Разработка принципиальной схемы приемного устройства
Радиоприемник
На приемной стороне необходимо использовать малогабаритную мало потребляющую интегральную схему, выполняющую функции FM-приемника. В недорогих приемниках часто применяется микросхема TDA7088 или ее аналоги. Ее внутренняя структура и рекомендованная схема включения показана на рис. 2.12.
Рис. 2.12. Интегральный FM-приемник TDA7088
Особенностью ИС является низкая промежуточная частота, что позволило реализовать полосовые фильтры ПЧ непосредственно внутри ИС в виде активных фильтров. Это резко снижает количество требуемых внешних элементов, но приводит к плохой избирательности по зеркальному каналу. В случае использования в беспроводном удлинителе этот недостаток может быть ослаблен так как в передатчике можно выбрать другую несущую.
TDA7088 имеет также схемы электронного сканирования диапазона, которые управляются двумя кнопками.
Применение TDA7088 в приемнике удлинителя основано на типовой схеме включения и показано на рис. 2.13.
Усилитель звуковой частоты
Выходной ток TDA7088 составляет всего 60 мкА при напряжении 80 мВ. Такой ток недостаточен для питания даже наушников. Поэтому необходим усилитель звуковой частоты, способный питать наушники с сопротивлением в несколько Ом.
Среди микросхем такого назначения можно выделить не дефицитную ИС TDA7050, имеющую следующие основные параметры:
- напряжение питания от 1,6 до 6 В;
- ток покоя не более 4 мА;
|
|
|
- выходную мощность 140 мВт при питании от 3 В.
Для подключения не требуется никаких внешних элементов, кроме разделительных конденсаторов C17, C18 для наушников (рис. 2.13). Для наушников с сопротивлением 32 Ом получаем нужную емкость
С = 1/(6,28 * 20 Гц * 32 Ом) = 250 мкФ,
выбираем емкость 470 мкФ.
На схеме рис. 2.13 показаны также дроссели, которые отделяют высокочастотные радиосигналы, если провод наушников используется как антенна. Индуктивность дросселя должна быть такой, чтобы на звуковых частотах она не вносила практически никакого сопротивления по сравнению с 32 Ом:
L << 32/(6,28 * 16 кГц) = 320 мкГн.
С другой стороны, она должна быть значительно больше, чем индуктивность входного контура 70 нГн. Выбираем дроссели с индуктивностью 820 нГн.
Рис. 2.13. Принципиальная схема приемного устройства
Расчет дальности действия
Для расчета нужны следующие исходные данные.
1. PR – мощность, требуемая от приемной антенны для приема с заданным качеством. Этот параметр определяется в основном шумами приемника. Иначе это называется чувствительность приемника.
Чувствительность приведена в техническом описании микросхемы приемника, откуда взят график, приведенный на рис. 2.14.
|
|
|
Рис. 2.14. Зависимость выходного уровня сигнала (S+N) и шума от напряжения на входе
Здесь показано, как изменяется относительный уровень выходного сигнала на звуковом выходе VoAF от напряжения радиочастотного сигнала между входами. При отношении сигнал/шум 54 дБ, что соответствует достаточному качеству звука чувствительность составляет 0,3 мВ.
Учитывая, что сигнал поступает от антенны с волновым сопротивлением 75 Ом, получаем нужную мощность в антенне
PR = (3×10-4)2/75 = 1,2×10-9 Вт.
2. PT – мощность, прикладываемая к передающей антенне. Чтобы потребителю не требовалось разрешение на использование передатчика, PT ограничена и равна 0,1 мВт = 10-4 Вт.
3. GR – коэффициент усиления приемной антенны. Так как применяются простейшие антенны и расположение слушателя относительно передатчика случайно, в среднем направленность антенны не будет давать выигрыша.
Поэтому примем GR = 0 дБ = 1.
4. GT – коэффициент усиления передающей антенны.
Аналогично GT = 1.
5. Длина волны λ = c/f, где с = 3×108 м/с – скорость света; f = 90 MГц = 9×107 Гц – средняя частота выбранного диапазона. Отсюда
м = 0,33×101 м = 3,3 м.
