2.Правила конструирования электрическихсоединений изделий эвс.

При конструировании и разработке надо обращать серьезное внимание на электрические соединения, которые существенно влияют на функционирование изделия и его надежность. К электрическим соединениям относят соединения, которые обеспечивают связь между сигнальными, информационными цепями и проводят питание и землю

К этапам конструирования соединений относят:

- расчет электрофизических параметров проводников и определение форм искажения;

• построение эквивалентной схемы соединения проводников с элементами пригодной для проведения по ним расчетов величин помех;

• оценка и анализ помехоустойчивости между элементами и межблочными соединениями

При проектировании решается:

• характер искажения сигнала

• задачи согласования линий связи с входным и выходным сопротивлениями

• выбор способа выполнения электрических соединений

Решение отмеченных задач позволяет значительно уменьшить помехи, которые могут возникнуть по следующим причинам:

• искажение формы сигнала при прохождении по цепям

• отражение сигнала от несогласованной нагрузки

• перекрестные наводки из-за паразитных связей

• паразитный связи по цепям питания и земли

• от электромагнитных помех

Недостаток внимания к ним приводит к ложным срабатываниям, уменьшению быстродействия.

Обычно при конструировании применяют следующие способы электрических соединений.

а) Однопроводная.

б) Двумя проводами.

в) Витая пара.

При проектировании соединительных линий необходимо определить диаметр монтажного провода:

;

где J – максимальный ток протекающий через проводник;

j – плотность тока, которую может выдержать проводник;

d – минимальный диаметр проводника (необходимо выбрать большее значение для обеспечения запаса)

Зависимость между плотностью тока и силой тока выражается следующей формулой:

;

где S – площадь сечения проводника.

S = b∙l – для проводника с прямоугольным сечением (b – ширина, l - длинна)

S = π∙r² – для проводника с круглым сечением (r – радиус).

Степень влияния каждого вида помех на искажение сигнала зависит от характера линии связи, логических элементов и передаваемых сигналов. Электрические связи между элементами можно реализовать различными способами их выполнения, в зависимости от назначения и функционирования:

- в виде печатных или навесных проводников для электрических схем небольшого быстродействия;

- в виде печатных полосковых линий, витых пар (бифиляр), для изделий повышенного быстродействия;

Основными критериями при проектировании линий связи является допустимая задержка t_з и уменьшение уровня импульсного сигнала U_н, заданного по ТЗ.

;

;

3. Способы согласования линий связи в зависимости от значений z0и r0.

Для устойчивой работы электрических схем необходимо согласование связей между передатчиком и приёмником, а так же обеспечение высокостабильного волнового сопротивления (Z₀). В качестве согласующих элементов используют R,L,C.

Если у нас ёмкостная линия связи и она сильно гасится, значит, она не согласована, т.е. несогласованныR_вх и R_вых. Согласование выполняется при помощи введения в линию связи в качестве согласующих элементов резисторов и др. элементов.

Согласования выполняются применением конструктивных связей с высокой стабильностью волнового сопротивления и введением в качестве согласующих элементов резисторов и других элементов.

Общие функциональные схемы приведены на рисунке:

Линия связи считается согласованной, если R приёмника или передатчика равно Z₀. Для цифровых схем рассогласование на 10% является допустимым. Примеры а) и б) упрощают согласование линии связи, однако они понижают уровень передаваемого сигнала. Такие примеры целесообразно применять для линий нагруженных меньше 2 приёмника. При числе >2 приемников применяют вариант в) с эмитерным повторителем.

В схеме соединения а) согласующий резистор R_л примерно равен Z₀. резистор R_л соединяется последовательно

В схеме б) согласующий резистор Rл подключается параллельно если Rн<<Z0. Учитывая, что подключение согласующих резисторов последовательно или параллельно понижают уровень передаваемых сигналов, то такие согласования применяют только для линий, нагруженных не более чем на 2 приёмника. При числе большем 2-х приёмников применяется линии согласования по схеме в)

4. Способы и последовательность разводки монтажа, достоинства и недостатки.

