Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
Диплом Схема электрической структурной и электрической принципиальной. Разработка технологического процесса изготовления платы. Экономическая себестоимость платы программатора. Безопасность и экологичность внедрения разработки. Методика работы с прибором.
Информация:
Тип работы: Диплом.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 26.01.2009.
Год: 2009.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Анализ технического задния
2 Обоснование схемы электрической структурной
3 Обоснование схемы электрической принципиальной
3.1 Выбор элементной базы.
3.2 Разработка принцип работы схемы электрической принципиальной
4 Технологическая часть
4.1 Технологическая подготовка производства
4.2 Разработка технологического процесса изготовления платы
5 Конструкторская часть
5.1 Конструкция платы программатора
5.2 Оценка технологичности программатора
6 Расчётная часть
6.1 Расчёт потребляемой мощности схемы
6.3 Расчёт надёжности
7 Экономическая часть
7.1 Экономическая себестоимость платы программатора
7.2 Капитальные затраты
7.3 Экономическая эффективность автоматизации процесса
8 Безопасность и экологичность внедрения программатора
8.1Анализ условий труда
8.2 Оптимизация условий труда
8.3Пожарная безопасность при сборке и монтаже проектируемого устройства
8.4 Экологическая оценка проекта
9 Экспериментальная часть
9.1 Методика работы с прибором
9.2 Описание меню программы Turbo
9.3 Описание работы с программным пакетом Uniprog Plus
Заключение
Список используемой литературы ВВЕДЕНИЕ Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно - технического прогресса.
В обширной номенклатуре изделий электронной техники особое место занимает семейство программируемых микросхем. Их ускоренное развитие в настоящее время символизирует прогресс в микроэлектронике, которая является катализатором научно - технического прогресса в современном мире.
Возрастающий круг научно - технических работников сталкивается в своей практической деятельности с вопросами применения запоминающих и логических программируемых микросхем. Их использование в радиоэлектронной аппаратуре позволяет резко сократить сроки ее разработки и промышленного освоения; поднять на новый уровень технические характеристики.
Существует принципиальная необходимость использования программируемых микросхем в микро - процессорных устройствах и системах практически для всех областей народного хозяйства, таких, как гибкие производственные системы, системы управления различными технологическими процессами, персональные ЭВМ, бытовая аппаратура.
Характерной тенденцией развития элементной базы современной аппаратуры (РЭА) является быстрый рост степени интеграции. В этих условиях актуальной становится проблема ускорения разработки узлов аппаратуры, представляющих собой схемы с большой (БИС) и со сверхбольшой (СБИС) степенями интеграции.
Программируемые БИС в настоящее время широко распространены. Их основные преимущества перед другими изделиями микроэлектроники: регулярность структуры, функциональная наращиваемость, широкий диапазон реализуемых на их основе устройств с комбинационной логикой и конечных автоматов, программируемость структуры. При этом достигаются большая и сверхбольшая степени интеграции устройств на кристалле. Преимущество БИС - возможность автоматизации процесса проектирования приборов на их основе, аппаратного резервирования модификации реализуемых функций в большом диапазоне с минимальными затратами.
Область применения - от простейших программируемых комбинационных устройств до специализированных контроллеров.
Принцип необратимого изменения связей в интегральных микросхемах электрическим способом был впервые реализован фирмой Radiation (США) в 1996 г. в запоминающей матрице постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). В 1970 г. фирма Harris conductor (США) выпустила первое законченное программируемое ПЗУ (ППЗУ) емкостью 512 бит, а с 1972 г. началось массовое производство аналогичных ППЗУ многими ведущими фирмами. С 1976 г. развивается новый тип устройств с изменяемыми связями - БИС произвольной логики: программируемые логические матрицы, мультиплексоры т.п., однако
ППЗУ до сих пор остаются наиболее массовыми устройствами этого вида.
Программируемые ПЗУ являются результатом усовершенствования классической схемы полупроводникового ПЗУ с масочным программированием. Простейшее ПЗУ содержит запоминающую матрицу, состоящую из шин строк и столбцов, дешифраторы адреса строк и столбцов и усилители считывания.
Тема данного дипломного проекта заключается в изготовлении программатора микроконтроллеров и микросхем памяти, который позволяет программировать при различных напряжениях питания. 1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Разрабатываемый в дипломном проекте программатор микроконтроллеров и микросхем памяти предназначен для программирования микросхем при различных напряжениях питания, повышая, таким образом, надёжность процесса программирования. Это крайне необходимо в развитии современных технологий, так как без прошивки сейчас не обходится ни один микроконтроллер и не одна микросхема памяти, они не будут работать и нормально функционировать.
В течении проектирования следует уделить внимание способу связи программатора, выбрав интерфейс, который позволил бы устройству с лёгкостью взаимодействовать с любым компьютером, без вмешательства дополнительного оборудования.
На данный момент существует не малое количество программаторов, которые имеют большое количество характеристик и преимуществ, позволяющие их использовать при любых условиях, но все они
При разработке программатора следует учесть его использование в составе устаревших и недорогих ПЭВМ, что позволит обеспечить невысокую стоимость разработки. Необходимость разработки данного программатора вызвана тем, что имеющиеся подобные программируемые устройства вместе с соответствующим программным обеспечением достаточно дороги, разрабатываемый же программатор стоит значительно дешевле, и даст возможность использовать его любому пользователю, не имеющего средства для покупки дорогостоящего оборудования и программного обеспечения. 2 ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРНОЙ
В настоящее время с внедрением автоматизированных рабочих мест в организациях и учреждениях всё больше возникает потребность в недорогих приборах, которые ускоряют процесс производства на предприятии.
В настоящее время существует очень много электронной техники, имеющие в своём составе микроконтроллеры для управления процессами и микросхемы памяти для хранения программ и данных. Для того чтобы микросхемы работали, их необходимо запрограммировать. Для программирования этих микросхем требуется устройство, которое позволит это делать.
Проанализировав принцип работы и технические характеристики, было разработано устройство программирования - программатор микроконтроллеров и микросхем памяти. Программатор позволяет программировать микросхемы различных типов при различных значениях напряжения.
Разрабатываемый в данном дипломном проекте программатор микроконтроллеров и микросхем памяти будет работать в комплексе с ПЭВМ. Данная схема обеспечивает надёжное и доступное программирование микросхем памяти и микроконтроллеров любому пользователю не имеющих углублённых знаний в области электроники и компьютерной техники.
Устройство построено по принципу открытой архитектуры, что даёт возможность лёгкого подключения его к любому компьютеру имеющего параллельный LPT порт. Надежность процесса программирования определяется в первую очередь достоверностью реализации режимов программирования, исправностью аппаратуры программатора, надежностью связей с программируемой микросхемой. Надежность обеспечивается проведением тестового контроля аппаратуры программатора, программного обеспечения, параметров источников воздействий на зажимах связи с ПМ.
Программатор может работать, как совместно с IBM PC, так и автономно, когда после загрузки данных в энергонезависимую память программатора его можно отключить от компьютера и запрограммировать серию микросхем автономно, что позволяет при отказах и сбоях в работе аппаратуры, не приводить к нарушению процесса прошивания, ведущих к браку запрограммированных микросхем.
При выборе интерфейса нужно исходить из того, что разрабатываемый контроллер будет внешним по отношению к ПЭВМ.
Среди внешних цифровых интерфейсов наиболее распространены USB, FireWire, LPT-порт, RS-232 - реализуется COM-портом.
Шина USB обеспечивает высокую скорость передачи данных, но присутствует лишь на новых моделях ПЭВМ, кроме этого отечественной промышленностью не выпускается средств сопряжения с ним, при этом так же могут возникнуть трудности при разработке программного обеспечения для обмена данными по этой шине с разрабатываемым устройством. Тоже самое касается и шины FireWire.
LPT-порт является проверенным техническим решением и присутствует уже много лет на всех моделях ПЭВМ. Его достоинствами является простота
организации связи между устройствами удобство программирования и приемлемая скорость передачи данных. К недостаткам можно отнести лишь небольшую длину соединительного кабеля - не более 3-х метров.
Интерфейс RS-232 реализуемый COM-портом, так же как и LPT-порт имеется на всех моделях ПЭВМ, но его отличает от LPT-порта меньшая скорость передачи данных,
На основании вышеизложенного считаю, что наиболее оптимальным является cвязь разрабатываемого программатора с ПЭВМ через LPT-порт. Это обусловлено следующими причинами:
1) Простота подключения по сравнению со всеми другими интерфейсами;
2) Наличие подробной документации;
3) Возможность использования недорогих комплектующих;
4) Присутствие на всех моделях компьютеров.
Порт параллельного интерфейса или LPT-порт был введён в состав компьютера для подключения принтера и использовал для обмена данными интерфейс Centronics.
LPT-порт использует параллельный интерфейс передачи данных и логические уровни ТТЛ (транзисторно-транзи торной логики), что ограничивает длину кабеля из-за невысокой помехозащищенности ТТЛ-интерфейса. Гальваническая развязка отсутствует. Передача данных через этот порт может быть как однонаправленной, так и двунаправленной в зависимости от модели адаптера порта.
Первую модификацию LPT-порта называют SPP (Standard Parallel Port). Он является однонаправленным портом, через который программно реализуется протокол обмена Centronics. Сигналы порта
выводятся на разъем DB-25S (розетка), установленный непосредственно на плате адаптера (или системной плате) или соединяемый с ней плоским шлейфом. Название и назначение сигналов разъема порта (таблица 1) соответствуют интерфейсу Centronics.
Сам адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 3BCh, 378h и 278h. Порт может использовать линию запроса аппаратного прерывания, обычно IRQ7 или IRQ5. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов,
BIOS поддерживает до четырех (иногда до трех) LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом-прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с принтером по интерфейсу Centronics. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа (по опросу готовности, не используя аппаратных прерываний), инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера.
Стандартный порт имеет три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода/вывода, начиная с базового адреса порта (BASE). Базовым адресом LPT-порта как правило бывает 378h.
Если в порт записать байт с единицами во всех разрядах, а на выходные
линии интерфейса через микросхемы с выходом типа "открытый коллектор" подать какой-либо код (или соединить ключами какие-то линии со схемной землей), то этот код может быть считан из того же регистра данных.
Таблица 1. Назначение сигналов.
Сигнал
Направление
Контакт
Номер провода в кабеле
Назначение
Strobe#
выход
1
1
Строб данных.
Data [0:7]
выход
2 - 9
3, 5, 7, 9, 11, 13,15, 17
Линии данных. Data 0 (контакт 2) - младший бит
Ack#
вход
10
19
Acknowledge - сигнал подтверждения приема байта, запрос на прием следующего. Может использоваться для формирования запроса прерывания.
Busy
вход
11
21
Занято. Прием данных возможен только при низком уровне сигнала
PaperEnd
выход
12
23
Высокий уровень сигнализирует о конце бумаги.
Select
выход
13
25
Сигнал о включении принтера.
AutoLF#
вход
14
2
Автоматический перевод строки. При низком уровне сигнала, принтер, получив символ CR (Carriage Return - возврат каретки) автоматически выполняет и функцию LF (Line Feed - перевод строки)
Error#
вход
15
4
Ошибка: конец бумаги, Off-Line (принтер не в связи с РС) или внутренняя ошибка принтера.