6. Потери в подводящих кабелях можно принять равными нулю, так как антенны присоединены непосредственно к приемнику и передатчику.
|
|
|
7. Высота установки передающей антенны HT = 1,2 м, что примерно соответствует высоте расположению передатчика на верхней крышке телевизора.
8. Высота установки приемной антенны HT = 0,8 м – приблизительная высота расположения антенны приемника при положении слушателя сидя.
Путь прямого прохождения волны LD получаем из геометрии (рис. 2.15):
, (2.1)
где d – расстояние по горизонтали между передатчиком и приемником (дальность).
Рис. 2.15. Распространение радиоволн
В случае свободного пространства мощность принятого сигнала будет равна
. (2.2)
Подставляем чувствительность приемника вместо PR, найдем максимальную дальность в свободном пространстве:
м = 75 м.
В реальных условиях в квартире происходит отражение радиоволн от поверхности. Это приводит к тому, что отраженная волна складывается с прямой (рис. 2.15) и может оказаться в противофазе. В результате в неблагоприятных условиях дальность действия будет меньше.
Однако, так как остается значительный запас дальности (требовалось только 10 м), требования по дальности будет считать выполненными.
|
|
|
Разработка печатных плат
Печатная плата передатчика
Рассмотрим типоразмеры элементов передатчика.
1. Микросхема DA1 – передатчик BH1417F выпускается фирмой Rohm в корпусе типа SOP22 (Small-Outline Package 22 - малогабаритный корпус с 22 выводами) для монтажа на поверхность с шагом выводов 1,27 мм и размерами корпуса по выводам максимум 8,1 * 13,8 мм (рис. 2.1). Других вариантов в настоящее время не существует.
Рис. 2.16. Корпус микросхемы передатчика BH1417F
2. Микросхема DA2 – стабилизатор напряжения 7805 (LM7805) выпускается большим количеством компаний в различных корпусах.
Остановимся на варианте MC78M05CDT производства фирмы Fairchild Semiconductor в корпусе D-PAK (рис. 2.17). При средних габаритах такой корпус позволяет без радиатора выдерживать мощность примерно до 1 Вт. Существует также большое количество аналогов в таких же корпусах.
Размеры такого корпуса составляют по выводам максимум 6,8 * 9,8 мм.
3. Составной транзистор VT1 типа 2SD2142K [16] выпускается фирмой Rohm в корпусе типа SOT (Small-Outline Transistor – малогабаритный транзистор) для монтажа на поверхность, показанном на рис. 2.18.
Размеры по выводам 2,8 * 2,9 мм.
Рис. 2.17. Корпус микросхемы стабилизатора напряжения MC78M05CDT
Рис. 2.18. Составной транзистор 2SD2142K
4. Варикап VD1 типа KV1471E (рис. 2.19) изготавливается фирмой Toko в корпусе для монтажа на поверхность, показанном на рис. 2.4 с размерами 1,3 * 2,8 мм.
5. Выпрямительный мост 2W08G выпускается многими компаниями в одном и том же корпусе для монтажа в отверстия (рис. 2.20). Выбираем мост производства фирмы Fairchild Semiconductor Corporation.
Корпус круглой формы имеет диаметр максимум 9,1 мм.
Диаметр выводов составляет 0,8 мм.
6. Кварцевый резонатор ZQ1 с номинальной частотой 7,6 МГц выбираем в плоском металлическом корпусе типа НС-49SM. Микроминиатюрный резонатор для поверхностного монтажа показан на рис. 2.21 и имеет размеры максимум 12,3 * 4,7 мм.
Рис. 2.19. Варикап KV1471E
Рис. 2.20. Выпрямительный мост MIC2W08
Рис 2.21. Кварцевый резонатор НС-49SM
7. Разъем X1 для подключения источника звукового сигнала должен быть рассчитан на наиболее широко применяемый в бытовой аппаратуре вариант ответной части. В данном случае для аудио кабелей используется чаще всего штекер типа TRS (Tip, Ring, Sleeve - кончик, кольцо, гильза), обычно называемый Mini-Jack диаметром 3,5 мм.
Гнездо для такого разъема нужно установить на плате передатчика. Применим недорогое гнездо ST-033 производства Dragon City Industries (Китай). Оно имеет размеры 14 * 6,5 мм и диаметр выводов 1 мм (рис. 2.22).
