К6500
2380
20
Анализ таблицы показывает, что из рассмотренных серий ИМ для реализации синтезируемого автомата могут быть использованы все серии, кроме 130, К131, 530, КР531, КМ531, 100, К500, К1500.
Выберем серии КР1531, 1531. Анализ полученных в процессе синтеза логических уравнений, а также допустимых параметров проектируемого устройства показывает, что использование ИС серии КР1531 является предпочтительным, поскольку обеспечивает меньшую потребляемую мощность при выполнении требований по быстродействию устройства. Кроме того, данная серия ИС обладает практически всей номенклатурой логических элементов, необходимой для реализации полученных в процессе синтеза логических уравнений. Для большего упрощения схемы применим также микросхемы серии К555, так как они также построены на ТТЛ.
Проверим возможность указанных серий ИС по условиям эксплуатации. Основные технические данные выбранных серий ИС, характеризующие их устойчивость к воздействию внешних факторов, приведены в таблице:
Допустимые значения внешних воздействующих факторов
Наименование
Значение
КР1531
К555, К155
Синусоидальная вибрация:
диапазон, частот, Гц
амплитуда ускорения, м/с2
От 1 до 2000
200
От 1 до 5000
400
Механический удар одиночного действия:
пиковое ударное ускорение, м/с2
длительность действия ударного ускорения, мс
1500
0,1-0,2
15000
0,1-0,2
Механический удар многократного действия:
пиковое ударное ускорение, м/с2
длительность действия ударного ускорения, мс
1500
1-5
1500
1-5
Линейное ускорение, м/с2
5000
5000
Пониженная температура среды, 0С:
рабочая
Предельная
-10
-60
-60
Повышенная температура среды, 0С:
рабочая
Предельная
70
85
125
Изменения температуры среды, 0С
от -65 до 85
от -60 до 125
Сравнения приведенных характеристик с заданным в техническом задании условиями эксплуатации проектируемого устройства показывает, что любая из рассмотренных серий ИС может быть использована для его реализации.
Проверим возможность использования выбранных серий ИС по сроку эксплуатации. Характеристики надежности ИС приведены в таблице:
Характеристики надежности и сохраняемости ИС
Серия ИС
Наработки на отказ, час
Срок сохраняемости, лет
КР1531
50000
15
К555, К155
80000
15
Из приведенных характеристик видно, что по сроку сохраняемости ИС выбранных серий могут быть использованы для реализации проектируемого устройства.
Для реализации проектируемого устройства выберем следующие ИС:
К1531ЛР9 K555ЛИ
К1531ЛН1 К555ЛЛ1
К155ТР2
По материалу изготовления (пластик), габаритам и количеству выводов (ножек -14) эти ИС абсолютно идентичны.
Питание подается на 14-ый вывод (14-ю ножку), а земля или логический ноль – на 7-ой вывод (ножку). Соединяем все незадействованные входы задействованных элементов параллельно с одним из задействованным входом, а все незадействованные входы незадействованных элементов – с землей (логическим нулём).
Чтобы исключить низкочастотные помехи, на печатных платах вблизи разъема устанавливают развязывающие конденсаторы. Для ТТЛ ИС их емкость обычно выбирается из расчета не менее 0.1 мкФ на одну ИС.
Для исключения ВЧ помех, развязывающие конденсаторы рекомендуется размещать по площади печатной платы из расчета один конденсатор на группу не более чем из 10 ИС. Для ТТЛ ИС их емкость обычно выбирается из расчета не мене 0.002 мкФ на одну ИС.
Выберем для установки на плате два конденсатора типа КМ-6-Н90-1.0мкФ и один конденсатор типа КМ-6-Н50-0.1мкФ
Конденсаторы КМ6
Поскольку суммарное количество входных, выходных шин и шин питания разрабатываемого устройства равно 5, выберем для установки на плате разъем типа ГРПМ-5Ш КЕО.364.194.ТУ
Расчет основных параметров устройства
Для оценки быстродействия необходимо определить пути распространения сигналов от входа к выходу максимальной глубины. Анализ схемы показывает, что такой путь:
И -> ИЛИ -> Т -> И -> И-> ИЛИ => 3И – 2ИЛИ – Т
Максимальное время переключения схемы при распространении сигнала по рассмотренному варианту пути составляет:
3*11+2*11+17=72 нс
Таким образом, максимальное время переключения синтезированной схемы не превышает 72 нс.
Потребляемая схемой мощность определяется исходя и характеристик ИС и вариантов их коммутации. Мощность составляет при этом:
4+8+2*4+2+4=26 мА
Интенсивность отказов устройства, содержащего разнотипные элементы, определяется следующим соотношением:
Среднее время наработки на отказ устройства составляет:
Tср = 1/λ
№
Тип элемента
Число элементов Q
λ
Q*λ
1
К1531ЛР9
К1531ЛН1
К1531ТВ10
К555ЛИ
К555ЛЛ1
1
1
2
2
1
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.034*10-6
0.034*10-6
0.017*10-6
2
Паяные соединения
170
10-9
0.17*10-6
3
Конденсаторы
3
0.004*10-6
0.012*10-6
4
Вилка разъема
1
0.011*10-6
0.011*10-6
Суммарная интенсивность отказов
0.25*10-6
Перечень комплектующих элементов устройства и значений интенсивности их отказов:
Время наработки на отказ разработанного устройства при этом составит:
Тотк=106/0.25=3846153 час
Оценка степени выполнения задания
|
№ |
Параметр |
Требование ТЗ |
Полученное значение |
Оценка степени выполнения |
|
1 |
Время переключения |
Не более 72 нс |
<1 мкс |
Выполнено |
|
2 |
Потребляемая мощность |
Не более 26 мВт |
<80 мВт |
Выполнено |
|
3 |
Наработка на отказ |
Не менее 65000 час |
>3846153 час |
Выполнено |
|
4 |
Срок эксплуатации |
15 лет |
≥15 лет |
Выполнено |
Литература
- Проектирование цифровых устройств. СПб, БГТУ 2000
- Интегральные микросхемы, справочник. М., Энергоатомиздат 1985
- Справочник по электрическим конденсаторам. М., Радио и связь 1983
- http://www.sitednl.narod.ru/1.zip - база сотовых по Петербургу
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16
