Разработка УКВ передатчика

Резонансная частота контура, образуемая паразитными связями, рассчитывается по формуле

Полученная частота контура лежит вне диапазона рабочих частот проектируемого устройства.



5. Расчёт надёжности

Расчет надежности усилителя мощности заключается в вычислении показателей надежности аппаратуры по известным показателям надежности ее элементов.

Определяем интенсивность отказов элементов и компонентов с учетом условий эксплуатации устройства по формуле[10].

лi=лoiK1K2K3K4ai(tK ,KH), (4.51)

где лoi- номинальная интенсивность отказов i - го элемента или компонента (элемента надежности);

К1и К2- поправочные коэффициенты на воздействие механических факторов;

К3- поправочный коэффициент на воздействие влажности;

К4-поправочный коэффициент на давление воздуха;

аi (tK, швов KH) - поправочный коэффициент на температуру поверхности компонента (tK) и коэффициент нагрузки KH.

К1• К2= 1,46 (условие эксплуатации - автофургон).

К3= 2,0 (влажность 90 - 98% при t = 25 оС).

К4 = 1,0 (80…100 кПа)

Электрическая нагрузка характеризуется коэффициентом Кэн.

Для резисторов:

где Р=; Р?; Римп - рассеиваемые в резисторе мощности постоянного, переменного и импульсного токов;

Рдоп - допустимая мощность рассеивания Обратная по техническим условиям на данный элемент.

Для конденсаторов:

где U=; U?; Uимп - приложенные к конденсатору постоянное, переменное иимпульсное напряжения;

Uдоп -допустимое напряжение для данного элемента по техническим условиям.

Для полупроводниковых диодов в зависимости от режима работы:

Где Iпр -прямой ток диода;

Iпр.доп-допустимый максимальный ток диода

где Uобр - обратное напряжение в рабочем режиме;

Uобр.доп. -допустимые значения обратного напряжения по техническим условиям.

Для VS транзисторов:

где Рк -мощность, рассеиваемая коллектором в рабочем режиме;

Рк.доп-допустимая мощность рассеивания на коллекторе по техническим условиям.

Для аналоговых микросхем:

где Iвых -выходной ток в анализируемой принципиальной схеме;

Vп Iвых.доп- допустимый выходной ток по техническим условиям.

Все результаты по определению интенсивности отказов элементов усилителя мощности произведены для максимальной рабочей температуры среды (tсmax= 55 оС) и сведены в две таблицы 4 и 5.

В таблице 4 сведены виды интенсивности отказов элементов, разделенных на группы, их обозначения в соответствии с электрической принципиальной схемой. В таблице 5 сведены результаты расчетов частоты интенсивности отказов групп элементов с учетом соответствующих им коэффициентам (лoiK1K2K3K4ai(tK ,KH)

Таблица 4 - Интенсивность отказов элементов, разделенных по группам

№гр.	Наименование элементов	Обозначение по схеме	Кол-во эл-тов	Интенсивность отказов
1	Конденсаторы керамические	С1,С4,С6,С7,С8…С12,С14…С23,С25…С36,С38…С44	39	0,15
2	Конденсаторы алюминиевые	С5,С8,С13,С24	4	0,035
3	Конденсатор подстроечный	С37	1	0,01
4	Резисторы пленочный	R1…R8,R10…R23,R25…R45,R47	44	0,03
5	Резистор подстроечный	R9,R24,R46	3	0,04
6	Индикатор светодиодный	H1,H2	2	0,22
7	Микросхема TDA2003	D1	1	0,05
8	Диод кремниевый КД243	VD1	1	0,02
9	Диод кремниевый КД922В	VD6,VD7	2	0,035
10	Диодная сборка КД 238АС	VD9	1	0,02
11	Стабилитрон	VD4,VD10	2	0,01
12	Диод СВЧ	VD2,VD3,VD5,VD8	4	0,3
13	Транзистор кремниевый	VT1,VT2,VT5…VT7,VT10,VT13	7	0,2
14	Транзистор кремниевый	VT3,VT11	2	0,19
15	Транзистор полевой	VT4,VT12	2	0,12
16	Транзистор полевой	VT8	1	0,1
17	Катушка индуктивности	L1…L10	10	0,02
18	Разъем	XS1,XS2	10конт	0,02
19	Пайка волной		400	0,00007

