Реферат: Разработка программатора микросхем ПЗУ

Управление всеми коммутаторами и источниками Е1-Е4 осуществляется программированием через LPT-порт микросхем 580ВВ55А. При этом все каналы, кроме DD7.А (выходы PA0-PA8), программируются на вывод, а DD7.А - на ввод для чтения шины данных. Как известно, стандартный LPT-порт имеет однонаправленную шину данных, поэтому чтение данных осуществляется с помощью мультиплексора DD3 через четыре информационные линии. Транзистор VT1 улучшает работу в условиях помех. Здесь стоит заметить, что на старых IBM платах, где нет ECP/EPP порта (386 или 486 с VLB шиной), кабель, соединяющий плату программатор и LPT-порт, должен быть не более 1 м, и каждый сигнальный провод должен быть отделен один от другого заземленным проводом. Для остальных плат в BIOS Setup желательно выставить порт LPT в ECP/EPP (как правило, раздел - CHIPSET FEATURES SETUP или INTEGRATED PERIPHERALS).

C2 и DD5.1 служат для начального сброса портов DD6-DD9, стабилитроны VD1 и VD2 формируют опорное напряжение для ЦАП-ов DA1-DA4.

Для программирования микросхем к программатору подсоединяется одна из кросс – плат, имеющих набор посадочных мест многоразового пользования. Если потребуется установить другие типы микросхем то, можно воспользоваться уже имеющимися панельками, но рациональнее изготовить новую кросс – плату под нужный тип микросхем.

2.3          Конструкция печатной платы программатора

Схема программатора выполняется на двухсторонней печатной плате, имеющей одно основание, на обеих сторонах которого получают проводящий рисунок и все требуемые соединения. Переход токопроводящих линий с одной стороны платы на другую осуществляется металлизированными отверстиями. При сборке программатора печатная плата размещается в металлическом корпусе, в который также монтируется блок питания.

На печатной плате, изготовленной из нефольгированного стеклотекстолита СТЕФ.1-2ЛК, прямоугольной формы 250 Х 325 мм располагают все электрорадиоэлементы схемы.

Блок питания должен обеспечивать напряжения +5В (не менее 0,7 А), -3 (не менее 0,2 А) и +27В (не менее 0,5 А). Желательно наличие защиты или предохранителя, так как встречаются ПЗУ (например, серии 556хх), которые накоротко замкнуты внутри.

Также на плату крепятся три разъема Х1-Х3:

Разъем Х1 предназначен для подключения программатора через кабель к IBM-совместимому компьютеру на интерфейс Сentroniсs (разъем принтера). Шлейф распаивается таким образом, что i-й контакт шлейфа с одной стороны разъема соединяется с i-м контактом разъема с другой стороны шлейфа

Через разъем Х2 (выполненный в виде наплатного SG5 аналогичный тому, что на плате ПК типа IBM) поступают напряжения питания +5В, -3В и программирующее напряжение +27В.

Разъем Х3 предназначен для подключения одной из кроссовых плат, содер­жащих панельки для микросхем ПЗУ. На этот разъем выведены 20 сигналов адреса и 8 сигналов данных, причем единичное значение для любого из этих сигналов можно либо задавать равным +5В, либо подключать к управля­емому источнику питания Е1. Кроме того, на разъем выведены еще выходы четырех управляемых источников питания Е1-Е4 и напряжение +5В. С помощью такого набора сигналов и напряжений можно реализовать чтение и прожигание практически любого типа микросхем ПЗУ.

3.1          Расчёт геометрических параметров печатной платы

Цель: рассчитать геометрические параметры элементов печатного монтажа. Рассмотреть минимальные расстояния между элементами печатного рисунка соответствующие условиям, предъявляемым к геометрическим параметрам печатной платы.

Исходные данные:

1        Метод изготовления ПП – электрохимический (полуаддитивный);

2        Максимальный постоянный ток Imax=0,7 А;

3        Толщина фольги, h=0,05 мм;

4    Класс точности ПП - 3;

5        Напряжение питания U=Uпит= ∆U(%)=30В;

6        Длина печатного проводника (max) - L=1,2 м.