Init#
выход
16
6
Инициализация - сброс принтера в режим параметров умолчания, возврат головки к началу строки.
Slct In#
выход
17
8
Выборка принтера (низким уровнем сигнала). При высоком уровне сигнала принтер не воспринимает остальных сигналов интерфейса.
GND
-
18-25
10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26
Общий провод интерфейса.
Таким образом, на многих старых моделях адаптеров можно реализовать порт ввода дискретных сигналов, однако выходным цепям передатчика информации придется "бороться" с выходным током логической единицы выходных буферов адаптера. Схемотехника ТТЛ такие решения не запрещает, но если внешнее устройство выполнено на микросхемах КМОП, их мощности может не хватить для "победы" в этом шинном конфликте.
На некоторых адаптерах портов выходной буфер отключается перемычкой на плате. Тогда порт превращается в обыкновенный порт ввода.
Status Контроллер порта имеет три 8-битовых регистра:
1) DR (Data Register) - 8-битовый регистр вывода данных, содержимое которого выводится на линии Data [0:7] разъема, но тот же регистр позволяет и принимать данные с линий Data [0:7]: если в регистр DR записать все единицы, а на контакты 2-9 разъема LPT-порта подать какой-либо код, то регистр DR запомнит этот код без всякого строба. Адрес регистра = базовому;
2) SR (Status Register) - 5-битовый регистр ввода состояния принтера, принимает сигналы Select, PaperEnd, Ack и Busy соответственно. Адрес регистра = базовому +1;
3) CR (Control Register) - 4-битовый регистр управления, вырабатывает сигналы Strobe#, Auto LF#, Init#, и Slct In#, соответственно. Подобно регистру данных позволяет и прием данных с разъема интерфейса
Стандартный порт асимметричен - при наличии 12 линий, нормально работающих на вывод, на ввод работают только 5 линий состояния.
Недостатки стандартного порта частично устраняли новые модификации LPT-порта, появившиеся в компьютерах PS/2.
Начиная с ПЭВМ модели PS/2 порты стали иметь возможность в режиме двунаправленного порта 1 (Type 1 parallel port). Такой порт кроме стандартного режима может работать в режиме ввода или двунаправленном режиме. Протокол обмена формируется программно, а для указания направления передачи в регистр управления порта введен специальный бит CR.5:0 - буфер данных работает на вывод, 1 - на ввод. Этот порт не следует путать с EPP. Главной особенностью этого порта является то, что теперь стало возможным считывать информацию с линий регистра данных LPT-порта. Для этого достаточно лишь установить в единицу бит 5 регистра состояния LPT-порта.
Теперь регистр данных LPT-порта может, как считывать, так и записывать информацию, производя полноценный обмен данными.
Из ранее изложенного следует отметить так же наличие в регистре управления LPT-порта четырёх линий, которые могут работать на вывод информации. Это сигналы: Strobe, Select, AutoLF, Init, из которых первые три инверсные. Эти сигналы можно будет использовать в качестве сигналов управления для разрабатываемого устройства связи, которые будут сопровождать передачу данных.
В настоящее время имеется большое количество и других модификаций LPT-порта поддерживающих более функциональные режимы передачи данных, такие как EPP, ECP. Но ознакомившись с ними, я пришёл к выводу, что они менее чем ранее рассмотренные режимы, подходят для реализации интерфейса с разрабатываемым контроллером сигнализации. По этой причине в своём проекте я их не рассматриваю.
На структурной схеме, представленной на чертеже АКВТ.230101.ДП00.14Э1 показан программатор, подключённый в компьютеру и разбитый на блоки.
Формирователь сигналов IBM представляет собой шинный формирователь, который пропускает сигналы с шины данных IBM (выходные сигналы регистра данных последовательного порта) на внутреннюю шину программатора, когда сигнал XA имеет нулевое значение. По положительному фронту сигнала XA в регистре управляющих сигналов запоминаются управляющие сигналы, которые поступают по той же шине IBM. Четыре управляющих сигнала (RD, WR, XA и OUT_HI) являются выходными сигналами регистра управления последовательного порта.
Информация для прожигания ячейки ПЗУ (адрес и данные), поступающая с шины данных IBM, запоминается в регистре адреса и регистре данных. Распределение информации по регистрам осуществляется путем программирования соответствующих управляющих сигналов.
Сигналы с выходов регистра адреса и регистра данных подаются непосредственно на микросхему ПЗУ. Кроме того, на нее поступают от одного до четырех сигналов с управляемых блоков питания. Напряжения на выходах этих блоков питания задаются информацией, записываемой в соответствующие регистры. Эта информация поступает с IBM точно так же, как данные для прожигания ячейки ПЗУ (через шинный формирователь IBM), а управляющие сигналы обеспечивают запись этой информации в соответствующие регистры.
Для чтения информации из ячейки ПЗУ сначала из IBM поступает адрес ячейки, который запоминается в регистре адреса, а затем управляющие сигналы открывают формирователь сигналов данных ПЗУ, пропуская информацию с шины данных ПЗУ на внутреннюю шину программатора. Сигнал MODE_OUT при открытом формирователе сигналов данных ПЗУ должен иметь единичное значение, отключающее формирователь сигналов IBM от внутренней шины программатора.
Чтение байта данных с внутренней шины программатора в IBM осуществляется через коммутатор в 2 этапа (по 4 бита), т.к. у последовательного порта IBM только 5 входных сигналов (входы регистра состояния). Подключение к выходу коммутатора старшего полубайта осуществляется при единичном значении сигнала OUT_HI, а при нулевом значении этого сигнала на выход коммутатора проходят сигналы младшего полубайта.
Формирователь сигналов адреса предназначен для считывания с ПЗУ младшего байта адреса. Это требуется для микросхем ПЗУ с общей 16-разрядной шиной для адреса и данных (например, КМ1801РР1). Шина адреса и данных этих микросхем является мультиплексированной (т.е. по ней сначала передается адрес, затем данные) и двунаправленной (при чтении из микросхемы данные передаются в обратную сторону). Для таких микросхем шина адреса/данных подключается к сигналам A0...A7, D0...D7 программатора, которые тоже являются двунаправленными.
Формирователь сигнала KROSS предназначен для идентификации кросс-платы. Сигнал KROSS, поступающий на формирователь с кросс-платы, скоммутирован на каждой кросс-плате с одним из разрядов адреса и поэтому повторяет значение этого разряда. Записывая в регистр адреса адрес с нулевым битом в определенном разряде, программа проверяет, соответствует ли подключенная кросс-плата микросхеме ПЗУ, выбранной пользователем. 3 ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
3.1 Выбор элементной базы.
Выбор элементной базы производится исходя из задания на разработку, то есть исходя из основного назначения и критериям на проектирование.
Для конкретного выбора элементной базы необходимо рассмотреть несколько различных серий. Наиболее широкое распространение в современной аппаратуре получили серии микросхем ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на КМОП - структурах. Опят показал, что эти цифровые микросхемы отличаются лучшими электрическими параметрами, удобны в применении, имеют более высокий уровень интеграции и обладают большим функциональным разнообразием. На основании вышесказанного составим сравнительную таблицу 2 некоторых электрических параметров этих серий.
Таблица 2
Сравнительная характеристика электрических параметров
Наименование параметра
ТТЛ
ТТЛШ
ЭСЛ
КМОП
Потребляемая мощность, мВт
5-40
1-19
25-70
0,0025 на 1 МГц
Задержка распространения сигнала при включении, нс
9-70
5-20
1,3-2,9
3,5-45
Задержка распространения сигнала при выключении, нс
9-70
4,5-20
1,3-2,9
3,5-45
Диапазон рабочих температур, ?С
-60…+125
-60…+125
-10…+75
-40…+125
Напряжение питания, В.
5±10%
5±10%
-5,2±5%
10±10%
Выходное напряжение низкого уровня, В
0,4
0,4-0,5
-0,81…-1,02
0,3-2,9
Выходное напряжение высокого уровня
2,4
2,5
-1,62…-1,85
7,2-8,2
Нагрузочная способность
10
10-30
10
50
Частота переключения триггеров, МГц
До 35
До 130
До 300
До 125
Помехоустойчивость, В
0,4
0,3-0,4
0,12-0,15
1,5
Работа переключения (Р*t),nДж
30-10
4-57
30-50
0,008-0,1
Входной ток низкого уровня, мА
0,1…-2
-0,1…-2
0,25-3
-5*
Входной ток высокого уровня, мА.
0,02-0,04
0,20-0,05
0,5 мкА
0,05мкА
Цифровые микросхемы развивались в следующей последовательности: резистивно-транзисто ная логика (РТЛ), диодно-транзисторная логика (ДТЛ), транзисторно-транзис орная логика (ТТЛ), эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ), транзисторно-транзис орная логика с диодами Шотки (ТТЛШ). В этих определениях слово «логика» подразумевает понятие «электронных ключ».
Все перечисленные выше микросхемы выполнены на базе биполярных транзисторов. Наряду с ними широкое распространение получили микросхемы на МОП - структурах (на транзисторах р- и п-типов с обогащённым каналом, КМОП - схемы на дополняющих транзистора). Серии РТЛ, РЕТЛ
промышленностью в настоящее время не выпускаются, но ещё используются только для комплектации в серийной РЭА. Наиболее широкое распространение в современной аппаратуре получили серии микросхем ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на КМОП-структурах, так как ни отличаются более высоким уровнем интеграции и обладают большим функциональным разнообразием.
Параметры микросхем конкретной серии в основном определяются параметрами базовых элементов логики. К основным параметра относятся:
1) Быстродействие.
Быстродействие определяется динамическими параметрами цифровых микросхем, к которым относятся:
t1,0 - время переходя сигнала на выходе микросхемы из состояния логической «1» в состояние логического «0»;
t0,1 - время перехода из состояния низкого уровня в состояние высокого;
t1,0зд - время задержки включения;
t0,1зд - время задержки выключения;
t1,0здр - время задержки распространия при включении;
t0.1здр - время задержки распространия при выключении;
tздрср - среднее время задержки распространения сигнала является усреднённым параметром быстродействия микросхемы, используемым при расчёте временных характеристик последовательно включённых цифровых микросхем. Среднее время задержки определяется по формуле 1.
tздрср = 0.5*( t1,0здр + t0.1здр ) (1)
fp - рабочая частота.
2) Потребляемая мощность.
В зависимости от технологии микросхем, мощности, потребляемые при состоянии логического «0» и «1» могут отличаться. Поэтому мощность, потребляемая логическими элементами в динамическом режиме, определяется по формуле 2.
Рпотср = 0,5(Р0пот + Р1пот) (2)
где Р0пот - мощность потребляемая микросхемой при состоянии выхода «0»;
Р1пот - мощность при выходном состоянии «1».
Некоторые логические элементы кроме статической средней мощности характеризуются мощностью, потребляемой на максимальной частоте переключения, когда токи в цепях питания возрастают во много раз к таким схемам относятся микросхемы КМОП технологии, которые потребляют микроамперы, если нет переключающих сигналов.
