- •Содержание
- •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.
- •1.2. Распределение элементов функциональной схемы по корпусам.
- •2. Размещение эрэ на монтажном пространстве.
- •3. Трассировка монтажных соединений.
- •3.1 Трассировка с помощью алгоритма Прима
- •3.2 Трассировка по алгоритму Краскала
- •3.3 Трассировка классическим волновым алгоритмом Ли
- •Заключение
- •Литература
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 |
Приведём полный граф электрической принципиальной схемы (рис. 2.2). Элементы 1…12 – микросхемы КР1531ЛА3, элемент 13 – микросхема КР1531ЛА4, а элемент 14 – разъём.
рис. 2.2.
Матрица смежности этого графа имеет вид:
|
К1 |
К2 |
К3 |
К4 |
К5 |
К6 |
К7 |
К8 |
К9 |
К10 |
К11 |
К12 |
К13 |
К14 |
К1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
К2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2 |
К3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
К4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
К5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2 |
К6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
К7 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
К8 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2 |
К9 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
К10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
0 |
К11 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
0 |
К12 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3 |
0 |
К13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
3 |
3 |
1 |
3 |
К14 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
0 |
0 |
0 |
3 |
1 |
Для размещения корпусов микросхем на печатной плате воспользуемся последовательным алгоритмом размещения:
1) Устанавливаем в какую-либо позицию любой из элементов.
2) Выбираем элемент для установки на текущем шаге. Для этого определяем коэффициент связности всех не установленных элементов с ранее установленными (по матрице смежности):
(2.1)
где aij – число связей с ранее установленными элементами;Vi – общее число связей элемента;
2) Выбираем элемент с максимальным коэффициентом связности Ф.
3) Пытаемся установить выбранный элемент в одну из незанятых позиций. Считаем для этой позиции F по формуле:
(2.2)
где aij – количество связей между i-м и j-м элементами;rij – расстояние между элементами, берётся из матрицы расстояний;fij – элемент матрицы весовых коэффициентов;
4) Повторяем пункт 3 для всех свободных позиций на печатной плате. Окончательно устанавливаем выбранный элемент в позицию с минимальным F.
5) Повторяем пункты 2 - 4 пока не установим все элементы.
Произведём размещение элементов по вышеописанному алгоритму.
В нашем случае, поскольку все элементы равноправны, матрица весовых коэффициентов в формуле 2.2 будет единичной, поэтому этот параметр мы указывать не будем. В первую очередь установим разъём в позицию К14, т.к. его положение жёстко определено конструкторскими ограничениями.
Вычислим коэффициенты связности:Ф1=Ф2=Ф3=Ф4=Ф5=Ф6=Ф7=Ф8=Ф9=2/7;Ф10=Ф11=Ф12=0\6=0;Ф13=3/12;
Выбираем элемент DD1. Поскольку позиции К10,К11,К12 и К13 равноценны с точки зрения минимума длинны связи с разъёмом, то установим DD1 в позицию К13.
Снова рассчитываем коэффициенты связности:Ф2=Ф3=Ф4=Ф7=3/7;Ф5=Ф6=Ф8=Ф9=2/7;Ф10=Ф11=Ф12=0\6=0;Ф13=3/12;
Из наиболее связанных выбираем элемент DD2. Расчитываем F для позиций К9, К10, К11 и К12 как наиболее подходящих для установки, поскольку F для остальных позиций будет заведомо больше, и его расчёт не имеет смысла.F9=1*1+2*2=5;F10=F11=F12=1*2+2*1=4;
Устанавливаем элемент DD2 в позицию К10.
Снова рассчитываем коэффициенты связности:Ф3=4/7;Ф4=Ф7=Ф5=Ф6=3/7;Ф8=Ф9=2/7;Ф10=Ф11=1/6;Ф12=0\6=0;Ф13=3/12;
Из наиболее связанных выбираем элемент DD3. Рассчитываем F для позиций К9 и К11: F9=1*1+1*1+2*2=6;F11=1*2+2*1=4;
Устанавливаем элемент DD3 в позицию К11.
Снова рассчитываем коэффициенты связности:Ф4=Ф5=Ф6=Ф7=Ф8=Ф9=3/7;Ф12=Ф10=Ф11=1/6;Ф13=3/12;
Из наиболее связанных выбираем элемент DD4. Рассчитываем F для позиций К9 и К12: F9=1*1+0*1+0*2+2*2=5;F12=1*2+0*2+0*1+2*1=4;
Устанавливаем элемент DD4 в позицию К12.
Аналогичные расчёты проводим до тех пор, пока не расставим все элементы по позициям печатной платы. В результате расчётов получаем следующее размещение микросхем на плате:
DD10 |
DD11
|
DD13 |
DD12 |
DD9
|
DD8 |
DD6 |
DD7
|
DD5
|
DD2 |
DD3 |
DD4 |
DD1
|
XS1 |
Рис. 2.3
Сборочный чертёж получившейся печатной платы приводится в графической части.