2.6. Определение необходимой площади коммутационного поля модуля

Произведя оценку числа соединений, пересекающих вертикальные и горизонтальные сечения коммутационного поля, нетрудно определить критические сечения, то есть сечения, которые пересекает максимальное количество сигнальных соединений. Анализ модулей ЭВА показывает, что это как правило центральные сечения, то есть сечения, делящие площадь коммутационного поля на две равных части.

Тогда минимально допустимый размер коммутационного поля модуля по оси ОХ определяется по формуле:

a = 0,5 – допустимая ширина сигнального соединения, b = 0,5 – допустимое расстояние между двумя соседними сигнальными соединениями, – число элементов, расположенных по оси , – число внешних выводов элемента по оси ,

– число сигнальных соединений, блокируемых одним внешним выводом элемента, R = 0 – число сигнальных соединений, блокируемых шиной “Земля”, “Питание”.

Аналогично размер коммутационного поля по оси ОY определится по формуле:

Следовательно, минимальная площадь коммутационного поля модуля, необходимая для успешной трассировки соединений определяется по формуле:

Таким образом методика предварительной оценки габаритных размеров конструктивно-функционального модуля включает следующие основные этапы:

1. Построение графовой модели.

2. Определение веса вершины графовой модели.

3. Определение веса ребра графовой модели.

4. Оценка числа пересечений вертикальных и горизонтальных сечений модуля.

5. Оценка числа транзитных проводников, проходящих через столбцы (строки) элементов.

6. Оценки габаритных размеров и площади коммутационного поля.

2.7. Влияние расположения внешних выводов модуля на количество соединений в вертикальных и горизонтальных сечениях

Область внешних выводов расположена по одной из сторон модуля. В этой ситуации области внешних выводов в графовой модели модуля соответствует одна дополнительная вершина, связанная с каждой из вершин графовой модели.

Вес ребер графовой модели, связанных с вершиной, соответствующей области внешних выводов вычисляется по формуле:

где – количество внешних выводов модуля,

– количество ребер, соединяющих вершину графовой модели, соответствующую области внешних выводов с другими вершинами графовой модели.

Таким образом общее количество сигнальных соединений, пересекающих i-ое вертикальное или горизонтальное сечение определяется по формулам:

где , – соответственно, количество ребер графовой модели по оси ОХ и по оси ОY, не связанных с вершиной, соответствующей области внешних выводов модуля и пересекающих i -ое сечение,

, – соответственно, вес ребер графовой модели по оси ОХ и по оси ОY не связанных с вершиной, соответствующей области внешних выводов.

, – соответственно, количество ребер графовой модели по оси ОХ и по оси ОY, пересекающих i-ое сечение и связанных с вершиной, соответствующей области внешних выводов.

3. Методика предварительной оценки числа межслойных переходов

Одним из основных элементов, влияющих на надёжность конструктивно-функциональных модулей матричного типа с многослойной структурой (многослойных печатных плат и матричных БИС) является межслойный переход.

Предлагаемая методика позволяет на этапе аванпроектирования на основе анализа принципиальной схемы, размещаемой на данном коммутационном поле и конструктивных параметров элементной базы, выбранной для реализации модуля, производить оценку числа межслойных переходов с учетом выбранной стратегии размещения элементов и трассировки межслойных соединений.

Рассмотрим коммутационное поле прямоугольной формы с регулярно расположенными матричным способом (в узлах прямоугольной решетки) элементами. Будем полагать, что печатные проводники, реализующие электрические соединения, располагаются в вертикальных и горизонтальных каналах в области трассировки.

Построим дерево цепей для решения задачи предварительной оценки количества межслойных переходов.

Рис. 5. Дерево цепей для решения задачи предварительной оценки количества межслойных переходов

S₀ – оценка общего количества межслойных переходов, возника­ющих при реализации модуля на данном коммутационном поле,

S₁, S₂ – оценка количества межслойных переходов, возникающих при реализации соответственно горизонтальной и вертикальной части одного соединения,

S₃, S₄ – оценка плотности непересекающихся отрезков соединений в одном канале трассировки соответственно по оси OX и по оси OY,

S₅, S₆ – оценка суммарной длины сигнальных соединений соответственно по оси OX и по оси OY,

S₈ – оценка количества внешних выводов узла,

S₇, S₉ – оценка средней длины сигнального соединения соответственно по оси OX и по оси OY,

S₁₀ – оценка средней площади связности элементов на коммутационное поле.