Реферат: Разработка программатора микросхем ПЗУ

Формирователь сигналов данных ПЗУ, предназначенный для передачи сигналов, прочитанных с шины данных микросхемы ПЗУ, на внутреннюю шину программатора, представляет собой порт А микросхемы DD7 типа КР580ВВ55. Этот порт настраивается (программным способом) на ввод. Для чтения байта данных из микросхемы ПЗУ сначала на нее выдаются требуемые управляющие сигналы (как правило, достаточно только задать нулевое значение сигнала выбора модуля микросхемы), затем задаются сигналы выбора порта А микросхемы DD7 (путем записи соответствующей информации в регистр сигналов управления программатора), после чего выдается нулевое значение сигнала чтения из микросхемы DD7 (сигнал на входе RD микросхемы).

Сигналы с шины данных микросхемы ПЗУ поступают на порт А микросхемы

DD7 не напрямую, а через диоды VD12..VD15, VD26..VD29 подключенные через резисторы к напряжению +5 вольт. Это позволяет читать данные из микросхем ПЗУ с открытым коллектором.

Сигналы, считанные на внутреннюю шину данных программатора, поступают на входы параллельного порта IBM через коммутатор, выполненный на микросхеме DD3. Эта микросхема пропускает на выход 4 младших или 4 старших бита 8-разрядной внутренней шины программатора, старшие биты - проходят при единичном значении сигнала OUT_HI, поступающего на вход S микросхемы. Необходимость коммутирования сигналов вызвана тем, что у параллельного порта IBM имеется только 5 входных сигналов.

Формирователь сигналов адреса ПЗУ, предназначенный для чтения сигналов младшего байта адреса ПЗУ, реализован на микросхеме DD5 типа К555АП5.  Эта микросхема представляет собой шинный формирователь, пропускающий 8 сигналов, когда на его входах EZ1 и EZ2 нулевое напряжение.  Для задания нулевого значения сигнала на этих входах надо записать в регистр сигналов управления (микросхема DD2) байт с установленным в единичное состояние битом 3, а затем задать нулевое значение сигнала чтения (сигнал READ на разъеме Х1). При этом сигналы А0...А7 проходят через диоды VD16..VD19, VD30..VD33 и микросхему DD4 на внутреннюю шину программатора и далее (через коммутатор DD3) на входы параллельного порта IBM.

Порт C микросхемы DD8 и все 3 порта микросхемы DD9 используются для управления 4-мя регулируемыми источниками питания. У каждого из этих портов 6 младших битов предназначены для задания в цифровом коде выходного напряжения источника питания.  Старший бит (бит 7) предназначен для выключения соответствующего источника, а бит 6 - для переключения его в режим с пологими фронтами (для прожигания некоторых типов микросхем ПЗУ требуются импульсы напряжения с пологими фронтами).

Запись в микросхемы DD8 и DD9 информации для управления источниками питания осуществляется так же, как и запись в аналогичные микросхемы регистра адреса (микросхемы DD6 и DD7), рассмотренного ранее. Сначала в регистр сигналов управления (микросхема DD3 на листе 2) записывается байт для выбора требуемого порта (порта C микросхемы DD8 или одного трех из портов микросхемы DD9). Затем в регистр данных параллельного порта IBM записывается необходимая информация и выдается нулевое значение сигнала записи в микросхемы КР580ВВ55.

Поскольку все 4 регулируемых источника питания идентичны, рассмотрим подробно работу только источника E4, который включает в себя цифро-аналоговый преобразователь (микросхема DA4 типа 572ПА1) и усилитель мощности, выполненный на операционном усилителе DD25.2 и транзисторах VT33, VT40, VT41.

Напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя пропорционально цифровому коду, поданному на входы микросхемы DA4. Это напряжение (его максимальное значение около 7 вольт) подается на вход усилителя, коэффициент усиления, по напряжению которого определяется отношением значений сопротивлений резисторов R132 и R120, т.е. равен примерно 3,5.  Поэтому максимальное значение напряжения на выходе регулируемого источника питания (при максимальном цифровом коде на входе микросхемы DA4) - около 25 вольт. Из 10 входных разрядов цифро-аналогового преобразователя используются только 6 старших. Поэтому дискретность изменения выходного напряжения регулируемого источника питания составляет 1/64 от максимального значения, т.е. около 0,4 вольт.

Если сигнал на входе микросхемы DD23.4 имеет единичное значение (т.е. запрограммировано единичное значение старшего бита порта C микросхемы DD21), то микросхема DD23.4 (инвертор с открытым коллектором) коротит выход цифро-аналогового преобразователя, выключая тем самым регулируемый источник питания (напряжение на его выходе будет нулевым при любом коде на входах микросхемы DA4).

Если сигнал на входе микросхемы DD23.3 имеет единичное значение (т.е. запрограммировано единичное значение бита 6), то к входу усилителя подключается конденсатор C6 при этом изменение напряжения на выходе регулируемого источника питания (при изменении управляющего кода в порту C микросхемы DD21) будет происходить плавно, что является необходимым условием для прожигания некоторых типов микросхем ПЗУ.

Формирователь сигнала KROSS выполнен на микросхеме DD5.5, которая представляет собой инвертор. Вход этой микросхемы через диод VD11 и перемычку на кросс - плате соединен с одним из адресных сигналов (для разных кросс-плат используются разные адресные сигналы). Если задать нулевое значение адресного сигнала, соответствующего нужной кросс - плате (для остальных адресных сигналов - единичные значения), то сигнал KROSS, поступающий в IBM, будет иметь единичное значение, сигнализирующее о том, что к программатору подключена требуемая кросс-плата (или вообще никакая кросс-плата не подключена). Диод VD11 предназначен для защиты входа микросхемы DD1.1 от повышенного напряжения, которое может быть задано для адресных сигналов.

С помощью шины данных и сигналов управления, идущих с компьютера, программируются четыре микросхемы DD6–DD9. На выходе этих микросхем формируются сигналы, которые через соответствующие буферные каскады подаются непосредственно на панельки для программирования. На адресное пространство программируемой микросхемы сигналы 1–20 с выхода разъема Х3 подают высокое напряжение Е1.

Коммутаторы на шине данных используют мощный транзистор типа КТ973, обеспечивающий импульсный ток до 1А, что необходимо для программирования, например, микросхем 556РТхх, 1556хх. Другая шина, часто используемая как адресная, таких токов не требует. Поэтому коммутатор, хоть и выполняет эту же функцию, но устроен несколько проще. Так, например, если на линию 1 и 21 подать запрещенную комбинацию 0 и 0, которая одновременно откроет транзистор VT6 и DD11.1, то резистор R16 не допустит выгорания DD11.1.

Как видно из устройства коммутаторов, на любую линию шины адреса или данных (или на несколько сразу) можно вывести высокое напряжение Е1, и при этом другие линии независимо могут иметь логические уровни.

Кроме 20-ти разрядной шины адреса и 8-ми разрядной шины данных, существуют четыре программируемых источника напряжений Е1-Е4. При этом Е1, как указывалось выше, служит высоким напряжением независимых коммутаторов шины адреса и данных. Четыре мощных независимых линии напряжения программирования управляются с помощью ЦАП 572ПА1, что позволяет автоматически устанавливать эти напряжения при выборе в программе нужной программируемой микросхемы. Все четыре источника имеют одинаковую схему: ЦАП на базе 572ПА1 (включенный несколько нестандартно), в зависимости от цифрового кода, обеспечивает через усилитель нужное напряжение. Сигналы c DD22 и DD23 либо совсем выключают ЦАП-ы, либо подключают емкости С3-С6, обеспечивая более пологие фронты при перепадах сигнала. Важно знать, что транзисторы на выходе усилителей должны быть достаточно высокочастотные (граничная частота > 20 МГц). Это необходимо для качественного функционирования обратной связи (а значит, обеспечивается стабильность напряжения на выходе) в условиях переменной нагрузки, которая возникает при работе с микросхемами, потребляющими разные токи в разных режимах (например, потребление микросхемы 556РТхх при чтении ячеек с кодами 0xFF и 00х0).

