Искусство схемотехники. Том 3 (Изд.4-е) - Хоровиц Пауль - Страница 39

Если в системе несколько схемных плат, то лучше всего вставить их в какого-либо рода блок-каркасы для ПС в виде жестких комплектов с направляющими для каждой платы, по которым они вставляются и выравниваются по тыльной стороне так, что обеспечивается попадание печатных разъемов в гнезда. Ширина, пространственное расположение, количество плат, которые. можно вместить в блок-каркас, — в этом нет никаких особых ограничений. Больше всего подходят платы шириной 112,5 мм, имеющие 44-штырьковый двусторонний (22 штырька на каждой стороне) печатный разъем с шагом печатных ламелей, равным 3,9 мм. Имеется множество других форматов, часто с более плотным расположением штырьков (шаг 2,5 мм), с большим числом разъемов на одной плате или с более надежным разъемом, состоящим из двух сопрягающихся частей, одна из которых припаивается к плате как компонент. Из последних широко распространены так называемые VME-разъемы с 64 или 96 штырьками. Промежутки между платами можно сделать равными 12,5 мм, если необходимо, но расстояние в 15 мм удобнее. Если пространственный фактор для промежутка между платами не играет особой роли, то расстояние в 18,75 мм предоставляет тот запас, который нужен для схем с соединениями накруткой или с громоздкими компонентами. Лучше просмотреть несколько каталогов и подобрать каркас из имеющихся в наличии. Вы можете приобрести варианты с пластиковыми направляющими для плат или просто сделать в металлических стенках углубления для их выравнивания. Имеются также различные ручки, монтируемые непосредственно на платах ПС, с помощью которых платы вынимаются из каркаса.

Выпускаются и обоймы для печатных плат, по бокам которых установлены просто сплошные стенки (параллельно платам); в этих конструкциях процедура замены плат достаточно хорошо отработана. Можно использовать и сменные кожухи, включающие в себя блок-каркас целиком, в которых предусмотрено место для установки источников питания, панелей управления и т. д.

Предостережение: приборы, в которых единая схема спроектирована на нескольких вставленных платах, имеют прекрасную модульность и удобны для ремонта. Но этот способ конструирования может вызвать трудности в схемах с низким уровнем сигналов (меньше милливольта) и в схемах с высокочастотными сигналами (выше нескольких мегагерц). В этих случаях основная проблема заключается в невозможности обеспечить удовлетворительную стабильность и низкую индуктивность заземляющих систем, подключаемых к комплекту плат через разъемы на их концах. Особо опасно сочетание низкоуровневых аналоговых цепей с цифровыми сигналами переключения. Эта проблема усугубляется из-за задней панели с ручной проводкой, в которой распределение земли зависит от нескольких проводов, пролегающих между разъемами. Типичные симптомы - низкоуровневая (60 или 120 Гц) наводка, смешение ("fuzz") при уровне в доли милливольта, взаимодействие радиочастотных сигналов между контурами, которые должны быть изолированными. Если в плате земляной слой открыт и она вставляется в металлический блок-каркас, то симптомы часто изменяются в зависимости от силы, с которой вы давите на плату при ее вставлении, так как появляются неконтролируемые контакты с землей.

Мы сталкивались с такими проблемами не один раз и предлагаем некоторые советы. Первое — лучше полностью избегать связанных между собой небольших плат и строить все критические схемы на одной большой плате с общим земляным слоем. В этих платах для соединений между отдельными частями схемы следует использовать коаксиальные линии или кабель в виде витой пары проводов. Второе — если вы должны использовать соединенные между собой платы, то более хорошее распределение земли можно получить, если взять материнскую плату ПС, в которой земляные шины более широкие, чем на задней панели с ручной проводкой. В радиочастотных системах можно встретить металлические столбики на пружинах, располагаемые вдоль направляющих, по которым движется карта. Эти столбики обеспечивают непрерывное и стабильное соединение с землей. Третье - использование коаксиальной линии или витой пары в сочетании с дифференциальными входами (или «псевдодифференциальными» входами с заземленным экраном, см. рис. 7.70) часто является лучшим способом управлять микровольтными сигналами, которые иначе реагируют на паразитный контур с замыканием через землю и на помеху. И наконец, за исключением «псевдо дифференциального» варианта, мы предлагаем делать как можно больше дополнительных соединений с землей (множественные соединения с шасси, сдвоенный соединитель штырьков и проводов и т. п.), чтобы уменьшить индуктивность, из-за которой могут возникнуть токи утечки на землю. Не тревожьтесь о паразитных контурах с замыканием на землю в цифровых и ВЧ-схемах; они выпускаются как микровольтные аудио-схемы. Отсылаем вас в разд. 7.24, где изложены дополнительные сведения о заземлении.

Монтаж задней панели блок-каркаса. Гнезда «печатных» разъемов бывают либо с лепестками под пайку, либо со штырьками для монтажа накруткой, либо же с небольшими штырьками для установки на плату ПС. Во многих случаях разводку межплатных соединений лучше делать пайкой от точки к точке, используя лепестки разъемов. Чтобы работа была качественной, нужно объединить провода в несколько жгутов, прокладываемых по прямой вдоль блок-каркаса. Иногда предпочтение отдают соединениям накруткой, особенно если между штырьками разъемов на задней панели требуется много соединений, а количество проводов, идущих к другим точкам прибора, сравнительно мало и нет необходимости использовать при монтаже экранированные кабели.

Третьей возможностью является использование в качестве задней панели материнской платы — печатной платы, на которой монтируются гнезда печатных разъемов. Материнские платы широко применяются в системах с передачей сигналов по шинам (почти всегда в компьютерах), — и в любом случае нельзя забывать о возможности их использования, если прибор предназначен для серийного производства. Двусторонние материнские платы обладают тем преимуществом, что дают возможность иметь земляную плоскость (пониженная индуктивность и связь сигнальных шин) или использовать обе стороны как сигнальные, если межплатный монтаж достаточно сложен. В «шинных» системах монтаж между платами обычно упрощается благодаря наличию сквозных соединении между соответствующими «шинными» выводами на всех платах. Задние панели в компьютерах иногда выполняются в виде материнских плат со сквозными выступающими штырьками для соединений накруткой. Это очень удобно, особенно если вам нужна материнская плата, чтобы по ней провести все шины и подводку питания, а нешинные штырьки оставить свободными для монтажа требуемой схемы накруткой. На рис. 12.14 изображена фотография простой материнской печатной платы.

Рис. 12.14. Использование материнской платы позволяет удобно осуществлять межплатные соединения. Значительно уменьшается объем ручной работы и вероятность ошибок при монтаже, при этом обеспечивается высокое качество исполнения. В больших схемах материнская плата и ее разъемы должны, очевидно, жестко монтироваться сзади блок-каркаса для плат.

12.10. Оформление

В зависимости от назначения электронная аппаратура размещается в настольных корпусах (комплектуемых с резиновыми опорами и имеющих откидную лицевую панель на петлях) и в корпусах или панелях, вставляющихся в стандартную «релейную стойку» шириной 475 мм (блоки либо привинчиваются непосредственно к боковым стенкам стойки, идущим вертикально от пола, либо монтируются на шарикоподшипниках, скользящих по полозьям стойки для облегчения доступа). Модули приборов конструируются так, чтобы они могли вставляться в более крупные монтажные единицы — «бункер», «обойму» или «крейт» (в последнем случае подключение к источнику питания обычно осуществляется сзади через стандартный разъем). Возможны и другие виды корпусов приборов, например, такие, как передвижные (в том числе по вертикали) подставки-лафеты.