7.2 Выбор формы типовых конструкций. Основные схемы геометрической компоновки.

Основным показателем ЭВМ, зависящим от формы и геометрической компоновки, является быстродействие, при этом в качестве критерия используется минимальная длина линии связи между наиболее удаленными точками КМ.

Постановка задачи:

Для КМ с плоскостной компоновкой – найти плоскую фигуру с заданной площадью, ограниченную замкнутой кривой минимальной длины.

Для КМ с объемной (трехмерной) компоновочной схемой – найти пространственную фигуру заданного объема, ограниченную замкнутой поверхностью минимальной площади. Площадь или объем определяется количеством компонентов КМ и возможными значениями коэффициентов заполнения монтажной плоскости или объема.

Если компоненты КМ рассматриваются как материальные точки, то искомая фигура – соответственно круг или шар. Эти фигуры не удовлетворяют большинству конструктивно-технологических требований и не обеспечивают высоких коэффициентов заполнения монтажной плоскости или объема. Поэтому КМ выполняют в виде прямоугольного параллелепипеда.

Ориентация КМ относительно монтажной плоскости КМ следующего уровня как правило ортогональная, реже, например микросхема-плата субблока, монтажные плоскости этих КМ параллельны.

КМ могут повторятся в одном, 2-х, 3-х геометрических направлениях.

Для обеспечения доступа к элементам, требующим осмотра, регулировки или замены в процессе эксплуатации используют следующие способы перемещения:

• выдвигание,

• раскрытие (книжная конструкция),

• разворот (веерная конструкция),

• откидывание.

Рис1- Горизонтальное (а, б) и вертикальное (в) выдвигание субблоков

Рис2- Вертикальная (а, в) и горизонтальная (б) оси раскрытия субблоков в блоках книжной конструкции

Рис3- Блок с выдвижными субблоками

Рис4- Вертикальное (а,в) и горизонтальное (б) направления разворота субблоков в блоках

8.1. Перекрестная помеха. Рекомендации по конструированию линий связи.

Виды помех и искажений сигналов в цепях связи

Невзаимодействующие цепи связи:

• искажение сигнала от эффекта отражений;

• помехи по цепям управления;

• помехи по шинам питания и «земли».

Взаимодействующие линии связи:

• перекрестная помеха.

Различают два вида линий связи:

• электрически «короткие» – время распространения сигнала меньше длительности фронта импульса (tф > 4Tз) – выполняют неэкраниро-ванными;

• электрически «длинные» – время распространения сигнала больше длительности фронта импульса – выполняют согласованным коаксиальным кабелем.

Помехи во взаимодействующих линиях связи

Механизм возникновения и математическая модель

Перекрестной помехой (ПП) называется паразитный сигнал, появля-ющийся в линии при прохождении сигнала в близ расположенной линии передачи из-за их ёмкостного и индуктивного взаимодейст-вия.

Возможно суммирование ПП от нескольких близко расположенных линий связи. Поскольку паразитная связь убывает при увеличении расстояния, существенными являются наводки от двух соседних линий (3-4t, где t – шаг печатного монтажа).

Различают два варианта включения элементов пассивной цепи, относительно активной:

• согласное, если Э3 – источник сигнала (управляющий элемент), а Э4 – приёмник (воспринимающий элемент);

• встречное, если Э3 – воспринимающий элемент, а Э4 – управляющий.

Взаимодействующие цепи связи при встречном включении (а) и их фрагменты (б).

Переходные процессы в двух взаимодействующих линиях передачи с идентичными параметрами описываются дифференциальными уравнениями в частных производных:

При анализе взаимодействующих цепей указанные уравнения должны решаться с учетом граничных условий, которые определяются входными и выходными характеристиками логических элементов, входящих в эти цепи.

Решение дифференциальных уравнений в частных производных с нелинейными граничными условиями для различных форм реальных сигналов – очень сложная задача.

Из-за значительного разброса параметров цепей связи (входные/выходные характеристики элементов, электрические характеристики линий связи) проведение точного расчета нерационально.

Целесообразно выполнять приближенный расчет перекрестных помех, упростив исходные уравнения и граничные условия на основе разумных допущений.

При таком подходе можно:

• п роанализировать различные варианты схем соединений;

• определить способы снижения помехи;

• оценить допустимую длину участков взаимодействия линий связи,

а также сформулировать рекомендации для выбора :

• линий связи на различных участках

соединения;

• типа печатной платы;

• типа разъема и количества его

контактов в комбинированной линии;

• конструкции и топологии печатных

проводников.

Упрощения и допущения при инженерном анализе перекрестных помех

1. Переход от распределённых к сосредоточенным параметрам. Этот переход выполняется только для коротких линий связи.

C1, L1 – интегральные значения собственных ёмкостей и индуктивностей активной линии.

C2, L2 – интегральные значения собственных ёмкостей и индуктивностей пассивной инии.

Cв, Lв – интегральные значения взаимных ёмкостей и индуктивностей активной и пассивной линий.

C1 = C10×l1; C2 = C20× l2; Cв = Cв0× lв;

L1 = L10× l1; L2 = L20× l2; Lв = Lв0× lв,

где l1,l2 – длина линии связи; lв – длина участка взаимодействия.

2. Линеаризация граничных условий. Нелинейное выходное и входное сопротивление элементов пассивной цепи заменяются их линейными эквивалентами. Справедливость этого допущения обосновывается сравнительно небольшими колебаниями рабочей точки из-за низкого уровня допустимых помех.

Rлев, Rпр – эквивалентные сопротивления на левом и правом концах пассивной линии.

3. Идеализация сигнала в активной линии. Обоснованием являются предположения:

• переходные процессы в активной линии не зависят от переходных процессов формирования помехи (Kс, KL = 0,1¸0,2);

• собственные реактивности активной линии не влияют на переходные процессы формирования сигнала в ней.