Методы размещения и трассировки печатных плат на примере модуля памяти
Дисциплина: ТехническиеТип работы: Курсовая
Тема: Методы размещения и трассировки печатных плат на примере модуля памяти
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
................................................................................................................
PAGEREF _Toc11939240 h
1. ВЫБОР СЕРИИ И ТИПОВ МИКРОСХЕМ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПО КОРПУСАМ.
............................................
PAGEREF _Toc11939241 h
1.1. Выбор физических элементов для реализации схемы и обзор параметров выбранной серии.
....................................................................................................
PAGEREF _Toc11939242 h
1.2. Распределение элементов функциональной схемы по корпусам.
...........
PAGEREF _Toc11939243 h
2. РАЗМЕЩЕНИЕ ЭРЭ НА МОНТАЖНОМ ПРОСТРАНСТВЕ.
....................
PAGEREF _Toc11939244 h
3. ТРАССИРОВКА МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.
.....................................
PAGEREF _Toc11939245 h
3.1 Трассировка с помощью алгоритма Прима
...............................................
PAGEREF _Toc11939246 h
3.2 Трассировка по алгоритму Краскала
..........................................................
PAGEREF _Toc11939247 h
3.3 Трассировка классическим волновым алгоритмом Ли
............................
PAGEREF _Toc11939248 h
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.......................................................................................................
PAGEREF _Toc11939249 h
ЛИТЕРАТУРА
.........................................................................................................
PAGEREF _Toc11939250 h
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
ип = 5В
10%;
— выходное напряжение низкого уровня не более
вых = 0,5В;
— выходное напряжение высокого уровня не менее
вых = 2,5В;
— время задержки распространения
зд.р. = 4,5нс;
— потребляемая мощность
пот = 4мВт;
— сопротивление нагрузки
н = 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).
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:
где
ij – число связей вершины;
ij – число связей с базовой вершиной;
В нашем случае функционал равен:
=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
1—
13 и разъема Х1 разобьем монтажное пространство на 14 посадочных мест, из которых место К14 отведем под разъем (рис.2.1).
К10
К11
К12
К13
К14
Рис. 2.1
Составим матрицу расстояний для приведённой платы:
К10
К11
К12
К13
К14
К10
К11
К12
К13
К14
Приведём полный граф электрической принципиальной схемы
(рис. 2.2). Элементы 1…12 – ...