Трасування друкованих з'єднань на бдп

В чому полягає завдання трасування? Воно полягає у відшуканні геометрично оптимального способу з'єднань виводів ЕРЕ.

Особливістю проектування планарних конструкцій є те, що в процесі проектування враховується тільки топологічні обмеження (мінімально допустима ширини провідника, зазори і розміри контактних площадок). Класичний алгоритм трасування являє собою розведення лабіринтом або хвилею. Цей алгоритм застосується до будь-якої технології й дозволяє завжди знайти шлях трасування, якщо він існує. Трасування по хвильовому алгоритму використовує сіткову схему, що трактує поверхню розведення як серію дискретних точок (дискретне робоче поле). Кожна точка сітки вимагає декілька біт інформації. Хвильовий алгоритм складається із двох частин: генерації хвилі й побудови траси. Спершу суміжні точки сітки, що не потрапляють під заборону трасування, позначаються як «1». Далі доступні точки сітки, суміжні з позначеними «1», позначаються як «2». Потім аналогічно доступні точки сітки, суміжні «2» позначаються як «3», так, як зображено на малюнку 4.5.1. Генерація хвилі буде тривати доти, поки не буде досягнута кінцева точка ланцюга або поки не буде переглянуті всі порожні доступні крапки сітки або не буде з'ясована неможливість проведення шляху.

 

 

				3	2	3
			3	2	1	2	3
		3	2	1		1	2	3
6	5	4	3	2	1	2	3
7						3	4
8	9	10	11			4
				7	6	5
				8	7	6

Малюнок 4.8 - Хвильовий алгоритм будування траси

 

В пакет ACCEL EDA входять наступні автотрасирувальники:

ü Quick Route - придатний для швидкого розведення найпростіших двошарових ДП.

ü PRO Route 2/4 - для двошарових ДП без обмеження числа ЕРЕ або чотирьохшарових ДП при обмеженні в 4000 загальних виводів.

ü PRO Route - для 32-шарових БДП без обмеження числа виводів.

ü SPECCTRA - для розміщення ЕРЕ й трасування друкованих з'єднань в автоматичному й інтерактивному режимах. Проектує плати до 256 шарів.

ü Shape-Based Router – безсітковий автотрасирувальник складних ДП.

 

Технологія безсіточного трасування

Автотрасирувальник Shape-Based Router. Він призначений для ручного, інтерактивного та автоматичного трасування багатошарових ДП з високою щільністю розміщення компонентів. Особливо ефективний для компонентів з планарними контактами, виконаних у різних системах одиниць вимірювання. Shape-Based Router обробляє ДП, що мають:

ü менше 30 шарів;

ü менше 4000 компонентів;

ü менше 5000 контактів в одному компоненті;

ü менше 1000 ланцюгів;

ü менше 16 000 електричних з'єднань у проекті.

 

Ручне трасування

Ручне трасування друкованних з'єднань або редагування вже протрасованих трас може бути виконаноза допомогою команди Tools/ Manual route. Перед початком роботи на друкованій платі повинні бути розміщені компоненти й визначені з'єднання між контактами компонентів по команді

З допомогою команди Place/Connection перед початком роботи з ДП розміщуємо компоненти та визначені з'єднання між контактами компонентів, а також завантажуємо отриману раніше інформацію про з'єднання командою Utils/Load Netlist. Перевірку на наявність всіх шарів для трасування виконуємо командою Options/Layers і настроюємо шари трасування. Трасування проводиться тільки в сигнальних шарах.

Траса на ДП фіксується з допомогою клацання лівої кнопки миші в місцях початку траси, її зламів і кінця траси. Якщо буде якась помилка на ДП, то вона позначиться маркерами (кружками). Перехід траси з одного шару на іншій з автоматичною вставкою перехідного отвору проводиться при натисканні клавіші номера сигнальних шарів. Клавіша L дозволяє переключати сигнальні шари. Якщо потрібно видалити останній сегмент траси, необхідно визвати контекстне меню з допомогою мишки, де нажати Undo. Якщо ж потрібно перервати трасування, де знаходиться курсор (при натиснутої лівої клавіші миші), можна скористатися клавішею / (слеш). Ця клавіша або перериває прокладку траси, або показує найкоротший шлях до контакту. Цей найкоротший шлях називається оптимізацією частково виконаного трасування, і цей режим включається прапорцем Optimize Partial Route команди Options/Configure.