Допустимы уровень напряжения помехи логического элемента определяется уровнем входного напряжения, при котором ещё не происходит ложное срабатывание микросхемы.
3) Помехоустойчивость.
В статическом режиме помехоустойчивость определяется по низкому U0пом и высокому U1пом уровням. Значения U0пом и U1пом определяют с помощью передаточных характеристик. Помехоустойчивость в динамическом режиме зависит от длительности, амплитуды и формы импульса помех, а так же от запаса статистической помехоустойчивости и скорости переключения логического элемента.
4) Коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность) Краз.
Определяет число входов аналогичных элементов, которое может быть подключено к выходу предыдущего элемента без нарушения его работоспособности. С увеличением нагрузочной способности разширяются возможности применения цифровых микросхем и уменьшается число корпусов в разрабатываемом устройстве. Но при этом ухудшаются помехоустойчивость и быстродействие микросхемы и возрастает потребляемая мощность.
5) Коэффициент объединения по входу Коб.
Определяет максимальное число входов цифровых микросхем.
Рассмотрим недостатки и преимущества ТТЛ, КМОП и ЭСЛ логики:
1) Транзисторно-транзис орная логика (ТТЛ) и транзисторно-транзис орная логика с диодом Шоттки (ТТЛШ).
Достоинства:
- Высокое быстродействие;
- Обширная номенклатура;
- Хорошая помехоустойчивость.
Недостаток: Микросхемы обладают большой потребляемой мощностью.
Поэтому на смену микросхемам серии 155 и т.д. выпускают микросхемы К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с коллекторными переходами зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньше размеров, что уменьшает ёмкости их р-n-переходов. В результате при незначительном увеличении быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить её потребляемую мощность примерно в 4…5 раз.
2) МОП транзисторная логика (МОПТЛ), МОП (МДТ) - металл-окисел (диэлектрик) - полупроводник.
Достоинства:
- Большая помехоустойчивость;
- Высокая нагрузочная способность;
- Высокая степень интеграции.
Недостаток: Низкое быстродействие.
3)МОП транзисторная логика на комплиментарных ключах (КМОПТЛ).
Достоинства:
- Выше быстродействие, по сравнению с МОПТЛ;
- Меньше напряжение питания (Uпит);
- Большая степень интеграции.
Недостаток: Быстродействие меньше, чем у ЭСЛ, но по мере развития технологий этот недостаток устраняется.
4) Эмитторно-связная логика (ЭСЛ).
Достоинства:
- Высокое быстродействие (малое время задержки распространения сигнала);
- Применение на выходах эмиттерных повторителей обеспечивает ускорение процесса перезарядки ёмкостей, подключённым к выходам;
-Улучшение частоты характеристики транзисторов;
- Высокая нагрузочная способность;
- Широкие логически возможности, т.к. схема имеет два выхода.
Недостатки:
- Большая потребляемая мощность, т.к. в схеме переключаются большие токи;
- Сравнительно низкая помехоустойчивость элемента, т.к. выбран малый перепад логических уровней U1 - U0 = 0,8.
Проанализировав информацию и сопоставить данные с заданием, можно сказать, что для дипломного проекта отдадим предпочтение более быстродействующим сериям ТТЛШ и КМОП. Отметим также, цифровые микросхемы ТТЛШ остаются основой построения вычислительных устройств, а также эта серия отличается наибольшим диапазоном выбора микросхем. Широкое применение получили микросхемы, в которых используются диоды и транзисторы с эффектом Шотки. Использование диодов Шотки позволило уменьшить потребляемую мощность и время задержек. К достоинствам КМОП микросхем можно отнести высокое быстродействие, меньшее напряжение питания (Uпит), большая степень интеграции. Также микросхем ТТЛШ и КМОП серий отличает широкий функциональный набор элементов. 3.1.1 Микросхемы.
1) Микросхема К555АП5 (DD19) представляет собой два четырёхканальных формирователя с тремя состояниями на выходе. Содержит 232 интегральных элемента. Корпус типа 201.16-8, масса не более 3,6 г.Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 УГО К555П5
Назначение выходов: 1 - вход разрешения передачи информации E1; 2 - вход нулевого разряда D1.0; 3 - выход третьего разряда Z2.3 (три состояния); 4 - вход первого разряда D1.1; 5 - выход второго разряда Z2.2 (три состояния); 6 - вход второго разряда D1.2; 7 - выход первого разряда Z2.1 (три состояния); 8 - вход третьего разряда D1.3; 9 - выход нулевого разряда Z2.0 (три состояния); 10 - общий; 11 - вход нулевого разряда D2.0; 12 - выход третьего разряда Z1.3
(три состояния); 13 - вход первого разряда D2.1 ; 14 - выход второго разряда Z2.1 (три состояния); 15 - вход второго разряда D2.2 ; 16 - выход первого разряда Z1.1 (три состояния); 17 - вход третьего разряда D2.3; 18 - выход нулевого разряда Z1.0 (три состояния); 19 - вход разрешения передачи информации E2; 20 - напряжение питания.
Таблица 3. Таблица истинности
Входы
Выходы
E1
E2
Di
Z1
Z1
0
0
1
1
0
1
0
1
D
D
D
D
D
D
Z
Z
D
Z
D
Z
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;
Выходное напряжение низкого уровня: ? 0,5В;
Выходное напряжение высокого уровня: ? 2В;
Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ? 46 мА;
Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ? 23 мА;
Ток потребления при включённом состоянии выходов: ? 54 мА;
Входной ток низкого уровня: ? |-20| мА;
Входной ток высокого уровня: ? 20 мкА;
Выходной ток выключенного состояния низкого уровня: ? |-20| мкА;
Выходной ток выключенного состояния высокого уровня: ? 20 мкА;
Ток короткого замыкания: -225…-40 мА;
Потребляемая мощность: 297 мВт;
Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния высокого уровня в состояние низкого уровня от входа D до выхода Z: ? 18 нс;
Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния низкого уровня в состояние высокого уровня от входа D до выхода Z: ? 18 нс;
Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в состояние низкого уровня от входа E1 до выхода Z и от входа E2 до выхода Z: ? 30нс
Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния низкого уровня в выключенное состояние от входа E1 до выхода Z и от входа E2 до выхода Z: ? 35 нс;
Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в состояние высокого уровня от входа E1 до выхода Z и от входа E2 до выхода Z: ? 23нс
Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния высокого уровня в выключенное состояние от входа E1 до выхода Z и от входа E2 до выхода Z: ? 45 нс;
Коэффициент разветвления по выходу: 60.
2) Микросхема К555АП6 (DD1) представляет собой восьмиканальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями на выходе. Содержит 230 интегральных элементов. Корпус типа 201.16-8, масса не более 3,6 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 УГО К555АП6
Назначение выходов: 1 - вход выбора данных SED0/D1; 2 - вход/выход первого канала шины D0 (три состояния); 3 - вход/выход второго канала шины D0 (три состояния); 4 - вход/выход третьего канала шины D0 (три состояния); 5 - вход/выход четвёртого канала шины D0 (три состояния); 6 - вход/выход пятого канала шины D0 (три состояния); 7 - вход/выход шестого канала шины D0 (три состояния); 8 - вход/выход седьмого канала шины D0 (три состояния); 9 - Вход/выход восьмого канала шины D0 (три состояния); 10 - общий; 11 - Вход/выход восьмого канала шины D1 (три состояния);
12 - вход/выход седьмого канала шины D1 (три состояния); 13 - вход/выход шестого канала шины D1 (три состояния); 14 - вход/выход пятого канала шины D1 (три состояния); 15 - вход/выход четвёртого канала шины D1 (три состояния); 16 - вход/выход третьего канала шины D1 (три состояния); 17 - вход/выход второго канала шины D1 (три состояния); 18 - вход/выход первого канала шины D1 (три состояния); 19 - вход разрешения состояния высокого импеданса; 20 - напряжение питания.
Таблица 4. Таблица истинности.
Вход
Режим
EZ
SED0/D1
0
0
1
0
1
x
Передача от D1 к Z1
Передача от D0 к Z0
Состояние выключено
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;
Выходное напряжение низкого уровня: ? 0,5В;
Выходное напряжение высокого уровня: ? 2В;
Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ? 90 мА;
Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ? 70 мА;
Ток потребления при включённом состоянии выходов: ? 95 мА;
Входной ток низкого уровня: ? |-0,2| мА;
Входной ток высокого уровня: ? 20 мкА;
Выходной ток выключенного состояния низкого уровня: ? |-20| мкА;
Выходной ток выключенного состояния высокого уровня: ? 20 мкА;
Потребляемая мощность: 473 мВт;
Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния высокого (низкого) уровня в состояние низкого (высокого) уровня напряжения от входа шины D0 до выхода Z0 и от входа D1 до выхода Z1: ? 18 нс;
Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в состояние низкого (высокого) уровня напряжения на выходе Z1, Z0 от входа разрешения состояния высокого импеданса EZ: ?40нс;
Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния низкого уровня (высокого) в выключенное состояние на выходе Z1, Z0 от входа разрешения состояния высокого импеданса EZ: ? 45 нс;
Коэффициент разветвления по выходу: 60.
3) МикросхемаК555ИР23 (DD3) представляет собой синхронный регистр восьмиразрядный буферный с инверсный (импульсным) управлением с начальной установкой информации. Выходы имеют 3 состояния. Содержит 365 интегральных элементов. Корпус типа 238.16-1, масса не более 3.6 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 3.
Рисунок 3 УГО К555ИР23
Назначение выводов: 1- вход разрешения считывания ER; 2 - выход первого разряда (три состояния) Q1; 3 - вход информационный первого разряда D1; 4 - вход информационный второго разряда D2; 5 - выход второго разряда Q2 (три состояния); 6 - выход третьего разряда Q3 (три состояния); 7 - вход информационный третьего разряда D3; 8 - вход информационный четвёртого разряда D4; 9 - выход четвёртого разряда Q4 (три состояния); 10 - общий; 11 - вход синхронизации С; 12 - выход пятого разряда (три состояния) Q5; 13 - вход информационный шестого разряда D5; 14 - вход информационный шестого разряда Q6; 15 - выход шестого разряда Q6 (три состояния); 16 - выход седьмого разряда Q7; 18 - вход информационный восьмого разряда D8; 19 - выход восьмого разряда Q8 (три состояния); 20 - напряжение питания.
Таблица 5. Таблица истинности
Выходы
Выходы
Режим
ER
Di
C
Qi
0
D
D
Передача
0
0
0
X
X
X
0
1
Q(n-1)
Q(n-1)
Q(n-1)
Считывание
1
D
Z
Запись
1
1
1
X
X
X
0
1
Z
Z
Z
Хранение
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;
Выходное напряжение низкого уровня: ? 0,5В;
Выходное напряжение высокого уровня: ? 2,4В;
Ток потребления: ? 45 мА;
Входной ток низкого уровня: ? |-0,4| мА;
Входной ток высокого уровня: ? 20 мкА;
Выходной ток в состоянии «выключено»: ? |-20| мкА;
Потребляемая мощность: 210 мВт;
Время задержки распространения сигнала при выключении от входа С до выхода Q: ? 28 нс;
Время задержки распространения сигнала при включении от входа С до выхода Q: ? 34 нс;
Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в низкий уровень от входа ER До выхода Q: ? 31 нс;
Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в высокий уровень от входа ER До выхода Q: ? 28 нс;
Время задержки распространения при переходе из низкого уровня в выключенное состояние от входа ER До выхода Q: ? 31 нс;
Время задержки распространения при переходе из высокого уровня в выключенное состояние от входа ER До выхода Q: ? 32 нс;
Коэффициент разветвления по выходу: 30.