Таблица 5 - Интенсивность отказов элементов с учетом их условий эксплуатации

№гр.	Температура корп. tкоC	К-т нагрузки КN	Поправочный к-т aN (t,KH)	Интенсивность отказов лON•K1K2K3K4•10-6, 1/час	Интенсивность отказов эл. группы в рабочем реж. лN•10-6, 1/час	Интенсивность отказов в гр. эл-тов лN•nN•10-6, 1/час
1	80	0,5	0,5	0,438	0,219	8,541
2	80	0,5	0,5	0,102	0,051	0,204
3	80	0,5	0,5	0,029	0,0145	0,0145
4	80	0,4	1,0	0,088	0,088	3,872
5	80	0,4	1,0	0,117	0,117	0,351
6	80	0,5	2,5	0,642	1,605	3,21
7	80	0,4	2,0	0,146	0,292	0,292
8	80	0,5	2,5	0,584	1,46	1,46
9	80	0,6	3,0	0,102	0,306	0,612
10	90	0,3	2,1	0,058	0,1218	0,1218
11	80	0,4	2,0	0,029	0,058	0,116
12	80	0,4	2,0	0,876	1,752	7,008
13	80	0,3	2,0	0,584	1,168	8,176
14	80	0,1	1,7	0,555	0,9435	1,887
15	80	0,1	1,7	0,350	0,595	1,19
16	80	0,2	1,8	0,292	0,5256	0,5256
17	80	0,2	1,0	0,058	0,058	0,58
18	80	0,5	1,0	0,058	0,058	0,58
19	80	1,0	1,0	0,0002044	0,0002044	0,08176

Находим интенсивность отказов усилителя мощности.

где лN- интенсивность отказов N- ой группы.

После установки всех числовых значений интенсивностей отказов в формулу 4.58, получим:

л?=38,82•10-61/час.

Определяем наработку на отказ:

T0 = 1 /л? (4.59)

После установки числовых значений в формулу 4.59, получим:

Найдем время наработки на отказ усилителя мощности с вероятностью 0,9

Подставляя числовые значения в формулу 4.60, получим:

Рассчитанное время наработки на отказ усилителя мощности с вероятностью 0,9 составляет 2714 ч. что гораздо больше, чем требуется по Т.З. (1000 ч.)



6. Выбор технологического оборудования, применяемого для сборки печатных плат

6.1 Выбор оборудования для автоматизированной подготовки ЭРЭ

Для отмывки платы от загрязнений используем ультразвуковую ванну. Универсальная система отмывки UNICLEAN (рисунок 3.1.1) предназначена для групповой отмывки электронных изделий и изделий точной механики.

Система состоит из 3 ванн для отмывки и 1 камеры сушки.

Данная ванна обладает достаточно хорошей производительностью, но достаточно дорогая.

Рисунок3.1.1

Отмывочная жидкость ZESTRONFA+

ZESTRON® FA+ - Высокоэффективная промывочная жидкость на основе спиртовых модифицированных соединений (рисунок 3.1.2). Она является универсальным средством позволяющим отмывать все типы загрязнений возникающих в процессе изготовления и сборки печатных плат.



Рисунок 3.1.2

6.2 Выбор оборудования, применяемого для автоматизированной пайки ЭРЭ

Пайка соединений металлов с неметаллическими материалами

Пайкой можно получить соединения металлов со стеклом, кварцем, фарфором, керамикой, графитом, полупроводниками и другими неметаллическими материалами.

Ввиду различия в физико-химических свойствах металлов и неметаллических материалов природа связи в паяных швах будет иной, чем в соединениях между металлами. При пайке металлов основным условием образования прочного паяного соединения является удаление с поверхности соединяемых металлов и припоя слоя окислов. При пайке же металлов с неметаллическими материалами, такими, как стекло, кварц и др., состоящими из окислов, образование паяного соединения будет происходить между металлом и окислами элементов. При пайке металлов с графитом и полупроводниками соединение создается между еще более различными по природе материалами. Ввиду резкого различия коэффициентов термического расширения и других свойств металлов и неметаллических материалов технологические процессы пайки последних разработаны в меньшей степени, чем для металлов.

Пайка алюминия припоями ПОС затруднительна, но все же возможна, если оловянно-свинцовый припой содержит не менее 50 % олова (ПОС 50, ПОС 61, ПОС 90).

