Методы размещения и трассировки печатных плат на примере модуля памяти (135853)

Посмотреть архив целиком

Содержание



ВВЕДЕНИЕ 2

1. ВЫБОР СЕРИИ И ТИПОВ МИКРОСХЕМ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПО КОРПУСАМ. 3

1.1. Выбор физических элементов для реализации схемы и обзор параметров выбранной серии. 3

1.2. Распределение элементов функциональной схемы по корпусам. 4

2. РАЗМЕЩЕНИЕ ЭРЭ НА МОНТАЖНОМ ПРОСТРАНСТВЕ. 6

3. ТРАССИРОВКА МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. 10

3.1 Трассировка с помощью алгоритма Прима 10

3.2 Трассировка по алгоритму Краскала 12

3.3 Трассировка классическим волновым алгоритмом Ли 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 15

ЛИТЕРАТУРА 16





ВВЕДЕНИЕ


Основные принципы изготовления и применения печатных схем стали известны в начале ХХ века, однако промышленный выпуск печатных схем и плат был организован лишь в начале 40-х годов.

С переходом на микроэлектронные элементы, резким уменьшением размеров и возрастанием быстродействия схем первое место занимают вопросы обеспечения постоянства характеристик печатных проводников и взаимного их расположения. Значительно усложнились задачи проектирования и оптимального конструирования печатных плат и элементов.

Печатные платы нашли широкое применение в электронике, позволяя увеличить надёжность элементов, узлов и машин в целом, технологичность (за счёт автоматизации некоторых процессов сборки и монтажа), плотность размещения элементов (за счёт уменьшения габаритных размеров и массы), быстродействие, помехозащищённость элементов и схем. Печатный монтаж – основа решения проблемы компановки микроэлектронных элементов. Особую роль печатные платы играют в цифровой микроэлектронике. В наиболее развитой форме (многослойный печатный монтаж) он удовлетворяет требования конструирования вычеслительных машин третьего и последующих поколений.

При разработке конструкции печатных плат проектеровщику приходится решать схемотехнические (минимизация кол-ва слоёв, трассировка), радиотехнические (расчёт паразитных наводок), теплотехнические (температурный режим работы платы и элементов), конструктивные (размещения), технологические (выбор метода изготовления) задачи.

В данном курсовом проекте при разработке печатной платы мы попытались показать методы решения лишь схемотехнических и технологических задач.



1. ВЫБОР СЕРИИ И ТИПОВ МИКРОСХЕМ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПО КОРПУСАМ.

1.1. Выбор физических элементов для реализации схемы и обзор параметров выбранной серии.

Выбор серии интегральных микросхем для реализации блока оперативной памяти в первую очередь продиктован скоростью работы такого блока. В этом отношении микросхемы серии ТТЛШ (транзисторно–транзисторная логика со структурой Шотки) наиболее предпочтительны.

Электрическая функциональная схема блока оперативной памяти содержит сорок пять элементов 2И-НЕ, три элемента 3И-НЕ.


Для реализации блока оперативной памяти выбираем следующие типы микросхемы:
две микросхемы серии КР1531ЛА3 (корпус содержит 4 элемента 2И-НЕ);
две микросхемы серии КР1531ЛА4 (корпус содержит 3 элемента 3И-НЕ);


Основные параметры микросхем ТТЛШ серии КР1531:
— напряжение питания Uип = 5В  10%;
— выходное напряжение низкого уровня не более U0вых = 0,5В;
— выходное напряжение высокого уровня не менее U1вых = 2,5В;
— время задержки распространения tзд.р. = 4,5нс;
— потребляемая мощность Pпот = 4мВт;
— сопротивление нагрузки Rн = 0,28кОм;



1.2. Распределение элементов функциональной схемы по корпусам.

Распределение четырёх элементов 2И-НЕ составляющих триггер очевидно:









&

&

&

&





Поскольку внутренних связей в таком элементе гораздо больше чем внешних, то очевидно их помещение в одну микросхему КР1531ЛА3.