4) Микросхема К555КП11 представляет собой четырёхразрядный селектор 2-1 без инверсии с тремя устойчивыми состояниями. Содержит 133 инверсных элементов. Корпус типа 238.16-2, масса не более 1,2 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 4.
Рисунок 4 УГОК555КП11
Назначение входов: 1 - вход выборки канала V; 2 - вход A0; 3 - вход B0; 4 - выход Y0; 5 - вход A1; 6 - вход B1; 7 - выход Y1; 8 - общий; 9 - выход Y2; 10 - вход B2; 11 - вход A2; 12 - выход Y3; 13 - вход B3; 14 - вход F3; 15 - вход разрешения разряда W; 16 - напряжение питания.
Таблица 6. Таблица истинности
Вход
Выход
W
V
A0 - A3
B0 - B3
Y0 - Y1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
X
0
1
X
X
X
X
X
0
1
X
0
1
0
1
Z
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;
Выходное напряжение низкого уровня: ? 0,48В; ? 0,5В;
Выходное напряжение высокого уровня: ? 2,5В; ? 2,4В;
Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ? 13,6 мА;
Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ? 9,7мА;
Ток потребления в состоянии «выключено»: ? 14,5 мА;
Входной ток низкого уровня по выводу 1: ? |-0,76| мА;
Входной ток низкого уровня по выводу 2, 3, 5, 6,10,11,13, 14, 15: ? |-0,38|мА;
Входной ток высокого уровня по выводу 1: ? 6 мкА;
Входной ток высокого уровня по выводу , 3, 5, 6,10,11,13, 14, 15: ? 3 мкА;
Выходной ток низкого уровня в состоянии «выключено»: ? |-3| мкА;
Выходной ток высокого уровня в состоянии «выключено»: ? 3 мкА;
Потребляемая мощность: 55 мВт;
Время задержки распространения при включении (выключении) по выводам 1, 2, 3, 4, 7, 9, 12: ? 21 нс;
Время задержки перехода из состояния низкого уровня в третье состояние по выводам от 15 до 4, 7, 9, 12: ? 31 нс;
Время задержки перехода из состояния высокого уровня в третье состояние по выводам от 15 до 4, 7, 9, 12: ? 41 нс;
Время задержки перехода из третьего состояния в состояние низкого (высокого) уровня по выводам от 15 до 4, 7, 9, 12: ? 30 нс;
Коэффициент разветвления по выходу: 20.
5) Микросхема К555ЛА13(DD12, DD20) представляет собой четыре логических буферных элемента 2И-НЕ с открытым коллектором. Содержит 48 интегральных элементов. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г. и 201.14-8, 2102.14-2 масса не более 2,3 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 УГО К555ЛА13
Назначение выводов: 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 - входы; 3, 6, 8, 11 - выходы; 7 - общий; 14 - напряжение питания.
Таблица 7. Таблица истинности
Вход
Выход
1 (4, 9, 12)
2 (5, 10, 13)
3 (6, 8, 11)
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;
Выходное напряжение низкого уровня при /?вых = 12 мА: ? 0,4 В;
Выходное напряжение низкого уровня при /?вых = 24 мА: ? 0,5 В;
Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ? 2 мА;
Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ? 12мА;
Входной ток низкого уровня: ? |-0,4| мА;
Входной ток высокого уровня: ? 20 мкА;
Выходной ток высокого уровня: ? 0,25 мкА;
Потребляемая мощность: 36,7 мВт;
Время задержки распространения при включении: ? 28 нс;
Время задержки распространения при выключении: ? 32 нс;
Коэффициент разветвления по выходу: 60.
Предельно допустимые режимы эксплуатации
Максимальное входное напряжение низкого уровня: 0,4 В;
Минимально входное напряжение высокого уровня: 2,7 В;
Максимальный выходной ток высокого уровня: 0,25 мА;
Максимальный выходной ток низкого уровня при U?вых = 0,4 В: 12 мА;
Максимальный выходной ток низкого уровня при U?вых = 0,5 В: 24 мА;
Температура окружающей среды: -10…+70 ?С
6) Микросхема К555ЛН3 (DD4, DD9-18, DD22, DD23) представляет собой шесть инверторов с открытым коллекторным выходом. Содержат 42 интегральных элемента. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г. и 201.14-8, масса на более 2,3 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 6.
Рисунок 6 УГО К555ЛН3
Назначение выходов: 1 - вход Х1; 2 - выход Y1; 3 - вход Х2; 4 - выход Y2; 5 - вход Х3; 6 - выход Y3; 7 - общий; 8 - выход Y4; 9 - вход Х4; 10 - выход Y5; 11 - вход Х5; 12 - выход Y6; 13 - вход Х6; 14 - напряжение питания.
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;
Выходное напряжение низкого уровня: ? 0,5 В;
Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ? 6,6 мА;
Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ? 2,4мА;
Входной ток низкого уровня: ? |-0,36| мА;
Входной ток высокого уровня: ? 20 мкА;
Ток утечки на выходе: ? 100 мкА;
Потребляемая мощность: 23,63 мВт;
Время задержки распространения сигнала при включении: ? 28 нс;
Время задержки распространения сигнала при выключении: ? 32 нс;
Коэффициент разветвления по выходу: 20.
7) Микросхема К572ПА1А (DA1-DA4) представляет собой 10-разрядный умножающий цифро-аналоговый преобразователь. Предназначены для преобразования 10-разрядного прямого параллельного двоичного кода на цифровых входах и ток на аналоговом выходе, который пропорционален значениям кода и опорного напряжения. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 7.
Рисунок 7 УГО К572ПА1А
В состав ИС входят резисторная матрица типа R-2R, усилители-инверторы для управления токовыми ключами и токовые двухпозиционные ключи. Для работы в режиме с выходом по напряжению подключаются внешние источники опорного напряжения (ИОН) и операционный усилитель с целью отрицательной обратной связи, работающей в режиме суммирования токов. Содержат 144 интегральных элемента. Корпус типа 201.16-8, масса не более 2 г. и 238.16-1, масса не более 1,2 г.
Назначение выводов: 1 - аналоговый выход 1; 2 - аналоговый выход 2; 3 - общий; 4 - цифровой вход 1 (старший разряд); 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 - цифровые входы 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; 13 - цифровой вход 10 (младший разряд); 14 - напряжение питания; 15 - опорное напряжение; 16 - выход резистора обратной связи.
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания 15В ± 10%;
Ток потребления: ? 2 мА;
Ток утечки на выходе: ? 200 нА;
Среднее значение входного тока по цифровым входам: ? 1 мкА;
Входной ток при Uоп = 10 В: ? 2 мА;
Дифференциальная нелинейность от полной шкалы (ПШ): -0,1…+0,1%ПШ;
Абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы: -30…+30%ПШ;
Время установления выходного тока: ? 5 мкс.
Предельно допустимые режимы эксплуатации
Напряжение питания: 13,5…16,5 В;
Опорное напряжение: 10,22…10,26 В;
Входное напряжение высокого уровня: 3,6…Uп В;
Входное напряжение низкого уровня: 0…0,8 В;
Температура окружающей среды: -10…+70 ?С.
Порядок подачи режимов на ИС: потенциал земли, напряжение питания, опорное напряжение, напряжение на цифровые входы. Порядок снятия режимов должен быть обратным. Для входных напряжений менее 5,5 В порядок подачи режимов произвольный.
Опорное напряжение может быть задано любой полярности и формы.
Незадействованные цифровые входы должны быть соединены с землёй или объединены с другими входами
На выходы 1 и 2 не рекомендуется подавать напряжение менее |-100| мВ и более Uп. На выводы ИС, кроме выводов 1, 2 и 15, не рекомендуется подавать напряжение менее 0 В и более Uп.
8) Микросхема КР574УД2А (DD23, DD24) представляет собой сдвоенный операционный усилитель средней точности с большим входным сопротивлением. Применяются для создания активных фильтров, повторителей, интеграторов, суммирующих усилителей, схем дискретизации, входных усилителей датчиков различных физических величин. Не имеют внутренней частотной коррекции. Содержат 74 интегральных элемента. Корпус типа 301.8 - 2, масса не более 1,5 г и 2101.8 - 2, масса не более 1 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 8.
Рисунок 8 УГО КР574УД2А
Назначение выходов: 1 - вход инвертирующий; 2 - вход не инвертирующий; 3 - напряжение питания (+Uп); 4 - вход не инвертирующий; 5 - вход инвертирующий 2; 6 - выход; 7 - напряжение питания (- Uп); 8 - выход .
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания: ± 15В;
Максимальное выходное напряжение при Rн ? 10 кОм: ? 10 В;
Напряжение смещения нуля (при Rн ? 10 кОм): ? 50 мА;
Номинальное напряжение шума при f = 1 кГц, Rг = 0: ? 150 нВ/Гц;
Ток потребления: ? 5 мА;
Входной ток: ? 1 нА;
Разность входных токов: ? 5 нА;
Коэффициент усиления напряжения при Rн ? 10 кОм: ? 25*10?;
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений: ? 60 дБ;
Максимальная скорость нарастания: ? 5 В/мкс;
Частота единичного усиления: ? 1 МГц.
Предельно допустимые режимы эксплуатации
Напряжение питания: ±13,5…±16,5 В;
Синфазное входное напряжение: 5 В;
Входное напряжение: ±10 В;
Рассеивающая мощность ? 350 мВт;
Сопротивление нагрузки: ? 10 кОм;
Температура окружающей среды: -45…+70 ?С.
9) Микросхема представляет КР580ВВ55А (DD5-DD8) собой программируемый параллельный интерфейс. Применяет ся в качестве элемента ввода/вывода общего назначения, сопрягающего различные типы переферийных устройств с магистралью данных систем обработки информации. Обмени информацией осуществляеться через 8 - разрядный двунаправленный трёхстабильный канал данных (D). Для связи с переферийными устройствами используются 24 линии ввода/вывода, сгруппированные в три 8-разрядных канала (ВА, ВВ, ВС), направление передачи информации и режим работы которых определяются программным способом. Содержит 1600 интегральных элементов. Корпус типа 201.16-8 масса не более 6 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 9.
Рисунок 9 УГОК580BB55А
Назначение выводов: 1, 2, 3, 4 - входы/выходы канала А; 5 - чтение информации; 6 - выбор микросхемы; 7 - общий; 8, 9 - адрес (младшие разряды); 10…17 - входы/выходы канала С; 18, 19,20, 21, 22, 23, 24, 25 - входы/выходы канала В; 26 - напряжение питания; 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 - входы/выходы канала данных; 35 - установка и исходное состояние; 36 - запись информации; 37, 38, 39, 40 - входы/выходы канала А.
