Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт инженерной физики и радиоэлектроники

Кафедра «Приборостроение и наноэлектроника»

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

Вариант № 10
Создание проекта в системе Altium Designer и исследование его теплового режима в пакете ТРиАНА.

Преподаватель __________ Тен В. П.
Студент РФ 15-31Б 051201385 __________ Кольцов Д.А.

Красноярск 2018

Цели работы:
Приобретение навыков в проектировании, размещении компонентов и трассировки печатных плат при помощи стандартных систем, а именно в пакете Altium Designer.

Используя спроектированную модель печатной платы, провести моделирование теплового режима данного печатного узла.
Задачи работы:

1. 
   Создание проекта в системе Altium Designer.
   
2. 
   Формирование проекта печатной платы в редакторе печатных плат PSB Layout Edition.
   
3. 
   Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа используя Altium Designer.
   
4. 
   Сформировать полученный в Altium Designer печатный узел в пакете ТРиАНА.
   
5. 
   Провести моделирование теплового режима печатного узла при разных условиях.
   

Теоретически сведения

Система Altium Designer представляет собой специализированную программную среду для полного цикла проектирования печатных плат – от базовой концепции до подготовки к производству.

Менеджер ввода проектов позволяет редактировать документы и проекты, в нём отображаются все начатые проекты разделами, а в них находятся созданные или открытые документы. Для обеспечения связи документов их необходимо переносить в один проект.

Менеджер схемотехнических библиотек позволяет: находить элемент по маске; производить действия над компонентами и выполнять функции «Добавить», «Разместить», «Удалить», «Редактировать».

Принципиальная схема представляет собой набор условно графических

обозначений ЭРЭ и связей между ними. После создания принципиальной схемы Altium Designer позволяет провести схемотехническое моделирование будущего прибора. Для этого надо правильно задать множитель номинала дискретного компонента (резистора, конденсатора, катушки индуктивности).

Ход работы

---

Стабилизатор напряжения с внешним ограничением тока через регулирующий транзистор.
Краткое описание усилителя: Применяя такой стабилизатор напряжения, следует иметь в виду, что минимальная разность напряжений Uвх. и Uвых. должна быть равна сумме минимального падения напряжения на используемой микросхеме и напряжения Uэб регулирующего транзистора. Необходимо также позаботиться об ограничении тока через этот транзистор, так как при замыкании в нагрузке он может превысить ток через микросхему в число раз, равное статическому коэффициенту передачи тока h21э, и достичь 20 А и даже более. Такого тока в большинстве случаев достаточно для вывода из строя не только регулирующего транзистора, но и нагрузки. В стабилизаторе напряжения с внешним ограничением тока через регулирующий транзистор эта задача решается включением параллельно эмиттерному переходу транзистора VT1, двух соединенных последовательно диодов VD1, VD2, которые открываются, если ток нагрузки превышает 7 А. Стабилизатор напряжения продолжает работать и при некотором дальнейшем увеличении тока, но как только он достигает 8 А, срабатывает система защиты микросхемы от перегрузки. Недостаток рассмотренного варианта – сильная зависимость тока срабатывания системы защиты от параметров транзистора и диодов, (ее можно значительно ослабить, если обеспечить тепловой контакт между корпусами этих элементов).


Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная стабилизатора напряжения с внешним ограничением тока через регулирующий транзистор

Таблица 1– Перечень элементов стабилизатора напряжения.

1. 
   Запустив программу Altium Designer создадим проект используя PCB Project. Сформируем схему электрическую принципиальную выбрав компоненты из библиотеки Altium Designer.
   

Рисунок 2 – Библиотека Altium Designer


Рисунок 3 – Схема электрическая принципиальная

---

2. 
   Используя редактор PCB Layout Editor создать печатную плату по заранее сформированной электрической принципиальной схеме.
   

Выполнив команду РCB Board Wizard, в меню New From template зададим основные параметры будущей ПП.
Зададим следующие параметры:

Форма ПП прямоугольная;

Габариты: ширина – 50 мм, высота – 70мм;

Слой для линий измерения;

Минимальное расстояние до края платы – 2 мм.

Тип переходных отверстий – сквозные и контактные площадки;

Толщина диэлектрического слоя 1,6 мм;
Задать минимально допустимые размеры объектов на печатной плате, которые будут преобразованы мастером в правила проектирования:
Минимальную ширину проводника – 0,5 мм;

Диаметр площадки переходного отверстия – 1 мм;

Диаметр переходного отверстия – 0,6 мм;

Зазор между проводниками 0,2 мм.

3. 
   Далее передаем проектную информацию в редактор печатных плат из редактора принципиальной схемы.
   

После того как информация передана в редактор печатных плат, нам требуется разместить компоненты и провести трассировку печатного монтажа.

После расположения элементов на плате и авто трассировки получаем следующее:


Рисунок 4 – Печатная плата с расположенными на ней элементами и проведенной трассировкой
На рисунке 4 изображена трассировка дорожек печатной платы.



