Разработка генератора сигналов на цифровых микросхемах - Радиоэлектроника - Скачать бесплатно
образом, на современном этапе развития технологии изготовления
элементов ЦВМ обычные статистические методы надежности неприемлемы. Поэтому
в последние 5-10 лет большое внимание уделяется разработке новых физических
методов оценки и прогнозирования надежности.
Под такими методами понимаются индивидуальные исследования структуры
готовых элементов цифровых устройств с целью выявления дефектов на
возможность отказа, а также исследования отказавших элементов с целью
выяснения причин отказа и выяснения соответствующих усовершенствований в
технологию их производства.
В отличие от статических методов, которые относятся к категории
разрушающих (поскольку в их основе лежит отказ изделия), физические методы
являются неразрушающими, а часто и бесконтактными. К их числу относятся
тепло ведение (обследование в инфракрасных лучах), рентгеноскопия,
электронная микроскопия, а также измерение избыточных шумов, которые
характеризует качество контактов.
Все перечисленные новые методы связаны с использованием сложного,
дорогостоящего оборудования, по этому их нельзя считать установившимся в
практике использования в широком плане. Однако, учитывая неприемлемость
статических методов, они, по видимому, займут со временем ведущее место
при оценке надежности элементов цифровых устройств, особенно БИС.
Интенсивность отказов снимается с повышением степени интеграции,
поскольку производству БИС свойствен более высокий технологический уровень.
Одновременно меняется роль различных факторов отказов. Так дефекты
металлизации и погрешности диффузии, которые у простых элементов цифровых
устройств, ЦВМ, (т.е. элементов малой степени интеграции) занимали
значительное место, у БИС выступают на второй план, поскольку резко
уменьшается количество внешних соединений.
Говоря о статическом методе оценки надежности, подразумевали, что
результаты испытаний конкретной партии элементов ЦВМ и цифровых устройств в
виде формулы (1) действительны для других, аналогичных партий. Однако это
утверждение справедливо только в том случае, когда другие партии элементов
изготовляются точно по той же технологии, что и испытанная партия. Отсюда
следует важный вывод: Высокая надежность элементов ЦВМ обеспечивается в
первую очередь стабильностью технологического цикла. Любое, даже
прогрессивные, изменение технологического цикла может вызвать (хотя бы
временное) снижение надежности элементов ЦВМ и цифровых устройств.
Влияние температуры на статистические и динамические
характеристики и параметры элементов.
Изменение температуры окружающей среды влияет определенным на
статистические и динамические характеристики и параметры элементов.
Рассмотрим это влияние на нескольких примерах. На (рис.2.9.2.а) показана
влияние температуры на передаточную характеристику. Uвых= f (Uвх) элемента
И-НЕ транзисторно-транзисторной логики для серии 133 и 155. Из рисунка не
трудно оценить влияние температуры на основные статистические параметры,
определяемые по передаточной характеристике.
Так как с увеличением температуры происходит сдвиг характеристики в
лево, то, помехоустойчивость элемента уменьшается. Также видно что
повышением температуры возрастает уровень "0" U0вых и тд.
На (рис.2.9.2.б) показано влияние температуры на выходную
характеристику элемента И-НЕ Iвых= f(Uвых) транзисторно-транзисторной
логики серии 133 и 155 для случаев, когда элемент включен и выключен. Из
рисунка следует, что с повышением температуры возрастает соответствующие
токи для заданных напряжений. На (рис.2.9.2.в) показан зависимость
некоторых динамических параметров (задержки распространения сигнала при
включении t1,0зд р и выключении t0,1зд р элемента)от температуры.
Из зависимости следует что с ростом температуры t1,0зд р несколько
уменьшается, а время t0,1зд р наоборот, увеличивается. Указанные изменения
особенно заметен в диапазоне температур 20-1200С.
рис.2.9 2(а, б, в, г.)
В таблице 1 приведены результаты влияния температуры не некоторые
статические параметры элемента ИЛИ-НЕ /ИЛИ эмиттерно-связанной логики серии
К500.
На (рис2.9.2.г) показаны зависимости некоторых динамических
параметров (t1,0зд р , t0,1зд р) от температуры для элемента ИЛИ-НЕ /ИЛИ
ЭСЛ серии К500.
Из анализа изложенного сделать вывод, что изменение температуры
окружающей среды ухудшает статические и динамические параметры элементов
цифровых устройств, что необходимо учитывать в процессе эксплуатации
цифровых устройств.
Табл.1.
|П а р а м е т р ы |Температура, 0С |
| |-10 |+25 |+75 |
|Входное напряжение "0" U0вх, В |-0,84 |-0,81 |-0,72 |
|Входное пороговое напряжение "0" | | | |
|U0вх, пор,,В |-1,145 |-1,105 |-1,045 |
|Входное пороговое напряжение | | | |
|"1" U1вх, В |-1,490 |-1,475 |-1,45 |
|Входное напряжение "1" U1вх,В |-1,87 |-1,85 |-1,83 |
|Входное максимальное напряжение "0" | | | |
|U0вых ,пор, В |-0,84 |-0,81 |-0,72 |
|Выходное пороговое напряжение "0" | | | |
|U1вых, пор, В |-1,02 |-0,98 |-0,92 |
|Выходное максимальное напряжение "1" | | | |
|U1вых, пор, В |-1,67 |-1,65 |-1,625 |
| | | | |
|Выходное пороговое напряжение "1" | | | |
|U1вых ,пор, В |-1,645 |-1,63 |-1,605 |
3. Экономическая часть
1.Экономическая обоснованность выбранной темы.