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;
Выходное напряжение высокого уровня по каналам А, В, С, D: ? 2,4 В;
Выходное напряжение низкого уровня по каналам А, В, С, D: ? 0,45 В;
Ток потребления: ? 120 мА;
Выходной ток к состоянии «выключено»: ? 10мА;
Ток утечки по управляющим входам: ? |-10| мкА
Входной ток высокого уровня по каналам В и С: -1…-4 мА;
Время установления данных D7…D0 относительно сигнала RD: ? 250 нс;
Длительность сигнала RD: ? 300 нс;
Длительность сигнала WR: ? 400 нс;
Время установления адреса А1, А0 и сигнала CS относительно сигнала WR: 0 нс;
Время сохранения канала ВА, ВВ относительно сигнала WR: ? 350 нс;
Предельно допустимые режимы эксплуатации
Максимальное напряжение питания: 5,25 В;
Максимальное напряжение на вводах высокого уровня: 5,25 В;
Максимальное напряжение на выводах низкого уровня: 0,8 В;
Максимальный выходной ток высокого уровня: |-0,2| мА;
Максимальный выходной ток низкого уровня: 1,7 мА;
Максимальная ёмкость нагрузки: 190 пФ;
Температура окружающей среды: -10…+70 ?С. 3.1.2 Транзисторы.
Транзимстор - трёхэлектродный полупроводниковый электронный прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.). В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.
Вся современная цифровая техника построена, в основном, на полевых МОП (металл-оксид-полупро одник)-транзисторах (МОПТ), как более экономичных, по сравнению с БТ, элементах. Иногда их называют МДП (металл-диэлектрик-по упроводник)- транзисторы. Транзисторы изготавливаются в рамках интегральной технологии на одном кремниевом кристалле (чипе) и составляют элементарный «кирпичик» для построения микросхем памяти, процессора, логики и т. п. Размеры современных МОПТ составляют от 90 до 32 нм. На одном современном чипе (обычно размером 1--2 см?) размещаются несколько (пока единицы) миллиардов МОПТ. На протяжении 60 лет происходит уменьшение размеров (миниатюризация) МОПТ и увеличение их количества на одном чипе (степень интеграции), в ближайшие годы ожидается дальнейшее увеличение степени интеграции транзисторов на чипе. Уменьшение размеров МОПТ приводит также к повышению быстродействия процессоров. Каждую секунду сегодня в мире изготавливается полмиллиарда МОП - транзисторов.
Характеристики выбранных биполярных транзисторов представлены в таблице 8.
Таблица 8. Характеристики биполярных транзисторов
Тип
B1-B2/Iк
мсим/мА
Fт, МГц
Iко, мкА
Uкб, В
Uкэ/R, В/кОм
Uэб, В
Iкм/Iкн мА/мА
Pк мВт
Канал
КТ361Г
50-350/1
250
1
35
35/10
4
50/
150
P-N-P
КТ805АМ
15- 35/2
20
160/10
5
5/8
2
/30
3.3
NPN
КТ814Б
40 /0.15
3
50/100
5
1.5/3
0.5
1/10
10
PNP
КТ972А
750 /1
200
60/1к
5
4/
/8
15.6
NPN
КТ973А
750 /1
200
60/1к
5
4/
/8
15.6
PNP
Условные обозначения электрических параметров биполярных транзисторов:
B1-B2/Iк статический коэффициент передачи тока
Fт предельная частота коэффициента передачи тока
Iко обратный ток коллектора
Uкб максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база
Uэб максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база
Uкэ/R максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер (Uкэ) при заданной величине сопротивления, включенного между базой и эмиттером ®
Iбм предельно допустимый постоянный ток базы
Iкм/Iкнас предельно допустимый постоянный (Iкм) ток коллектора предельно допустимый ток коллектора в режиме насыщения (Iкнас)или в импульсе
Pк максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе
Pк/Pт максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на транзисторе без теплоотвода (Pк) и с теплоотводом (Pт).
Rпк тепловое сопротивление перехода коллектор-корпус транзистора
Корпус биполярного транзистора КТ361Г (VT1-VT9, VT14-VT21, VT26-VT29) представлен на рисунке 11:
Рисунок 11 Корпус КТ361Г
Корпус биполярного транзистора КТ805АМ (VT34, VT36, VT38, VT40) представлен на рисунке 12:
Рисунок 12 Корпус КТ805АМ
Корпус биполярных транзисторов КТ814Б (VT10-VT13, VT22-VT25), КТ972А (VT30-VT33), КТ973А (VT35, VT37, VT39, VT 41) представлен на рисунке 13:
Рисунок 12 Корпус КТ814Б, КТ972А, КТ973А 3.1.3 Резисторы.
Резистор - пассивный элемент электрической цепи.
Резисторы классифицируются на:
- постоянные резисторы, сопротивление которых не регулируется;
- переменные регулируемые резисторы (потенциометры, реостаты, подстроечные резисторы);
- нелинейные, которые не являются обычными резисторами из-за нелинейности ВАХ;
- терморезисторы с большой зависимостью сопротивления от температуры;
- фоторезисторы, сопротивление зависит от освещённости;
- тензорезисторы , сопротивление зависит от деформации резистора;
- магниторезисторы и др.
По используемому материалу резисторы классифицируются на:
1) Проволочные резисторы. Представляют собой кусок проволоки с высоким удельным сопротивлением намотанный на какой-либо каркас. Могут иметь значительную паразитную индуктивность. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода.
2) Плёночные металлические резисторы. Представляют собой тонкую
плёнку металла с высоким удельным сопротивлением, напылённую на керамический сердечник, на концы сердечника надеты металлические колпачки с проволочными выводами. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке прорезается канавка. Это наиболее распространённый тип резисторов.
3) Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлургическая лента.
4) Угольные резисторы. Бывают плёночными и объёмными. Используют высокое удельное сопротивление графита.
5) Полупроводниковые резисторы. Используется сопротивление слаболегированного полупроводника. Эти резисторы могут иметь большую нелинейность вольт-амперной характеристики. В основном используются в составе интегральных микросхем, где применить другие типы резисторов труднее.
Постоянные непроволочные общего применения неизолированные резисторы С2-33Н предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах.
Выпускаемые промышленностью резисторы одного и того же номинала имеют разброс сопротивлений. Значение возможного разброса определяется точностью резистора. Выпускают резисторы с точностью 20 %, 10 %, 5 %, и т. д. вплоть до 0,1 %.
Резисторы С2-33Н удовлетворяют требованиям ГОСТ 24238 и изготавливаются в соответствии с техническими условиями ОЖО.467.173 ТУ (приёмка "ОТК") и ОЖО.467.093 ТУ (приёмка "5").
Резисторы С2-33Н изготавливают в двух исполнениях - предназначенном для ручной и предназначенном для автоматизированной сборки аппаратуры.
Резисторы С2-33Н , предназначенные для автоматизированной сборки аппаратуры, соответствуют ГОСТ 20.39.405, конструктивно-технол гическая группа I, исполнение 1.
Резисторы С2-33Н изготовляют во все климатическом исполнении В2.1 по ГОСТ 15150.
Условное обозначение резистора С2-33Н при заказе и в конструкторской документации должно состоять из слова «Резистор», сокращенного условного обозначения резистора, номинальной мощности рассеяния, обозначения изолированного исполнения (буква И), полного обозначения номинального сопротивления и допускаемого отклонения по ГОСТ 28883-90, группы по уровню шумов (только для класса А и Б), группы по температурному коэффициенту сопротивления (только для группы В), обозначения автоматизированного монтажа (буква А), обозначения варианта по стабильности (буква К), обозначения ТУ.
Промежуточные значения номинального сопротивления резисторов С2-33Н соответствуют ряду Е96 для резисторов с допускаемыми отклонениями ±1, ±2%
Корпус резисторов С2-33Н представлен на рисунке 13.
Рисунок 13 Корпус ресизисторов С2-33Н
Таблица 11. Основные размеры резисторов
Вид резистора
L, мм
D, мм
l, мм
d, мм
Масса, не более, г
С2-33НВ-0,5
10,8-1,3
4,2-0,8
25+5
0,8±0,1
0,8
В таблицах 12 представлены основные технические характеристики резисторов.
Таблица 12. Основные технические данные резисторов С2-33.
Вид резистора
Номинальная мощность рассеяния. Вт
Пределы номинального сопротивления, мОм
Допускаемые отклонения сопротивления, %
Предельное рабочее напряжение постоянного тока или ампл. значение переменного тока, В
С2-33НВ-0,5
0,5
1 - 1000
±1; ±2
2500
3.1.4 Диоды.
Диод - двухэлектродный электронный прибор, проводящий ток только в одном направлении. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (т.е. имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу -- катодом.
Диоды бывают как электровакуумными (кенотроны), так и полупроводниковыми. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.
Специальные типы диодов:
- Стабилитроны (диод Зенера (Зинера)). Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения;
- Туннельные диоды (диоды Лео Исаки). Диоды, существенно использующие квантовомеханические эффекты. Имеют область т. н. «отрицательного сопротивления» на вольт-амперной характеристике. Применяются как усилители, генераторы и пр.;
- Варикапы. Используется то, что запертый p--n-переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от обратного напряжения;
- Светодиоды (диоды Генри Раунда). В отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном;
- Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют лазерный резонатор, излучают когерентный свет;
- Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света;
- Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне;
- Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении;
- Лавинно-пролётный диод. Диод, работающий за счёт лавинного пробоя;
- Магнитодиод. Диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода;
- Стабисторы. При работе используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий «прямому напряжению» на диоде;
- Смесительный диод -- предназначен для перемножения 2-ух высокочастотных сигналов;
1) Диод Д310 (VD1-VD8, VD19-VD26) германиевый диффузионный. Выпускается в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Масса диода не более 0,7 г.
Электрические параметры
Постоянное прямое напряжение при Iпр = 0,5 А при 298 К: ? 0,55 В;
Постоянное прямое напряжение при Iпр = 0,5 А при 213 К: ? 0,7 В;
Импульсное прямое напряжение при Iпр.н = 0,8 А: ? 2,4 В;
Постоянный обратный ток при Uобр = 20 В при123 К и 298 К: ? 20 мкА;
Постоянный обратный ток при Uобр = 20 В при 243 К: ? 150 мкА;
Общая ёмкость при Uобр = 20 В: ? 15 пФ;
Время прямого восстановления: ? 0,15 мкс;
Время обратного восстановления: ? 0,3 мкс.
Предельные эксплуатационные данные
Постоянное или импульсное обратное напряжение при температуре от 213 до 343 К: 20 В;
Однократная перегрузка по обратному напряжению в течение не более 0,5 с при 298 К: 35 В;
Постоянный прямой ток при температуре от 213 до 343 К: 500 мА;
Импульсный прямой ток при 213 до 343 К: 800 мА;
Средний выпрямляемый ток при температуре от 213 до 343 К: 250 мА;
Однократная перегрузка по прямому току в течение не более 0,5 с при 298 К: 1500 мА
Средняя рассеиваемая мощность при температуре от 213 до 343 К: 275 мВт;
Температура окружающей среды: 213…343 К.
2) Диод КД522Б (VD9-VD18, VD27-VD36) кремниевый эпитаксиально-планар ый. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Диод номеруется тремя чёрными кольцевыми полосками на корпусе у положительного вывода. Масса диода не более 0,15 г.