Рисунок 5 – Визуализация разработанной ПП в виде 3D-модели

Моделирование теплового режима печатной платы в пакете ТРиАНА.
Комплекс ТРиАНА, входящий в состав подсистемы АСОНИКА–Т, предназначен для моделирования на ПЭВМ стационарных и нестационарных тепловых процессов, протекающих в конструкциях РЭС, таких как стоечные конструкции, блоки с регулярной и нерегулярной структурами, печатные узлы (ПУ), функциональные ячейки (ФЯ), микросборки (МСБ). Комплекс рассчитан на инженеров-конструкторов промышленных предприятий, НИИ, КБ, занимающихся разработкой радиоэлектронной аппаратуры.

Целью моделирования, проводимого при помощи комплекса ТРиАНА, является получение тепловых полей конструкций РЭС 3-го и 4-го уровней конструктивной иерархии (температур конструктивных узлов, элементов и потоков хладоносителя в сети каналов конструкции стойки или крэйта), тепловых полей конструктивных узлов 2-го уровня конструктивной иерархии (тепловых полей оснований функциональных ячеек, печатных плат, подложек, температур активных зон и корпусов электрорадиоэлементов).

---

В целом комплекс позволяет решать следующие задачи:

• определение тепловых режимов работы всего множества радиокомпонентов и несущих конструкций с учетом конструктивно– технологических и эксплуатационных особенностей РЭС различного назначения (авиационной, космической, морской; автомобильной и др. РЭС) и внесение изменений в конструкцию с целью обеспечения необходимого ( с точки зрения электрических характеристик или показателей надежности и т.п.) теплового режима работы РЭС;

• выбор лучшего варианта конструкции РЭС из нескольких имеющихся, с точки зрения тепловых характеристик;

• обоснование в необходимости дополнительной защиты РЭС от температурных воздействий;

• создание эффективной программы испытаний аппаратуры на тепловые воздействия (выбор параметров испытательных воздействий, наиболее удобное расположение мест установки регистрирующих датчиков и т.п.).
Для моделирование теплового режима печатного узла в ТРиАНА зададим управляющие параметры платы:


Линейные размеры печатной платы зададим по параметрам платы выполненной в Altium Designer.



Рисунок 6 – Габариты основания ПП

Ширина– 50 мм;

Высота – 70 мм;

Толщина диэлектрического слоя 1,6 мм.
Параметры проводящего слоя и основания печатной платы



Рисунок 7 – Материал основания и его параметры
Зададим непосредственно структуру функциональной ячейки:

Функциональна ячейка состоит из основания толщиной 1.6 мм и гибкой печатной платы с верхней стороны основания, толщина ГПП – 1 мм.

Шаг внутренней сетки зададим 4x4 мм

Создадим список радиоэлементов, входящих в состав микрофонного усилителя по табл. 1.

Для этого зададим для каждого ЭРЭ необходимые параметры:

Для начала, необходимо найти реальные выделяемые мощности каждого элемента, воспользуемся программой Multisim, построим схему электрическую принципиальную и запустим симуляцию.



Рисунок 8 – Моделирование мощностей в Miltisim

---

Обозначение ЭРЭ – Позиционное расположение на печатной плате,

Типономинал ЭРЭ – Название радиоэлемента,

Вид корпуса: Круглый,

Диаметр – Диаметр круглого корпуса ЭРЭ,

Размеры по оси 0Z – Высота ЭРЭ,

P – Мощность ЭРЭ,

Rтк – Сопротивление теплового контакта,

Rтв – Тепловое сопротивление выводов,

Tmax – Максимальная рабочая температура ЭРЭ




Рисунок 9 – Номиналы и габариты элементов

Располагаем радиоэлементы на плате согласно рис. 5.


Рисунок 10 – Печатный узел, выполненный в пакете ТРиАНА

4. 
   Для исследования тепловых процессов печатной платы зададим граничные условия.
   

Стационарный режим
Граничные условия: 6. Естественная конвекция в окружающий воздух и излучение на соседний КЭ с заданной температурой.
Температура 25°С, давление 760 мм р.с., естественная конвекция.


Рисунок 11 – Температура разогрева ЭРЭ



Рисунок 12 – Изотермы ПП
Максимальный разогрев корпусов ЭРЭ не превышает 25,21°С

Максимальный разогрев печатной платы 25,18°С.
Температура 35°С давление нормальное 760 мм р.с., естественная конвекция.



Рисунок 13 – Температура разогрева ЭРЭ


Рисунок 14 – Изотермы ПП.
Максимальный разогрев корпусов ЭРЭ не превышает 35,2°С

---

Смотрите также файлы

• День Урок Тема урока Современные художники Казахстана.docx

• Управление циклом continue (континю).docx

• Познакомиться с системой контроля качества изучить вопросы охраны труда и требования пожарной безопасности в процессе производства работ.pdf

• Теоретические аспекты анализа финансового состояния строительного предприятия.docx

• Контрольная работа 1 Задания для выполнения контрольной работы 1.doc