Алексеев В.Ф., Образцов Н.С., Каленкович Н.И. Конструирование радиоэлектронных средств: Сборник задач

Подождите немного. Документ загружается.

- погрешность расположения проводника на фотошаблоне относительно

координатной сетки

мм

tш

004,0=

;

- для первого класса плотности печатного монтажа

ммS 500,0

min

;

- минимальная эффективная ширина проводника

ммt

500,0

min

;

- толщина предварительно осажденной меди

ммh

005,0

;

- толщина металлизированного резистора

ммh

02,0

Решение

Число проводников, которое можно проложить между двумя контактными

площадками может быть определено по формуле:

мм

SDl

tшn

кп

02,0

minmax

minmaxmin

+⋅+

−

⋅

−

;

где

;5,1;

minmax рпмnn

зп

эшкп

hhtt +⋅+=

++=

δδδ

Определяем:

;5275,002,0005,05,15,0

max

ммt

⋅

;075,0

02,003,0

02,003,0 мм

кп

++=

568,4

5,0004,025275,0

5,0075,0225,7

≈=

+⋅+

−

⋅

−

Задача 4.11

Определить минимально допустимую ширину печатного проводника, па-

дение напряжения, мощность потерь двух параллельных печатных проводни-

ков.

Исходные данные: напряжение питания

ВU 6,12

; максимальный ток,

проходящий через проводник

AI 7,0

max

; размер платы 45 х 75 мм; мате-

риал платы – СФ-2-35; метод изготовления – комбинированный позитив-

ный; способ получения рисунка – фотохимический; фоторезист сухой пленоч-

ный; резистивное покрытие – олово-свинец;

ммh

мn

0065,0

;

ммh

035,0=

;

ммh

055,0=

;

мl 03,0=

;

мммОм /020,0

⋅=

;

/30 ммAj

доп

;

002,0=

;

hEFC /109

3−

⋅=

– емкость печатной платы в ПФ (

0,6

;

2200 ммF =

;

ммh 5,1

;

МГцf 1

); для 2-го класса ПП по ГОСТ 23751-86

ммb

зад

2,0=

; (при расчете мощности потерь

][МГцf

][мкФС

][BU

Решение

Минимально допустимую толщину печатного проводника определим по

формуле

= h

+ h

п.м

+ h

= 0,035 + 0,0065 + 0,055 = 0,0965 мм,

где

– толщина фольги,

мn

– толщина предварительно осажденной меди,

– толщина наращенной гальванической меди.

Минимально допустимую ширину печатного проводника можно опреде-

лить по формуле

мм

допП

24,0

300965,0

7,0

max

≈

⋅

где

доп

– допустимая плотность тока.

,2,024,0 >

зад

т.е. данное значение

приемлемо для данного класса платы.

Падение напряжения определяется как

.018,0

0965,024,0

03,002,0

7,0

max

⋅

=∆

Мощность потерь можно определить по формуле

δπ

tgCUfP

где

– частота питающего напряжения схемы.

По условию

.2,795,1/22006109/109

пФhEFC =⋅⋅⋅=⋅=

−−

Тогда

.109,157002,06,12102,79114,32

626

ВтP

−−

⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=

Задача 4.12

Определить требуемую массу блоков РЭС самолетного комплекса, если

условно принять, что распределение ресурса массы комплекса

кгm

200=

площадь раскрытия антенны

35,0 мS

, удельный коэффициент

/100 мкгk

, мощность излучения

ВтP 300

, КПД

2,0=

, удельный

коэффициент

Вткгk

перm

/1,0=

Решение

Для решения задачи воспользуемся формулой:

кг

kSkmm

перmam

kбл

2,0

300

1,035,0100200

=⋅−⋅−=⋅−⋅−=

∑

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задача 4.13

Определить время влагозащиты ИМС в металлополимерном корпусе при

KT 293=

102 мV

−

⋅=

мd

103

−

⋅=

103,5 мS

−

⋅=

. Использован ком-

паунд ЭК-16Б.

