Разработка функциональной цифровой ячейки
Простановка номеров цепей по техническому заданию. Компоновка типовых элементов конструкции. Размещение микросхем на коммутационных платах. Минимизация длины связей между контактами разъема и контактами внешних цепей. Трассировка проводников на плате.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.11.2010 |
| Размер файла | 3,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
¦ 45.1 ¦ 3.0 ¦ 8.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 38.0 ¦ 68.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 18.0 ¦ 5.0 ¦ 30.5 ¦ 5.5 ¦ 10.0 ¦ 11¦
¦ 45.1 ¦ 10.6 ¦ 15.6 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 45.6 ¦ 75.6 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 25.6 ¦ 5.0 ¦ 38.1 ¦ 13.1 ¦ 10.0 ¦ 12¦
¦ 45.1 ¦ 18.0 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 53.0 ¦ 83.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 33.0 ¦ 5.0 ¦ 45.5 ¦ 20.5 ¦ 10.0 ¦ 13¦
¦ 45.1 ¦ 25.4 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 60.4 ¦ 90.4 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 40.1 ¦ 5.0 ¦ 52.9 ¦ 27.9 ¦ 10.0 ¦ 14¦
L-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-----
Эквивалентная матрица
--------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------¬
¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 9 ¦ 10 ¦ 11 ¦ 12 ¦ 13 ¦ 14 ¦
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
¦ + ¦ + ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +----¬
¦ 45.1*¦ 25.4 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 60.4 ¦ 90.4 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 40.1 ¦ 5.0 ¦ 52.9 ¦ 27.9 ¦ 10.0 ¦ 1¦
¦ 45.1 ¦ 18.0 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 53.0 ¦ 83.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 33.0 ¦ 5.0 ¦ 45.5 ¦ 20.5 ¦ 10.0 ¦ 2¦
¦ 45.1 ¦ 10.6 ¦ 15.6 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 45.6 ¦ 75.6 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 25.6 ¦ 5.0 ¦ 38.1 ¦ 13.1 ¦ 10.0 ¦ 3¦
¦ 45.1 ¦ 3.0 ¦ 8.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 38.0 ¦ 68.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 18.0 ¦ 5.0 ¦ 30.5 ¦ 5.5 ¦ 10.0 ¦ 4¦
¦ 49.5 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 4.4 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 36.9 ¦ 71.9 ¦ 15.0 ¦ 9.4 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 14.4 ¦ 5¦
¦ 57.1 ¦ 0.0*¦ 5.0 ¦ 12.0 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 44.5 ¦ 79.5 ¦ 15.0 ¦ 17.0 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 22.0 ¦ 6¦
¦ 64.5 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 19.4 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 51.9 ¦ 86.9 ¦ 15.0 ¦ 24.4 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 29.4 ¦ 7¦
¦ 64.5 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 19.4 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 51.9 ¦ 86.9 ¦ 15.0 ¦ 24.4 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 29.4 ¦ 8¦
¦ 57.1 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 12.0 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 44.5 ¦ 79.5 ¦ 15.0 ¦ 17.0 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 22.0 ¦ 9¦
¦ 49.5 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 4.4 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 36.9 ¦ 71.9 ¦ 15.0 ¦ 9.4 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 14.4 ¦ 10¦
¦ 45.1 ¦ 3.0 ¦ 8.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 38.0 ¦ 68.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 18.0 ¦ 5.0 ¦ 30.5 ¦ 5.5 ¦ 10.0 ¦ 11¦
¦ 45.1 ¦ 10.6 ¦ 15.6 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 45.6 ¦ 75.6 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 25.6 ¦ 5.0 ¦ 38.1 ¦ 13.1 ¦ 10.0 ¦ 12¦
