Разработка печатной платы

Поскольку внутренних связей в таком элементе гораздо больше чем внешних, то очевидно их помещение в одну микросхему КР1531ЛА3.

Для распределения девяти оставшихся элементов 2И-НЕ по трём корпусам микросхем КР1531ЛА3 вычерчиваем часть электрической функциональной схемы блока оперативной памяти, содержащую эти элементы, и строим соответствующий ей граф G1 (рис. 1.1).

Рис. 1.1

а) Выбираем базовую вершину — вершину имеющую максимальное количество связей. Поскольку в нашем случае все вершины имеют одинаковое количество связей, выбираем любую из них, например вершину Х1.

б) Определяем множество вершин подключённых к базовой: {4;7}

Для каждой из вершин рассчитываем функционал по формуле:

Li=aij-pij

где aij — число связей вершины; pij — число связей с базовой вершиной;

В нашем случае функционал равен:

L7=L4=2−1=1;

Для объединения с базовой вершиной необходимо выбрать вершину с наименьшим функционалом. Поскольку в нашем случае вершины Х7 и Х4 равнозначны, то объединяем их с Х1. Поскольку мощность блока (4 элемента 2И-НЕ в одной микросхеме) ещё не достигнута, а все оставшиеся вершины идентичны по отношению к вершине Х (1+4+7), дополним блок вершиной Х2, объединив их в одну микросхему. Получим граф:

Теперь, в качестве базовой изберём вершину Х3. Рассуждая так же как и в предыдущем шаге объединим в одну микросхему вершины Х3, Х6, Х9 и Х5. Вершину Х8 придётся поместить в отдельную микросхему.

Проанализировав полученные результаты можно увидеть, что для компоновки элементов Х1-Х9 необходимо 3 микросхемы КР1531ЛА3, причём в последней из них будет задействован лишь один элемент. В нашем случае рациональней будет уменьшить мощность блока до трёх. В этом случае количество необходимых микросхем не изменится, а элементы распределятся следующим образом: Х (1+4+7), Х (2+5+8), Х (3+6+9). Окончательно примем к проектированию именно такой вариант компоновки.

Три элемента 3И-НЕ поместим в одну микросхему КР1531ЛА3поскольку в этом случае мощность блока (кол-во элементов в микросхеме) равна количеству элементов в функциональной схеме.

На основании полученных результатов строим электрическую принципиальную схему блока оперативной памяти (см. графическую часть).

2. РАЗМЕЩЕНИЕ ЭРЭ НА МОНТАЖНОМ ПРОСТРАНСТВЕ.

В соответствии с заданием монтажное пространство — печатная плата 95×130 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 D 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 D F.

5) Повторяем пункты 2 — 4 пока не установим все элементы.