Для распределения девяти оставшихся элементов 2И-НЕ по трём корпусам микросхем КР1531ЛА3 вычерчиваем часть электрической функциональной схемы блока оперативной памяти, содержащую эти элементы, и строим соответствующий ей граф G1 (рис.1.1).





&

1

&

2

&

3

&

4

&

5

&

6

&

7

&

8

&

9





Рис. 1.1


а) Выбираем базовую вершину – вершину имеющую максимальное количество связей. Поскольку в нашем случае все вершины имеют одинаковое количество связей, выбираем любую из них, например вершину Х1.






б) Определяем множество вершин подключённых к базовой: {4;7}
Для каждой из вершин рассчитываем функционал по формуле:


Li=aij-pij


где aij – число связей вершины;
pij – число связей с базовой вершиной;

В нашем случае функционал равен:


L7=L4=2-1=1;


Для объединения с базовой вершиной необходимо выбрать вершину с наименьшим функционалом. Поскольку в нашем случае вершины Х7 и Х4 равнозначны, то объединяем их с Х1. Поскольку мощность блока (4 элемента 2И-НЕ в одной микросхеме) ещё не достигнута, а все оставшиеся вершины идентичны по отношению к вершине Х(1+4+7), дополним блок вершиной Х2, объединив их в одну микросхему. Получим граф:




Теперь, в качестве базовой изберём вершину Х3. Рассуждая так же как и в предыдущем шаге объединим в одну микросхему вершины Х3, Х6, Х9 и Х5. Вершину Х8 придётся поместить в отдельную микросхему.

Проанализировав полученные результаты можно увидеть, что для компоновки элементов Х1-Х9 необходимо 3 микросхемы КР1531ЛА3, причём в последней из них будет задействован лишь один элемент. В нашем случае рациональней будет уменьшить мощность блока до трёх. В этом случае количество необходимых микросхем не изменится, а элементы распределятся следующим образом: Х(1+4+7), Х(2+5+8), Х(3+6+9). Окончательно примем к проектированию именно такой вариант компоновки.

Три элемента 3И-НЕ поместим в одну микросхему КР1531ЛА3 поскольку в этом случае мощность блока (кол-во элементов в микросхеме) равна количеству элементов в функциональной схеме.

На основании полученных результатов строим электрическую принципиальную схему блока оперативной памяти (см. графическую часть).



2. РАЗМЕЩЕНИЕ ЭРЭ НА МОНТАЖНОМ ПРОСТРАНСТВЕ.

В соответствии с заданием монтажное пространство — печатная плата 95х130 мм. Для размещения микросхем DD1—DD13 и разъема Х1 разобьем монтажное пространство на 14 посадочных мест, из которых место К14 отведем под разъем (рис.2.1).



К1


К2



К3


К4


К5



К6


К7


К8



К9



К10


К11


К12


К13



К14

Рис. 2.1



Составим матрицу расстояний для приведённой платы:



К1

К2

К3

К4

К5

К6

К7

К8

К9

К10

К11

К12

К13

К14

К1

0

1

2

3

1

2

3

4

2

3

4

5

3

4

К2

1

0

1

2

3

1

2

3

3

2

3

4

4

3

К3

2

1

0

1

3

2

1

2

4

3

2

3

4

3

К4

3

2

1

0

4

3

2

1

5

4

3

2

4

3

К5

1

2

3

4

0

1

2

3

1

2

3

4

2

3

К6

2

1

2

3

1

0

1

2

2

1

2

3

3

2

К7

3

2

1

2

2

1

0

1

3

2

1

2

3

2

К8

4

3

2

1

3

2

1

0

4

3

2

1

3

2

К9

2

3

4

5

1

2

3

4

0

1

2

3

1

2

К10

3

2

3

4

2

1

2

3

1

0

1

2

2

1

К11

4

3

2

3

3

2

1

2

2

1

0

1

2

1

К12

5

4

3

2

4

3

2

1

3

2

1

0

2

1

К13

3

4

4

4

2

3

3

3

1

2

2

2

0

1

К14

4

3

3

3

3

2

2

2

2

1

1

1

1

0


Случайные файлы

Файл
14161-1.rtf
25219.rtf
116278.rtf
151854.rtf
37487.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.