¦ 45.1 ¦ 18.0 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 53.0 ¦ 83.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 33.0 ¦ 5.0 ¦ 45.5 ¦ 20.5 ¦ 10.0 ¦ 13¦
¦ 45.1 ¦ 25.4 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 60.4 ¦ 90.4 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 40.1 ¦ 5.0 ¦ 52.9 ¦ 27.9 ¦ 10.0 ¦ 14¦
L-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-----
Эквивалентная матрица
--------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------T-------¬
¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 9 ¦ 10 ¦ 11 ¦ 12 ¦ 13 ¦ 14 ¦
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
¦ + ¦ + ¦ ¦ + ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +----¬
¦ 45.1*¦ 25.4 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 60.4 ¦ 90.4 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 40.1 ¦ 5.0 ¦ 52.9 ¦ 27.9 ¦ 10.0 ¦ 1¦
¦ 45.1 ¦ 18.0 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 53.0 ¦ 83.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 33.0 ¦ 5.0 ¦ 45.5 ¦ 20.5 ¦ 10.0 ¦ 2¦
¦ 45.1 ¦ 10.6 ¦ 15.6 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 45.6 ¦ 75.6 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 25.6 ¦ 5.0 ¦ 38.1 ¦ 13.1 ¦ 10.0 ¦ 3¦
¦ 45.1 ¦ 3.0 ¦ 8.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 38.0 ¦ 68.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 18.0 ¦ 5.0 ¦ 30.5 ¦ 5.5 ¦ 10.0 ¦ 4¦
¦ 49.5 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 4.4 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 36.9 ¦ 71.9 ¦ 15.0 ¦ 9.4 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 14.4 ¦ 5¦
¦ 57.1 ¦ 0.0*¦ 5.0 ¦ 12.0 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 44.5 ¦ 79.5 ¦ 15.0 ¦ 17.0 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 22.0 ¦ 6¦
¦ 64.5 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 19.4 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 51.9 ¦ 86.9 ¦ 15.0 ¦ 24.4 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 29.4 ¦ 7¦
¦ 64.5 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 19.4 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 51.9 ¦ 86.9 ¦ 15.0 ¦ 24.4 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 29.4 ¦ 8¦
¦ 57.1 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 12.0 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 44.5 ¦ 79.5 ¦ 15.0 ¦ 17.0 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 22.0 ¦ 9¦
¦ 49.5 ¦ 0.0 ¦ 5.0 ¦ 4.4 ¦ 30.0 ¦ 35.0 ¦ 65.0 ¦ 36.9 ¦ 71.9 ¦ 15.0 ¦ 9.4 ¦ 27.5 ¦ 2.5 ¦ 14.4 ¦ 10¦
¦ 45.1 ¦ 3.0 ¦ 8.0 ¦ 0.0*¦ 30.0 ¦ 38.0 ¦ 68.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 18.0 ¦ 5.0 ¦ 30.5 ¦ 5.5 ¦ 10.0 ¦ 11¦
¦ 45.1 ¦ 10.6 ¦ 15.6 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 45.6 ¦ 75.6 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 25.6 ¦ 5.0 ¦ 38.1 ¦ 13.1 ¦ 10.0 ¦ 12¦
¦ 45.1 ¦ 18.0 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 53.0 ¦ 83.0 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 33.0 ¦ 5.0 ¦ 45.5 ¦ 20.5 ¦ 10.0 ¦ 13¦
¦ 45.1 ¦ 25.4 ¦ 20.0 ¦ 0.0 ¦ 30.0 ¦ 60.4 ¦ 90.4 ¦ 32.5 ¦ 67.5 ¦ 40.1 ¦ 5.0 ¦ 52.9 ¦ 27.9 ¦ 10.0 ¦ 14¦
Рассмотрим, как алгоритм работает на практике. Например, рассчитаем оценку длин проводников, идущих от второго вывода разъема, до выполнения алгоритма и после. Аналитически определяем последовательность соединений компонентов этой цепи: разъем - D1 - D4 - D6. Пусть координаты вывода микросхемы D1 - (X1, Y1), координаты 1 и 2 вывода микросхемы D4 - (X2, Y2), (X3, Y3) соответственно, координаты вывода микросхемы D6 - (X4, Y4), координаты 2 вывода разъема - (Xp, Yp). Оценка длины проводников до выполнения алгоритма рассчитывается следующим образом (оценки длин находятся по сборочному чертежу, либо по таблице 4):
Для D1: F^=;
Для D4: F^=;
Для D6: F^=.
Аналогичным образом считаем оценки длин проводников других цепей.