Электрические параметры
Постоянное прямое напряжение при Iпр = 100 мА при 298 К: ? 1,1 В;
Постоянное прямое напряжение при Iпр = 0,5 А при 218 К: ? 1,5 В;
Постоянный обратный ток при Uобр = 50 В при 298 К: ? 5 мкА;
Постоянный обратный ток при Uобр = 50 В при 358 К: ? 50 мкА;
Заряд переключения при Iпр = 50 мА, Uобр.н = 10 В, Iотсч = 2 мА: 400 пКл;
Общая ёмкость при Uобр = 0 В: ? 4 пФ;
Время обратного восстановления: ? 4 нс.
Предельные эксплуатационные данные
Постоянное обратное напряжение при температуре от 213 до 353 К: 50 В;
Импульсное обратное напряжение при скважности ? 10: 60 В;
Однократная перегрузка по обратному напряжению в течение не более 0,5 с при 298 К: 35 В;
Средний прямой ток при температуре от 218 до 308 К: 100 мА;
Средний прямой ток при температуре 358 К: 50 мА;
Импульсный прямой ток без превышении среднего прямого тока при 218 до 308 К: 1500 мА;
Импульсный прямой ток без превышении среднего прямого тока при 358 К: 850 мА;
Температура окружающей среды: 218…358 К.
Температура перехода: 398 К.
3) Стабилизатор КС168А кремниевый сплавной. Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Масса стабилизатора не более 1 г.
Электрические параметры
Напряжение стабилизации номинальное при 298 К, Iст = 10 мА: 6,8 В;
Температурный коэффициент напряжения стабилизации в диапазоне рабочей температуры: ± 0,06 %/К;
Постоянное прямое напряжение при 298 К, Iпр = 50 мА: ? 1 В;
Дифференциальное сопротивление при 298 К, Iст = 50 мА: ? 28 Ом;
Дифференциальное сопротивление при 298 К, Iст = 3 мА: ? 120 Ом;
Предельные эксплуатационные данные
Минимальный ток стабилизации: 3мА;
Максимальный ток стабилизации при температуре от 213 до 323 К: 45 мА;
Импульсный прямой ток: 90 мА;
Рассеиваемая мощность при температуре от 213 до 323 К:300 мВт;
Температура окружающей среды: 213…373 К. 3.2 Принцип работы схемы электрической принципиальной.
Схема программатора приведена на чертеже АКВТ.230101.ДП00.14.Э . С помощью шины данных и сигналов управления, идущих с компьютера, программируются четыре микросхемы Д5-Д7. На выходе этих микросхем формируются сигналы, которые через соответствующие буферные каскады подаются непосредственно на панельки для программирования. На адресное пространство программируемой микросхемы сигналы Р0-Р7, Р16-Р23, Р32-Р35 подают высокое напряжение Е1, а сигналы Р8-Р15, Р24-Р31, Р36-Р39 - логические уровни. На шину данных программируемой микросхемы сигналы Р48-Р55 подают высокое напряжение Е1, а сигналы Р56-Р63 - логические уровни. Сигналы Р64-Р69, Р72-Р77, Р80-Р85, Р88-Р93 через ЦАП-ы D8-D11 и усилители формируют значения напряжений Е1-Е4 соответственно. Сигналы Р71, Р79, Р87, Р95 запрещают напряжения Е1-Е4; сигналы Р70, Р79, Р86, Р94 сглаживают фронты этих напряжений. Через линии Р40-Р47 можно прочитать данные программируемой микросхемы.
Разъем Х1 предназначен для стыковки программатора с параллельным портом IBM (стандартным кабелем от принтера). Каждый сигнал IBM обозначен соответствующей буквой.
Сигналы RD, WR, CS - выходные сигналы IBM, обозначены как инверсные. Это означает, что при установке битов 5 и 36 регистра управления порта в единичное состояние соответствующие сигналы будут иметь нулевое значение. Для выходного сигнала программатора CS знак инверсии означает, что при единичном значении этого сигнала соответствующий бит порта регистра состояния читается как нулевой. Названия сигналов, приведенные справа от стрелок, отражают их функциональное назначение.
Разъем Х2 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 +5 вольт, либо подключать к управляемому источнику питания Е1. Кроме того, на разъем выведены еще выходы четырех управляемых источников питания Е1..Е4 и напряжение +5 вольт. С помощью такого набора сигналов и напряжений можно реализовать чтение и прожигание практически любого типа микросхем ПЗУ.
Входные сигналы программатора D0-D7 (выходные сигналы регистра данных параллельного порта IBM) поступают с разъема Х1 на формирователь сигналов IBM, выполненный на микросхеме DD1 типа К555АП6. Эта микросхема представляет собой шинный формирователь, пропускающий 8 сигналов слева направо (когда на входе SD единичное значение сигнала) или справа налево (когда сигнал на входе SD нулевой), если значение сигнала XA на входе EZ нулевое (при единичном значении этого сиг-нала, т.е. в режиме чтения информации с микросхемы ПЗУ, все выходы мик-росхемы переходят в высокоимпедансное состояние).
Сигналы D0...D7 поступают также на регистр сигналов управления, выполненный на микросхеме DD2 типа К555ИР23. Байт из регистра данных порта IBM запоминается в этой микросхеме по положительному фронту сигнала XA, поступающего на вход С микросхемы. 6 выходных сигналов микросхемы используются для выбора одного из портов одной из четырех микросхем КР580ВВ55, а сигнал бита X3 предназначен для открытия формирователя сигналов адреса ПЗУ, выполненного на микросхеме DD17.
Регистр сигналов адреса включает в себя 2 микросхемы (DD5 и DD6) типа КР580ВВ55 и 20 формирователей сигналов, выполненных на логических микросхемах и транзисторах. Каждая из микросхем КР580ВВ55 содержит три 8-битных порта ввода/вывода (порты A, B и С). Все 3 порта микросхемы DD5 и 2 порта (В и С) микросхемы DD6, использующиеся для реализации регистра адреса, настраиваются (программным способом) на вывод. Для записи информации в какой-либо из этих портов сначала в регистр управляющих сигналов (микросхема DD3) записывается соответствующий управляющий байт (нулевое значение на выходе разряда 6 или 7 микросхемы DD3 выбирает одну из микросхем DD5 или DD6, а разряды 0 и 1 выбирают один из трех портов микросхемы), а затем задается нулевое значение сигнала записи (на входе WR микросхем DD5 и DD6). При этом информация с внутренней шины данных программатора (в данном случае это информация из регистра данных параллельного порта IBM) записывается в выбранный порт микросхемы DD5 или DD6. То есть, запись 20-разрядного адреса в регистр адреса осуществляется в несколько этапов. Младший байт адреса записывается в порт В микросхемы DD5, 2-й байт - в порт С микросхемы DD6, 3-й байт - в 4 старших разряда порта В микросхемы DD6. Порт А микросхемы DD5, порт А микросхемы DD6 и 4 младших бита порта В микросхемы DD6 используются для подключения шины адреса микросхемы ПЗУ к повышенному напряжению от регулируемого источника питания.
Рассмотрим формирователь младшего разряда адреса (остальные 19 формирователей аналогичны), который выполнен на микросхемах DD4.1, DD4.2 и транзисторе VT2. Если младший бит 2-го порта (порта В) микросхемы DD5 установлен в единичное состояние, то на выходе формирователя младшего разряда адреса (на выходе микросхемы DD4.1) будет нулевое напряжение. При нулевом значении этого бита выходной транзистор микросхемы DD4.1 (эта ми-кросхема - инвертор с открытым коллектором) закрыт, поэтому напряжение на выходе формирователя определяется состоянием младшего бита 1-го порта (порта А) микросхемы DD5. При единичном значении этого бита транзистор VT2 открыт, поэтому на выход формирователя будет поступать напряжение с уп-равляемого источника питания Е1 (через открытый транзистор VT2 и резистор R5). Если младший бит порта А микросхемы DD5 установлен в нулевое состоя-ние, то транзистор VT5 закрыт В результате на выход формирователя будет поступать через резистор R70 и диод VD9 напряжение +5 вольт.
Такое схемное решение формирователей адресных разрядов позволяет выбрать (программным способом) те контакты микросхемы ПЗУ, на которые требуется подавать напряжение, большее 5 вольт. Для большинства микросхем ПЗУ шина адреса 5-вольтовая. Для них надо устанавливать в нулевое состояние все биты портов А микросхем DD5, DD6 и 4 младших бита порта В микросхемы DD6. При этом транзисторы всех 20 формирователей адресных сигналов будут закрыты.
Регистр данных во многом похож на регистр адреса. Он включает в себя микросхему DD7 типа КР580ВВ55 и 8 формирователей сигналов, выполненных на логических микросхемах и транзисторах. В микросхеме DD8 используются 2 порта (А и В). В порт B записываются 8-разрядные данные, порт A используется для подключения шины данных микросхемы ПЗУ к управляемому источнику питания Е1. В регистре данных ПЗУ используются более мощные транзисторы, чем в регистре адреса ПЗУ. Поэтому формирователи сигналов данных несколько отличаются от рассмотренных ранее формирователей адрес-ных сигналов. При нулевом значении сигнала на входе формирователя млад-шего разряда данных (при нулевом значении бита 0 порта B микросхемы DD8) транзистор VT2 закрыт в любом случае (даже если соответствующий бит порта А микросхемы DD8 установлен в единичное состояние. Это предотвращает перегрузку микросхемы DD12.1. Данные, записываемые в порт В микросхемы DD6, проходят на выходы формирователей сигналов данных без инверсии (поскольку инвертируются 2 раза). Поэтому информация для шины данных ПЗУ задается в прямом коде (в отличие от адреса для микросхемы ПЗУ, который надо задавать в инверсном коде).
Формирователь сигналов данных ПЗУ, предназначенный для передачи сигналов, прочитанных с шины данных микросхемы ПЗУ, на внутреннюю шину программатора, представляет собой порт А микросхемы DD6 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 DD6 (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 DD6 не напрямую, а через диоды VD1, VD3, VD5, VD7, VD19, VD21, VD23, VD29 подключенные через резисторы к напряжению +5 вольт. Это позволяет читать данные из микросхем ПЗУ с открытым коллектором.
Формирователь сигналов адреса ПЗУ, предназначенный для чтения сигналов младшего байта адреса ПЗУ, реализован на микросхеме DD19 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 DD3) байт с установленным в единичное состояние битом 3, а затем задать нулевое значение сигнала чтения (сигнал READ на разъеме Х1).
Порт C микросхемы DD7 и все 3 порта микросхемы DD8 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 DD7 и DD8 информации для управления источниками питания осуществляется так же, как и запись в аналогичные микросхемы регистра адреса (микросхемы DD5 и DD6), рассмотренного ранее. Сначала в регистр сигналов управления (микросхема DD3 на листе 2) записывается байт для выбора требуемого порта (порта C микросхемы DD7 или одного трех из портов микросхемы DD8). 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 DA1 типа К572ПА1А) и усилитель мощности, выполненный на операционном усилителе DD23 и транзисторах VT30, VT34, VT35.
Напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя пропорционально цифровому коду, поданному на входы микросхемы DA1. Это напряжение (его максимальное значение около 7 вольт) подается на вход усилителя. 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 DD7 имеет единичное значение, то микросхема DD13.1 (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 DD13.1 имеет единичное значение, то к входу усилителя подключается конденсатор C3 при этом изменение напряжения на выходе регулируемого источника питания (при изменении управляющего кода в порту C микросхемы DD3) будет происходить плавно, что является необходимым условием для прожигания некоторых типов микросхем ПЗУ.
С помощью шины данных и сигналов управления, идущих с компьютера, программируются четыре микросхемы DD5-DD8. 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 Х2 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.
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 EN1-EN2 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).
Программатор подключают к порту принтера LРТ1 компьютера. Необходимые для программирования данные поступают в блок регистров прибора, выполненный на микросхемах КР580ВВ55А. Все порты этих микросхем (за исключением одного, о котором будет сказано ниже) настраиваются на вывод. Выходы одних регистров соединены с управляющими входами многофункционального коммутатора, других - с аналогичными входами источников постоянного напряжения. Выходы коммутатора и источников соединяются в нужном порядке с выводами программируемой микросхемы. Таким образом, имеется возможность по командам компьютера формировать на этих выводах любые необходимые для программирования последовательности уровней напряжения.
Принципиальная схема узла связи блока регистров с компьютером показана на рис.1 (позиционные обозначения элементов на этой и последующих схемах условны). Для обеспечения нужного порядка обмена данными многие цепи LРТ1 использованы нестандартно. Исключение составляют DАТА1-DАТА8, по которым через формирователь DD1 коды из компьютера поступают на шину данных блока регистров (цепи D0-D7). В какой именно порт и какой микросхемы КР580ВВ55А будет записана эта информация, зависит от кода, предварительно занесенного в регистр адреса DD5. Выходы двух младших разрядов этого регистра соединены с входами А0 и А1 микросхем КР580ВВ55А, а каждый из старших - с входом СS одной из них. Сигнал записи в DD5 подается по цепи AutoLF, а в порты КР580ВВ55А - по цепи INIT.
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. К разъёму Х2 можно подключить любую плату с панелькой под конкретную серию, а также использовать нестандартные панельки под корпуса, например, типа PLCC. 4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1 Технологическая подготовка производства.
Значительный вклад решение проблем сокращения сроков подготовки производства внесла, разработанная в нашей стране Единая система технологической подготовки производства.
ЕСТПП - установленная ГОСТами, стандартами, система организации управления процессом технологической части производства, предусматривающая широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов. Основное назначение ЕСТПП заключается в установлении системы организации и управления процессов для предприятий, выпускающих электронно-вычислител ную аппаратуру в условиях мелкосерийного и серийного производств, можно выделить основные задачи ТПП:
1) Обработка конструкции на технологичность на всех стадиях разработки изделия;
2) Разработка, совершенствование технологических процессов изготовления процессов изготовления процессов, их стандартов;
3) Решение задач организации и управление процессом технологической подготовки производства;
4) Разработка норм времени для построения всей системы технико-экономическо и планово-нормативных расчётов;
5) Решение задач проектирования и изготовления средств технологического оснащения.
Технологически процесс должен быть рациональным в конкретных производственных условиях. Варианты новых технологически процессов или усовершенствованные, действующие должны осуществляться на базе ТПП. Разработка типовых процессов на всех уровнях базируются на использовании научно-технических достижений и передового использования материальных и трудовых ресурсов производства с учётом конкретных производственных условий. Оформляют документы типовых технологических процессов в соответствии с требованиями стандартов ЕСТД. При помощи, вышеперечисленных требований осуществляется выбор технологического оборудования, который должен быть основан на анализе затрат на реализацию технологического процесса в установленный промежуток времени при заданном качестве изделия. Начинаться он должен с анализа формирования типовых поверхностей деталей, сборочных единиц и отдельных методов их обработки, исходя из назначения и параметров изделий.
Выбор оборудования производят по главному параметру, являющемуся наиболее показательным для него, в наибольшей степени выявляет его функциональное назначение и технологические возможности.
Эффективность выбора технологической оснастки должна оцениваться по результатам её внедрения на основе сопоставления фактических затрат с плановыми и учёта эксплуатационно-техни еских показателей производства изготовления изделий. 4.2 Разработка технологического процесса изготовления платы.
Технологическим процессом сборки называется совокупность действий, в результате, которых детали соединяют в сборочные единицы, а сборочные единицы изделие.
Сборочной единицей называют часть изделия, которая может быть собрана отдельно не зависимо от других составных частей. Части, которые подлежат соединению между собой на предприятии изготовителе с помощью свинчивания, клёпки, сварки или пайки. Деталь или сборочная единица, с которой начинается сборка, называется базовой деталью.
Исходной информацией для техпроцесса сборки и монтажа является:
- сборочный чертёж АКВТ.230101.ДП00.14СБ
- схема электрическая принципиальная АКВТ.230101.ДП00.14Э3
- программа выпуска изделий, от которой зависит степень детализации и автоматизации технологического процесса;
- таблица соединений АКВТ.230101.ДП00.14ТБ
К руководящим данным относятся ГОСТы, заводские нормали на материалы, инструменты, оборудование, технические нормы, типовые техпроцессы.
К вспомогательным данным относятся различные справочные данные.
Техпроцессы разрабатываются с учётом последних достижений науки и техники. Это позволяет значительно ускорить технологическую подготовку производства и повысить производительность за счёт применения более совершенствованных методов производства.
Данные технического нормирования, технические характеристики оборудования и оснастку, и ТУ определяют порядок приёмки изделий и методики испытаний. Для разработки техпроцесса необходимо разработать схемы сборочного состава, которые могут быть двух типов: с базовой деталью и веерного типа. Сборка изделий является наиболее ответственным этапом производственного техпроцесса. Технология сборки отличается большим разнообразием в зависимости от последовательности выполнения сборочных соединений, способов их осуществления, применения оборудования и технологической оснастки. Сборка сборочных единиц должна производиться независимо и параллельно, что уменьшает технологический цикл изготовления изделий.
В разрабатываемом техпроцессе применены следующие операции:
1) Комплектовочная операция предназначена для снабжения рабочего места необходимыми деталями, материалами и документацией.
2) Рихтовочная операция элементов состоит в основном из подготовки ИМС и конденсаторов, включая рихтовку и обрезку выводов. Конструкция технологической оснастки для рихтовки и обрезки выводов должна защищать их от повреждений в момент формообразования. При этом должна быть исключена возможность нарушения геометрии корпусов ИМС и конденсаторов. Основным способом формовки выводов является гибка.
3) Лужение выводов осуществляется после их рихтовки, путём погружения их в расплавленный припой ПОС-61 с применением флюса. В операции лужения
выводов необходимо предусмотреть теплоотвод для защиты элементов от перегрева, также необходимо выдерживать необходимые временные параметры лужения и температуру расплавленного припоя. Перед облуживанием микросхем и элементов, поверхность выводов обезжиривают спиртобензиновой смесью. Лужёная поверхность выводов должна быть гладкой и, светлой, блестящей, без пор и посторонних включений выводов дискретных элементов с осевым расположением выводов при установке их в отверстия печатных плат выполнена согласно чертежу сборки. При монтаже на печатных платах широко используют автоматизированную групповую пайку.
При лужении и пайке монтажных соединений применяют низкотемпературные оловянные-свинцовые припои типа ПОС-61. Для ручной пайки лучше применять припой ПОС-61М, имеющий 2% добавки меди.
Наличие этой добавки в припое замедляет растворение меди на жале паяльника и улучшает качество паяльных соединений. Температуру нагрева паяльника в процессе пайки периодически контролируют. Контроль паяльных соединений проводят (для данного проекта) визуально, контроль проводят невооружённым глазом и при помощи лупы. Качественные пайки имеют ровную и гладкую поверхность, без пор, раковин, пузырей, острых выступов (сосулек).
4) Контрольная операция необходима для проверки правильности формообразования и лужения выводов ИМС и конденсаторов.
5) Расконсервация ПП производиться в ультразвуковой ванне, с техническим указанием в маршрутной карте. Время хранения расконсервированной ПП не более 10 суток, т.к может произойти окисление проводящего слоя платы.
6) В маркировочной операции производиться нанесение знака завода изготовителя, заводской номер, а в паспорте указывается дата расконсервации.
7) В сборочной операции устанавливаются разъёмы, уголки, радиаторы.
8) В монтажной операции производиться формообразование и установка ИМС и конденсаторов на ПП, т.е ориентация выводов относительно монтажных отверстий или контактных площадок и фиксация их в требуемом положении.
9) В данном техпроцессе используются ИМС со штыревыми выводами, поэтому операцию пайки можно осуществить автоматизированным способом волной припоя, на автомате АП-10. Пайка волной припоя представляет собой процесс, при котором нагрев паяемых материалов, перемещаемых над ванной, и подача припоя к месту соединения, осуществляется стоячей волной припоя. При пайке волной припоя устраняется возможность быстрого окисления и температурных деформаций платы.
10) Операция проверки производиться для внешнего осмотра готового изделия на соответствие схемы электрической принципиальной АКВТ.230101.ДП00.14Э3 сборочного чертежа АКВТ.230101.ДП00.14СБ и таблицы соединений АКВТ.230101.ДП00.14ТБ
11) Лакокрасочная операция осуществляется с целью предохранения ТЭЗа от агрессивной среды.
12) Испытательная операция проводиться с целью проверки ТЭЗа на вибропрочность.
Испытания в соответствии с ТУ для данного тех процесса включает в себя механические испытания. Из механических испытаний будут проводиться вибрационные испытания на вибропрочность. Испытания на вибропрочность проводят в 3-х взаимно перпендикулярных направлениях, в заданном интервале частот и двукратной перегрузки. Время нахождения частотного диапазона, при плавном изменения температуры, вибрации и амплитуды смещения, должно соответствовать 8-10 минутам. В процессе испытания контролируют отсутствие резонанса конструктивных элементов. Вибрации изменяют электрические параметры аппаратуры, существенно влияют на контактные соединения.
13) Приёмосдаточная операция необходима для отправки готового изделия на склад для дальнейшего цикла производства. Подготовленную плату подвергают консервации путём нанесения специальных защитных покрытий от окисления. Перед установки ПП в блок, производят разконсервацию платы в растворе спирто-бензиновой вмеси. 5 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
5.1 Конструкция платы программатора.
Конструктивно программатор представляет собой двухстороннюю печатную плату, изготовленная из нефольгированного стеклотекстолита. Так как плата двухсторонняя, а плотность проводников высокая целесообразнее применить электрохимический метод ее изготовления по типовой технологии.
Изготовление программатора на печатной плате дает следующие преимущества:
- упрощает процесс подготовки к монтажу, так как в устройстве применяются стандартные и типовые ЭРЭ;
- дает возможность использования групповой пайки, поскольку все ЭРЭ имеют штырьевые выводы;
- повышает удобство ремонта и взаимозаменяемость, так как монтаж ЭРЭ выполняется на одной стороне платы;
- уменьшить массу и габариты изделия;
- обеспечивает высокие коммутационные возможности.
