Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ГОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ)

Факультет радиотехники и электроники

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Основы конструирования электронных средств»

Тема: Усилитель мощности звуковой частоты для радиомегафона

Разработал студент Щербашин А.В.

Руководитель Башкиров А.В.

2017



Содержание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Конструктивные расчеты

2.1 Расчет площади печатной платы

2.2 Расчет коэффициента заполнения платы по объему

2.3 Расчет коэффициента заполнения платы по массе

2.4 Расчет надежности

Заключение

Список литературы

Приложение А



Введение

Одним из важнейших направлений развития научно-технического прогресса в настоящее время является развитие электроники. Достижения электроники влияют на развитие общества.

Электронные устройства применяются во многих отраслях промышленности, транспорта, связи, а также в быту. Наиболее часто применяемыми электронными устройствами являются такие, как автоматическое технологическое оборудование, радио- и TV аппаратура, персональный компьютер, микропроцессоры, усилители сигналов, счётчики, интегральные микросхемы и т.д.

Конструирование является частью общего процесса проектирования или разработки изделия, содержащего такие взаимосвязанные этапы, как разработка структурной и принципиальной электрических схем, собственно конструирования, разработка технологии, внедрение изделия в производство и эксплуатацию.

Целью данного курсового проекта является разработка «Усилителя мощности звуковой частоты». Так же целью курсового проекта является приобретение теоретических и практических навыков конструирования и проектирования РЭС с учетом технического задания и условий эксплуатации. Итогом работы станет конструкционные расчеты и комплект соответствующей конструкторской документации.



1. Анализ технического задания

Объектом проектирования в курсовом проекте является усилитель мощности звуковой частоты для радиомегафона представленный на рисунке 1.

Рисунок 1 - Эскиз схемы электрической принципиальной УМЗЧ

УМЗЧ собран на двух микросхемах К174УН7 включенных по мостовой схеме. При питании от батареи напряжением 12 В на нагрузке, равной 4 Ом, он развивает мощность 7 Вт. Используются элементы поверхностного монтажа.

Требования по надежности - совокупность количественных и (или) качественных требований к безотказности, долговечности, ремонтопригодности, выполнение которых обеспечивает эксплуатацию изделий с заданными показателями эффективности, безопасности, живучести и других составляющих качеств, зависящими от надежности изделия, или возможности применения данного изделия в качестве составной части другого изделия с заданным уровнем надежности.

Все составляющие элементной базы должны быть технически совместимы друг с другом по входным и выходным параметрам, питанию, габаритным размерам.

Показатель надежности для УМЗЧ согласно варианту составляет 11800 часов наработки на отказ.

Годовой объем продукции составляет 1900 штук в год, что соответствует мелкосерийному производству.



2. Конструктивные расчеты

Производятся проверочные расчеты основных показателей качества на соответствие требованиям ТЗ. Данные расчеты включают в себя:

- расчет площади печатной платы;

- расчет коэффициента заполнения печатной платы по объему;

- расчет коэффициента заполнения печатной платы по массе;

- расчет надежности изделия.

Результаты расчета приведены в разделах 2.1 - 2.4.

2.1 Расчет площади печатной платы

Перед разработкой конструкции необходимо правильно рассчитать площадь платы, так чтобы все компоненты свободно помещались на печатной плате, но и в то же время не было нецелесообразных пустот, за счет которых увеличатся габаритные размеры платы.

Габаритные размеры, используемых электрорадиоэлементов, приведены в приложении А.

Площадь платы вычисляется по формуле

где - сумма всех элементов;

- коэффициент заполнения платы элементами ().

Суммарная площадь всех радиоэлементов рассчитывается по формуле:



где - суммарная площадь переключателей;

- суммарная площадь конденсаторов;

- суммарная площадь микросхем;

- суммарная площадь микрофона;

- суммарная площадь резисторов;

- суммарная площадь переменных резисторов.

Для рассматриваемого устройства:

;

;

;

;

;

;

;

Выберем габаритные размеры печатной платы равные и . Тогда площадь платы, с учетом выбранных размеров составит .

Тогда фактический коэффициент заполнения будет равен

2.2 Расчет коэффициента заполнения платы по объему

Коэффициент заполнения платы по объему определяется как отношение суммарного объема радиоэлементов к габаритному объему изделия

где - суммарный объем всех элементов;

- объем печатной платы.

Объем печатной платы (габаритный объем) определяется как произведение площади печатной платы на максимальную высоту элемента.

Суммарный объем, занимаемый элементами, находится по формуле

где - суммарный объем переключателей;

- суммарный объем конденсаторов;

- суммарный объем микросхем;

- суммарный объем микрофона;

- суммарный объем резисторов;

- суммарный объем переменных резисторов.

Для рассматриваемого устройства:

;

;

;

;

;

;

;

.

Коэффициент заполнения платы по объему составляет

2.3 Расчет коэффициента заполнения платы по массе

усилитель мощность звуковая частота

Коэффициент заполнения платы по массе рассчитывается по формуле

где - суммарная масса всех элементов;

- масса печатной платы.

Суммарная масса элементов, монтируемых на плате, находится по формуле

где - суммарная масса переключателей;

- суммарная масса конденсаторов;

- суммарная масса микросхем;

- суммарная масса микрофонов;

- суммарная масса резисторов;

- суммарная масса переменных резисторов;

Для рассматриваемого устройства:

;

;

;

;

;

;

.