3.1.1    Расчёт печатного монтажа. Расчёт по постоянному и переменному току и конструктивно-технологический.

Исходя из технологических возможностей производства выбирается метод изготовления и класс точности ПП (ОСТ 4.010.022-85)

Определяем минимальную ширину печатного проводника в мм по постоянному току для цепей питания и заземления:

,                                                        (3.1)

где Imax – максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках;

jдоп – допустимая плотность тока (таблица 1);

t – толщина проводника, мм.

Таблица 1 - Допустимая плотность тока для электрохимического метода изготовления.

3.1.2    Расчёт минимальной ширины печатных проводников

3.1.2.1 Минимальная ширина проводников для ДПП, изготовляемых электрохимическим методом при фотохимическом способе получения рисунка

bmin=b1min+0,03,                                                         (3.2)

где b1min – минимальная эффективная ширина проводника, мм;

b1min=0,18 мм – для плат 1,2,3 классов точности

bmin= 0,18+0,03=0,21 мм;

3.1.2.2 Максимальная ширина проводников

bmax=bmin+(0,02…0,06)=0,21+0,04=0,25 мм;                                 (3.3)

3.1.3 Расчёт номинального значения диаметров монтажных отверстий

d = dэ + |∆dн.о.| + r,                                                                                      (3.4)

где dэ – максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

∆dн.о. – нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия /18/;

r – разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, её выбирают в пределах

r = 0,1…0,4 мм.

d = 0,9 + 0,1 + 0,2 = 1,2 мм

Примечание - Рассчитанные значения d сводят к предпочтительному ряду отверстий:

0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5; 1,7;  мм.

d = 1,3 мм – по предпочтительному ряду отверстий.

3.1.4 Расчёт диаметра контактных площадок

3.1.4.1 Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП, изготовляемых электрохимическим методом при фотохимическом способе рисунка

Dmin = D1min + 0,03,                                                      (3.5)

где        D1min – минимальный эффективный диаметр площадки:

D1min = 2*(bм + dmax / 2 + dd + dp),

где bм – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки;

dd и dp – допуски на расстояние отверстий и контактных площадок /18/;

dmax – максимальный диаметр просверленного отверстия, мм;

dmax = d + ∆d + (0,1…0,15),

где ∆d – допуск на отверстия /18/.

dmax = 1,3 + 0,1 + 0,1 = 1,5 мм;

D1min =2*(0,035 + 1,5 / 2 + 0,1 + 0,25)=2,27 мм;

Dmin =2,27 + 0,03 = 2,273 мм ≈ 2,57 мм.

3.1.4.2 Максимальный диаметр контактной площадки

Dmax =Dmin + (0,02…0,06);                                                 (3.6)

Dmax =2,57 + 0,02 = 2,59 мм.

3.1.5 Расчёт минимального расстояния между элементами проводящего рисунка

3.1.5.1 Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой

S1min = L0 – [(Dmax / 2 + dp) + (bmax / 2 + dl)], мм,                      (3.7)

где        L0 – расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

l – допуск на расположение проводников /18/.

S1min= 2 – [(2,59 / 2 + 0,25) + (0,035 / 2 + 0,05)] = 0,83 мм.

4.1.5.2 Минимальное расстояние между двумя контактными площадками

S2min=L0 – (Dmax + 2*dp) = 2 – (2,59 + 2*0,25) = 1,04 мм.                (3.8)

4.1.5.3 Минимальное расстояние между двумя проводниками

S3min=L0 – [(Dmax + 2*dl)] = 2 – [(2,59 + 2*0,05)] = 0,64 мм.             (3.9)

Вывод: Рассчитал геометрические параметры элементов печатного монтажа. Рассмотрел минимальные расстояния между элементами печатного рисунка, соответствующие условиям, предъявляемым к геометрическим параметрам.

3.2          Расчет освещенности помещения БЦР

Цель: рассчитать необходимое искусственное освещение для заданного помещения.