Управление всеми коммутаторами и источниками Е1-Е4 осуществляется программированием через LPT-порт микросхем 580ВВ55А. При этом все каналы, кроме DD7.А (выходы PA0-PA8), программируются на вывод, а DD7.А - на ввод для чтения шины данных. Как известно, стандартный LPT-порт имеет однонаправленную шину данных, поэтому чтение данных осуществляется с помощью мультиплексора DD3 через четыре информационные линии. Транзистор VT1 улучшает работу в условиях помех. Здесь стоит заметить, что на старых IBM платах, где нет ECP/EPP порта (386 или 486 с VLB шиной), кабель, соединяющий плату программатор и LPT-порт, должен быть не более 1 м, и каждый сигнальный провод должен быть отделен один от другого заземленным проводом. Для остальных плат в BIOS Setup желательно выставить порт LPT в ECP/EPP (как правило, раздел - CHIPSET FEATURES SETUP или INTEGRATED PERIPHERALS).

C2 и DD5.1 служат для начального сброса портов DD6-DD9, стабилитроны VD1 и VD2 формируют опорное напряжение для ЦАП-ов DA1-DA4.

Для программирования микросхем к программатору подсоединяется одна из кросс – плат, имеющих набор посадочных мест многоразового пользования. Если потребуется установить другие типы микросхем то, можно воспользоваться уже имеющимися панельками, но рациональнее изготовить новую кросс – плату под нужный тип микросхем.

2.3          Конструкция печатной платы программатора

Схема программатора выполняется на двухсторонней печатной плате, имеющей одно основание, на обеих сторонах которого получают проводящий рисунок и все требуемые соединения. Переход токопроводящих линий с одной стороны платы на другую осуществляется металлизированными отверстиями. При сборке программатора печатная плата размещается в металлическом корпусе, в который также монтируется блок питания.

На печатной плате, изготовленной из нефольгированного стеклотекстолита СТЕФ.1-2ЛК, прямоугольной формы 250 Х 325 мм располагают все электрорадиоэлементы схемы.

Блок питания должен обеспечивать напряжения +5В (не менее 0,7 А), -3 (не менее 0,2 А) и +27В (не менее 0,5 А). Желательно наличие защиты или предохранителя, так как встречаются ПЗУ (например, серии 556хх), которые накоротко замкнуты внутри.

Также на плату крепятся три разъема Х1-Х3:

Разъем Х1 предназначен для подключения программатора через кабель к IBM-совместимому компьютеру на интерфейс Сentroniсs (разъем принтера). Шлейф распаивается таким образом, что i-й контакт шлейфа с одной стороны разъема соединяется с i-м контактом разъема с другой стороны шлейфа

Через разъем Х2 (выполненный в виде наплатного SG5 аналогичный тому, что на плате ПК типа IBM) поступают напряжения питания +5В, -3В и программирующее напряжение +27В.

Разъем Х3 предназначен для подключения одной из кроссовых плат, содер­жащих панельки для микросхем ПЗУ. На этот разъем выведены 20 сигналов адреса и 8 сигналов данных, причем единичное значение для любого из этих сигналов можно либо задавать равным +5В, либо подключать к управля­емому источнику питания Е1. Кроме того, на разъем выведены еще выходы четырех управляемых источников питания Е1-Е4 и напряжение +5В. С помощью такого набора сигналов и напряжений можно реализовать чтение и прожигание практически любого типа микросхем ПЗУ.