В качестве флюса применяют минеральное масло. Лучшие результаты получаются при использовании щелочного масла (для чистки оружия после стрельбы). Удовлетворительное качество пайки обеспечивает минеральное масло для швейных машин и точных механизмов.

Пайка алюминия припоем П250А. Припой содержит 80 % олова и 20 % цинка. Коррозионная стойкость паяных швов, выполненных припоем П250А, несколько ниже, чем выполненных оловянно-свинцовыми припоями.

Флюс представляет собой смесь олеиновой кислоты и йодида лития. Йодид лития (2--3 г) помещают в пробирку или колбу и добавляют 20 мл (около 20 г) олеиновой кислоты (в состав флюса может входить от 5 до 17 % йодида лития). Смесь слегка подогревают, опустив пробирку в горячую воду, и перемешивают до полного растворения соли. Готовый флюс сливают в чистую стеклянную посуду и охлаждают. Если используется водная соль лития, то при ее растворении на дно пробирки опускается слой водной смеси, а флюс всплывает, и его осторожно сливают. Перед пайкой жало хорошо прогретого паяльника (температура жала должна быть около 350 °С) зачищают и лудят припоем П250А, пользуясь чистой канифолью. Соединяемые поверхности деталей смачивают флюсом, лудят и паяют. После охлаждения остатки флюса удаляют тампоном из ткани, смоченным в спирте, и покрывают шов защитным лаком. Флюс в процессе пайки не выделяет токсичных или обладающих резким запахом веществ. С ткани и кожи рук он легко смывается водой с мылом.

Пайка нихрома (нихром с нихромом, нихром с медью и ее сплавами, нихром со сталью) может быть осуществлена припоем ПОС 61, ПОС 50, хуже-- ПОС40 с применением флюса следующего состава, г: вазелин-- 100, хлористый цинк в порошке--7, глицерин--5. Флюс приготовляют в фарфоровой ступке, в которую кладут вазелин, а затем добавляют, хорошо перемешивая до получения однородной массы, последовательно хлористый цинк и глицерин.

Соединяемые поверхности тщательно зачищают шлифовальной шкуркой и протирают ваткой, смоченной в 10 %-ном спиртовом растворе хлористой меди, флюсуют, лудят и только после этого паяют.



7. Выбор припоя и флюса, применяемых для пайки

7.1 Выбор припоя

Выбор припоя производят в зависимости от таких факторов: от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, от температурных ограничений, от размера деталей, от требуемой механической прочности, от коррозийной стойкости и др.

Для пайки толстых проводов используют припой с температурой плавления более высокой, чем для пайки тонких проводов.

В некоторых случаях необходимо учитывать и электропроводность припоя (напоминание: удельное сопротивление олова равно 0,115 Ом х мм2/м, а свинца -- 0,21 Ом х мм2/м).

При пайке монтажных проводов радиоаппаратуры удобно пользоваться оловянно-свинцовыми припоями, отлитыми в виде тонких прутков диаметром 2 - 2,5 мм. Такие прутки можно изготовить самому, выливая расплавленный припой в сосуд, в дне которого заранее проделано отверстие. Сосуд при этом следует держать над листом жести или металлической плитой. После остывания прутки следует разрезать на куски необходимой длины.

Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса. Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнены следующие условия: поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов, деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Определенные трудности при этом возникают в случае больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.

7.2 Выбор флюса

Флюс -- это вспомогательный материал, который призван во время пайки удалять оксидную пленку с деталей, подвергаемых пайке, и обеспечивать хорошее смачивание поверхности детали жидким припоем. Без флюса припой может не прикрепиться к поверхности металла. Назначение флюсов: надежно защищают поверхность металла и припоя от окисления, улучшают условия смачивания металлической поверхности расплавленным припоем.

Действие флюса зависит от его состава, имеемые флюсы: или растворяют окисные пленки на поверхности металла (а иногда и сам металл), или предохраняют металл от окисления при нагреве. Таким образом, флюс образует защитную пленку над местом пайки.

Флюс уже содержится в современном припое в виде тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по поверхности жидкого металла. Флюсом покрывают поверхности уже залуженных металлов также и перед их соединением (собственно пайкой). При этом флюс является ПАВ, то есть Поверхностно Активным Веществом. После соприкосновения деталей избыток флюса между ними вылезает наружу и все время испаряется потому, что температура его испарения ниже, чем у припоя.