Масса печатной платы рассчитывается как сумма масс всех элементов и масса самой подложки изготовленной из стеклотекстолита СФ-1-35Г

Масса подложки определяется по формуле

где - плотность стеклотекстолита равная

- объем подложки (

- толщина стеклотекстолита (.

Масса подложки составляет

Масса печатной платы

Коэффициент заполнения по массе

2.4 Расчет надежности изделия

Расчет надежности состоит в определении количественных показателей надежности системы по значениям характеристик надежности элементов.

Для расчета надежности необходимо иметь модель надежности системы, которая составляется на основе функциональной (электрической) схемы системы. В качестве моделей при расчете надежности систем наиболее часто применяют структурные логические схемы надежности.

Предполагается, что отказы элементов независимы, элементы и система могут находится в состоянии двух режимов: работоспособном и неработоспособном.

Перед составлением структурной логической схемы производится анализ функционирования системы и элементов в течение заданной наработки. Определяется содержание термина «безотказная работа системы». Перечисляются и описываются возможные отказы элементов и системы. Оценивается влияние отказа каждого элемента на работоспособность системы.

Элемент, при отказе которого отказывает вся система, считается последовательно соединенным на структурной логической схеме. В этом случае безотказная работа системы имеет место при сохранении работоспособности всеми элементами последовательного соединения, а отказ системы наступает при отказе одного элемента.

Элемент, отказ которого не приводит к отказу системы, включается в параллельное соединение на структурной логической схеме. Безотказная работа системы при параллельно соединенных на структурной логической схеме элементах имеет место при сохранении работоспособности хотя бы одним элементом.

Расчет надежности выполняется в соответствии с требованиями ГОСТа 20237 и сводится к расчету вероятности безотказной работы изделия и времени наработки на отказ.

В наше случае, выход из строя одного из элементов приводит к неработоспособности всего устройства, следовательно для расчета надежности используем последовательную схему.

Интенсивность отказа всего изделия рассчитывается по формуле:

где - количество элементов;

- интенсивность отказа конденсаторов;

- интенсивность отказа микросхем;

- интенсивность отказа микрофона;

- интенсивность отказа резисторов;

- интенсивность отказа переменных резисторов;

- интенсивность отказа пайки.

Интенсивность отказа радиоэлементов приведена в таблице 1.

Таблица 1

Название радиоэлемента	Кол-во, шт	Интенсивность отказа, Yi, 10-6 1/ч
Конденсаторы	10	0,04
Микросхемы	2	0,13
Резисторы	9	0,035
Переменные резисторы	1	0,25
Пайка	55	0,025

Время наработки на отказ рассчитывается по формуле:



Заключение

В процессе выполнения курсового проекта был разработан усилитель мощности звуковой частоты, ознакомились с правилами, нормами и требованиями по конструированию РЭС, получили практические навыки компоновке РЭ на ПП, приобрели навыки по правильному оформлению чертежей с учетом требований ЕСКД, соответствующих ГОСТов и ОСТов. Данные приемы осваивались с использование справочной и технической литературы в специализированном программном обеспечении КОМПАС-3D (V15.1) и Sprint-Layout6.0.



Список литературы

1. Башкиров А.В. Проектирование электронных средств: учеб. Пособие /А.В. Башкиров, А.А. Соболев. Воронеж, ГОУВПО “Воронежский государственный технический университет”, 2008, 186 с.

2. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. - Взамен РД 50-650-87; введ. 1990 - 29 - 12.

3. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Э.Т. Романычева, А.К. Иванова, А.С. Куликов и др.; Под ред. Э.Т. Романычевой. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Радио и связь, 1989. - 448 с.: ил.

4. КлассИнформ.ру. Классификатор ЕСКД [http://classinform.ru/ok-eskd/kod.html ]. 2016 г.

5. pcbdesigner.ru. Технические требования для сборочного чертежа ПП [http://pcbdesigner.ru/dokumenty/tt/texnicheskie-trebovaniya-sb-chertega.html], 2012 - 2016 г.



Приложение А

Таблица 1 - Габаритные размеры и эскизы электрорадиоэлементов

Элемент	Корпус	Эскиз	Размеры (мм)	S, мм2	V, мм3	Масса (г)
Переключатели
SB1	KLS7-TS6601-5.0-180		6x6x5	36х1	180х1	0,6х1
Конденсаторы
C1, C2, С3, С8, С9	К50-35		8x7	25,12х5	175,84х5	1,5х5
C4, С7	К50-35		13x21	40,84х2	857,64х2	7,5х2
C5, С6	К50-35		4x7	12,56х2	87,92х2	1,3х2
C10	К50-35		8x11	25,13х1	276,43х1	3х1
Микросхемы
DA1, DA2	К174УН7		17x7х4	119х2	476х2	15х2
Микрофон
ВМ1	ECM-10B		6х5,2	18,85х1	98,02х1	1,5х1
Резисторы
R1, R10	С2-23		2,3х6,3	7,2х2	45,36х2	0,3х2
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9	С1-4		4,5х11	14,1х7	155,1х7	0,4х7
Переменные резисторы
R2	РП1-74		9,7х12х6.8	116,4х1	791,5х1	15х1
Итого:	779.88	6244,69	63,6

Размещено на Allbest.ru

...