанная ранее схема блока горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа.

1. Техническое задание

Сконструировать печатную плату для блока горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа.

Элементная база: Операционные усилители, транзисторы, конденсаторы, резисторы, диоды, кварцевый резонатор, стабилитроны;

Длительность импульса: 1мкс - 1 мс;

Входной сигнал: периодический, произвольной формы амплитудой 10 - 1000 мВ.

Выходной сигнал: Пилообразное напряжение амплитудой 80 В.

2. Структурная схема блока горизонтального отклонения

Основной функцией блока является генерация линейно изменяющегося напряжения для отклонения луча ЭЛТ в горизонтальной плоскости. Структурная схема блока представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 Структурная схема БГО

Назначение основных блоков БГО:

Входное устройство предназначено для деления входного сигнала, а также формирования сигнала для блока запуска и синхронизации.

Схема запуска предназначена для формирования запускающего импульса при достижении входным сигналом порогового значения напряжения. Для запуска может быть использован сигнал с УВО или внешний сигнал, поданный на гнездо входа синхронизации. Это буферный каскад, он находится на входе БГО и выполняет функции сопряжения БГО с внешними цепями запуска и УВО.

Схема управления генератором линейно изменяющегося напряжения - управляет запуском генератором линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Основное назначение выработка сигнала заданной длительности. Здесь осуществляется выбор автоколебательного или ждущего режима. Схема управления выполнена в виде триггера Шмитта на операционном усилителе (ОУ).

ГЛИН осуществляет пропорциональное преобразование временного интервала в напряжение с заданным коэффициентом усиления. То есть формирует ЛИН, которое управляет ходом луча на ЭЛТ.

Устройство управления бланкирующими пластинами осуществляет гашение луча при обратном ходе луча.

Фазоинверсный каскад предназначен для согласования несимметричного выхода предварительного усилителя с дифференциальным входом оконечного каскада. ФИ позволяет получить два выходных сигнала, равных по амплитуде, но противоположных по фазе.

Оконечный каскад нагружен на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ и создает в нагрузке симметричное парафазное отклоняющее напряжение.

Генератор - калибратор является отдельным независимым блоком, предназначенным для генерации фиксированных (по амплитуде и частоте) прямоугольных импульсов, служащих для точной установки коэффициента усиления (УВО) и длительности развертки (БГО).

3. Анализ технического задания

Схема блока горизонтального отклонения характеризуется следующими особенностями, которые определяют конструкцию соответствующей печатной платы:

Наличие нескольких управляющих элементов, органы управления которых выносятся на переднюю панель всего прибора. Такие элементы (переключатели и переменные сопротивления) не устанавливаются на плате, а подключаются к ней через разъем или контактные площадки;

На плату должны подаваться постоянные и переменные напряжения с существенно различающейся амплитудой. Поэтому низковольтные и высоковольтные каскады необходимо размещать на необходимом расстоянии друг от друга. Кроме того, низковольтные сигналы могут быть поданы на плату через многоконтактный разъем, а высоковольтные - путем подсоединения к контактным площадкам;

Так как на плату подается высокое напряжение, то масса элементов, подключенных к нему, достаточно высока. Это обстоятельство выдвигает дополнительные требования к толщине и прочности печатной платы. Однако в рамках данной курсовой работы прочностные характеристики платы не учитываются.

лучевой осциллограф печатный плата

4. Конструкторские расчеты элементов печатной платы

4.1 Выбор метода изготовления печатной платы

В связи с большим количеством элементов была выбрана двухсторонняя печатная плата. Для создания двухсторонней печатной платы используется комбинированный позитивный метод. Выполним плату по третьему классу точности.

4.2 Расчет площади поверхности печатной платы

Общая площадь поверхности ОУ, транзисторов, диодов, стабилитронов, резисторов и конденсаторов составляет:

(4)

Определим площадь поверхности печатной платы:

(5)

где SПП - площадь поверхности печатной платы;

- площадь поверхности элементов схемы;

К - коэффициент пересчета.

Следует, однако, учесть, что близкое расположение элементов на плате может привести к ее неработоспособности вследствие больших помех и наводок со стороны высоковольтных компонентов. Кроме того, необходимо место для размещения контактны площадок, маркировки элементов краской и крепежных отверстий. Поэтому при размещении элементов была использована плата площадью 21000 мм2.

5. Выполнение работы

Проектирование печатной платы проводилось при помощи пакета программ для конструирования радиоэлектронной аппаратуры Pcad 2002.

