Компоновка принципиальной электрической схемы устройства
Компоновкой электрической схемы электронно-вычислительной аппаратуры на конструктивно законченные части называется процесс распределения элементов низшего конструктивного уровня иерархии в высший уровень в соответствии с выбранным критерием. Основным для компоновки является критерий электромагнитотепловой совместимости элементов низшего уровня. Данный критерий определяет область допустимых разбиений схемы, на которой формулируются другие критерии. Такими критериями могут быть: число типов конструктивно законченных частей, плотность компоновки, количество соединений между устройствами, простота диагностирования и др. Очевидно, что внешние соединения между частями схем являются одним из важнейших факторов, определяющих надежность ЭВА. Поэтому наиболее распространенным критерием является число внешних связей. Минимизация этого показателя обеспечивает минимизацию взаимных наводок, упрощение конструкции, повышение надежности и т. д. Формально задачу компоновки можно сформулировать следующим образом: «разрезать» электрическую схему на части по заданному критерию при наличии заданных ограничений (число подсхем, число внешних выводов подсхем, суммарная площадь, занимаемая элементами и соединениями; величина задержки в распространении сигналов; электрическая, магнитная и тепловая совместимость элементов.
Основными соображениями, которыми следует руководствоваться при решении задачи компоновки, являются следующие:
- Линия разреза схемы должна проходить в местах наименьшего числа связей между функционально законченными частями схемы, например, между каскадами усилителя без обратной связи
- Подсхемы должны иметь примерно одинаковый баланс потребляемой мощности
- Мощность единичной конструкции не должна превышать допустимой удельной мощности для данного типа герметизации микросхемы (типа и размера корпуса модуля)
- Нельзя разделять элементы схемы, находящиеся в заданном отношении, например, резисторы делителя напряжения
- При разрезании схемы количество входных и выходных цепей в каждой части схемы должно быть минимальным. Количество входов и выходов, включая подвод питания и выводы контрольных точек, не должно превышать общего количества выводов в единичной конструкции
- При разрезании схемы следует уменьшать длину связей, чувствительных к влиянию на них паразитных параметров
- При разрезании каждая часть схемы должна размещаться на заданном типоразмере подложки или каждая часть схемы должна требовать для своего размещения примерно одинаковую площадь подложки
- При разрезании схемы необходимо учитывать физикотехнологические и технико-экономические условия изготовления микросхемы. С увеличением площади подложки и числа элементов на ней уменьшается вероятность выхода годной подложки с заданной точностью пленочных элементов, падает производительность и возрастает стоимость производства микросхем.