В процесі виконання ручного трасування при натисненні правої кнопки миші з'являється контекстне меню, де дозволяється виконати такі операції:

ü Lock - припинення прокладання траси (траса залишається недорозведеної).

ü Exit - завершення прокладки траси (траса залишається нерозведеної);

ü Finish — автоматичне завершення траси програмою;

 

Інтерактивне трасування

З допомогою команди в меню, Tools, можна зробити інтерактивне трасування.

ü Autorowte Connection (автоматичне трасування 1 з'єднання) —послідовно вказуємо порядок трасування з'єднань.

ü Autoroute Net (автоматичне трасування 1 ланцюга) — після вибору потрібного ланцюга буде зроблено її трасування.

ü Autoroute Component (автоматичне трасування всіх зв'язків компонента) – вибір компонента проводиться вказівкою мишею на один з його виводів.

ü Autoroute Area (автоматичне трасування вобраній області) — необхідно окреслити область друкованої плати, після чого всі з'єднання, що починаються або закінчуються в цій області, будуть проведені автоматично.

Для з'єднання контактів треба клацнути по контакту, до якого підходить потрібний зв'язок. Від контакту до контакту буде прокладена траса з можливими переходами з шару у шар.

При інтерактивному трасуванні виконуються задані атрибути ланцюгів:

ü Width – ширина траси;

ü Viastyle – стиль перехідного отвору;

ü Clearance – розмір будь-якого зазору;

ü Padtopadclearance – зазор між контактами компонента;

ü Padtolineclearance – зазор між контактом і лінією траси;

ü Linetolineclearance – зазор між лініями трас;

ü Viatopadclearance – зазор між контактною площадкою та перехідним отвором;

ü Viatolineclearance – зазор між контактною площадкою та лінією траси;

ü Viatoviaclearance – зазор між контактними площадками.

Якщо результати трасування не задовільняють користувача, то можна виконати наступні команди:

ü Unroute All Nets – видалення всіх прокладених ланцюгів.

ü Unroute Conflicts – видалення всіх ланцюгів, що мають позначення на друкованій платі конфліктні точки.

ü Unroute Net – видалення всієї траси одного ланцюга.

ü Unroute Connections – видалення траси, що з'єднує дві контактні площадки.

ü Unroute Segment – видалення сегмента ланцюга.

Перед остаточним проведенням ланцюга для інтерактивного трасування рекомендується виконати команду Tools/Sketch Route. Далі вказується один з контактів ланцюга та не відпускаючи ліву клавішу миші, малюється передбачувана траса, що після відпускання клавіші миші проводиться остаточно з дотриманням всіх установлених правил трасування.

 

Автоматичне трасування

Після виконання команди Tools/Start Autorouter трасування проводиться автоматично, і в цей час, в рядку станів відображається хід роботи програми:

ü назва трасування;

ü число розведених ланцюгів;

ü кількість введених перехідних отворів;

ü наявність конфліктів і інше.

Перед початком трасування система виконує аналіз друкованої плати й вибирає підходящу стратегію трасування. У випадку появи повідомлення One or more connection cannot be routed (одне або більше з'єднань не може бути проведено) проаналізуйте текстовий файл *.LOG, внесіть потрібні виправлення й почніть трасування заново. На початкових етапах трасування програма Shape-Based Router прокладає траси з порушенням технологічних зазорів і навіть із перетинанням трас на одному шарі. Такі конфлікти вказуються на екрані кружечками жовтих кольорів. На наступних проходах конфлікти усуваються, а якщо це не вдається зробити трасировальнику, то результати трасування разом з конфліктами, що залишилися, передаються в редактор РСВ Editor і редагуються самим користувачем.

За допомогою команди Tools/Pause Autorouter, можна зупинити автотрасування і знову ж його відновити по команді Tools/Restart Autorouter, а також повністю припинити за командою Tools/Stop Autorouter.

Приклад виконання трасування:

 

Малюнок 4.9 - Трасування двошарової ДП з допомогою програми Shape Router.