Последовательность выполнения трассировки: вначале проводятся чувствительные к помехам проводники, затем сильношумящие проводники, затем прочие проводники, затем цепи питания. Практически: для каждого КФУ составляют список цепей с учетом технических требований далее определяется порядок трассировки внутри КФУ затем внешние связи. Последовательность выполнения трассировки может быть представлена следующим алгоритмом:

Способы разводки печатного монтажа.

1. Прямой разводки печатного проводника – это простейший способ когда трассы печатного проводника прокладывают по наикратчайшим путям, связывающим коммутирующие точки. При этом первоначально раскладываются наиболее критичные к длине печатного проводника электрические цепи, затем остальные проводники. При этом необходимо учитывать оптимальную (минимальную) длину линий связи и без их пересечения. Обычно формируют проводники на 2 группы: идущие вдоль и поперёк одной из сторон печатной платы. Однако, может оказаться что часть трасс невозможно выполнить без пересечения с другими проводниками. Если число таких проводников не превышает 5% общего числа связей,то их можно выполнить объёмным способом ввиде перемычек. Когда количество таких проводников более 5%, то нужно проектировать ДПП.

Достоинства: простота метода и возможность уменьшения помех.

Недостаток: чрезмерная запутанность получаемого рисунка монтажа, значительное увеличение длин большинства проводников и преждевременный переход к многослойному печатному монтажу.

2. Координатной разводки печатного проводника – предусматриваетортогональное направление проводников на печатной плате. Для предотвращения пересечения проводников в конструкцию платы вводят переходные отверстия. Переходное отверстие переводит проводник на противоположную сторону платы, на которой трасса продолжается. Преодоление преграды на противоположной стороне возможно введением второго переходного отверстия и переходом вновь на первую сторону. Переходы трасс с одной стороны на другую позволяют также осуществлять монтажные отверстия под выводы дискретных ЭРЭ и штыревых выводов микросхем. При отсутствии жестких требований на размеры печатной платы и число переходных отверстий координатный способ позволяет реализовать на двусторонней плате любую сложную схему. Данный способ допускает изменение направления трассы под углом 90 и 45 градусов. Недостаток координатного способа разводки печатного проводника: увеличение длин трасс проводников за счёт переходных отверстий и требования 45 и 90 градусов.

Порядок выполнения трасс.

Как при прямом, так и при координатном способе разводки печатных трасс выполняется в определённом порядке. Трассировка может осуществляться 2-мя порядками:

• Согласно принципиальной схеме разводятся все проводники 1-й логической схемы, затем 2-й, 3-й и т.д. Если входные и выходные контакты платы заданы таблицей соединений, то разводка таких цепей проводится в 1-ю очередь. В практике конструирования возможны случаи, когда конструктору представляется возможность присваивать выходным контактам платы соответствующие входные - выходные цепи логических схем. Задача разводки печатного монтажа при этом упрощается. Сперва разводятся связи между логическими схемами и из соображений удобства дальнейшей разводки входным - выходным цепям присваиваются выходные контакты.

• За основу берётся компоновочные схемы платы и принципиальная схема. Входные - выходные цепи разводятся как в первом случае, затем последовательно ряд за рядом - микросхемы. Разводка микросхем начинается с ряда, непосредственно примыкающего к контактам соединителя, и заканчивается рядом, расположенным у лицевой панели платы. В ряду микросхемы разводятся в строго определенной последовательности друг за другом и по окончании разводки последней микросхемы переходят к следующему ряду, который обрабатывается аналогично предыдущему. Подобный порядок позволяет ряд за рядом заполнять поверхность платы трассами, и при возникновении сомнений в трассировании какого либо проводника на поверхности платы всегда имеется место, где рисунок монтажа почти завершен и куда можно поместить данный проводник.