МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждения

высшего образования

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Проектирование и технология электронных средств»

Дисциплина «Математическое обеспечение САПР»

Лабораторная работа №5

«Исследование эффективности алгоритмов трассировки проводных соединений»

Выполнил: студент гр. Рбд-31

Сандркин В.К.

Проверил: профессор

Мактас М.Я.

Ульяновск

2021

1. Цель работы.

Цель работы – исследовать эффективность алгоритмов трассировки проводных соединений методом «внавал»; освоить особенности алгоритмизации и программирования задачи трассировки проводов на ПЭВМ; приобрести навыки построения математических моделей проводных соединений, реализации и исследования их при решении задачи трассировки с применением САПР.

2. Алгоритмы трассировки проводов.

Задача проектирования соединений, иначе трассировка соединений, возникает на последних этапах проектирования радиоэлектронных средств (РЭС) и является одной из наиболее сложных задач в общей проблеме автоматизации проектирования РЭС [1-5]. Связано это с многообразием способов конструкторско-технологической реализации соединений, каждый из которых обусловливает использование специфических критериев оптимизации и ограничений при алгоритмическом решении этой задачи.

Проводной монтаж, несмотря на широкое применение печатного монтажа, занимает значительное место в современных РЭС. Он более прост, т. к. проводники изолированы друг от друга, не надо думать об ограничениях на пересечения проводов, поэтому достаточно минимизировать длину соединений. В серийном производстве проводные соединения используют в узлах, платах, субблоках, кассетах, блоках, рамах, шкафах.

В современных РЭС трассировку проводных соединений производят двумя способами [1-2]:

– по прямым, соединяющим отдельные выводы модулей (монтаж «внавал»);

– по ортогональным направлениям – с помощью жгутов.

Достоинство монтажа «внавал»: простота при выполнении и высокая помехоустойчивость, т. к. он позволяет сократить до минимума общую длину проводников и протяженность участков их параллельного прохождения.

Недостатки: при его исполнении высока вероятность появления ошибок, которые трудно обнаружить, и из-за высокой плотности монтажа этот способ обладает малой ремонтопригодностью.

При жгутовом монтаже проводники объединяются в жгуты (перевязанные прочной нитью проводники), которые укладываются в специальные каналы.

Достоинство жгутового монтажа: более технологичен, т. к. позволяет разделить операции вязки и распайки жгутов, а также упростить процесс контроля и устранения ошибок, допущенных при монтаже.

Недостатки: неприемлем при создании высокочастотной и чувствительной к электрическим помехам аппаратуре. Основные ограничения при проводном монтаже – количество проводников, которые можно подсоединить к одному выводу (обычно не более трех) и число проводов в каждом жгуте.

Теоретически к одному выводу может быть подсоединено не более шести проводников. Допустим, точки a₁, a₂, …, a_n удалены от точки О на расстояние R. Тогда можно считать, что эти точки расположены на окружности с радиусом R. Из геометрии известно, что в круг вписывается правильный шестиугольник со стороной, равной радиусу круга. Очевидно, что в данном случае минимальное дерево в вершинах O, a₁, a₂, a₃, a₄, a₅, a₆ только шестиугольника имеет суммарную длину ребер, равную 6R. Причем максимальную локальную степень ρ = 6 будет иметь вершина O в звездном варианте такого дерева. Любая дополнительная вершина a₇ на расстоянии R от вершины O будет уже ближе к одной из точек a_i. Поэтому ρ_max = 6.