Задача 4.14

Определить форму, геометрические размеры, метод изготовления и мини-

мальную площадь, занимаемую резисторами на подложке, при следующих ис-

ходных данных: номиналы резисторов

кОмR 6

кОмR 1

кОмR 100

, допустимое отклонение сопротивления резисторов от номинала

%15

3,2

; мощности рассеяния

мВтP 10

мВтP 30

мВтP 16

; диапазон температур –

10020 ÷

; погрешность воспроизве-

дения материала резистивной пленки

%5,2

; погрешность старения рези-

стивной пленки

%3,0=

Задача 4.15

Определить геометрические размеры и минимальную площадь двух конден-

саторов на одной подложке, изготовленных в едином технологическом цикле, при

следующих исходных данных: емкость конденсаторов

пФC 100

пФC 2500

; допустимое отклонение емкости от номинала

%15=

; рабочее

напряжение

ВU

раб

; диапазон температур –

12560 ÷

; тангенс угла ди-

электрических потерь на рабочей частоте

03,0

; максимальная рабочая часто-

та

кГцf 400

max

; погрешность воспроизведения удельной емкости

Задача 4.16

Определить размеры пленочного резистора при следующих исходных дан-

ных:

кОмR

ном

%10)/(

∆

доп

ВтP

1020

−

⋅=

125

max

min

−=

ммb 01,0)1()(

∆

ммb 1,0

min

(кон-

туры пленок формируются методом фотолитографии),

чt

раб

10000

5. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ РЭУ

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Задача 5.1

Рассчитать диаметр заготовки

для накатывания метрической резьбы на

шпильку.

;57,4,0,5 ==

вн

;57,3,0,4 ==

вн

.5,1,0,2 ==

вн

Решение

Диаметр заготовки

для накатывания резьбы определятся по формуле

,)(5,0

213 BH

ddd +=

где d

– наружный диаметр резьбы, мм;

– внутренний диаметр резьбы, мм.

Таким образом

,79,4)572,402,5(5,0

ммd =+=

,79,3)572,302,4(5,0

ммd =+=

.77,1)52,102,2(5,0

ммd =+=

Задача 5.2

Рассчитайте

поверхности детали «направляющая» по данным задания

;2,2;6,2;2

max13max12max11

мкмHмкмHмкмH

TSTSTS

;4,2;2,2;4,2

max16max15max14

мкмHмкмHмкмH

TSTSTS

;38,2;3,2;25,2

max19max18max17

мкмHмкмHмкмH

TSTSTS

;35,2;24,2;7,2

max112max111max110

мкмHмкмHмкмH

TSTSTS

;45,2;4,2;2,2

min13min12min11

мкмHмкмHмкмH

TSTSTS

;2,2;35,2;6,2

min16min15min14

мкмHмкмHмкмH

TSTSTS

;62,2;64,2;35,2

min19min18min17

мкмHмкмHмкмH

TSTSTS

.46,2;4,2;24,2

min112min111min110

мкмHмкмHмкмH

TSTSTS

Решение

Высота неровности профиля по десяти точкам

определяется как сред-

нее расстояние между пятью высшими точками выступов и пятью низшими

точками впадин, отсчитанных от средней линии без учета знака

max1













∑∑

== i

HHR

Таким образом для решаемой задачи

()

.05,562,245,246,26,264,238,24,24,27,26.2

мкмR

=+++++++++=

Задача 5.3

Выберите материал анодного защитного покрытия детали «кронштейн»,

изготовленной из материала сталь 45.

Электрохимический потенциал материала

Материал Na Al Zn Fe Ni Sn Cu Ag

Потенциал, В -2,71 -1,3 0,76 -0,44 -0,25 -0,13 +0,34 +0,8

Решение

Если основной металл в паре с металлом покрытия является анодом, т.е.

имеет более высокий потенциал, то покрытие называется анодным. В окру-

жающей среде в этом случае металл покрытия является более активным, т.к.

имеет более отрицательный потенциал и разрушается раньше, чем металл дета-

ли.

