Сумматор по модулю семь, страница 15

Чтобы устранить низкочастотные помехи, необходимо вблизи разъёма в цепи питания установить развязывающие конденсаторы из расчёта не менее 0,1 мкФ на одну ИС. Так как в схеме 10 ИС, то выберем один конденсатор К10-17Б Н90 1.0 мкФ. Для исключения высокочастотных помех развязывающие конденсаторы располагают по площади платы, из расчёта один конденсатор на группу не более 10 ИС и ёмкостью не менее 0,002 мкФ на одну ИС. Выберем один конденсатор К10-17Б М1500 0.022 мкФ. Конденсатору полностью удовлетворяют требованиям, указанным в ТЗ по условиям эксплуатации и надёжности.

В схеме остаются неиспользованными 7 логических элементов. Их целесообразно использовать для повышения контролепригодности устройства за счёт повышения его показателей наблюдаемости. Выведем через эти элементы на разъём внутренние точки схемы (точки целесообразно выбрать в середине наиболее длинных путей распространения сигнала от входа к выходу схемы).

Так как суммарное количество входных, выходных шин и шин питания разрабатываемого устройства равно 13, то выберем для установки на плату разъём «DIN41612R Вилка 16х2 угловая 90°». Данный разъём монтируется в отверстия и удобен с конструкторской точки зрения.

10. Расчёт основных параметров устройства

Для оценки быстродействия устройства, нужно определить пути распространения сигналов от входа к выходу максимальной глубины. Проанализируем схему в приложении 1 и определим два пути:

1.  Буферный элемент    2И  2И  2ИЛИ 2ИЛИ  2ИЛИ  2И

2.  Буферный элемент  2И  2И  2И  2ИЛИ 2ИЛИ  2ИЛИ  2И

Рассчитаем максимальное время распространения сигнала по обоим путям, используя табл. 27:

1.  7,5 + 13,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 = 72 нс

2.  7,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 + 8,5 = 67 нс

Время формирования выходного сигнала удовлетворяет требованиям ТЗ (не превышает 100 нс).

Для расчёта энергопотребления схемы воспользуемся табл. 27. Рассчитаем потребляемые токи, а затем определим мощности, потребляемые схемой по максимальному току и по среднему.

I_ср = 1* + 4* + 3* + 1* + 1* = 242 мкА

I_max = 1*80 + 4*40 + 3*40 + 1*40 + 1*40 = 440 мкА

P_ср = 5*242 = 1,21 мВт

P_max = 5*440 = 2,2 мВт

Потребляемая мощность удовлетворяет требованиям ТЗ (не превышает 80 мВт).

Расчёт показателей надёжности разработанного устройства осуществляется в следующем порядке. Интенсивность отказов устройства определяется соотношением:

где Q_i – число элементов i-го типа; r – число типов элементов в составе устройства; λ_i – интенсивность отказов элементов i-го типа.

Среднее время наработки на отказ устройства составляет: Т_ср = 1/λ

Характеристики надёжности элементов устройства приведены в табл. 28

Табл. 28

№	Тип элемента	Число элементов Q	λ [час-1]	Q* λ [час-1]
	ЛП5	1	0,017*10-6	0,017*10-6
	ЛИ1	4	0,017*10-6	0,068*10-6
	ЛЛ1	3	0,017*10-6	0,051*10-6
	ЛЕ1	1	0,017*10-6	0,017*10-6
	ЛИ9	1	0,017*10-6	0,017*10-6
	Паяные соединения	160	0,001*10-6	0,16*10-6
	Конденсаторы	2	0,004*10-6	0,008*10-6
	Вилка разъёма	1	0,011*10-6	0,011*10-6
	Суммарная интенсивность отказов			0,349*10-6

Время наработки на отказ разработанного устройства составит Т_ср = 1/λ = 2865329 час. Требование ТЗ выполнено.

11. Моделирование работы устройства