Рис. 2.22. Разъем X1 под Mini-Jack-3.5
8. Питание от внешнего понижающего трансформатора подается также через стандартный для маломощных блоков питания штыревой цилиндрический разъем типа с внешним диаметром 5,6 мм.
Размеры гнезда под такой разъем приведены на рис. 2.23.
Рис. 2.23. Разъем питания передатчика X2
9. Передача производится через антенну W1, которая на выбранных частотах должна иметь длину несколько десятков см. Поэтому нужно применить телескопическую антенну. Для ее крепления вывод резистора R12 должен быть соединен с крепежным металлизированным отверстием с внутренним диаметром 4,3 мм под винт М4.
10. Выберем типоразмеры постоянных резисторов. Для печатной платы с малогабаритными корпусами микросхем рационально выбрать резисторы в корпусах, предназначенных для монтажа на поверхность.
Такой элемент для поверхностного монтажа показан на рис. 2.24. Подходящим к выбранному расположению элементов и номиналам является типоразмер 0805. Такой типоразмер хорошо сочетается с шагом контактных площадок кабелей 2,5 мм.
Рис. 2.24. Корпус SMD резисторов и конденсаторов
Корпус имеет следующие размеры:
- 2,0 мм – длина L;
- 1,25 мм – ширина W.
В табл. 2.5 приведены рассчитанные максимальные мощности, рассеиваемые в резисторах.
Таблица 2.5
Резисторы передатчика
| Обозначение | Макс. действующее напряжение, В | Макс. действующий ток, мА | Макс. мощность, мВт | Тип | Способ монтажа | Длина, мм | Ширина, мм |
| R1 | 2 | 0,2 | 0,4 | СП3-19Б | В отв. | 7,5 | 6,5 |
| R2 | 2 | 0,2 | 0,4 | СП3-19Б | В отв. | 7,5 | 6,5 |
| R3 | 5 | 0,5 | 2,5 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R4 | 5 | 0,5 | 2,5 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R5 | 2 | 0,2 | 0,4 | СП3-19Б | В отв. | 7,5 | 6,5 |
| R6 | 5 | 0,5 | 2,5 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R7 | 5 | 0,5 | 2,5 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R8 | 2 | 0,2 | 0,4 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R9 | 0,1 | 2,5 | 0,25 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R10 | 2 | 0,2 | 0,4 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R11 | 4 | 0,2 | 0,8 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R12 | 0,1 | 2,5 | 0,25 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R13 | 0,1 | 2 | 0,2 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R14 | 2 | 0,6 | 1,2 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R15 | 2 | 20 | 40 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R16 | 2 | 0,6 | 1,2 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R17 | 5 | 2,3 | 11 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
Так как мощность нигде не превышает 125 мВт, а напряжение – 3 В, то все постоянные резисторы могут быть выбранного типоразмера 0805, рассчитанного на такую мощность и напряжение до 150 В.
11. Переменные подстроечные резисторы R1, R2, R5 выбираем доступного недорогого типа СП3-19Б (рис. 2.25). Это достаточно малогабаритный однооборотный резистор с мощностью до 0,5 Вт и рабочим напряжением до 150 В.
12. Конденсаторы, имеющие емкость 0,68 мкФ и менее могут быть применены керамические типоразмера 0805.
Конденсаторы 1 мкФ и более необходимо использовать электролитические танталовые. При этом емкости в пределах 1 мкФ … 10 мкФ, присутствующие в передатчике, обеспечиваются в конденсаторах типоразмера, обозначаемого как тип А многими изготовителями или по международному стандарту - EIA 3216. Он имеет габариты 3,2 * 1,6 мм.
Рис. 2.25. Подстроечный резистор СП3-19Б
Типоразмеры выбранных конденсаторов приведены в табл. 2.6.