Т.е. применительно к требованиям задачи в качестве материала покрытия

детали могут быть выбраны Zn, Al или Na. Исходя из технологичности процес-

са, целесообразно в качестве покрытия выбрать Zn.

Задача 5.4

Определите количество ударов пуасона при проведения технологической

операции холодной высадки головки детали при

dl 4

, где

– длина дефор-

мируемой части заготовки;

– диаметр заготовки.

1) 1 удар;

2) 2 удара;

3) 3 удара.

Решение

Высадка головки детали обеспечивается при

dl )8,2...5,2(≤

– за 1 удар пуасона холодновысадочного автомата,

dl )5,5...5,3(≤

– за 2 удара,

dl )8...6(>

– за 3 удара.

Таким образом по условию задачи формовка должна выполняться за 2 удара.

Задача 5.5

Определить минимальный диаметр пробивного отверстия

min1

при

штамповке стальной заготовки толщиной

.2 ммS

а)

≥

min1

;

б)

5,0

min1

≥

;

в)

75,0

min1

≥

;

г)

25,1

min1

≥

Решение

Исходя из условия

Sd ≥

min

для стальной заготовки применительно к ус-

ловию задачи

min

должно быть больше или равен 2 мм.

Задача 5.6

Привести эскиз инструмента для выполнения отверстий в печатных и мно-

гослойных платах, выбрать материал, указать на эскизе следующие требования:

1) угол заточки;

2) обратная конусность;

3) угол спинки зуба;

4) угол крутизны спирали;

5) радиальное биение рабочей части относительно хвостовика;

6) несимметричность режущих кромок относительно оси сверла;

7) шероховатость поверхности спиральных канавок;

8) стойкость инструмента.

Решение

Материал – ВК6М.

1) 125 + 5 °С; 2) 3) 28 + 5 °С; 4) 0,01 мм;

5) 0,02 мм; 6) 0,08-0,16 по R

; 7) 8) до 5000 отв.

Задача 5.7

Рассчитать диаметр и выбрать материал сверла для получения отверстий в

печатных платах, при условиях:

1. диаметр отверстия 0,8 мм;

2. допуск на диаметр 0,05 мм;

3. усадка материала после сверления 5 %;

4. материал платы – СФ-2-50, толщиной 3,0 мм.

Предложить мероприятия по улучшению качества сверления и повышения

стойкости инструмента.

Решение

= D

отв

+ 0,7 (δ

+ δ

) = 0,8 + 0,7 · (0,05 + 0,15) = 0,94 ≈ 1мм.

= 5 % от толщины платы.

В качестве материала сверла выбираем сплав ВК6М.

Мероприятия: охлаждение сверла, гидроабразивная обработка отверстий

после сверления, двойное сверление (0,5 мм и 1 мм).

Задача 5.8

Определить усилие вырубки печатной платы по контуру при следующих

данных:

1. Размер платы 100 х 60 мм;

2. Материал – стеклотекстолит СФ-1-50, толщиной 1,5 мм;

3. Сопротивление срезу текстолита

Па

ср

109⋅=

Выбрать технологическое оборудование для данной операции.

Решение

кHLkP

ср

5,471090105,12)60100(1,1

=⋅⋅⋅⋅⋅+⋅=⋅⋅⋅=

−

σδ

Выбираем пресс однокривошипный К120 с усилием 120 кН.

Задача 5.9

В партии микромодульных УНЧ измерены коэффициент усиления после

операции пайки и заливки и рассчитаны среднеквадратические погрешности

коэффициента усиления. Определите коэффициент корреляции между опера-

циями и коэффициенты в уравнении регрессии при следующих данных:

Статистич. показатели Пайка Заливка

1. Коэффициент усиления 100 80

2. Средн. квадр. откл. 10 8

3. Начальный момент связи 8064

4. Количество элементов 50 50

Решение

Смешанный момент связи

64801008064

1111

⋅

−

⋅

−

выхвх

ПП

Коэффициент корреляции

8,0

⋅

выхвх

σσ

125,18,0

=⋅==

вых

вх

;

64,08,08,0

=⋅==

вх

вых

Задача 5.10

Рассчитать максимальную энергию разряда при контактной конденсатор-

ной сварке деталей на установках: ИО.026 и ТКМ-8.