3      Расчетная часть

3.1          Расчёт геометрических параметров печатной платы

Цель: рассчитать геометрические параметры элементов печатного монтажа. Рассмотреть минимальные расстояния между элементами печатного рисунка соответствующие условиям, предъявляемым к геометрическим параметрам печатной платы.

Исходные данные:

1        Метод изготовления ПП – электрохимический (полуаддитивный);

2        Максимальный постоянный ток Imax=0,7 А;

3        Толщина фольги, h=0,05 мм;

4    Класс точности ПП - 3;

5        Напряжение питания U=Uпит= ∆U(%)=30В;

6        Длина печатного проводника (max) - L=1,2 м.

3.1.1    Расчёт печатного монтажа. Расчёт по постоянному и переменному току и конструктивно-технологический.

Исходя из технологических возможностей производства выбирается метод изготовления и класс точности ПП (ОСТ 4.010.022-85)

Определяем минимальную ширину печатного проводника в мм по постоянному току для цепей питания и заземления:

,                                                        (3.1)

где Imax – максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках;

jдоп – допустимая плотность тока (таблица 1);

t – толщина проводника, мм.

Таблица 1 - Допустимая плотность тока для электрохимического метода изготовления.

Метод изготовления	Толщина фольги, t, мкм	Допустимая плотность тока, j, А/мм2	Удельное сопротивление, р, Ом*мм2/м
Электрохимический	50	25	0,05

3.1.2    Расчёт минимальной ширины печатных проводников

3.1.2.1 Минимальная ширина проводников для ДПП, изготовляемых электрохимическим методом при фотохимическом способе получения рисунка

bmin=b1min+0,03,                                                         (3.2)

где b1min – минимальная эффективная ширина проводника, мм;

b1min=0,18 мм – для плат 1,2,3 классов точности

bmin= 0,18+0,03=0,21 мм;

3.1.2.2 Максимальная ширина проводников

bmax=bmin+(0,02…0,06)=0,21+0,04=0,25 мм;                                 (3.3)

3.1.3 Расчёт номинального значения диаметров монтажных отверстий

d = dэ + |∆dн.о.| + r,                                                                                      (3.4)

где dэ – максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

∆dн.о. – нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия /18/;

r – разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, её выбирают в пределах

r = 0,1…0,4 мм.

d = 0,9 + 0,1 + 0,2 = 1,2 мм

Примечание - Рассчитанные значения d сводят к предпочтительному ряду отверстий:

0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5; 1,7;  мм.

d = 1,3 мм – по предпочтительному ряду отверстий.

3.1.4 Расчёт диаметра контактных площадок

3.1.4.1 Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП, изготовляемых электрохимическим методом при фотохимическом способе рисунка

Dmin = D1min + 0,03,                                                      (3.5)

где        D1min – минимальный эффективный диаметр площадки:

D1min = 2*(bм + dmax / 2 + dd + dp),

где bм – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки;

dd и dp – допуски на расстояние отверстий и контактных площадок /18/;

dmax – максимальный диаметр просверленного отверстия, мм;

dmax = d + ∆d + (0,1…0,15),

где ∆d – допуск на отверстия /18/.

dmax = 1,3 + 0,1 + 0,1 = 1,5 мм;

D1min =2*(0,035 + 1,5 / 2 + 0,1 + 0,25)=2,27 мм;

Dmin =2,27 + 0,03 = 2,273 мм ≈ 2,57 мм.

3.1.4.2 Максимальный диаметр контактной площадки

Dmax =Dmin + (0,02…0,06);                                                 (3.6)

Dmax =2,57 + 0,02 = 2,59 мм.

3.1.5 Расчёт минимального расстояния между элементами проводящего рисунка

3.1.5.1 Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой

S1min = L0 – [(Dmax / 2 + dp) + (bmax / 2 + dl)], мм,                      (3.7)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12