Таблица 2.6
Конденсаторы передатчика
| Обозначение | Макс. напряжение в цепи, В | Емкость | Тип | Способ монтажа | Длина, мм | Ширина, мм |
| C1 | 5 | 2,2 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C2 | 5 | 2,2 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C3 | 5 | 150 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C4 | 5 | 150 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C5 | 5 | 1 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C6 | 5 | 1 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C7 | 5 | 10 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C8 | 5 | 100 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C9 | 5 | 27 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C10 | 5 | 100 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C11 | 5 | 27 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C12 | 5 | 10 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C13 | 5 | 10 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C14 | 5 | 39 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C15 | 5 | 10 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C16 | 5 | 10 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C17 | 5 | 82 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C18 | 5 | 22 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C19 | 5 | 3,3 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C20 | 5 | 330 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C21 | 5 | 10 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C22 | 12 | 10 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C23 | 5 | 2,2 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C24 | 5 | 47 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C25 | 5 | 10 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
13. Передатчик содержит индуктивности, показанные в табл. 2.7. При значениях индуктивности в диапазоне 62 нГн … 680 нГн можно найти их в корпусах для поверхностного монтажа типоразмера 1812.
Таблица 2.7
Индуктивности передатчика
| Обозначение | Индуктивность | Тип | Способ монтажа | Длина, мм | Ширина, мм |
| L1 | 680 нГн | 1812 | На пов. | 4,5 | 3 |
| L2 | 62 нГн | 1812 | На пов. | 4,5 | 3 |
| L3 | 68 нГн | 1812 | На пов. | 4,5 | 3 |
14. Определим необходимые размеры печатной платы. В табл. 2.8 приведена площадь, занимаемая элементами.
Получаем рабочую площадь печатной платы, или зону расположения посадочных мест не более 969 мм2.
Примем коэффициент ее увеличения, учитывающий наличие расстояния между элементами и площадь краевого поля равный приблизительно 2,5. Тогда полная площадь платы:
S = 2,5 × 969 мм2 = 2500 мм2.
Выбираем плату с размерами: 70*35 мм. Площадь платы равна 2450 мм2.
Таблица 2.8
Рабочая площадь печатной платы передатчика
| № п/п | Обозначение | Количество | Длина, мм | Ширина, мм | Площадь элемента, мм2 | Общая площадь, мм2 |
| 1 | C5 … C7, C12, C13, C16, C21, C22, C25 | 9 | 3,2 | 1,6 | 5,1 | 46 |
| 2 | C1 … C4, C8 … C11, C14, C15, C17 … C20, C23, C24 | 16 | 2,0 | 1,25 | 2,5 | 40 |
| 3 | DA1 | 1 | 8,1 | 13,8 | 112 | 112 |
| 4 | DA2 | 1 | 6,8 | 9,8 | 67 | 67 |
| 5 | JP1 … JP4 | 4 | 5 | 2,5 | 12,5 | 50 |
| 6 | L1 … L3 | 3 | 4,5 | 3 | 13,5 | 41 |
| 7 | R1, R2, R5 | 3 | 7,5 | 6,5 | 49 | 147 |
| 8 | R3, R4, R6 … R17 | 14 | 2,0 | 1,25 | 2,5 | 35 |
| 9 | T1 | 1 | 2,8 | 2,9 | 8 | 8 |
| 10 | VD1 | 1 | 1,3 | 2,8 | 3,6 | 4 |
| 11 | VD2 | 1 | 9,1 | 9,1 | 83 | 83 |
| 12 | W1 | 1 | 8 | 8 | 64 | 64 |
| 13 | X1 | 1 | 14 | 6,5 | 91 | 91 |
| 14 | X2 | 1 | 9 | 13,7 | 123 | 123 |
| 15 | ZQ1 | 1 | 12,3 | 4,7 | 58 | 58 |
| Всего: | 969 |
15. Найдем параметры печатных проводников. Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току:
BMIN = IMAX / (jДОПh),
где IMAX - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках;
jДОП - допустимая плотность тока;
h = 0,035 мм - толщина проводника;
Допустимую плотность тока примем jДОП = 100 А/мм2.
В табл. 2.9 приведены выбранные значения ширины.
Таблица 2.9
Ширина печатных проводников платы передатчика
| Цепи | Макс. ток, А | Минимальная ширина, мм | Выбранная ширина, мм | Примечание |
| Сигнальные цепи | 0,02 | 0,005 | 0,3 | Минимальная ширина не технологична. |
| Цепи питания | 0,03 | 0,008 | 1,0 | Минимальная ширина не технологична. Более широкие проводники имеют лучшие паразитные сопротивления и индуктивности. |
Минимальные зазоры между элементами проводящего рисунка определяются технологией печатных плат и допустимыми напряжением между соседними (смежными) элементами. При нормальных условиях эксплуатации (без повышенной влажности и без пониженного давления воздуха) для напряжений не более 25 В минимальный зазор должен быть не менее 0,1 мм (выбираем 0,25 мм для лучшей технологичности).