Таблица 8
|
Номер вывода разъема и соответствующий ему номер цепи (a-b, где a-номер вывода разъема, b-номер цепи) |
Номер микросхемы, имеющей выводы с номерами цепей, соответствующими номеру цепи вывода разъема, и оценка длины подходящего к ней проводника в мм. |
|||
|
2-2 |
D1 |
D4 |
D6 |
|
|
1 вывод микросхемы |
59 |
60 |
60 |
|
|
2 вывод микросхемы |
2.5 |
|||
|
Значения функции F^ по микросхемам |
||||
|
59 |
62.5 |
60 |
||
|
Суммарное значение функции F^ |
||||
|
179.5 |
Длина проводников после выполнения алгоритма (находится по рисунку, выдаваемому программой):
Последовательность соединений компонентов цепи: разъем - D1 - D4 - D6. Координаты 5 вывода разъема - (Xp, Yp).
Для D1: F^=;
Для D4: F^=;
Для D6: F^=.
Аналогичным образом считаем оценки длин проводников других цепей.
Таблица 9
|
Номер вывода разъема и соответствующий ему номер цепи (a-b, где a-номер вывода разъема, b-номер цепи) |
Номер микросхемы, имеющей выводы с номерами цепей, соответствующими номеру цепи вывода разъема, и оценка длины подходящего к ней проводника в мм. |
|||
|
5-2 |
D1 |
D4 |
D6 |
|
|
1 вывод микросхемы |
47.8 |
60 |
60 |
|
|
2 вывод микросхемы |
2.5 |
|||
|
Значения функции F^ по микросхемам |
||||
|
47.8 |
62.5 |
60 |
||
|
Суммарное значение функции F^ |
||||
|
170.3 |
Таким образом, видно, что суммарная длина проводников уменьшилась (значение функции F после выполнения алгоритма меньше, чем значение функции F до) за счет того, что программа переназначила номера цепей по выводам разъема так, чтобы длина проводников была как можно меньше при трассировке. И так происходит практически со всеми цепями схемы (некоторые цепи схемы так и остаются назначенными на те же выводы разъема, так как при перестановке программа не находит лучшего варианта для этих цепей; оценка длин проводников других цепей увеличилась). Но в итоге суммарная длина проводников схемы, за счет переназначения электрических цепей номерам выводов разъема, должна уменьшиться. Представим таблицы принадлежностей цепей выводам разъема и оценки длин проводников, идущих от разъема:
До выполнения алгоритма:
Таблица 10
|
Вывод разъема |
Номер подключаемой цепи |
Оценка длины проводника, подключаемого к разъему d, мм |
|
|
1 |
1 |
132.3 |
|
|
2 |
2 |
179.5 |
|
|
3 |
3 |
140.3 |
|
|
4 |
4 |
73.5 |
|
|
5 |
5 |
150.3 |
|
|
6 |
6 |
129 |
|
|
7 |
7 |
130.3 |
|
|
8 |
8 |
132.2 |
|
|
9 |
9 |
146 |
|
|
10 |
10 |
157.9 |
|
|
11 |
11 |
151 |
|
|
12 |
12 |
95.3 |
|
|
13 |
13 |
81.5 |
|
|
14 |
14 |
79.9 |
|
|
Функция качества F^ (суммарная оценка длины проводников) |
1779 |
2) После выполнения алгоритма
Таблица 11
|
Вывод разъема |
Номер подключаемой цепи |
Оценка длины проводника, подключаемого к разъему d, мм |
|
|
1 |
1 |
132.3 |
|
|
2 |
5 |
154.7 |
|
|
3 |
4 |
69.7 |
|
|
4 |
8 |
119.7 |
|
|
5 |
2 |
170.3 |
|
|
6 |
12 |
79 |
|
|
7 |
13 |
57.8 |
|
|
8 |
10 |
167.9 |
|
|
9 |
7 |
139 |
|
|
10 |
3 |
137.8 |
|
|
11 |
6 |
141.5 |
|
|
12 |
14 |
87.3 |
|
|
13 |
9 |
131 |
|
|
14 |
11 |
139.8 |
|
|
Функция качества F^ (суммарная оценка длины проводников) |
1727.8 |
Таким образом, суммарная оценка длин проводников схемы, за счет переназначения электрических цепей номерам выводов разъема, уменьшилась. Задача минимизации длин проводников решена.
