Разработка печатной платы отладочной платы S7600A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S-7600A - стандартная аппаратная реализация минимального необходимого для создания микро-Web-сервера. В маленьком и не требовательном к монтажу 48-выводном корпусе S-7600A содержится большая функциональность, отвечающая за воплощение в кремнии четырех основных уровней модели OSI (естественно, с учетом несоответствия реалий TCP/IP и OSI) -- транспортного, сетевого, канального и физического. На транспортном уровне S-7600A предоставляет разработчику конечного изделия два "универсальных сокета" для соединения на уровне приложений и модуль TCP/UDP - для гарантированной/негарантированной доставки дэйтаграмм. Сетевой уровень S-7600A - естественно, модуль IP. Канальный уровень - PPP. И наконец, физический уровень-удобный и конфигурируемый последовательный интерфейс, обеспечивающий соединение S-7600A к различным физическим каналам связи с минимальными затратами дискретных компонентов. Для сокращения требований к быстродействию стороннего вычислителя (реализующего уровень приложений) S-7600A обладает встроенной буферной памятью емкостью 10 KB, позволяющей в большинстве реальных задач даже 8-битному микроконтроллеру успевать или неторопливо готовить данные к отправке, или же неспешно обрабатывать уже принятые и буферированные. Аппаратные средства S-7600A обеспечивают подключение этой микросхемы фактически к представителям всех ведущих семейств микровычислителей от разнообразных наследников знаменитых восьмибитных микроконтроллеров 8031/8051 до 32-битных чипов 680x0.

За формирование пакетов отвечает пользовательское программное обеспечение. Стандартная поддержка протоколов TCP / IP (версия 4,0)

PPP (STD-51-совместимый) MPU интерфейс: 68k/x80 (MOTO / Intel) Интерфейс шины или Синхронный последовательный интерфейс Интерфейс физического уровня передачи: Универсальный асинхронный / передатчик (UART) Низкая частота: Умноженный четыре на скорость передачи Рабочая частота: 256kHz, Низкое энергопотребление:

Полная передача Рабочего тока потребления: 0.9mA. Non-передачи Рабочего тока потребления: 150μA. Ток в режиме ожидания потребления: 1.0μA.

Режим ожидания:проводимых сигнал сброса Широкий диапазон рабочих напряжений: 2,4 В до 3,6 В.

 

Схема ОП S7600A модема построена по моносхемному принципу конструирования, на плате типа ДПП – двухсторонней печатной плате с модульным элементом. Габаритные размеры платы 50x35x6,2мм. Детали данного комплекта, как и дорожки расположены с обеих сторон печатной платы.

 

 

Схема электрическая принципиальная модернизированная S7600A построена на следующих БИС и ИМС

 

                                                                                   тип процессора — S-7600A;

тактовая частота процессора 256 кГц;

емкость постоянного 

запоминающего устройства — 8 К;

емкость оперативного

запоминающего устройства — 8 К;

интерфейсы:

MPU интерфейс:

68k/x80 (MOTO/Intel)

 шинный интерфейс или Синхронный

последовательный интерфейс

 Физический Интерфейс  Транспортного уровня:

                                                 Универсальный асинхронный приемопередатчик

 

 

Рисунок 1: Условно-графическое обозначение МК БИС S7600A

 

 

Макс. Количество приемников-1

Макс. длина кабеля-15 м

Макс. скорость передачи-460 кбит/с

Синфазное напряжение на выходе-±25В

Напряжение в линии  под нагрузкой-±5... ±15 В

Чувствительность приемника-±3В

                                                        Входное сопротивление приемника-3...7 кОм

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2: Условно-графическое обозначение Интерфейса RS-232

 

 

 

 

 

                                                            Номинальное напряжение питания 5 В   5 %

Ток потребления не более 40 мА

Входной пробивной ток  не более 1 мА

Потребляемая статическая  мощность не более 210 мВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3: Условно-графическое обозначение Дешифратора 

К1533ИД4

 