2.Баланс рабочего времени.
3.Тарифные ставки действующих лиц.
4.Методики калькулирования себестоимости.
Ограниченность схемы средств, которую заказчик может ассигновать на
создание схемы управления объектом, заставляет его искать наиболее
эффективный вариант решения наставленной задачи. А это предполагает
необходимость сравнения того, во что обходится и что дает ему внедрение
суммы управления.
При внедрение систему управления производственным объектом ожидается,
что оно положительно скажется на показателе, характеризующем работу объекта
- критерии его эффективности. При внедрении схемы управлении на
непроизводственном объекте (в научно-исследовательском институте, в органах
здравоохранения, просвещения и.т.п.) также полезно убедится в том, что
внедренная схема не ухудшит, а улучшит характеризующие работу объекта.
Вопросы оценке экономической эффективности возникает при сравнении
старой и проектируемой схемы управления для схемы управления для
действующего объекта, пуле сравнении ряда вариантов решения для
проектируемого и аналогичного действующего объектов. В случае же
проектирования схемы управления для нового объекта. Не имеющего аналогов;
следует считать общую народно хозяйственную эффективность от внедрения
нового производства с современной схемой управления им без выделения
эффективности собственно схемы управления.
В качестве базы для расчета эффекта принимается показать
производственно -хозяйственной деятельности объекта на год внедрения схемы
управления . Если сравнивается несколько вариантов системы, обеспечивается
их сопоставимость по всему комплектов учитываемы показателей, но
используемым ценам, тарифам и.т.п.
Затраты на создание и функционирование схемы управления складывается
из едино временных (капитальных ) К и эксплуатационных DС. О методике
расчета этих составляющих затрат будет говориться в следующим разделе
экономической части.
Оценки функционирования схемы в обобщенном виде выражается с помощью
показателя суммы годовой экономии, о котором будет подробно рассматриваться
в следующем расчетном разделе. Эта показатель оценивает результаты
внедрения схемы. Для сравнения затрат и результатов используется показатели
эффекта эффективности.
Сумма годового экономического эффекта Э определяется как разность
суммы годовой экономии и затрат. Но достаточен ли размер эффекта, стоит ли
выкладывать определенную сумму средств на его достижение? Целесообразность
затрат средств на создание и функционирование схемы характеризуется
относительно показателем-эффективностью затрат. Различают общую
(абсолютную) и сравнительную (относительную) эффективности. Общая
эффективность подсчитывается как отношение эффекта к сумме капитальных
вложений, вызвавших этот эффект. Сравнительное эффективность показывает,
насколько один вариант (объект после внедрения проектированной схемы) лучше
другого (объекта да внедрение схемы управления, созданной разработчиком).
Оценить величину общей эффективности можно с помощью показателя
эффективности капитальных вложений Е = Э /К и обратного ему показателя-
срока окупаемости капитальных вложений Т. Величина нормативного
коэффициента эффективности (Ен = 0,12 по народному хозяйству в целом, по
отдельным отраслям. Народного хозяйства эта величина может быть несколько
иной) определяют минимально допустимый размер эффекта от каждого рубля
вложенных в систему средств. Величина нормативного срока окупаемости
соответственно определяет максимально допустимый срок, в течение которого
вложенных средства должны окупится.
Выбор одного из вариантов реализации системы можно произвести по
формуле приведенных затраты, в основу которой положено сравнение сумм
годовых эксплуатационных и капитальных расходов объекта в связи с
внедрением каждого из и вариантов системы. Приведенные затраты для i-го
варианта рассчитывается по формуле.
Fi = (Ci+DCi)+Ki / Tн
где DСi- сумма годовых эксплуатационных затрат; Сi+DCi- себестоимость
годового выпуска продукции, производимой на объекте управления;
Кi -капитальные затраты при создании системы управления;
Тн -нормативный срок окупаемости капитальных затрат.
Разработчик из n вариантов должен выбрать такой, при котором Fi
достигает минимума.
Обозначим через Э1i нижнюю границу суммы годового экономического
эффекта, получаемого в результате внедрения схемы:
Эi1 =Ki/Tн
Так как Кi и Tн известен, то Э1i легко подсчитывается. Если
создаваемая схема имеет эффект меньший Эi1, то ее использование с
экономической точки зрения целесообразно.
Процесс создания системы управления из нескольких стадий. Сначала
заказчик или по его просьбе разработчик проводят серию научно
исследовательских работ, в ходе которых определяются основные контуры
будущего технического задания на проектирование схемы. Этот этап
разработки, обычно называемый пред проектным, требует определенных затрат,
которые можно назвать затратами на проведение научно исследовательских
работ Знир. После окончания предпроектного этапа начинается этап, который
может быть назван проектным. Результатом проектного этапа является выдача
технического проекта на создание опытного образца будущей схемы. Затраты,
возникающие при проведение проектного этапа будем обозначать как Зпр. Если
технический проект будущей схемы принять заказчиком, то поступает этап
изготовление опытного образца системы. Соответствующий этап называется
этапом опытно-конструкторских работ.
