Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Плоский кабель (тканый или спрессованный)—этосовокупность проводов (до 60), расположенных параллельно в одной плоскости и скрепленных нитями иоплеткой или опрессовкой полимерными материалами. Максимальная ширина кабеля 65 мм, длина не менее 40мм. Кабель устанавливают с одной стороны печатной платы (рис. 8.16,а).Гибкий печатный кабель (рис. 8.16,6) представляет собой совокупность печатных проводников,расположенных параллельно друг другу в одной плоскости на гибком электроизоляционном основании.Максимальная ширина печатного кабеля может быть 150 мм, толщина 0,1 — 0,5 мм, длина — не более 350 мм.Электрические соединения между платами одной ячейки выполняют обычно гибким печатным кабелем, междуячейками в блоке — гибким печатным или плоским кабелем.
Иногда применяют объемный монтаж проводамисечением не более 0,2 мм2, имеющими специальную изоляцию (ГФ, МГТЛ, МГШВ и др.). Электрическиесоединения между ячейками могут осуществляться с помощью коммутационной печатной платы, на которойраспаивают кабели ячеек.
Соединения между блоками чаще всего осуществляют монтажными проводами,PPРис. 8.14. Конструкция бескаркасных ячеек:а — ячейка с микросхемами и дискретными компонентами (штыревой разъем) (1 —печатная плата; 2 — микросхемы; 3 — дискретные компоненты; 4 - — колодка для контроля; 5— вилка разъема); б — ячейка с микросхемами (печатный разъем); в — ячейка модуль первогоуровня (6 — розетка разъема СЙП34)Электрические соединения на печатной плате ячейки и между ячейками в значительной мере определяютпомехоустойчивость аппаратуры.
Помехоустойчивость зависит от величин паразитных связей, имеющих восновном емкостный характер. Наличие паразитных емкостей между проводниками может вызвать наведениесигнала в соседних соединительных линиях между элементами и, как следствие этого, ложное срабатываниемикросхем или сбой полезного сигнала. Кроме того, с увеличением емкости на выходе микросхемы снижаетсяее быстродействие, коэффициент усиления и т. п.Рис. 8.15.
Каркасная ячейка для микросхем ИСЗ, ИС4 и микросборок (1 — печатная плата; 2— микросхема; 3 — литое основание)Погонная емкость межсоединений составляет при двустороннем печатном монтаже (толщина диэлектрика1,5 мм и относительная диэлектрическая проницаемость е=3,6) 60 — 120 пФ/м; при многослойном монтаже (натой же плате) 100 — 250 пФ/м; для проводника при навесном монтаже 30 — 40 пФ/м; для проводника в объемном жгуте (плотность 10 — 40 проводов на 1 см2 сечения) 40—70 пФ/м.
Значения допустимых емкостей междудвумя соседними сигнальными проводниками составляют при длительности импульсных сигналов (2 — 5)tзд,р,срдля серии 133 — 10 — 50 пФ, для серии 137 5 — 80 пФ, для серии 217 5 — 20 пФ.Значения допустимой паразитной емкости между проводниками входа и выхода при условии снижениякоэффициента усиления на 10% составляют для серии 140 — 10 пФ, для серии 740 — 25 пФ.PPBBРис. 8.16. Соединительные кабели:а — плоский тканый кабель (1 — кабель; 2 — плата: 3 — скоба для крепления кабеля); б —гибкий печатный кабельНа помехоустойчивость также оказывает влияние индуктивность печатных проводников, особенно шинпитания и заземления.
Погонная индуктивность печатного проводника при его толщине 0,05 мм составляет0,018 — 0,009 мкГн/см в диапазоне ширины проводника от 0,2 до 6 мм. Допустимая индуктивность шинзаземления зависит от протекающих з них импульсных токов и составляет, например для серии 133, 0,04 — 0,63мкГн (при перепаде тока 160 — 80 мА).По допустимым и погонным значениям паразитных емкостей и нндуктив.ностей рассчитывают допустимуюдлину соединений.Для обеспечения помехоустойчивости при расположении микросхем в ячейках и трассировке соединениймежду ними придерживаются ряда правил.
При использовании микросхем различной степени интеграцииэлементы с высокой степенью интеграции устанавливают непосредственно у концевых контактов. Приразмещения микросхем стремятся обеспечить минимальную длину соединений между ними. При этом повозможности увеличивают расстояние между проводниками и располагают проводники в соседних слоях вовзаимно перпендикулярных направлениях.
