Проектирование узла электронной аппаратуры с помощью САПР P-CAD (стр. 1 из 2)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра САПР

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Автоматизация конструкторского и технологического проектирования»

на тему: «Проектирование узла электронной аппаратуры с помощью САПР P-CAD»

Выполнил: Гадияк Н.А.

Проверил: Аксёнова Л. И.

Пенза 2010

Содержание

1. Анализ схемы

2. Конструктивный расчет платы ТЕЗ

2.1 Расчет шага размещения ИС

2.2 Расчет размеров зоны расположения ИС

2.3 Расчет размеров платы

3. Интерактивное размещение и трассировка

3.1 Создание графического начертания элементов, входящих в состав элемента

3.2 Создание графического начертания посадочного места элемента

3.3 Упаковка элементов в компонент

3.4 Создание принципиальной электрической схемы устройства и генерация файла списка цепей

3.5 Создание контура ПП и размещения на ней компонентов ПП

3.6 Трассировка ПП автоматическим трассировщиком

4. Подготовка конструкторской документации

Литература

1. Анализ схемы

Анализ схемы электрической принципиальной позволил выделить следующие элементы серии 155: К155ЛА3, К155ЛА1, К155ЛА4, К155ЛР1, К155ЛН1. С учетом количества элементов каждого типа выделим число корпусов типа 201.14 – 1 с 14 выводами, необходимых для размещения этих элементов.

Тип элемента

Кол – во элементов в схеме

Число элементов в корпусе

Число корпусов

ЛА3

ЛА1

ЛР1

ЛА4

ЛН1

ИТОГО: потребуется 11 корпусов.

В схеме можно выделить 52 цепи, которыми соединены элементы (без учета 2 цепей питания).

2. Конструктивный расчёт платы ТЕЗ

2.1 Расчет шага размещения ИС

Перед началом расчета логическая схема устройства, реализуемого на плате ТЭЗ, должна быть покрыта корпусами интегральных схем 201.14 – 1.

Исходными данными для расчета шага являются следующие параметры:

· R1 – размер корпуса ИС вдоль оси X в [мм]

· R2 – размер корпуса ИС вдоль оси X в [мм]

Значения R1 и R2 являются стандартными.

R1 = 20 мм

R2 = 7,5 мм

· R3 – зазор между корпусами ИС вдоль оси X в [мм]

· R4 – зазор между корпусами ИС вдоль оси Y в [мм]

Величина R3 и R4 зависит от таких факторов, как взаимное тепловое и электромагнитное влияние ИС друг на друга, количество печатных проводников в каналах между ИС, ширина этих проводников и зазор между ними. Рекомендуемая величина R3 и R4 – в интервале 2..10 мм.

R3 = 10 мм

R4 = 15 мм

В соответствии с этими параметрами рассчитываются первоначальные величины шага размещения ИС и корректируются с учетом параметра R7.

R7 = 2,5 мм

R5 = R1 + R3 – шаг по оси X R5 = 30 мм

R6 = R2 + R4 – шаг по оси Y R6 = 22,5 мм

2.2 Расчет размеров зоны расположения ИС

Исходными данными для расчета являются следующие параметры:

· N1 – количество корпусов ИС по результатам покрытия исходной логической схемы устройства;

· N2 – количество сторон платы на которые монтируется ИС

N1 = 11

N2 = 2

В соответствии с этими исходными данными вычисляются параметры:

· N3 – количество столбцов ИС (вдоль оси X)

· N4 – количество рядов ИС (вдоль оси Y)

· R8 – размер зоны расположения ИС по оси X в [мм]

· R9 – размер зоны расположения ИС по оси Y в [мм]

Соотношение параметров следующие:

R8 = R5

R9 = R6

При вычислении N3 и N4 используется критерий:

R8 / R9 → 1, что означает максимальное приближение формы зоны расположения ИС к квадратной. Это требование обусловлено созданием наилучших условий для трассируемости платы.

R8 = 120 мм N3 = 4

R9 = 67,5 мм N4 = 3

· N5 – количество различных типоразмеров дискретных элементов (конденсаторов, резисторов, диодов, транзисторов, реле и др.)

В моей схеме N5 = 0 и расчетный параметр R15 = 0.

2.3 Расчет размеров платы

Исходными данными для расчета являются параметры:

· N9 – общее количество разъемов и планок на плате

· N10i – признак стороны платы, на которой устанавливается i – ый разъем или планка в соответствии с рис.2

· R16i – длина области расположения контактов i – го разъема (планки)

· R17i – ширина области расположения контактов i – го разъема (планки)

Значения параметров R16 и R17 выбираются по справочной литературе.

R16 = 5

(m/2-1) где m = 24 – количество контактов R16 = 55 мм

R17 = 2,5 мм

Число контактов разъема должно быть не менее числа входных и выходных цепей исходной схемы, включая цепи питания и земли.

Перечисленные параметры учитываются при определении размеров периферийной части платы, которые либо равны величине технологического зазора R18 в [мм], либо соответствующему R17i.

Рекомендуемая R18 = 5 мм. Расчетные размеры платы R19 и R20 в [мм] вдоль осей X и Y соответственно уточняются со стандартными типоразмерами печатных плат. Выбранные значения R21 и R22 должны быть ближайшими, большими и расчетными R19 и R20 соответственно.

R19 = R15 + R8 + 2

R18 = 120 + 2

5 = 130 мм

R20 = R9 + 2

R15 + R18 + R17 = 67,5 + 5 + 2,5 = 75 мм

R21 = 130 мм – длина ПП

R22 = 80 мм – ширина ПП

2.3 Расчет размеров платы

Рассчитывается количество экранирующих слоев (N11), экранирующих слоев (N12), слоев шин питания (земли) (N13) в многослойной структуре платы (см. приложение 1).

Число сигнальных слоев в N11, необходимых для трассировки соединений зависит от максимальной плотности расположения соединений на плате. Максимальной она является в зоне расположения ИС, т. к. контакты (выводы) ИС расположены наиболее близко.

Плотность соединений учитывается косвенным образом через показатель плотности логических элементов на единицу площади зоны ИС.

Исходными данными являются параметры:

· R23 – количество сигнальных входов – выходов одного корпуса ИС

· R24 – коэффициент использования корпусов ИС, равный отношению числа логических элементов в исходной логической схеме устройства к числу логических элементов в N1 корпусах, которыми покрыта эта схема. Принимает значения в интервале (0,1).

R23 = 14

R24 = 37/46 = 0,8

В соответствии с этими данными вычисляется показатель плотности RASPL в [лог.эл/см^2]