Раздел 5. Трассировка
Трассировка проводников на плате проводится в редакторе PCB. Для этого в редакторе Schematic загрузим библиотеку, в которой находятся уже созданные компоненты разъема ГРПМ9-14 и микросхемы К155LA4 [1, 2], и файл Shablon. После этого сгенерируем netlist (который представляет собой совокупность, список электрических связей между элементами электрической принципиальной схемы) командой Utils/Generate Netlist. Затем, в редакторе PCB, загрузив ту же библиотеку, что и в Schematic, загрузим сгенерированный в редакторе Schematic netlist командой Utils/Load Netlist. Затем очерчиваем контур печатной платы, чертим отверстия под установку платы, расставляем все элементы на печатной плате в соответствие итогу размещения (раздел 3), выдерживая все заданные расстояния между элементами и позиции. Затем, вручную, проводим трассы командой Route Manual (все принципы ручной трассировки описаны в [1, 2]). Плата будет двухслойной, на каждой стороне которой будут располагаться земляные поля, связанные друг с другом. Шаг сетки земляного поля составляет 0.625мм. Результат трассировки экспортируется из PCB в файл с расширением. dxf командой Export. Затем этот файл загружается в Компас - 3D V9. Дальше ведется обработка файла в Компас для выпуска чертежей результата трассировки.
Заключение
В данной работе была разработана функциональная цифровая ячейка. Изученными методами и соответствующими программами были выполнены и изучены задачи компоновки, размещения и минимизации длины связей, что позволило правильно спроектировать печатную плату и провести трассировку. Соответствующие чертежи (принципиальная схема, топологический чертеж) были выполнены в САПР PCAD 2006. Конструкторская документация была оформлена в Компас - 3D V9.
Подобные документы
Составление функционально-логической схемы проектируемого узла, простановка номеров. Компоновка логических элементов в корпусе. Размещение элементов на коммутационных платах. Минимизация длины связей между контактами разъема и контактами внешних цепей.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 19.11.2010Разбиение функциональных элементов по корпусам микросхем. Краткое описание алгоритма последовательной установки элементов радиоэлектронной аппаратуры. Трассировка цепей питания и сигнальных цепей. Пошаговое использование алгоритмов построения цепей.
курсовая работа [218,7 K], добавлен 12.06.2010Решение задачи компоновки для функциональной схемы с использованием последовательного алгоритма, пошаговое описание алгоритма. Размещение элементов в принципиальной электрической схеме. Трассировка цепей питания и земли с помощью волновых алгоритмов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 19.06.2010Создание графического обозначения электрорадиоэлементов. Разработка посадочного места на печатной плате для монтажа элементов. Упаковка выводов конструктивных элементов радиоэлектронных средств. Автоматическая трассировка проводников печатной платы.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 27.05.2012Конструкторско-технологический анализ элементной базы функциональной ячейки вычислительного модуля. Выбор компоновочной схемы. Расчет площади печатной платы, определение вибропрочности конструкции. Технологический процесс сборки и монтажа ячейки модуля.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 29.11.2014Микроэлектронная элементная база. Автоблокировка пути: тональная, микропроцессорная, защита от грозовых разрядов. Алгоритм расчета, компоновка, размещение фильтров. Разводка цепей в блоках и платах. Виды и нормы заземления, выбор кабеля для разводки.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 22.11.2010Анализ схемы подключения и распределения электропроводки при однофазном питании. Электрические реле как устройства для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу извне. Особенности электромагнитных реле с магнитоуправляемыми контактами.
контрольная работа [795,7 K], добавлен 17.12.2013Выбор системы связи и аппаратуры уплотнения. Выбор магистрального кабеля и размещение цепей по четверкам. Переходы и пересечения естественных и искусственных преград. Определение длины опор и их количества по типам. Скрещивание проводов телефонных цепей.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 26.01.2013Изучение основных соединений проводников на печатной плате. Этапы сборки и монтажа отдельных сборочных единиц радиоэлектронной аппаратуры. Сущность печатного монтажа и подготовки к нему. Пайка волнового припоя. Разъединители (клеммы) электрических цепей.
реферат [258,9 K], добавлен 13.09.2019Анализ исходных данных. Выбор элементной базы и способа монтажа. Расчет конструкции печатной платы. Создание библиотеки компонентов. Формирование схемы электрической принципиальной с протоколом ошибок. Компоновка, трассировка, файл отчетов о трассировке.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 19.09.2010