Исходные данные:

1        длина аудитории A = 10 м;

2        ширина аудитории B = 4 м;

3        высота аудитории H = 3 м;

4        для освещения аудитории предусмотрены потолочные светильники типа УСА-25 с двумя люминесцентными лампами типа ЛБ-40;

5        уровень рабочей поверхности над полом для аудитории составляет 0,8м.

3.2.1 Расчет подвеса светильников

h = H * 0,8, м,                                                                                                 (3.10)

где H - высота аудитории, м.

h = 3 * 0,8 = 2,4 м.

3.2.2 Расчет расстояния между рядами светильников

L = x * h, м,                                                                                                                        (3.11)

где x = 1,3…1,4 у светильников типа УСА-25 /13/;

L = 1,3 * 2,4 = 3,12 м.

Располагаем светильники по длине  помещения. Расстояние между стенами и крайними рядами светильников принимаем l » (0,3…0,5)*L.

l » (0,3…0,5) * L = 0,4 * 3,12 = 1,25 м.

3.2.3 Расчет числа рядов светильников

n = B/L, ряд.,                                                                                                                 (3.12)

где B - ширина аудитории, м;

              n = 4/3,12 = 2 ряда.

3.2.4 Расчет индекса помещения

i = (A*B) / (h*(A + B)),                                               (3.13)

где А - длина аудитории, м.

Выбираем из светотехнических справочников h.

h = 0,50

i = (10*4) / (2,4*(10 + 4)) = 1,19.

3.2.5 Расчет светового потока, излучаемого светильником

Фсв = 2*Фл,                                                                                                                         (3.14)

где Фл = 3120 - световой поток лампы ЛБ-40;

Фсв = 2*3120 = 6240.

3.2.6 Расчет числа светильников в ряду

                                                   (3.15)

где        Eн = 400 лк. - норма освещенности;

Rз = 1,5 - коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников иизнос источников света в процессе эксплуатации;

S - площадь помещения, м;

S = A*B, м2;

S = 10 * 4 = 40 м2;

z = 1,15 - коэффициент неравномерности освещения;

g - коэффициент затемненности.

N = (400*1,5*40*1,15) / (2*6240*0,50) = 5 шт.

3.2.7 Расчет общей длины ряда светильников

Q = N * lсв, м,                                                                                                                   (3.16)

где lсв = 1,27 м - длина  одного  светильника типа УСА-25 с лампами ЛБ-40.

Q = 5*1,27 = 6,35 м.

Вывод: после сделанного расчета приходим к выводу, что для освещения заданного помещения необходимо использовать потолочные светильники типа УСА-25 с двумя люминесцентными лампами типа ЛБ-40, располагать светильники  в 2 ряда по 5 штук с общей длиной 6,35 м.

3.3          Расчет трансформатора источника питания

Цель: определить основные параметры понижающего трансформатора для источника питания программатора.

Исходные данные:

1     Напряжение первичной обмотки U1 =220 В.

2     Напряжения вторичных обмоток U2 =30 В, U3 =5 В, U4 =3 В.

3     Токи вторичных обмоток I2 =0,5 А, I3 =0,7 А, I4 =0,7 А.

4    Частота тока в сети f=50 Гц.

5        Трансформатор однофазный стержневого типа.

3.3.1 Определяем вторичную мощность трансформатора

                                          (3.17)

где U2 , U3 , U4 – напряжения вторичных обмоток;

I2 , I3 , I4 – токи вторичных обмоток;

3.3.2 Определяем первичную мощность трансформатора

                                                               (3.18)

где  - кпд трансформатора, который принимаем по таблице 2./13/

3.3.3 Определяем поперечное сечение сердечника трансформатора

                                                    (3.19)

где k – постоянная для воздушных трансформаторов (k=6¸8)

3.3.4 Принимаем размеры сердечника следующими:

ширина пластин а=20 мм;

высота стержня                 (3.20)

ширина окна                                                    (3.21)

где m – коэффициент, учитывающий навыгоднейшие размеры окна сердечника (m=2,5¸3).

толщина пакета пластин b=30 мм.

