Конструкторский анализ электрической принципиальной схемы ЭС

Схема электронного вольтметра приведена на рис(Приложение А).

Вольтметр выполнен на базе микросхемы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) КР572ПВ2. Данная микросхема работает по принципу двойного интегрирования.

Из 40 выводов микроконтроллера в рассматриваемом модуле использованы 38: два – для подачи напряжения питания; двадцать один для вывода сигнал на индикаторы; пятнадцать – для обработки входного напряжения и его определения.

В её состав входит тактовый генератор, частота генерации задаётся элементами С7, R9 и равна 50 кГц. На вывод 36 ИМС DD1 поступает опорное напряжение (1 В) с делителя R7. R6, R4, подключённого к параметрическому стабилизатору на двух последовательно соединённых стабилизаторах. Ток через делитель задаётся генератором стабильного тока на полевом транзисторе VT1. У семисегментного индикатора HG2 задействована запятая. В этом случае максимальное отображаемое напряжение составляет 99, 9 В. Чтобы не вывести микросхему из строя при таком большом напряжении, измеряемое напряжение подается на её вход через делитель R3, R2, R1 с коэффициентом деления 1: 100.

Налаживание вольтметра сводится к точной установке образцового напряжения с помощью резистора R5 и установке частоты генератора при помощи С7 или R9. В конце процесса настройки устройства необходимо подать на вход вольтметра напряжение и, контролируя его образцовым вольтметром, подбором R3 добиться одинаковых показаний электронного вольтметра с образцовым. Отклонение номиналов R8, СЗ, С4, С6 от указанных на схеме - не более 5%. Резисторы - МЛТ, С2-29; подстроечный резистор - СП5-16ВА; конденсаторы - КМ-3, КМ-4, КМ-5. Для питания электронного вольтметра требуется стабилизированное двухполярное напряжение ±5 В.
Выбор ИС, сравнение с анаогами:

Разрабатываемое устройство не является уникальным, а является улучшенным вариантом разработанных ранее изде­лий. Был произведен поиск аналогов и прототипов, основные технические и эксплуатационные характеристики ко­торых приведены в таблице 1.

Таблица 1 Сравнительные характеристики аналогов

Вывод: как видно из таблицы, разрабатываемое устройство не уступает аналогам по показателям, и даже превосходит по некоторым из них. Например ток потребления. Также разрабатываемое устройство отвечает современным требованиям к стоимости. Разрабатываемое устройство будет состоять из стандартных ИС и ЭРЭ; конструкцию необходимо выполнить в виде ТЭЗа; меры защиты от внешних воздействий в соответствии с ГОСТ 20824-8; в качестве материала печатной платы необходимо выбрать стеклотекстолит.

4. Разработка и расчёт варианта компоновки печатной платы заданной ЭС.

От правильного размещения корпусов ИС на печатной плате конструктивной иерархии первого уровня зависят их габаритные размеры, масса, помехоустойчивость и т.д. Естественно, чем плотнее будут расположены корпуса ИС на печатной плате, тем жестче будет тепловой режим, помехи при работе, и наоборот, чем больше расстояние между корпусами ИС, тем не эффективней используется объем и длина электрических связей, следовательно, возникают помехи. Поэтому на установку ИС необходимо обращать серьезное внимание с учётом назначения электрического средства и режимов его работы.

Печатная плата (ПП) является конструктивно законченным элементом и служит для электрического и механического соединения различных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), интегральных микросхем (ИМС) и электрических соединений (разъемы, розетки и т. п.), расположенных на ней.

Размещение ИС проводят с определенными требованиями по помехоустойчивости и в соответствии с шагом установки. Выбор шага установки ИС определяется из условий: назначения и эксплуатации ЭС. Вне зависимости от типа ИС шаг установки применяется равным: 2, 5мм, 1, 25мм, 0, 625мм.

Микросхемы на печатной плате располагаются линейно в ряды или в шахматном порядке. Такое расположение ИС и ЭРЭ позволяет автоматизировать процесс сборки и монтажа.