Выбор основных характеристик печатной платы

Проектирование печатной платы (ПП) начнем с выбора метода её изготовления. Согласно ОСТ 4ГО.000.011, это следует делать по эскизной компоновке аппаратуры, в процессе которой определяются основные габариты и типоразмеры плат, а также требуемая для данного изделия плотность монтажа. При выборе метода производства ПП следует исходить из электрических параметров схемы изделия, предъявляемых климатических и механических требований, экономических и прочих соображений.

В нашем случае из рекомендуемых по ОСТу методов изготовления ПП (см. п.3.3 ОСТ 4ГО.000.011) выбираем химический метод. Действительно, он применяется для изготовления односторонних печатных плат, предназначенных для использования в широковещательной аппаратуре. В нашем случае проектируемая плата будет однослойной, поскольку все её межэлементные связи трассируются в одном слое коммутации (см. чертежи).

По тому же нормативному документу выберем материал для изготовления печатных плат. Поскольку плата не несёт существенных механических нагрузок (1 класс по ГОСТ 16962), то можно для изготовления ПП использовать фольгированный стеклотекстолит СФ-1-35 (ГОСТ 10316-70) толщиной 1 мм. Толщина медной фольги составляет 35 мкм. Такой толщины проводящего материала, как будет показано ниже, достаточно, чтобы обеспечить безаварийное функционирование узла.

Для нанесения рисунка выберем метод сеткографии. Он относится к наиболее распространённым и хорошо проработан [9]. Метод заключается в нанесении через сетчатый трафарет красок, резистов и паст, которые защищают покрытые ими участки платы от вытравливания слоя меди. Во всех других областях, не покрытых этими материалами, проводящее покрытие стравливается. В результате этого на поверхности печатной платы образуется рисунок проводящих дорожек и областей сплошной металлизации.

Поскольку при функционировании устройства не предполагается наличия каких-либо неблагоприятных условий, то для защиты от внешних воздействий выберем из табл.8 [8] эпоксидно-уретановый лак УР-231 (ВТУ ГИПИ-4 №366-62). По своим свойствам он эластичен, стоек к трению и применяется для нормальных условий.

Выберем класс печатной платы. Поскольку напряжение между соседними проводниками достигает 400 В, то минимальное расстояние между ними должно составлять не менее 1,5 мм^[2], и целесообразным оказывается выбрать класс А. Для него расстояние между проводниками в узких местах равно 0,5…0,6 мм.

Шаг координатной сетки выбираем равным 2,5 мм. В данном случае это оправдано и оказывается выгодным в силу выбранных вариантов установки элементов на плату. Кроме того, это основной шаг, используемый для ПП класса А.

Схема, смонтированная на плате, должна подключаться к источнику электроэнергии и к нагрузке. Поэтому необходимо предусмотреть контактные площадки с отверстиями для пайки проводов.

Рассчитаем, какую площадь будет иметь проектируемая печатная плата. Общее число элементов, которое требуется установить на печатную плату, равно n = 7 (без конденсаторов С1 — С3). Согласно методике ориентировочных расчётов, площадь, необходимая для установки этих элементов, равна

(1)

Конденсатор С3 занимает площадь около 12 см². С учетом этого площадь, занимая под элементы, составляет 26 см². Округлим её до 30 см². Конденсаторы C1 и С2 занимают по 7 см². Таким образом, площадь ПП возрастает до 44 см². Прибавим к этому площадь, занятую под контактные площадки (КП), к которым паяются провода питания и нагрузки, и занимаемую промежутками между элементами. Пусть она равна 10 см². Отсюда площадь ПП составит 54 см².

Выберем геометрические размеры ПП. Отраслевой стандарт ОСТ 4ГО.000.011 рекомендует следующие соотношения сторон для прямоугольных ПП: 1:1, 1:2, 2:3, 2:5. В нашем случае выгодно соотношение сторон 2:3, т.е. с учетом кратности длины стороны шагу сетки ПП габаритные размеры платы составят 90*60 мм, что соответствует площади 54 см². По требованию стандарта выводы электрорадиоэлементов (ЭРЭ) должны располагаться не ближе 5 мм от края ПП.

Расположение элементов на плате будем выполнять по принципу наибольшей связности. Это позволит минимизировать площадь, занятую под межсоединения, и, в конечном счете, способствует успешной трассировке проводников.