На этом этапе происходит изготовление опытного образца, испытание его
и внесение в его структуру изменений на основании проведенных испытаний.
Затраты, возникающие на этапе, обозначим как Зокр.
После этого наступает этап изготовления рабочего образца схемы,
организации связи этой схемы с объектом управления, монтажа дополнительного
оборудования, необходимого для функционирования схемы , и строительство
помещений, в которых будет размешена схема. Затраты, возникающие на этом
этапе, будем обозначать Зр.
Все перечисленные виды затраты носят единовременный характер.
Определим величину капитальных затрат образом:
К = Знир +Зпр +Зокр+Зр
Затраты Знир ,Зпр ,Зокр состоит из заработной платы лица, проводящим эти
работы, отчислений от ее суммы на нужды социального страхования,
амортизация лабораторного оборудования, стоимости затраченного машинного
времени для проведения необходимых расчетов, стоимости материалов,
использованных при изготовлении опытного конструкторского образца,
накладных расходов.
Затраты на НИР и проектирование могут быть несколько сокращены при
использовании имеющихся моделей и алгоритмов, типовых решений отдельных
узлов схемы, разработанных для схемы управления аналогичным объектом.
Однако даже на близких по уровню техники, срокам ввода в действие и тому
подобных объектах всегда есть индивидуального различия.
В случае выявления возможности использование результатов данной
разработке для ряда других объектов управлении затраты на проведенные
научно исследовательские и проектно-конструкторские работы относят на
данный объект лишь частично, исходя из количество реальных объектов для
возможного использование. После того как рабочий образец схемы управления
изготовлен, наложен и начал нормально функционировать, возникает последний
этап в "в жизненном цикле" схемы. Система управления создана и работает.
Однако и в процессе этой нормальной работы требуется определенные затраты.
Эти затраты, обозначаемые как DС, называется эксплуатационными затратами.
Экономические расчеты для схемы
1) Сырьё и материалы для реализации данного проекта
|№ |Наименование |марка тип |кол.шт. |цена |всего |
| | | | |сом |сом |
|1. |Микросхема D1-D5 |КЛБ553 |5 |25 сом |125 |
|2. |Микросхема D10 |К1 ЛБ553 |1 |25 |25 |
|3. |Микросхема D6, D8 |К1 ЛБ557 |2 |30 |60 |
|4. |Микросхема D7 |К1ЛР551 |1 |45 |45 |
|5. |Микросхема D9 |К1ЛБ554 |1 |45 |45 |
|6. |Резистор |R1 1,5кОм |1 |3 |3 |
|7. |Резистор |R2 330кОм |1 |3 |3 |
|8. |Резистор |R3 82Ом |1 |2 |2 |
|9. |Резистор |R4 1кОм |1 |3 |3 |
|10. |Резистор |R5 430Ом |1 |3 |3 |
|11. |Резистор |R6 39Ом |1 |3 |3 |
|12. |Резистор |R7 330Ом |1 |3 |3 |
|13. |Резистор |R8 20кОм |1 |3 |3 |
|14. |Резистор |R9 830кОм |1 |3 |3 |
|15. |Резистор |R10 560Ом |1 |3 |3 |
|16. |Резистор |R11 430кОм |1 |3 |3 |
|17. |Резистор |R12 56кОм |1 |3 |3 |
|18. |Резистор |R15 330Ом |1 |3 |3 |
|19. |Резистор |R16 20 кОМ |1 |3 |3 |
|20. |Резистор |R17 330 кОм |1 |3 |3 |
|21. |Резистор |R18 560 Ом |1 |3 |3 |
|22. |Резистор |R19 430 Ом |1 |3 |3 |
|23. |Резистор |R20 56 Ом |1 |3 |3 |
|24. |Резистор |R21 270 Ом |1 |3 |3 |
|25. |Резистор |R22 1кОм |1 |3 |3 |
|26. |Резистор |R23 220 Ом |1 |3 |3 |
|27. |Резистор |R24 220 Ом |1 |3 |3 |
|28. |Резистор |R25 1 кОм |1 |3 |3 |
|29. |Резистор |R26 220 Ом |1 |3 |3 |
|30. |Транзистор V1 |КТ 3155 |1 |6 |6 |
|31. |Транзистор V4-V7 |КТ 315 А |2 |6 |12 |
|32. |Диоды VD2-VD5 |Д311 |2 |5 |10 |
|33. |Диоды VD3-VD8 |Д311 |2 |5 |10 |
|34. |Диоды VD6 |Д311 |1 |5 |5 |
|35. |Конденсатор С1 |0,33пФ |1 |2 |2 |
|36. |Конденсатор С2 |1500пФ |1 |2 |2 |
|37. |Конденсатор С3 |1500пФ |1 |2
|