ВИСНОВОК

В процесі виконання дипломного проекту було визначено технологію виготовлення активної акустичної системи згідно вимогам технічного завдання.

У конструкторській частині вибрані форма і матеріал друкарської плати. Проведений перевірочний розрахунок елементів друкарського монтажу по постійному і змінному струмі, які показали що, розрахунки проведені правильно. Використовуючи програми «Nad32» і «Тепло» був виконаний розрахунок надійності функціонування блоку, а також тепловий розрахунок. Отримані результати повністю задовольняють технічному завданню і умовам експлуатації.

Розрахунок надійності показав, що вірогідність безвідмовної роботи після 20 тис. годин склала 96,9% – це задовільняє технічному завданню.

При виконанні технологічної частини проекту була вибрана послідовність типових технологічних операцій вживаних на предприємстві-виробника з урахуванням обьема виробництва. Для підвищення продуктивності і зменшення монтажних помилок при збірці блоків на ДП узятий світомонтажний стіл моделі 410 (фірма Royonic, ФРН). Розрахований комплексний показник технологічності блоку (К=0,78) по якому можна зробити висновок про достатню технологічність пристрою, що розробляється.

Трасування, отримання креслень і конструкторської документації виконане на ЕОМ за допомогою системи автоматизованого проектування PCAD, AutoCAD.

Загалом, в процесі проектування була розроблена друкована плата акустичної системи на активних компонентах, проведені всі необхідні розрахунки, на основі яких можна зробити висновок про доцільність введення виробу у виробництво.

 

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Гусев в.Г., Гусев ю.М. Електроніка: Навчань. допомога для вузів. – М: Висш. шк., 1982. – 495 с., мул.

2. Цифрові інтегральні мікросхеми: Справочник/б. П. Кудряшов, Ю.В. Назаров, Б.В. Тарабрін. – М.: Радіо і зв'язок, 1981. – 160 с., мул.

3. Довідник за розрахунком електронних схем. Б.С. Гершунський.- Київ: Віща школа. Вид-во при Київ. ун-те, 1983. – 240 с.

4. Белінський в.Т. Практичний посібник з учбового конструювання РЕА. К.: Вища школа. 92г. – 493 с.

5. Методичні вказівки для лабораторних робіт по дисциплінах “Основи конструювання електронних обчислювальних засобів” і “Основи конструювання БЕА” /Автори: Ганжа с.М. – Северодонецьк: СТІ, 2004 р. – 40 с.

6. Технологія і автоматизація виробництва РЕА/под редакцією А.П.Достанко, Ш.М. Чабдарова. – М.: Радіо і зв'язок, 1989. – 624 с.

7. Технологія ЕВА, устаткування і автоматизація: Навчань допомога для студентів вузів спеціальності Конструювання і виробництво ЕВА/ Алексєєв в.Г., Гріднев в.Н., Нестеров ю.І. і ін. – М.: Висш. шк., 1984. – 392 с., мул.

8. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт по курсу '' Автоматизація конструкторсько-технологічного проектування ЕА і БЕА” (для студентів, що навчаються по напряму 7.0910, спеціальність: 7.091001,7.091003) / Сост. Е.П. Герасименко. - Северодонецьк.- 2004.-15с.

9. ГОСТ 23752-94. Плати друковані. Вимоги і методи конструювання.

10. ГОСТ 2783-94. Вимоги до установки навісних елементів на друковану плату.

11. Розробка і оформлення конструкторської документації радіоелектронної апаратури: Довідник / Е.Т. Романичева, А.К. Іванова і др.; Під ред. Е.Т. Романичевой. – 2-е видавництво, перераб. і доп. М.: Радіо і зв'язок, 1989. – 448 с.: мул.

12. Конспект лекцій з дисципліни “Основи побудови електронної апаратури”, “Основи технології ЕА”, “Основи конструювання ЕА”.