Плата с минимальным зазором 0,25 мм и номинальной шириной проводника не менее 0,25 мм соответствует классу точности 3.
16. Параметры монтажных отверстий.
Номинальное значение диаметра монтажного отверстия:
d = dВ + dно + r,
где dВ - максимальный диаметр вывода устанавливаемого элемента, мм;
dно - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия: dно = 0,1 мм;
r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода элемента 0,1 мм.
Минимальный диаметр контактных площадок:
Dmin = 2(bМ + d/2 + d) ,
где bМ = 0,2 мм - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки;
d - допуск на расположение отверстий и контактных площадок, d = 0,1 мм.
В табл. 2.10 приведены рассчитанные параметры для элементов, монтируемых в отверстия.
Таблица 2.10
Параметры монтажных отверстий платы передатчика
| Обозначение | dВ, мм | d, мм | Dmin, мм |
| JP1 … JP4, VD2 | 0,8 | 1,0 | 1,6 |
| R1, R2, R5 | 0,5 | 0,7 | 1,3 |
| X1 | 1 | 1,2 | 1,8 |
| X2 | 2,6 | 2,8 | 3,4 |
Разработанная печатная плата передатчика показана на рис. 2.26. Ее размеры составили 67,5 мм * 35 мм, что даже немного меньше первоначально запланированного.
Рис. 2.26. Печатная плата передатчика в масштабе 1:1
В более крупном масштабе рисунок печатных проводников платы показан на рис. 2.27, 2.28.
При разработке платы были учтены следующие требования:
- элементы размещены так, чтобы были наиболее прямые и незапутанные проводники печатной платы, пассивные элементы приближены к выводам микросхем, к которым они присоединяются;
- разъемы расположены с края платы, так, чтобы они были доступны сквозь отверстия в корпусе;
- подстроечные резисторы R1, R2, R5 размещены на краю платы, чтобы ими можно было управлять с помощью отвертки сквозь отверстия в корпусе;
- контактная площадка антенны расположена также с краю для упрощения конструкции антенны;
- с обратной стороны платы оставлен экранирующий слой меди, соединенный с общим проводом для снижения влияния посторонних электромагнитных помех.
Рис. 2.27. Печатная плата передатчика, сторона 1 (масштаб 2:1)
Рис. 2.28. Печатная плата передатчика, сторона 2 (масштаб 2:1)
Расположение элементов на печатной плате передатчика приведено на рис. 2.29.
Печатная плата приемника
Рассмотрим типоразмеры элементов приемника.
1. Микросхема DA1 – приемник TDA7088T выпускается фирмой Philips (сейчас переименована в NXP Semiconductors) в корпусе типа SOP16 (Small-Outline Package 22 - малогабаритный корпус с 16 выводами) для монтажа на поверхность с шагом выводов 1,27 мм и размерами корпуса по выводам максимум 6,2 * 10 мм. Других вариантов в настоящее время не существует.
Рис. 2.29. Расположение элементов передатчика
2. Микросхема DA2 – усилитель звуковой частоты TDA7050 выпускается также фирмой NXP Semiconductors и существует только в корпусе типа DIP-8 для монтажа в отверстия с шагом выводов 2,54 мм (рис. 2.30).
Рис. 2.30. Усилитель TDA7050
Размеры такого корпуса составляют по выводам максимум 8,3 * 9,8 мм, диаметр выводов 0,6 мм.
3. Варикап VD1 типа BB910 изготавливается фирмой NXP Semiconductors в корпусе для монтажа в отверстия, показанном на рис. 2.31 с размерами 1,6 * 2,8 мм.
Диаметр его выводов 0,6 мм.
Рис. 2.31. Варикап BB910
4. Разъем X1 для подключения наушников должен быть рассчитан на наиболее широко применяемый в бытовой аппаратуре вариант ответной части. В данном случае для наушников используется чаще всего штекер типа TRS диаметром 3,5 мм.