Суммарная емкость зарядного контура, мкФ: 340 800

Напряжение заряда, В: 250 1000

Решение

Дж

W 625,10

6250010340

⋅⋅

⋅

∑

−

Дж

W 400

1010800

⋅⋅

⋅

∑

−−

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задача 5.11

Вычислите напряженность электрического поля в направлении тока, если

через образец n-типа течет электронный ток плотностью 100 А/м

, дырочным

током можно пренебречь. Концентрация доноров

323

−

cм

, подвижность элек-

тронов в кремнии

сВм ⋅/14

Задача 5.12

Вычислить, какую разность потенциалов нужно приложить к торцам об-

разца

-типа, расположенным на расстоянии

102

−

⋅

один от другого, чтобы

получить Холловское напряжение

−

. Магнитное поле принять равным

44 мкГ. Подвижность дырок в германии равна

сВм ⋅/18,0

, концентрация ды-

рок

322

−

. Нарисовать схему расположения образца и направление полей.

Задача 5.13

Время жизни носителей при излучательной межзонной рекомбинации в

германии при комнатной температуре равно

108

−

⋅

. Концентрация носителей

при этом составляла

319

102

−

⋅= мn

. Определить коэффициент излучательной

рекомбинации. Уровень инжекции при измерении считать малым.

Задача 5.14

Вычислить скорость дрейфа электронов в меди при напряженности элек-

трического поля

мBE /10

сВм

⋅= /12,0

Задача 5.15

Значение времени жизни электронов в образце

102 ⋅

. Вычислить диф-

фузионную длину. Коэффициент диффузии принять равным единице.

Задача 5.16

Определить количество тепла, выделяемого при контакте двух полупро-

водников, если через него протекает ток силой 1 А в течение 1 часа. Величина

коэффициента Пельтье

КлДж /102

6−

⋅

Задача 5.17

Наиболее вероятная энергия электронов в разряде равна 1 эВ. Вычислите

температуру электронов.

Задача 5.18

При какой толщине пленки никеля удельное электрическое сопротивление

ее увеличится в 1,35 раза по сравнению с удельным сопротивлением массивно-

го никеля? Длину свободного пробега электрона взять равной 500 °А.

Задача 5.19

Для каких сталей отжиг можно заменить более дешевой обработкой – нор-

мализацией?

Задача 5.20

Детали кожухов и экраны закрытого типа изготавливают из листовой стали

глубокой вытяжкой. Детали не подвержены нагрузке при работе. Какую сталь

целесообразно использовать?

Задача 5.21

Радиаторные трубки мощной РЭА должны обладать хорошей теплопро-

водностью и коррозионной стойкостью. Какой материал можно выбрать для из-

готовления?

Задача 5.22

Определить мощность потерь на вихревые токи ферромагнетика объемом

105 м

−

⋅

на частоте 300 кГц при максимальной индукции в течение цикла

1,2 тл. Коэффициент пропорциональности = 1.

Задача 5.23

Каким методом можно выполнить микрогравировку и какова технологиче-

ская схема процесса?

Задача 5.24

Изделия изготовлены из стали 20, стали 45 и стали У10А. Назначить ре-

жимы термической (химико-термической) обработки, повышающие эксплуата-

ционные свойства деталей.

Задача 5.25

При горячей объемной ковке детали из стали 20 появилась видманштетная

структура. Какой технологической операцией можно устранить этот дефект и

каковы режимы технологического процесса?

Задача 5.26

При отливке детали из стали 40 появилась дендритная и зональная ликва-

ции. Какой технологической операцией можно устранить эти недостатки, на-

значьте технологические режимы процесса.

Задача 5.27

Выбрать метод формирования упрочняющего покрытия из нитрида титана

на инструментальной стали, необходимую оснастку и оборудование.

Задача 5.28

Определить минимально возможный диаметр отверстия, которое можно

получить электронным лучом при токе

108

−

⋅=

и напряжении

10=