Разрядность шины, бит-16 – данные

                      24 — адреса

Рабочая частота, МГц-8

Пропускная способность, Мбайт/с-16

Число подключаемых устройств, шт.-6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4: Условно-графическое обозначение Шины ISA

 

 

 

 

 

 

ПОКАЗАТЕЛИ УСТОЙЧИВОСТИ

 

линейным ускорениям: 300 000м/с2 (30 000g)

пониженной рабочей температуре: -60°С

повышенной рабочей температуре: +125°С

пониженной предельной температуре: -60°С

повышенной предельной температуре: +150°С

изменениям температуры среды: -60ó+150°С

ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ

 

Наработка на отказ:

 

в полном диапазоне условий – 100 000 ч

в режиме(UC = 5 В±5%, 0,5IOUT, Т=25±10°С)– 120 000 ч

 

 

 

 

 

Рисунок 5: Условно-графическое обозначение Формирователь 74LS245N

 

 

 

 

Из приведенных параметров микросхем видно, что данная элементная база обладает следующими достоинствами: высокое быстродействие, совместимость уровней входных и выходных сигналов, экономичность, стандартный корпус. Все элементы являются доступными и относительно дешевыми, что и обусловило выбор данной элементной базы ОП S7600A.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Компоновка узлов на печатной плате ОП S7600A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Печатная плата (ПП) – это соединение из изоляционного основания и  металлических слоев, которое служит для электромонтажа элементов и  узлов, а также для их механического закрепления.

В настоящее время  получили широкое распространение такие принципы конструирования П.П, как моносхемный, схемно-узловой, каскадно-узловой, функционально-узловой и модульный.

Моносхемный принцип конструирования заключается в том, что полная принципиальная схема изделия располагается на одной печатной плате и, поэтому, выход из строя одного элемента приводит к сбою всей системы.

Оперативная замена вышедшего из строя элемента затруднена из-за сложности его обнаружения. РЭА, построенная по моносхемному принципу, должна быть смонтирована из нескольких БИС, в которых предусмотрены меры увеличения надежности путем введения аппаратурной и информационной избыточности. Нахождение неисправностей при этом должно производиться программными методами.

Схемно-узловой принцип  конструирования. При этом принципе конструирования на каждой из печатных плат располагают часть полной принципиальной схемы изделия, имеющую четко выраженные входные и выходные характеристики. По такому принципу сконструированы настольные и бортовые приборы, где различные устройства приборов выполняют на одной или нескольких платах, а объединение их между собой производят с помощью коммутационной платы.

Каскадно-узловой принцип  конструирования заключается в том, что принципиальную схему изделия делят на отдельные каскады, которые не могут выполнять самостоятельных функций. Системы с относительно сложной и большой структурой строятся по каскадно-узловому принципу, а системы с более простой структурой - по схемно-узловому принципу.

Функционально-узловой  принцип конструирования нашел широкое распространение при разработке больших систем. Базовым элементом конструкции здесь является П.П(0-3)уровень. Имея необходимый набор таких П.П, можно построить целый ряд систем с различными техническими характеристиками.

Модульный принцип конструирования предполагает, что основные функциональные узлы аппаратуры взаимосвязаны с помощью одного канала. Чтобы установить связь с модулем-приемником, модуль-передатчик посылает нужный сигнал вместе с адресом по одной (или более) шинам. Сигналы поступают на входы всех подключенных к каналу модулей, но отвечает только запрашиваемый.

Применяя этот принцип, можно построить  систему с практически неограниченной производительностью и сложностью, сохраняя при этом гибкость в ее организации, так как разработчик использует ровно столько модулей, сколько ему требуется. Разработчик системы может также легко модернизировать конструкцию, меняя или добавляя отдельные модули и получая при этом необходимые параметры.

Компоновка – это  размещение в пространстве или на плоскости радиоэлементов, имеющих  электрическое соединение в строгом  соответствии с электрической принципиальной схемой.