Флюсы бывают разные. Например, для ремонта металлической посуды пользуются «паяльной кислотой» -- раствором цинка в соляной кислоте. Паять радиоконструкции с таким флюсом нельзя -- со временем он разрушает пайку. Для радиомонтажа надо применять флюсы, в которых нет кислоты, например, канифоль.



8. Выбор жидкости для чистки ПП

Жидкости предназначены для отмывки изделий от флюсов после пайки. При выборе очистной жидкости необходимо учитывать остаток, растворяющую способность, время и условие отмывки, влияние на элементы конструкции, токсичность и пожароопасность.

Водорастворимые флюсы отмываются в проточной холодной и горячей воде с использованием мягких щеток. Канифольные флюсы в процессе индивидуальной пайки промывают этиловым спиртом; при групповой пайке применяют ультразвуковую очистку щетками со спирто-бензиновой смесью; в трихлорэтане или хлористом метилене.

Выбранный припой ПОС-61 по ГОСТ 21 931-76 легко удаляется спиртом или спиртовой смесью, горячей водой, не обладает коррозионными свойствами, что особенно важно при длительной эксплуатации изделия.

В качестве очистной жидкости выбираем этиловый спирт.



9. Выбор материала защитного покрытия

Радиоэлектронную аппаратуру используют в различных климатических условиях, и на надежность её работы оказывают влияние такие параметры окружающей среды как температура, влажность, наличие пыли.

Для защиты радиоаппаратуры широко применяется герметизация отдельных элементов сборочных единиц или всего изделия в целом. Она позволяет стабилизировать процессы, происходящие на поверхности или в объеме. Основную часть материалов, использующихся для герметизации, составляют органические полимеры, полистирол и фторопласт, которые обладают высокими диэлектрическими и механическими свойствами.

По виду герметизирующие полимерные материалы разделяют на компаунды, лаки и эмали. Пропиточные лаки состоят из плёнкообразующих веществ (масел, натуральных и синтетических смол) и растворителей, в которые при необходимости вводят пластификаторы, ускорители отвердевания (сиккативы), фунгициды (противогрибковые вещества). Наибольшее распространение для пропитки гетинакса, текстолита и стеклотекстолита получили алкидно-фенольный лак ФЛ-98, кремнийорганический лак КЛ-835, полиэфирноэпоксидный лак ПЭ-933 и др.

Компаунды представляют собой смесь, не содержащую растворителей, на основе полимерных материалов, отвердителей, наполнителей, пластификаторов, пигментов и других специальных добавок, к которым относят:

эпоксидные компаунды, применяющиеся для заливки низко- и высоковольтных трансформаторов, выпрямителей, функциональных блоков;

эпоксиднотиоколовые компаунды 10-200 и 12-200 для заливки линий задержки, импульсных трансформаторов и дросселей, магнитных матриц ЭВМ;

эпоксидные компаунды на основе высокомолекулярного каучука (30-317Д, 31-138ДФ);

порошкообразные герметизирующие материалы, к которым относятся компаунды ЭП-49, ЭПВ-10, ПЭП-177, порошкообразные таблетированные компаунды, а также быстроотвердевающие материалы «премиксы» - КЭП-2, КФ-1 и др.;

Пенокомпаунды: к этой группе герметизирующих материалов относятся пенополиуретаны (ПУ-101Т, ППУ-3М-1), вспенивающийся полистирол (ПСВ), кремнийорганический пенопласт (К-40), пеногерметики на основе низкомолекулярных кремнийорганических каучуков («Силпен», ВПГ-2), пеноэпоксиды (ПЭ-9, ПЭН-И-80К) и др.

Также для герметизации широко применяются эмали: составы, в которые кроме плёнкообразующих веществ, введены частицы наполнителей и пигментов.

В связи с тем, что аппаратура используется во всех климатических зонах, в том числе и в зонах с повышенной влажностью, для защиты от воздействий внешних факторов плату этой аппаратуры предлагается покрывать защитным лаком, который должен обладать следующими свойствами:

Высокой влагостойкостью.

Эластичностью.

Малыми диэлектрической проницаемости и тангенсом угла потерь.

Температурной ёмкостью.

