Файл: Контрольная работа Фамилия Мельник Имя Владимир Отчество Николаевич Группа иб04з.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)
ИНСТИТУТ ‏ㅤ НЕПРЕРЫВНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Дисциплина: «Информационные технологии проектирования средств телекоммуникаций»
Контрольная работа


Фамилия: Мельник

Имя: Владимир

Отчество: Николаевич

Группа: №: ИБ-04з

№ зачетн. книги: 2010413
Проверил:_____________


Санкт-Петербург

2023

Оглавление

1 Анализ технического задания

1.1 Название и сфера применения прибора

Усилитель промежуточной частоты, который разрабатывается, предназначен для работы в качестве автономной конструкции УПЧ.

1.2 Причины для разработки

Лабораторная работа №2. Схема для варианта 4[1].

1.3 Цель и назначение разработки

Для автономной работы в самолетной аппаратуре необходимо разработать печатную плату усилителя промежуточной частоты, предназначенного для усиления сигналов с рабочей частотой 30 МГц.

1.4 требования, связанные с техническими характеристиками продукции

1.4.1 Минимальный набор изделий и компонентов и соответствующие требования к их дизайну, конструкции и функциональным характеристикам

Устройство, которое относится к самолетной аппаратуре, устанавливается в рубке класса 3.2.3 в соответствии с ГОСТ 20.39.304-98. Конструктивно оно должно представлять собой печатную плату, которая устанавливается в автономный корпус, размеры которого не должны превышать 100x65x25 мм, а масса - 0,1 кг. Для изготовления платы следует использовать фольгированный стеклотекстолит толщиной 2 мм, который крепится в корпусе с помощью винтов.

---

Готовое устройство должно быть поставлено в собранном виде, твердо закрепленным в упаковке, которая должна обеспечивать защиту от влаги и механических воздействий. Масса продукта не должна превышать 0,7 кг, и комплект запасных частей и инструмента не предоставляется.

Для питания устройства требуется бортовая сеть самолета, обеспечивающая постоянное напряжение ±12 В.

1.4.2 Требования к степени надежности изделия

Требуется, чтобы среднее время наработки на отказ разрабатываемого устройства было не менее 5000 часов. Помимо этого, устройство должно быть ремонтопригодным, то есть его корпус должен быть разборным, а плата - съемной. Время замены устройства не должно превышать 1 часа.

1.4.3 Меры безопасности и экологические требования

Полосовой усилитель должно обеспечивать безопасность эксплуатирующего человека. При производстве должны быть очистные сооружения.

1.4.4 Требования к внешнему виду и комфорту использования изделия

Для данного типа радиоэлектронной аппаратуры не предъявляются какие-либо специфические требования или ограничения.

1.4.5 Минимальные стандарты, которым должны соответствовать компоненты продукции, материалы, используемые в производстве и в эксплуатации

Для выбора размеров печатных плат применяется унифицированный ряд, определенный в соответствии с ГОСТ 10317-79 [3] и ограниченный ОСТ 4.010.020-83 "Платы печатные. Основные размеры" [4]. Допуски на линейные размеры печатных плат должны соответствовать установленным стандартам [5].

1.4.6 Требования к условиям эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту

Продукт должен быть работоспособным в следующих условиях окружающей среды:

1. 
   Температура окружающей среды от -40 до +60 С.
   
2. 
   Относительная влажность до 98% при температуре +35 С.
   
3. 
   Атмосферное давление, пониженное до 40 кПа.
   
4. 
   Удары:
   
5. 
   Ускорение - 117,77 м/с²
   
6. 
   Длительность - 15 мс
   
7. 
   Частота повторений -
   
8. 
   Вибрации:
   
9. 
   Диапазон частот - от 5 до 2000 Гц
   
10. 
    Ускорение - от 0,98 до 196 м/с²
    
11. 
    Установка и настройка изделия должны выполняться квалифицированным персоналом.
    

1.4.7 Показатели экономической эффективности

Производство – выпуск изделия в небольших сериях.

2 Перечень компонентов и их обоснование для использования в схеме

---

Для выбора элементов, применяемых в устройстве, рассчитаем катушки индуктивности, число витков и габариты с учётом использования экранов. Для намотки применим провод ПЭВ-2, диаметром 0,2мм. Индуктивность катушек определяется по формуле:



где S – площадь сечения катушки, при использовании стандартного сердечника диаметром 2 мм,



длина обмотки l=ng=15 мм

g- шаг намотки.

Число витков для L1- L7



Число витков для дросселей L8- L10



Катушки индуктивности L2, L6 и L5 имеют вывод от середины обмотки, содержащей 10 витков. Настройка индуктивности осуществляется путем использования сердечников в катушках. Чтобы защитить окружающее пространство от электромагнитного поля, необходимо использовать экран, размеры которого должны быть не менее двух диаметров катушки. Если правильно выбрать материал для экрана, например латунь или пластичный алюминиевый сплав, то потери добротности катушки можно пренебречь. Для создания экрана можно использовать латунный экран размером 5х5=25мм, который крепится к плате пайкой к выводам общего провода.