Основным критерием для компоновки, является критерий электро-магнито-тепловой совместимости элементов низшего уровня. Данный критерий определяет область допустимых разбиений схемы, на которой формулируются другие критерии. Такими критериями могут быть: минимум типов конструктивно законченных частей, плотность компоновки, минимум соединений между устройствами, простота диагностирования и др. Очевидно, что внешние соединения между частями схемы являются одним из важнейших факторов, определяющих надежность РЭА и СВТ. Поэтому наиболее распространенным критерием является критерий минимума числа внешних связей. Выполнение этого критерия обеспечивает минимизацию взаимных наводок, упрощение конструкции, повышение надежности и т.д.

Натуральная компоновка: в основе метода используются макеты реальных элементов, которые соединяются в полном соответствии с принципиальной схемой прибора.

Аппликационная компоновка: в этом методе на тонком картоне, плотной  или миллиметровой бумаге вычерчивают  необходимые проекции элементов.

Количество проекций зависит от сложности элементов  РЭА. Для малогабаритных элементов аппликации вычерчивают в увеличенном масштабе (2:1, 5:1 и более), а для крупногабаритных – в более уменьшенном. Затем вырезают по контуру изображения элементов, которые и будут аппликациями. Если элемент имеет несколько разнохарактерных выходов, или его части могут перемещаться в пространстве (в процессе работы), то все эти особенности необходимого количества аппликаций на листе ватмана, бумаге с координатной сеткой, или миллиметровой бумаге заданных размеров начинают раскладывать аппликации в соответствии с требованиями принципиальной схемы, условиями эксплуатации, тепловыми режимами.

Машинная компоновка: в этом методе для компоновки используются Системы Автоматизированного Проектирования (САПР).

Приступая к проектированию радиотехнической схемы на основе использования печатного монтажа, должны иметь ряд сведений, отсутствие которых обычно исключает возможность грамотного и рационального проектирования.

Существует ряд требований к изготовлению печатных плат, регламентированных ГОСТ’ами. К ним относятся:

1. Геометрическая форма. Печатные платы имеют обычно прямоугольную форму. Рекомендуемое соотношение сторон: 1:1, 1:3, 2:3, 2:5. (ГОСТ 10317-89). Отклонения от прямоугольности печатной платы не должно быть более чем 0.2мм на 100мм длины.
2. Габаритные размеры. Размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными (ГОСТ 10317-79):

2.5 - при длине до 100мм;

5.0 - при длине до 350мм;

10.0 - при длине более  350мм;

Максимальный размер любой из сторон должен быть не более 470мм.

3. Количество слоев. Бывают односторонние (ОПП), двусторонние (ДПП) и многослойные печатные платы (МПП). Число слоев МПП может быть 20 и более.
4. Толщина ПП. Номинальный размер толщины заготовки печатной платы следует выбирать равным 0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 3.0мм:

Нп = Нм + hф, (ОПП);

Нп = Нм + 2hф, (ДПП);

Нп = S Нс + (0.6:0.9) S Нпр, (МПП).

где:

Нп - толщина заготовки  ПП,

Нм - толщина основания,

hф - толщина фольги,

Нс - толщина слоя МПП,

Нпр - толщина прокладки,

S - знак суммы. 

Толщина МПП определяется количеством слоев прокладок и технологией их склеивания.

5. Шаг координатной сетки. Основной шаг равен 2.5мм. Дополнительные - 1.25мм или 0.5мм (ГОСТ 10317-79). Центры монтажных и переходных отверстий должны располагаться в узлах координатной сетки. Оси проводников рекомендуется совмещать с линиями координатной сетки.
6. Диаметры монтажных и переходных отверстий (метализированных и неметализированных) принимают из ряда: 0.4-1.3; 1.5-1.8; 2.0-2.2; 2.4-2.8; 3.0мм (с 0.4 по 3.0мм с шагом 0.1мм кроме 1.4; 1.9; 2.3; 2.9мм). (ГОСТ 10317-79).

Предельные отклонения диаметров отверстий должны соответствовать  требованиями, указанными в документе  ГОСТ 23751-86.

Номинальные размеры  сквозных отверстий под крепежные  детали принимают в соответствии с указанными в документе ГОСТ 11284-75.