Разработка печатного узла микшера

9.ТРАССИРОВКА ПП

        Трассировка соединений является, как правило, заключительным этапом конструкторского проектирования РЭА и состоит в определении линий, соединяющих эквипотенциальные контакты элементов, и компонентов, составляющих проектируемое устройство. Трассировка заключается в нахождении приемлемого компромисса с учетом схемотехнических требований (минимизация помех), конструкторских и технологических требований (минимизация изгибов трасс, перемычек из объемного провода).

              Задача трассировки – одна из наиболее трудоемких в общей проблеме автоматизации проектирования РЭА. Это связано с несколькими факторами, в частности с многообразием способов конструктивно-технологической реализации соединений, для каждого из которых при алгоритмическом решении задачи применяются специфические критерии оптимизации и ограничения. С математической точки зрения трассировка – наисложнейшая задача выбора из огромного числа вариантов оптимального решения.

              Одновременная оптимизации всех соединений при трассировке за счет перебора всех вариантов в настоящее время невозможна. Поэтому разрабатываются в основном локально оптимальные методы трассировки, когда трасса оптимальна лишь на данном шаге при наличии ранее проведенных соединений.

              Основная задача трассировки формулируется следующим образом: по заданной схеме соединений проложить необходимые проводники на плоскости (плате, кристалле и т.д.), чтобы реализовать заданные технические соединения с учетом заранее заданных ограничений. Основными являются ограничения на ширину проводников и минимальные расстояния между ними.

          Трассировка печатной платы осуществляется как в ручном, так и в автоматическом режимах с учетом специфических требований к цепям печатной платы (цепи питания, дифференциальные пары, сигналы тактирования, высокочастотные сигналы и т.д.). Трассировка печатной платы заканчивается финальной проверкой соответствия разработанной печатной платы техническим и технологическим параметрам в соответствии с ТЗ.                                                            Суммарная длина проводников является весьма важным показателем качества трассировки. Завышенная суммарная длина проводников приводит к неэкономному использованию коммутационных ресурсов монтажного пространства, не позволяя в ряде случаев получить 100-% реализацию печатных соединений на плате.

         При увеличении длины проводников в общем случае возрастают значения паразитных параметров проводников (емкость, индуктивность) и уровень паразитных связей между ними, что может сказаться на работоспособности устройства и потребовать внесения схемных или конструктивных изменений. Необходимо уменьшать длину проводников и уровень параллельности трасс, а расстояние между параллельными участками - увеличивать.

        При увеличении числа слоев, трассировка упрощается, но стоимость платы растет. При малом числе слоев плата дешевле, но увеличивается сложность трассировки без перемычек, которые увеличивают стоимость сборки и уменьшают надежность платы. Трассировка осуществляется вручную или с помощью САПР. Ширину печатных проводников и земли выбирают из ряда размеров: 1,2; 1,9; 2,1; 2,5; 5 мм.

       Исходной информацией для решения задачи трассировки соединений обычно являются список цепей, параметры конструкции элементов и коммутационного поля, а также данные по размещению элементов. Критериями трассировки могут быть процент реализованных соединений, суммарная длина проводников, число пересечений проводников, число монтажных слоев, число межслойных переходов, равномерность распределения проводников, минимальная область трассировки и т.д. Часто эти критерии являются взаимоисключающими, поэтому оценка качества трассировки ведется по доминирующему критерию при выполнении ограничений по другим критериям либо применяют аддитивную или мультипликативную форму оценочной функции, например следующего вида

, где F – аддитивный критерий; λi – весовой коэффициент; fi – частный критерий; p – число частных критериев.

              Известные алгоритмы трассировки печатных плат можно условно разбить на три большие группы:

Волновые алгоритмы, основанные на идеях Ли и разработанные Ю.Л. Зиманом и Г.Г. Рябовым. Данные алгоритмы получили широкое распространение в существующих САПР, поскольку они позволяют легко учитывать технологическую специфику печатного монтажа со своей совокупностью конструктивных ограничений. Эти алгоритмы всегда гарантируют построение трассы, если путь для нее существует;

Ортогональные алгоритмы, обладающие большим быстродействием, чем алгоритмы первой группы. Реализация их на ЭВМ требует в 75-100 раз меньше вычислений по сравнению с волновыми алгоритмами. Такие алгоритмы применяют при проектировании печатных плат со сквозными металлизированными отверстиями. Недостатки этой группы алгоритмов связаны с получением большого числа переходов со слоя на слой, отсутствием 100%-ой гарантии проведения трасс, большим числом параллельно идущих проводников;

Алгоритмы эвристического типа. Эти алгоритмы частично основаны на эвристическом приеме поиска пути в лабиринте. При этом каждое соединение проводится по кратчайшему пути, обходя встречающиеся на пути препятствия.

Определение габаритных размеров печатной платы

Если габаритные размеры печатной платы не заданы, то необходимо:

      Выбрать (рассчитать) типоразмер печатной платы;

      Скомпоновать конструкторско-технологические зоны для размещения ЭРЭ;

      Элементов контроля;

      Элементов электрического соединения;

      Элементов крепления;

      Элементов фиксации ячейки в модуле.

      Выбрать толщину печатной платы.

          Так как в техническом задании не были оговорены габаритные размеры, то выбор размеров печатной платы осуществляется ориентировочно. Исходными данными для расчета являются перечень элементов и установочные размеры изделий электронной техники (ИЭТ).

1.Формула для суммарной площади выглядит следующим образом:

,

где  Syi – значение установочной площади i-го элемента, n – количество элементов.

        Под установочной площадью ЭРЭ понимается площадь прямоугольника (квадрата), в которую вписывается ЭРЭ вместе с выводами и контактными площадками при установке его на печатную плату.

2. Получив суммарную площадь можно найти  приблизительную площадь печатной платы с учетом способа монтажа (односторонний, двусторонний):

,

где kз – коэффициент заполнения платы печатной (0,3-0,8), m – количество сторон монтажа (1, 2).

       400 мм2 – это суммарная площадь четырёх квадратов размерами 10 мм на 10 мм, которые мы оставляем по углам печатной платы для крепления её к несущей конструкции.

          Теперь, зная площадь нашей печатной платы, можно определить её размеры по ГОСТ 10317-79.

Таблицы данных перечня элементов и их площади

     Резисторы

Название обозначений:

D - ширина; d - диаметр монтажного отверстия; L – длина резистора; l – установочные размеры.

= (10,0+2)*2,2=26,4 мм

мм

    Конденсаторы

Название обозначений:

B - ширина; L – длина; H - высота; d -диаметр; I - установочный размер.

= D= 6,5= 42,25 мм

= D = 12,5= 156,25 мм

   Транзисторы