Для разработки УГО используется модуль создания символов Symbol Editor. С его помощью были созданы обозначения, полностью соответствующие действующим стандартам.

Для создания посадочных мест используется модуль создания посадочных мест Pattern Editor. В нем были сформированы:

Набор контактных площадок в слое Top;

Изображение в слое Top Silk - для маркировки верхнего слоя платы;

Изображение в слое Top Assy - для указания реальных габаритных размеров элемента. При создании посадочного места указываются атрибуты элемента (Ref Des, Type) в слое Top ASSY.

Для создания компонентов был применен менеджер библиотек Library Executive. При создании компонента указывалось:

- посадочное место;

- УГО;

- Ref Des;

- количество и перечисление типов, входящих в него элементов - Gate;

- описание факта однотипности входящих в компонент элементов - Gate Eq;

- подключение к реальным выводам корпуса (Pad Number) условных входов и выходов символов элементов (Pin Des), а также цепей питания.

Для создания электрической схемы использовался редактор схем Schematic. С помощью команды Place Part устанавливаются компоненты, а с помощью команды Place Wire создаются связи между компонентами схемы.

Созданная электрическая схема из редактора Schematic переносится в редактор PCB, в котором проводится ручная компоновка и автоматическая трассировка платы. PCB позволяет выводить на печать различные слои платы, что открывает возможность создания чертежей различного типа.

Заключение

В результате проведенной курсовой работы была сконструирована печатная плата для блока горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа с помощью системы проектирования радиоэлектронной аппаратуры Pcad 2002. В ходе проектирования были выполнены все требования технического задания.

Разработанный блок может работать в режимах внешней и внутренней синхронизации, ждущей и непрерывной развертки. Благодаря наличию калибратора и плавной регулировки длительности, обеспечена возможность калибровки горизонтальной развертки. Предусмотрена возможность регулировки полярности и уровня синхронизации, яркости изображения ЭЛТ и смещения изображения по горизонтали.

Библиографический список

1 Блок горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа: учебно-методическое пособие / А.И. Слесарев. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 74с.

2 Проектирование электронных устройств / Воробьев Н.И. - М.: 1989

3 RC - усилители на дискретных элементах : методические указания к лабораторному практикуму по курсу “Электроника”/ Кортов В.С., Кирпа В.И., Монаxов А.В. - Екатеринбург.: УГТУ-УПИ 1994

4 Усилители на интегральных микросхемах : методические указания к лабораторному практикуму по курсу “Электроника”/ Кортов В.С., Кирпа В.И., Монаxов А.В. - Екатеринбург.: УГТУ-УПИ 1994

5 Справочник по отечественным и зарубежным полупроводниковым приборам: транзисторам, тиристорам, диодам. Шульгин О.А., Шульгина И.Б., Воробьев А.Б. Version 1.01

6 Справочник по аналоговым микросхемам и аудиоаппаратуре. Шульгин О.А., Шульгина И.Б., Воробьев А.Б. Version 1.01

7 Бондарь В.А. Генераторы линейно изменяющегося напряжения. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 160 с.

8 Пароль Н.В., Бернштейн А.С. Осциллографические электронно-лучевые трубки: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 96 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Выи. 1142).

9 Е.К. Блюдин, З.М. Боднар и др. Портативные осциллографы. М., Сов. радио, 1978, 264 с.

10 Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства: Учеб. Пособие для вузов. 3-е издание.- М.: Высшая школа., 1989. -527с.

11 ГОСТ 2.701-84 Схемы, виды и типы. М.:ГОСИЗДАТ 1984

12 ГОСТ 2.702-75 Правила выполнения электрических схем. М.:ГОСИЗДАТ 1975

13 ГОСТ 2.710-81 Буквенно-цифровые условные обозначения. М.:ГОСИЗДАТ 1981

14 ГОСТ 2.721-74 Обозначения общего применения. М.:ГОСИЗДАТ 1974

15 ГОСТ 2.728-74 Резисторы, конденсаторы. М.:ГОСИЗДАТ 1974

16 ГОСТ 2.730-81 Полупроводниковые приборы. М.:ГОСИЗДАТ 1981

17 ГОСТ 7.32-2001 Структура и правила оформления промежуточного или заключительного отчетов по научно-исследовательской работе

18 Лопаткин А.В. Проектирование печатных плат в системе P-CAD 2001. Учебное пособие для практических занятий - Нижний Новгород, НГТУ, 2002 г. 190 с.

Приложение А

Перечень элементов

Размещено на Allbest.ru