3.3.5 Определяем фактическое сечение выбранного сердечника

                                      (3.22)

3.3.6 Определяем ток первичной обмотки

                                                (3.23)

3.3.7 Определяем сечение провода первичной и вторичной обмоток, исходя из плотности тока , равной 2,5 А/мм2.

                                             (3.24)

3.3.8 Принимаем для первичной и вторичной обмоток провод ПЭВ-1 со следующими данными /13/:

а)  диаметры проводов без изоляции d1=0,53 мм; d2=0,5 мм; d3=0,6 мм; d4=0,6 мм;

б)  диаметры проводов с изоляцией dи1=0,58 мм; dи2=0,55 мм; dи3=0,65 мм; dи4=0,65 мм.

Определяем число витков первичной и вторичной обмоток, приняв магнитную индукцию сердечника Bc=1,35 Тл /13/:

,                (3.25)

С учетом компенсации падения напряжения в проводах число витков вторичных обмоток принимаем , , .

Проверяем, разместятся ли обмотки в окне сердечника.

Площадь, занимаемая первичной и вторичной обмотками:

                                                                         (3.26)

Площадь окна сердечника             (3.27)

Отношение расчетной и фактической площадей окна сердечника

Следовательно, обмотки свободно разместятся в окне выбранного сердечника трансформатора.

Вывод: В результате расчета были определены основные параметры трансформатора для источника питания программатора.

3.4    Расчет потребляемой мощности схемы

Цель: вычислить потребляемую мощность схемы программатора.

Данные по элементам и рассчитанная мощность сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Потребляемая мощность.

Формула расчета потребляемой мощности: . (3.28)

Для транзисторов: .                                  (3.29)

Вывод: Так как потребляемая мощность схемы равна 137,84 Вт, можно сделать заключение, что программатор микросхем ПЗУ – достаточно мощное устройство.

4.1          Анализ технологичности конструкции устройства

Технологичность конструкции является одной из важнейших характеристик изделия. Под технологичностью изделия понимают совокупность свойств конструкции изделия, определяющих приспособленность последней к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Различают производственную и эксплуатационную технологичность. Производственная технологичность конструкции изделия заключается в сокращении затрат средств и времени на конструкторско-технологическую подготовку производства и процессы изготовления, включая контроль и испытания. Эксплуатационная технологичность проявляется в сокращении затрат времени и средств на технологическое обслуживание и ремонт изделия.

Технологичность конструкции можно оценивать как качественно, так и количественно. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя.

В  данном  устройстве  используется  двухсторонняя печатная  плата,  изготовленная  из  нефольгированного  стеклотекстолита.  Так как плата  двухсторонняя, а плотность проводников высокая целесообразнее  применить  электрохимический  метод  ее  изготовления  по  типовой  технологии.

Изготовление  программатора на печатной плате дает  следующие  преимущества:

- упрощает  процесс  подготовки  к  монтажу,  так  как  в  устройстве  применяются  стандартные  и  типовые  ЭРЭ;

- дает  возможность  использования  групповой  пайки,  поскольку  все  ЭРЭ  имеют  штырьевые  выводы;

- повышает  удобство  ремонта  и  взаимозаменяемость,  так  как  монтаж ЭРЭ выполняется на одной стороне платы;

- уменьшить  массу  и  габариты  изделия;

- обеспечивает  высокие  коммутационные  возможности.

Программатор отличается стабильностью  электрических  параметров, так как  все элементы  прочно  связаны  с  изоляционным  основанием, механической  прочностью  соединений  благодаря  применению  печатного  монтажа, для изготовления которого  технологически верно и обоснованно выбран метод изготовления.

Качественная оценка также предшествует количественной оценке в процессе проектирования и определяет целесообразность ее проведения.

Количественная оценка осуществляется с помощью системы базовых показателей.

4.1.1 Коэффициент использования микросхем и микросборок в блоке

Ки.мс = Нмс/Нэрэ

где Нмс - общее количество микросхем и микросборок в изделии, шт.

Нэрэ – общее количество электрорадиоэлементов, шт.

Ки.мс = 29/251 » 0,115

4.1.2 Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделий

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8