Аналогично передатчику применено гнездо ST-033. Оно имеет размеры 14 * 6,5 мм и диаметр выводов 1 мм (рис. 2.22).
Благодаря индуктивностям L3-L5 кабель наушников является также приемной антенной. Поэтому отдельного гнезда для антенны не нужно.
5. Питание приемника осуществляется от двух гальванических элементов типоразмера AAA, образующих батарею GB1.
Батарейный отсек подключен к плате гибкими проводами через две контактные площадки.
6. Типоразмеры резисторов выбраны по тем же принципам, что и для передатчика.
В табл. 2.11 приведены рассчитанные максимальные мощности, рассеиваемые в резисторах.
Таблица 2.11
Резисторы приемника
| Обозначение | Макс. действующее напряжение, В | Макс. действующий ток, мА | Макс. мощность, мВт | Тип | Способ монтажа | Длина, мм | Ширина, мм |
| R1 | 3 | 0,3 | 0,9 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R2 | 3 | 0,5 | 1,5 | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| R3 | 3 | 0,1 | 0,3 | СП3-19Б | В отв. | 7,5 | 6,5 |
Так как мощность нигде не превышает 125 мВт, а напряжение 3 В, то все постоянные резисторы могут быть выбранного типоразмера 0805.
7. Переменный подстроечный резистор R3 выбираем также типа СП3-19Б (рис. 2.25).
8. Типоразмеры выбранных конденсаторов приведены в табл. 2.12 (выбор аналогично передатчику).
Таблица 2.12
Конденсаторы приемника
| Обозначение | Макс. напряжение в цепи, В | Емкость | Тип | Способ монтажа | Длина, мм | Ширина, мм |
| C1 | 3 | 82 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C2 | 3 | 68 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C3 | 3 | 220 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C4 | 3 | 100 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C5 | 3 | 330 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C6 | 3 | 470 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C7 | 3 | 100 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C8 | 3 | 3,9 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C9 | 3 | 100 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C10 | 3 | 33 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C11 | 3 | 3,3 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C12 | 3 | 180 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C13 | 3 | 680 пФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C14 | 3 | 2,2 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C15 | 3 | 10 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C16 | 3 | 100 нФ | 0805 | На пов. | 2,0 | 1,25 |
| C17 | 3 | 47 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
| C18 | 3 | 47 мкФ | EIA 3216 | На пов. | 3,2 | 1,6 |
9. Приемник содержит индуктивности, показанные в табл. 2.13.
10. Кнопки SB1, SB2 необходимые для управления измерителем, должны соответствовать следующим требованиям:
- малые размеры;
- желателен монтаж на поверхность печатной платы;
- небольшое усилие нажатия;
- механическая обратная связь для удобства пользователя.
Таблица 2.13
Индуктивности приемника
| Обозначение | Индуктивность | Тип | Способ монтажа | Длина, мм | Ширина, мм |
| L1 | 70 нГн | 1812 | На пов. | 4,5 | 3 |
| L2 | 78 нГн | 1812 | На пов. | 4,5 | 3 |
| L3 … L5 | 820 мкГн | 1812 | На пов. | 4,5 | 3 |
Выбираем в соответствии с этим кнопки TD-11XA [31] (рис. 2.32).
Рис. 2.32. Кнопка TD-11XA
11. Определим необходимые размеры печатной платы. В табл. 2.14 приведена площадь, занимаемая элементами.
Получаем рабочую площадь печатной платы, или зону расположения посадочных мест не более 969 мм2.
Примем коэффициент ее увеличения, учитывающий наличие расстояния между элементами и площадь краевого поля равный приблизительно 3. Тогда полная площадь платы:
S = 3 × 492 мм2 = 1500 мм2.
Выбираем плату с размерами: 50*35 мм. Площадь платы равна 1750 мм2.