Всем перечислимым требованиям соответствует лак УР-231 по ТУ-10-863-84. Он отличается повышенной эластичностью, влагостойкостью, является дешевым, обеспечивает достаточную влагозащиту. Лак наносят на поверхность погружением либо кисточкой в два-три слоя с последующей сушкой при температуре 18...23°С.



10. Контроль печатной плиты

Технический процесс изготовления печатных плат состоит из большого числа взаимосвязанных операций, при выполнении которых возникают неучтенные и труднопредсказуемые возмущения приводящие к отклонению выходных параметров от номинальных

Контроль и испытание печатных плат предназначены для определения качества изготавливаемых изделий, по которым понимают степень их соответствия требованиям чертежа, техническим условиям, отраслевых и государственных стандартов.

На повышения качества влияет:

- Входной контроль исходных материалов.

- Строгое соблюдение режима и последовательности операций процесса производства.

- Использование автоматизированного технологического оборудования со встроенными средствами активного контроля.

- Проведение испытаний

- Организация системы управления качеством

Входному контролю подвергается каждая партия, поступающая на производство диэлектрика, фоторезиста, трафаретной печатной краски. Особое внимание уделяется технологическим свойствам материала.

Операционный контроль качества производиться более ответственно из - за технологических операций, тщательно проверяется качество фотошаблонов, сетчатых трафаретов, монтажных отверстий межслойных соединений МПП.

Высокая надежность операционного контроля сводит число дефектных изделий на минимум при выходном контроле.

Основными видами выходного контроля печатных плат являются:

- Контроль внешнего вида.

- Инструментальный контроль геометрических параметров и степени точности выполнения отдельных элементов.

- Определение целостности токопроводящей цепи, сопротивления изоляции.

При проведении контроля печатных плат могут быть выявлены такие дефекты как: отслоение элементов печатного монтажа, выход отверстий за пределы контактных площадок, вздутие, коробление, короткое замыкание между элементами печатного монтажа, разрыв токопроводящих цепей.

Для контроля печатных плат используют специальное оборудование, например геометрические характеристики печатных плат -толщина , диаметр отверстий, расстояние между их центрами, величина их коробления, габаритные размеры, Смещения отверстий контролируются с помощью стандартных инструментов, таких как КПП - 1 (РФ), VS/4 (Великобритания).



Заключение

В настоящем проекте проведена разработка усилителя мощности портативной радиостанции, применение которого увеличивает дальность радиосвязи и улучшает ее качество.

В разделе проведен анализ передовых направлений в конструкторских разработках современных высокочастотных усилителей мощности.

В разделе были рассмотрены вопросы схемной и конструкторской оптимизации устройства с целью получения высоких технических и эксплуатационных характеристик. Проведены расчеты, подтверждающие соответствие параметров разрабатываемого усилителя мощности требованиям технического задания.

В разделе проведен качественный и количественный анализ ТКИ, который показал, что разрабатываемое устройство является более технологичным, чем базовое.

Проведенные расчеты в экономическом анализе нового изделия показали, что оно является конкурентоспособным, т.е. превосходит существующие аналоги по конструктивным показателям, функциональным возможностям и эксплуатационным характеристикам, а также ниже их по цене.

Выявлены и проанализированы опасные и вредные факторы, влияющие на человека и экологию, определены пути по уменьшению этих факторов и их опасного влияния.

Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод, что цель проектирования была достигнута.



Список использованной литературы

1. Автоматизация производства РПУ. Технология сборки РПУ/ Конспекты лекций..

2. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства: Учебник/ А. П. Достанко, В. Л. Ланин, А. А. Хмыль, Л. П. Ануфриев; Под общ. ред. А. П. Достанко. ? Мн.: Высш. шк., 2012. ? 415 с.: ил.

3. Охрана труда: учеб. пособие / А.А. Челноков, Л.Ф. Ющенко.? 2-е изд., испр. ? Минск: Высш. шк., 2006. ? 463 с.

4. Типы, формы и методы организации производства (из книги «Организация производства и управление предприятием»)/

5. Журнал "Радио", 2006, № 1, С. 69-70.

Интернет-ресурс:

http://www.cfin.ru/management/manufact/prod_types.shtml

5. Элинформ. Информационный портал по технологиям производства электроники: http://www.elinform.ru/articles.htm

6. Конструкции и материалы печатных плат. Основные понятия и терминология печатных плат: http://pselectro.ru/article/7/84/

Размещено на Allbest.ru

...