• 
  Резисторы С2-23 подходят для элементов R1-R11.
  
• 
  Вибрация происходит в диапазоне частот в Гц.
  
• 
  С2-23 выдерживают ускорение до 198 м/с² при диапазоне 1...3000 Гц.
  
• 
  При температуре +35°C повышенная относительная влажность составляет 98%.
  
• 
  Диапазон рабочих температур составляет -60...90°C.
  
• 
  Конденсаторы С1-С20 выполнены из керамики К10-73б.
  
• 
  Вибрация происходит в диапазоне частот 1-5000 Гц с ускорением до 392 м/с².
  
• 
  При температуре +35°C повышенная относительная влажность составляет 100%.
  
• 
  Диапазон рабочих температур составляет -60...125°C.
  
• 
  Диоды Д18 выдерживают вибрацию в диапазоне частот 1…3000 Гц с ускорением до 198 м/с².
  
• 
  При температуре +35°C повышенная относительная влажность составляет 98%.
  
• 
  Диапазон температур составляет -60...+70°C.
  
• 
  Транзистор КТ342А выдерживает вибрацию в диапазоне частот 1…500 Гц с ускорением до 98 м/с².
  
• 
  При температуре +45°C повышенная относительная влажность составляет 96%.
  
• 
  Диапазон температур составляет -60...+125°C.
  

Диоды и транзисторы считаются наименее теплостойкими компонентами, но их рабочий диапазон температур достаточен для нормальной работы в заданных условиях. Как показывают представленные данные, все характеристики радиоэлектронных компонентов подходят для использования в проектируемом устройстве.

---

Давайте составим таблицу 1, в которой указана масса всех используемых электронных компонентов:

Вид	Кол-во	Масса, г		Масса всех Элементов, г
С2-33М	11	0,18		1,98
К10-73-1б	20	0,35		15
Д18	1	0,6		0,6
КТ342А	3	0,5		1,5
Катушки индуктивности	10	1,4		14
Разъем FGD-1	2	1.5		3
Разъем FGD-5	1	7		7
ИТОГО			43,08

Таблица № 1.

3 вычисление площади, занимаемой печатным монтажом

Составим таблицу № 1 с габаритными и установочными размерами элементов.

Sуст=АmaxхBmax

При определении максимальных значений размеров А и В необходимо учитывать допустимые зазоры между элементами радиоэлектронной аппаратуры, а также электрические и тепловые режимы работы элементов.

№п/п	Наименование элемента	Кол-во	Габар. размеры, a*b мм	Устан. Площадь элемента, мм2	Устан. Площадь всех элементов мм2
1	2	3	4	5	6
1	Резисторы С2-33М	11	2,2х6,0	13.2	145,2
2	Конденсаторы К10-73-1б	20	9х3	27	540
3	Диод Д18	1	15х4	60	60
4	Транзисторы КТ342А	3	6	28	84
5	Катушки индуктивности	10	5,0х5,0	25	250
6	Разъем FGD-1	2	5x10	50	100
7	Разъем FGD-5	1	25x10	250	250

---

S_уст=1429,2 мм²

Площадь платы определяется по формуле:

S_пл=(S_уст/k_s)

где S_пл – суммарная площадь платы,

S_уст – установочная площадь радиоэлементов,

К_s – коэффициент запаса прочности.

При k_s = 0,3 определяем площадь платы:

S_пл=1429,2/0,3=4764 мм²

Согласно таблице предпочтительных размеров и учитывая установку платы в врубной блок по ГОСТ 10317-79, мы можем определить размеры печатной платы, которые составляют 95 × 60 мм2.

В качестве материала для изготовления печатной платы выбран стеклотекстолит СФ1-50, а ее масса составит 17,8 г. Печатная плата соответствует третьему классу точности. Для резисторов и конденсаторов определяем номинальные значения диаметров контактных площадок.



Для транзисторов



Для катушки индуктивности



Для диода



Для применения в печатной плате используем стандартные размеры

отверстий

4 Определение резонансной частоты печатной платы

Можно определить собственную частоту колебаний печатной платы, закрепленной на основании с помощью винтов в четырех точках по углам, с использованием следующего выражения:

где - плотность материала платы

Δ – 2мм – толщина платы

D - цилиндрическая жёсткость пластины (платы), определяется

по формуле

,

где E=3,02 · 10 Па – модуль упругости;

h=2,5· 10 м – толщина пластины (плат);

=0,22 – коэффициент Пуассона;

а - длина пластины (платы);

b - ширина пластины (платы);

М_Э =М_рэа+ М_экр =43.08+16=59.08г - масса элементов и экрана.

М_экр=16г – масса экрана

Так как собственная частота печатной платы

---