При использовании в ячейках высокочастотных микросхемэлектрические соединения между ними часто осуществляют в виде скрутки сигнального и земляного проводов.В подобном соединении уменьшается внешнее электромагнитное поле, поскольку токи в проводникахпротекают в противоположных направлениях. Благодаря этому удается снизить наводки в соседних линиях.Для уменьшения уровня помех, обусловленных индуктивностью шин питания и заземления, ширину этихшин по возможности увеличивают до 5 мм и более. Для снижения низкочастотных пульсаций в шинах питанияприменяют блокирующие конденсаторы, включаемые между выводами «питание» и «земля» около разъема печатной платы.
Их емкость для серии 133 (155) выбирают из расчета 0.1 мкФ на микросхему.Рис. 8.17. Оптическая линия связи (1 — основание; 2 — крышка; 3 — световод; 4 — выводы;5 — светодиод; 6 — фотодиод)Конденсаторы для подавления высокочастотных пульсаций в цепях питания распределяют по площадипечатной платы равномерно относительно микросхем из расчета один конденсатор емкостью 0,02 мкФ нагруппу, содержащую не более 10 микросхем. Для микросхем повышенной степени интеграции емкостьувеличивают до 0,1 миф и устанавливают конденсаторы около каждой микросхемы. Для повышенияпомехоустойчивости отдельные проводники, а также микросхемы и навесные радиодетали могут бытьэкранированы.В последнее время для передачи сигналов применяют оптические линии связи, позволяющие обеспечитьвысокую помехоустойчивость, исключить излучение соединительных линий, а также обеспечитьгальваническую развязку соединяемых цепей.
Оптическая линия связи содержит светодиод (или лазер),управляемый электрическим сигналом, волоконный световод, пропускающий световой поток с малымипотерями, и фотодиод (фототранзистор), преобразующий световой поток в электрический сигнал. В оптическихлиниях связи наибольшее применение в качестве источников излучения получили светодиоды на основеарсенида галлия, хорошо согласующиеся по спектральным характеристикам с кварцевыми световодами иобеспечивающие достаточную мощность излучения. В качестве приемников используют кремневые лавинныефотодиоды и p-i-n структуры.Длина соединений может быть обеспечена от 0,2 до нескольких сотен метров, число каналов от 1 до 150,диаметр световодного кабеля от 3 до 20 мм (в зависимости от числа каналов).
На рис. 8.17 приведен примерпостроения одноканальной оптической линии связи с использованием волоконного световода.При объединении микросхем в ячейки и затем в блоки происходит увеличение габаритных размеров имассы конструкции за счет тех ее элементов, которые предназначены для крепления ячеек, установки разъемов,внутриблочного монтажа и т. п. Усредненные объемно-массовые характеристики некоторых конструкций РЭАна корпусных микросхемах первой и второй степеней интеграции приведены в табл. 8.3.При использовании микросхем с высокой степенью интеграции плотность размещения элементовзначительно повышается.Плотность размещения микросхем в блоках обычно не превышает 1 — 1.5 в см3.Одной из перспективных конструкции являются герметизированные блоки, в которых применяютбескорпусные микросхемы и микросборки.
Использование при этом групповой защиты микросхем позволяетзначительно уменьшить объем аппаратуры. Это можно проиллюстрировать следующим примером. Объемкорпуса микросхемы типа 252МС15 составляет 856 мм3, а сама гибридная микросхема занимает объем 60 мм3.Только за счет отсутствия корпуса можно получить выигрыш в полезном объеме в 14 раз. Если учесть такжеуменьшение зазоров между микросхемами при отсутствии корпусов, то этот выигрыш возрастает еще больше.При использовании бескорпусных микросхем и микросборок часть соединений переносят на подложку, гдеони занимают в десятки раз меньший объем, чем на печатной плате.В целом при использовании бескорпусных микросхем и микросборок в общем герметичном блоке удаетсяповысить плотность размещения элементов в 2 — 8 раз.
Применение бескорпусных микросхем и микросборокPPPPPPприводит также к повышению надежности за счет уменьшения числа паяных соединений с печатной платой,вместо которых применяют более надежные способы соединений — напыление и термокомпрессионнуюсварку на подложках.Таблица 8.3Тип микросхемыМасса на один элемент,Г/ЭЛмикрояч ейка блоксхема0,070,30,5ГибридныеПолупроводниковые0,03о,?0,4Плотность размещенияэлементен, эл/см3микроячейкаблоксхема5010 — 153—5P10015 — 20P4—7При конструировании аппаратуры на микросхемах соединениям элементов уделяют особое внимание,поскольку они в значительной мере определяют надежность всего устройства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