Таблица 2.14
Рабочая площадь печатной платы приемника
| № п/п | Обозначение | Количество | Длина, мм | Ширина, мм | Площадь элемента, мм2 | Общая площадь, мм2 |
| 1 | C1 … C14, C16 | 15 | 2,0 | 1,25 | 2,5 | 37 |
| 2 | С15, С17, С18 | 3 | 3,2 | 1,6 | 5,1 | 15 |
| 3 | DA1 | 1 | 6,2 | 10 | 62 | 62 |
| 4 | DA2 | 1 | 8,3 | 9,8 | 81 | 81 |
| 5 | GB1 | 1 | 5 | 2,5 | 12,5 | 12,5 |
| 6 | L1 … L5 | 5 | 4,5 | 3 | 13,5 | 67 |
| 7 | R1, R2 | 2 | 2,0 | 1,25 | 2,5 | 5 |
| 8 | R3 | 1 | 7,5 | 6,5 | 49 | 49 |
| 10 | SB1, SB2 | 2 | 8,3 | 4,1 | 34 | 68 |
| 12 | VD1 | 1 | 1,3 | 2,8 | 3,6 | 4 |
| 13 | X1 | 1 | 14 | 6,5 | 91 | 91 |
| Всего: | 492 |
12. Найдем параметры печатных проводников. Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току:
BMIN = IMAX / (jДОПh),
где IMAX - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках;
jДОП - допустимая плотность тока;
h = 0,035 мм - толщина проводника;
Допустимую плотность тока примем jДОП = 100 А/мм2.
Для всех проводников выбираем ширину 0,3 мм. При такой плотности тока они обеспечат максимальный ток до 1 А, который в приемнике никогда не возникнет (батарея ААА не может отдать больше 0,5 А).
Минимальные зазоры между элементами проводящего рисунка определяются технологией печатных плат и допустимыми напряжением между соседними (смежными) элементами. При нормальных условиях эксплуатации (без повышенной влажности и без пониженного давления воздуха) для напряжений не более 25 В минимальный зазор должен быть не менее 0,1 мм (выбираем 0,25 мм для лучшей технологичности).
Плата с минимальным зазором 0,25 мм и номинальной шириной проводника не менее 0,25 мм соответствует классу точности 3.
13. Параметры монтажных отверстий.
Номинальное значение диаметра монтажного отверстия:
d = dВ + dно + r,
где dВ - максимальный диаметр вывода устанавливаемого элемента, мм;
dно - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия: dно = 0,1 мм;
r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода элемента 0,1 мм.
Минимальный диаметр контактных площадок:
Dmin = 2(bМ + d/2 + d) ,
где bМ = 0,2 мм - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки;
d - допуск на расположение отверстий и контактных площадок, d = 0,1 мм.
В табл. 2.15 приведены рассчитанные параметры для элементов, монтируемых в отверстия.
Таблица 2.15
Параметры монтажных отверстий платы приемника
| Обозначение | dВ, мм | d, мм | Dmin, мм |
| DA2, GB1, VD1 | 0,6 | 0,7 | 1,3 |
| R3 | 0,5 | 0,7 | 1,3 |
| X1 | 1 | 1,2 | 1,8 |
Разработанная печатная плата приемника показана на рис. 2.33.
Рис. 2.33. Печатная плата приемника в масштабе 1:1
Ее размеры составили 47,5 мм * 32,5 мм, что немного меньше первоначально запланированного.
В более крупном масштабе рисунок печатных проводников платы показан на рис. 2.34, 2.35.
Рис. 2.34. Печатная плата приемника, сторона 1 (масштаб 2:1)
Рис. 2.35. Печатная плата приемника, сторона 2 (масштаб 2:1)
При разработке платы были учтены следующие требования:
- элементы размещены так, чтобы были наиболее прямые и незапутанные проводники печатной платы, пассивные элементы приближены к выводам микросхем, к которым они присоединяются;
- разъем расположен с края платы, так, чтобы был доступен сквозь отверстия в корпусе;
- подстроечный резистор R3 размещен на краю платы, чтобы им можно было управлять с помощью отвертки сквозь отверстие в корпусе;
- кнопки расположены на достаточном удалении друг от друга и от края платы для удобства пользования ими;
- с обоих сторон платы оставлен экранирующий слой меди, соединенный с общим проводом для снижения влияния посторонних электромагнитных помех.
Расположение элементов на печатной плате приемника приведено на рис. 2.36.
Рис. 2.36. Расположение элементов приемника
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 470; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!