4. Выбор элементной базы ПАК

Выбор элементной базы является важной частью разработки любого электронного устройства, так как от правильного выбора зависит как стоимость устройства, так и гарантированное выполнение своих функций в условиях, предусмотренных в техническом задании. При выборе элементной базы для разрабатываемой установки необходимо учитывать следующие требования:

обеспечение минимальной потребляемой мощности электрорадиоэлементов (ЭРЭ);

обеспечение быстродействия ЭРЭ;

обеспечение заданных габаритов платы;

обеспечение работы платы в условиях, указанных в техническом задании;

обеспечение наименьшей стоимости платы;

обеспечение простоты ремонта.

Таким образом, задача выбора типа элементной базы состоит из трех основных этапов:

выбор серий используемых интегральных схем;

выбор типов корпусов используемых интегральных схем;

выбор остальных ЭРЭ.

В качестве центрального процессора используется AT91RM9260 - завершенная однокристальная система, построенная на основе процессора ARM926EJ-S. Она включает в себя богатый набор системных и прикладных внешних устройств и стандартных интерфейсов, тем самым предлагая решить широкий диапазон задач на основе одной микросхемы, где требуется добиться большого числа функций при малом энергопотреблении и при самой низкой стоимости. [14]

Выбор этого процессора также обусловлен тем, что производственные мощности не сконцентрированы в одной стране, а распределены по мировым промышленным комплексам в нескольких странах. Зачастую это немаловажный фактор для государственных структур. Заинтересованных в применение техники собранных на основе импортных компонентов. [20]

Данный микропроцессор поставляется в 2х типах корпусов:

· LFBGA 256

· PQFP 208

Первый тип представляет собой массив шариков на прямоугольном корпусе. Второй - все выводы расположены по периметру корпуса микросхемы.

Рис.4.1 Виды корпусов BGA и PQFP.

Не смотря на более высокую плотность и меньшие размеры у LFBGA типа корпуса, был выбран PQFP тип, так как позволяет проконтролировать качество пайки микросхемы, и имеют лучшие показатели надежности. При тепловом расширении или вибрации гибкие контакты этого корпуса скомпенсируют нагрузки, в отличие от шарообразных контактов у LFBGA.

Номенклатура зарубежных микросхем:

1. Стандартный префикс

2. Тип исполнения

54 - военное исполнение

74 - промышленное

3. Обозначение семейства микросхем

(HС - высоко скоростная CMOS логика)

4. Выполняемые функции

244 - буфер 5. Количество бит

5. Тип корпуса

Произведем выбор типов корпусов используемых ИС серии SN74. Корпуса интегральных микросхем выполняют ряд функции, основные из которых: защита от климатических и механических воздействий, экранирование от помех, упрощенный процесс сборки микросхем, унификация конструктивного элемента по габаритным и установочным размерам.

Микросхемы серии SN 74 могут выпускаться в корпусах следующих типов:

ДИП корпус со штыревыми выводами;

СМД корпус с планарными выводами.

По используемым материалам корпуса можно разделить на:

металлостеклянные (стеклянные);

металлокерамические (керамические);

полимерные (металлополимерные) корпуса:

a. монолитные (пластмассовые);

b. сборные (шовноклеевые). [11]

Так как, в соответствии с ТЗ, комплекс работает в диапазоне температур воздуха от +10 до +55⁰С, без серьезных механических перегрузок, при нормальном атмосферном давлении, применение микросхем в металлостеклянных и металлокерамических корпусах нецелесообразно. К применению выбран корпус поверхностного монтажа типа SOIC, обеспечивающий малый вес и высокую технологичность при низкой стоимости.

В схеме используются металлопленочные теплостойкие резисторы R0603 (0.06 * 0.03 дюйма). Данные резисторы выпускаются с отклонениями по номиналу:

· не более 10%;

· не более 5%;

· не более 1%;

· не более 0,5%.

Для применения в данном устройстве выбраны резисторы с отклонением по номиналу не более 1%. Выбор обосновывается тем, что данные резисторы нашли широкое распространение в электронных вычислительных машинах, выпускаются в широком диапазоне сопротивлений; обладают достаточной точностью, удобством изготовления, электрической и механической прочностью и дешевизной.

Также в схеме используются резисторные сборки CAY16-F4. Они позволяют уменьшить количество элементов и площадь, занимаемую ими на плате.

Рис.4.2 Корпус резистивной сборки.

CA Y16 - 103 J 4 LF

1 2 3 4 5 6

1. Общее название серии

2. Тип корпуса

3. Значение сопротивления

4. Значение сопротивления

5. Допуск на значение сопротивления

F = ± 1%

G = ± 2%

J = ± 5%

6. Тип корпуса [13]

В схеме используются керамические конденсаторы SMT 0603. Данные конденсаторы предназначены в основном для работы в цепях высокой частоты, их достоинства - хорошие частотные свойства, высокая стабильность параметров, простота конструкции, дешевизна, низкая собственная индуктивность. [18]

В качестве ПЗУ используется микросхема AT45DB081B-RI, программирование которой осуществляется электрическим путем, то есть позволяет многократное программирование. В схеме также используются микросхемы статического ОЗУ K4S561632C-TC75. [19] Для стабилизации напряжения в схеме синхронизации импульсов предусмотрен стабилизатор MIC4576-50 и линейные IRU-1010-18, IRU-1010-33. [12]