Программатор отличается стабильностью электрических параметров, так как все элементы прочно связаны с изоляционным основанием, механической прочностью соединений благодаря применению печатного монтажа, для изготовления которого технологически верно и обоснованно выбран метод изготовления.
Плата имеет одно основание, на обеих сторонах которой выполнены проводящие дорожки и все требуемые соединения. Переход токоведущих линий с одной стороны платы на другую осуществляется с помощью металлизированных монтажных отверстий. Для повышения плотности монтажа и помехоустойчивости применены шины. Шина «питание» располагается на тыльной стороне платы, а шина «земля» на лицевой (ширина не менее 5 см).
В настоящее время насчитывают до двухсот методов, способов и вариантов изготовления печатных плат. Однако большинство из них устарело. В современном промышленном производстве печатных плат широко применяют химический, комбинированный и электрохимический методы получения печатных проводников.
Печатную плату программатора можно изготовить как электрохимическим, так и комбинированным методом.
Электрохимический метод применяют для изготовления двухсторонних печатных плат с высокой плотностью проводящего рисунка. При травлении меди с поверхности платы эффект бокового подтравливания почти отсутствует, что позволяет получить очень узкие проводники шириной до 0,15 мм и с таким же зазором между проводниками.
Комбинированный метод применяют для изготовления ДПП и ГПП (гибких печатных плат) с металлизированными отверстиями на двустороннем фольгированном диэлектрике. Проводящий рисунок получают субтрактивным методом, а металлизацию отверстий осуществляют электрохимическим методом.
Для изготовления печатной платы программатора выбран
электрохимический (полуаддитивный) метод, так как он обладает рядом достоинств, в некоторых случаях и над другими методами изготовления печатных плат.
Основное отличие от комбинированного позитивного метода заключается в использовании нефольгированного диэлектрика СТЭФ.1-2ЛК ТУ АУЭО 037.000 с обязательной активацией его поверхности.
Разрешающая способность этого метода выше, чем у комбинированного позитивного. Это объясняется малым боковым подтравливанием, которое равно толщине стравливаемого слоя и при полуаддитивном методе составляет всего 5 мкм, а при комбинированном больше 50 мкм. Метод обеспечивает высокую точность рисунка, хорошее сцепление проводников с основанием и устраняет неоправданный расход меди, который доходит до 80% при использовании фольгированных диэлектриков.
К печатной плате предъявляются следующие требования:
1) Поверхность основания не должна иметь посторонних включений, сколов, трещин, для предохранения печатных проводников от воздействия окружающей среды на них наносят защитное покрытие в лака;
2) Шаг основной координатной сетки выбран равным 0,25 мм.
3) Все отверстия платы размещаются по линиям в узлах координатной сетки, диаметр отверстий равен 2, 5 мм;
4) Микросхемы размещаются по линиям координатной сетки.
При разборке программатора предусмотрены меры защиты от влияния на его работу внешних, промышленных и временных помех. Цепи питания, являющихся источником помех, должны быть надёжно экранированы и экранирующие оболочки кабелей блока надо заземлять. ИМС устанавливаются с зазором 1 мм.
Для повышения быстродействия и помехоустойчивости применимы керамические конденсаторы .Для ИМС средней интеграции применяются один конденсатор на одну ИМС.
Для того, чтобы выполнить трассировку печатных проводников в дипломном проекте, разработана таблица соединения АКВТ.230101.ДП00.14ТБ
Плата с расположением на ней, элементами, представлена на чертеже АКВТ.230101.ДП00.14Э1 . 5.2 Оценка технологичности программатора.
Рекомендуемый перечень показателей технологичности конструкции изделия приведён в ГОСТ 14.201-83. На основании этого ГОСТа рассчитан ряд технико-экономически показателей, характеризующие технологичность конструкции.
Анализ технологичности детали включает в себя: обработку её конструкции с целью максимальной унификации элементов, правильный выбор и постановку размеров, оптимальных допусков и переходов, соблюдение всех требований, предъявляемых к заготовкам.
Для определения технологичности платы, необходимо провести анализ платы на соответствие стандарту ЕСКД «Конструирование платы печатной» ГОСТ 10317-72, ГОСТ20406-75, ГОСТ 23751-86.
Технологичность конструкции является одной из важнейших характеристик изделия. Под технологичностью изделия понимают совокупность свойств конструкции изделия, определяющих приспособленность последней к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.
Различают производственную и эксплуатационную технологичность. Производственная технологичность конструкции изделия заключается в сокращении затрат средств и времени на конструкторско-техно огическую подготовку производства и процессы изготовления, включая контроль и испытания. Эксплуатационная технологичность проявляется в сокращении затрат времени и средств на технологическое обслуживание и ремонт изделия.
Качественная оценка предшествует количественной оценке в процессе проектирования и определяет целесообразность ее проведения. Количественная оценка осуществляется с помощью системы базовых показателей. 5.2.1 Коэффициент использования микросхем и микросборок в блоке рассчитывается по формуле 3.
Ки.мс = Нмс/Нэрэ (3)
где Нмс - общее количество микросхем и микросборок в изделии, шт.
Нэрэ - общее количество электрорадиоэлементо , шт.
Ки.мс = 28/255
Ки.мс 0,11
5.2.2 Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделий рассчитывается по формуле 4.
Ка.м = На.м/Нм (4)
где На.м - количество монтажных соединений, которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом, Нм - общее количество монтажных соединений.
Ка.м = 610/610
Ка.м = 1
5.2.3 Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу рассчитывается по формуле 5.
Км.п.эрэ = Нм.п.эрэ/Нэрэ (5)
где Нм.п.эрэ - количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может осуществляться механизированным и автоматизированным способом.
Км.п.эрэ = 255/255
Км.п.эрэ =1
5.2.4 Коэффициент повторяемости ЭРЭ рассчитывается по формуле 6.
Кпов.эрэ = 1 - Нт.эрэ/Нэрэ (6)
где Нт.эрэ - общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии, шт.
Кпов.эрэ = 1 - 14/251
Кпов.эрэ = 0,95
5.2.5 Коэффициент применяемости ЭРЭ рассчитывается по формуле 7.
Кп.эрэ = 1 - Нт.ор.эрэ/Нт.эрэ (7)
где Нт.ор.эрэ - количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии, шт.
Кп.эрэ = 1 - 3/14
Кп.эрэ = 0,7 5.2.6 Основным показателем, используемым для оценки технологичности конструкции, является комплексный показатель для технологичности конструкции изделия, который рассчитывается по формуле 8.
К=(К11+ К22…+ Кnn)/(1+2+…n) (8)
Коэффициент зависит от порядкового номера основных показателей технологичности, ранжированная последовательность которых устанавливается экспертным путем.
Уровень технологичности конструкции изделия при известном нормативном показателе оценивается отношением полученного комплексного показателя к нормативному, которое должно удовлетворять условию, показанного в формуле 9.
(9)
Нормативное значение показателя технологичности конструкции блоков электронной техники для условий опытного производства составляет 0,4…0,7, следовательно:
К/Кн=0,54/0,4
К/Кн 1,35
Так как 1,75>1, то уровень технологичности конструкции данного изделия соответствует всем требованиям.
На основании качественной и количественной оценок можно сделать вывод, что устройство является технологичным по своей конструкции, то есть обеспечивает минимальные затраты при заданных показателях качества производства. 6 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
6.1 Расчёт потребляемой мощности схемы.
Потребляемая мощность разрабатываемого устройства будет равна сумме мощностей потребляемых его элементами. Значения потребляемой мощности на основе справочных данных для каждого элемента определяем по формулам 10 и 11.
Данные по элементам и рассчитанная мощность сведены в таблицу 13.
Таблица 13. Данные по элементам
Наименование элемента
Напряжение питания
Uпит, В
Потребляемый ток
Iпот, мА
Потребляемая мощность
Pпот, Вт
Микроcхемы
К555АП5
5
54
0,27
К555АП6
5
95
0,475
К555ИР23
5
45
0,225
К555КП11
5
14,5
0,07
К555ЛА13
5
12
0,06
К555ЛН3
5
6,6
0,033
К572ПА1А
15
2
0,03
К574УД2А
15
5
0,45
КР580ВВ55А
5
120
0,6
Резисторы
С2-33H
-
-
0,5
Транзисторы
КТ361Г
0,4
50
0,02
КТ805АМ
2,5
5000
12,5
КТ814Б
0,6
1500
0,9
КТ972А
1,5
4000
6
КТ973А
1,5
4000
6
? = 28,133
Формула расчета потребляемой мощности:
. (10)
Для транзисторов: . (11)
Так как потребляемая мощность схемы равна 28,133 Вт, можно сделать заключение, что программатор микроконтроллеров и микросхем памяти достаточно мощное устройство, что позволяет уменьшить сбои во время программирования. 6.2 Расчёт надёжности.
Надежность - это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в допустимых пределах, соответствующих принятым режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.
Эксплуатационная надёжность аппаратуру зависит в основном от качества разрабатываемой конструкции аппаратуры, качество в использующих в аппаратуре комплектующих изделий и уровня технологического процесса изготовляемой аппаратуры. Ответственность за качество серийно-выпускаемой аппаратуры несёт изготовитель, независимо от причин её отказов. Поэтому изготовители РЗА при выборе производственного процесса должен учесть значение нескольких параметров характеризующих надёжность изделия.
При расчёте надёжности определяются основные показатели надёжности: суммарная интенсивность отказов, наработка на отказ, вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ.
Для оценки надежности используется следующие количественные показатели:
1) Суммарная интенсивность отказов ?(m) рассчитывается по формуле 12.
? = ? ?i (12)
где ?i - интенсивность отказов каждого элемента, рассчитывается по формуле 13.
?i=?0*а1*а2 а3* …*аn (13)
где ?i - интенсивность отказов при нормальных условиях;
а1, а2, а3 - коэффициент воздействующих факторов.
Обычно при расчёте надежности используются три коэффициента:
а1 - электрический коэффициент нагрузки;
а2- коэффициент эксплуатации;
а3 - температурный коэффициент;
Электрический коэффициент нагрузки для каждого элемента рассчитывается по формулам 14, 15, 16.
Для резисторов:
а2 = Рраб./ Рном. (14)
где Рраб.- мощность, потребляемая в рабочем режиме;
Рном.- номинальная потребляемая мощность;
Для конденсаторов:
а2 = Uраб./Uном. (15)
где Uраб. - рабочее напряжение конденсатора;
Uном. - номинальное напряжение конденсатора.
Для микросхем:
а2 = Краз. раб./Краз. ном. (16)
где Краз. раб - коэффициент разветвления рабочий;
Краз. ном - номинальный коэффициент разветвления.
Для нашего случая будет равняться 30-50.
2) Вероятность безотказной работы P(t)-это вероятность того, что в заданном промежутке времени не произойдет ни одного отказа. Вероятность безотказной работы это вероятность того, что в заданный интервал времени не произойдёт ни одного отказа и определяется по формуле 17.
P(t)=e-?t (17)
где е - основание натурального логарифма;
? - суммарная интенсивность отказов;
t - время работы блока;
Результаты расчёта надёжности для каждого элемента схемы приведены в таблице 14.
Таблица 1.2.1. Расчёт надёжности
