Применение ТТЛ микросхем

В ряде случаев для монтажа ИС ТТЛ можно использовать четырехслойные печатные платы, при этом сигнальные проводники располагаются на внешних поверхностях, а внутри лежат слои питания и общие. Подобная разводка цепей позволяет уменьшить помехи по цепи питания. Однако следует учитывать, что применение многослойных печатных плат увеличивает стоимость конструкции и поэтому не всегда оправдано.

<

b>Разводка питания на печатной плате. По назначению на плате все линии связи делятся на сигнальные (информационные), коммутационные, для синхронизации и индикации, а также на шины питания и общую.

Шины питания и общая шина должны обладать возможно низким сопротивлением. Разводку питания и общих цепей ко всем корпусам ИС можно выполнить несколькими способами. Однако наилучшие результаты достигаются, если шины питания и общая образуют непрерывные замкнутые контуры. Для блокирования низкочастотных и высокочастотных помех должна быть предусмотрена установка развязывающих конденсаторов. Ширина печатных проводников шин питания и общей, как правило, должна составлять 2,5—5 мм. При большой ширине уменьшается уровень помех, обусловленных индуктивностью шин. Шины питания и общую по возможности располагают друг под другом в соседних слоях, либо, при наличии свободного места на плате, их выполняют в виде смежных плоскостей для получения большей конструктивной емкости развязки. Минимальная ширина отводов от шины питания должна составлять 0,5 мм. Для подведения напряжения питания и подключения общей шипы рекомендуется использовать крайние контакты разъемов.

Размещение сигнальных линий на печатной плате. Наилучшим условиям распространения сигнала в несогласованной полосковой линии при использовании ИС ТТЛ отвечает линия с волновым сопротивлением, близким 100 Ом, так как при использовании линии с малым волновым сопротивлением уменьшается амплитуда первого фронта импульса на входе линии, увеличивается количество отражений. Увеличение волнового сопротивления свыше 100 Ом приводит к заметному возрастанию амплитуды первого фронта импульса на выходе линии по отношению к уровню напряжения лог. 1 в установившемся режиме. Оптимальное волновое сопротивление определяется соотношением W/H, т. е. геометрическими размерами полосковой линии при заданной относительной диэлектрической проницаемости материала печатной платы. Ширина W полосковой линии для наиболее часто применяемых конструктивных исполнений двуслойных плат составляет 0,5—1,5 мм, ширина многослойных плат 0,3 мм. Соответственно шаг размещения параллельно расположенных проводников должен составлять для двуслойной платы 1,25—3,75 мм и для многослойной 1,25 мм.

Полосковые линии синхронизации должны быть удалены от информационных линий и от линий синхронизации сигналов другой фазы на расстояние не менее 2,5 мм. Для ограничения перекрестной наводки в смежных слоях сигнальные проводники размещают под углом 90 или 45º.

Допустимая длина совпадающих по направлению участков печатных проводников определяется критической длиной линии. Длину линии называют критической, когда удвоенное время задержки сигнала в линии 2tзд равно длительности фронта импульса τф, поступающего на линию: τф / 2tзд = 1. Линии передачи, для которых τф / 2tзд ≤ 1называют длинными, а линии, для которых τф / 2tзд > 4, — короткими. Если принять, что длительность фронта импульса измеряется в наносекундах, погонная задержка сигнала в линии tзд 0 — в наносекундах на метр, то критическая длина линии (в метрах) lкр = τф /2tзд 0. В близко расположенных проводниках длиной, равной критической, создаются максимальные отражения импульсов при перекрестных связях проводников, что может явиться причиной превышения допустимой помехоустойчивости.

Величина tзд 0 наиболее часто применяемых на платах с ИС ТТЛ печатных линий составляет 5—6,5 нс/м в зависимости от типа линии, диэлектрической проницаемости материала платы, соотношения W/H. Если принять длительность фронта импульсов ИС серии К155, равной 4,5 нc, ИС серии К531 — 2-3 нc, то при ширине проводников 0,5 мм на плате толщиной 1,6 мм (ε ≈ 5) ориентировочные значения критической длины проводников будут соответственно 385 и 170—250 мм. Для максимального ослабления перекрестной помехи приемлемое значение длины параллельных проводников составляет 1/3 критической длины.

Таблица 4.9

Таким образом, максимальную длину двух параллельных сигнальных проводников следует ограничивать для ИС серий К155и К555 значением 126 мм, а для ИС серий К531 56—85 мм. Если число параллельных проводников больше двух, то ужесточаются и ограничения на длину параллельных проводников.

В табл. 4.9 приводятся нормы на максимально допустимую длину печатных параллельных проводников, расположенных на одной стороне платы или в одном слое при их ширине 0,5 — 1,5 мм для микросхем серии К155.

Рис. 4.29. Способ организации связи с помощью витых пар

Приведенные нормы распространяются и на длину параллельных проводников, выходящих за пределы печатной платы. В пределах печатной платы эти нормы допускается увеличивать на 40%. Соответствующие значения длины параллельных проводников для ИС серий К.555, К531 и др. можно оценить, зная минимальную длительность фронта выходного импульса и скорость распространения сигнала в линии. Плотность размещения печатных проводников сигнальных линий ИС серий К155, К555 можно увеличить, уменьшая шаг размещения печатных проводников до 0,625 мм, если длина параллельно расположенных проводников не превышает 20 мм.

Для увеличения максимальной длины печатных проводников их следует располагать в следующей последовательности: 1) проводники синхросигналов; 2) проводники питания; 3) проводники, выходящие на разъем; 4) сигнальные проводники и пр.

Сигнальные линии связи между платами рекомендуется выполнять с помощью монтажной панели, выполненной в виде печатной платы, имеющей экранирующее покрытие со стороны монтажа. Экран должен быть соединен с общей шиной печатных плат. Длина линий на монтажной панели для ИС серии К.155, К555 при выполнении их печатным монтажом определяется как разность длины, полученной по табл. 4.9, и длины линии па плате. Если длина сигнальных линий превышает 200 мм, то рекомендуется выполнять их с помощью объемного монтажа. Связь осуществляется кратчайшим путем. Укладывать параллельные проводники в жгут не допускается.

 Скачать реферат