 

ДОДАТОК A

 

Результати цього розрахунку були отриманні з допомогою програми «TEPLO»

 

Таблиця А.1 – Початкові дані

Параметр/розмірність	Значення
1-й гориз, розмір блоку, мм	220.00
2-й гориз, розмір корпусу блоку, мм	150.00
Вертикальний розмір корпуса блока, мм	110.00
Температура навколишнього середовища max, град.	50.00
Атмосферний тиск зовні 105 Па	0.40
Кількість елементів	1
Коефіцієнт заповнення	0,2
Потужність, що розсіюється в блоці, Вт	20.00
Потужність, що розсіюється елементом DA4, Вт	4
Площа розсіювання елементу DA4, мм2	15000
Потужність, що розсіюється елементом DA5, Вт	10
Площа розсіювання елементу DA5, мм2	15000
Потужність, що розсіюється елементами VD3-VD6, Вт	1
Площа розсіювання елементами VD3-VD6, мм2	1500

 

Таблиця А.2 – Результати розрахунку

Параметр/розмірність	Значення
Температура нагрітої зони, град.	54.19
Температура повітря, град	46.72
Температура поверхні елементу DA4, град.	58.76
Температура поверхні елементу DA5, град.	54.87
Температура поверхні елементів VD3-VD6	76.50

 

ДОДАТОК Б

 

Результати цього розрахунку були отриманні за допомогою програми «NAD 32».

Необхідно було ввести перелік ЕРЕ: вказати назву, вид монтажу, кількість, число контактів, інтенсивність відмов та коефіцієнт нагрузки (де останні два було взято зі стандартних значень до кожного виду елементу)

 

Таблиця Б.1 - Характеристики груп елементів

РОЗРАХУНОК ПОКАЗНИКІВ НАДІЙНОСТІ
№ п/п	Найменування елементу	Вид мон тажу	Число кон тактів	Кіл-сть еле ментів, N	Інтенси вність відмов, 	Коеф. нагрузки, 	
1	2	3	4	5	6	7	8
1	МІКРОСХЕМА К174УН12	1	16	1	1,8	0,6	1,08
2	МІКРОСХЕМА К174УН10	1	16	1	1,8	0,6	1,08
3	МІКРОСХЕМА К1401УД1	1	14	1	1,8	0,6	1,08
4	МІКРОСХЕМА К174УН15	1	11	1	1,5	0,6	0,9
5	МІКРОСХЕМА К174УН19	1	5	1	0,9	0,6	0,54
6	КОНДЕНСАТОР К10-17	1	2	40	0,1	0,7	2,8
7	КОНДЕНСАТОР К50-35	1	2	8	0,1	0,7	0,56
8	КОНДЕНСАТОР К50-38	1	2	1	0,1	0,8	0,08
9	ДІОД КД226А	1	2	2	0,9	0,8	1,44
10	ДІОД КД202А	1	2	2	0,9	0,8	1,44
11	РЕЗИСТОР С2-23	1	2	59	0,1	0,7	4,13
12	ВИЛКА 644631-2	1	2	2	0,02	0,7	0,028
13	ВИЛКА 644631-3	1	3	1	0,02	0,7	0,014
14	ВИЛКА 644631-4	1	4	2	0,02	0,7	0,028
15	ВИЛКА 644631-6	1	6	1	0,02	0,7	0,014
	Параметр потока відмов= 1,59323792559007E-6
	Наработка на відмову = 627652,625 год

 

Таблиця Б.2 - Вірогідність відмов та безвідмовної роботи розроблюючого виробу

Час роботи приладу, год	Вірогідність безвідмовної роботи, Р(t)	Вірогідність відмов, Q(t)
1000	0,99840803	0,00159197
2000	0,9968186	0,0031814
3000	0,9952169	0,00476831
4000	0,99364731	0,00635269
5000	0,99206546	0,00793454
6000	0,99048612	0,00951388
7000	0,98890929	0,011090071
8000	0,98733498	0,01266502
9000	0,98576317	0,01423683
10000	0,98419387	0,01580613
11000	0,98262706	0,01737294
12000	0,98106275	0,01893725
13000	0,97950093	0,02049907
14000	0,97794159	0,02205841
15000	0,97638474	0,02361526
16000	0,997483037	0,02516963
17000	0,97327847	0,02672153
18000	0,97172904	0,02827096
19000	0,97018207	0,02981793
20000	0,96863757	0,03136243

 

Малюнок Б.1 – Графік вірогідності безвідмовної роботи виробу

 

Малюнок Б.2 – Графік ймовірності відмови виробу