Большой выходной ток нагрузки низкого и высокого уровней 24мА;
- Гарантированные характеристики в диапазоне температур от -450 до +850С и напряжений; питания 5В±10%, 3,3 В ±0,3%;
- высокая устойчивость к статическому электричеству и защелкиванию;
- Возможность работы на нагрузку 50 Ом;
Допустимые значения внешних воздействующих факторов для данной серии
|
Синусоидальная вибрация: диапазон, частот, Гц амплитуда ускорения, м/с2 |
От 1 до 2000 200 |
|
Механический удар одиночного действия: пиковое ударное ускорение, м/с2 длительность действия ударного ускорения, мс |
1500 0,1-0,2 |
|
Механический удар многократного действия: пиковое ударное ускорение, м/с2 длительность действия ударного ускорения, мс |
1500 1-5 |
|
Линейное ускорение, м/с2 |
5000 |
|
Пониженная температура среды, 0С: рабочая Предельная |
-45 -60 |
|
Повышенная температура среды, 0С: рабочая Предельная |
85 125 |
|
Изменения температуры среды, 0С |
от -60 до125 |
Переходя к реализации выходов и функций возбуждения памяти на элементах И-НЕ, получаем следующие представления
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
11. Преобразование схемы устройства с учетом выбранной элементной базы.
Преобразованная логическая схема с учётом выбранной элементной базы:
12. Разработка принципиальной схемы устройства.
Перечень элементов для реализации автомата.
|
№ |
Тип ЛЭ |
Количество ЛЭ |
Тип ИС |
Количество ИС |
Число неиспользуемых ЛЭ |
Объем оборудования |
|
1 |
2И-НЕ |
22 |
ЛА4 |
6 |
2 |
16 |
|
2 |
3И-НЕ |
18 |
ЛА3 |
6 |
- |
|
|
3 |
4И-НЕ |
6 |
ЛА1 |
3 |
- |
|
|
4 |
НЕ |
5 |
ЛН1 |
1 |
1 |
Число неиспользуемых элементо равно трем, будем использовать их в качестве контрольных точек, что обеспечит высокую наблюдаемость схемы.
С учетом контрольных точек получаем:
|
№ |
Тип ЛЭ |
Количество ЛЭ |
Тип ИС |
Количество ИС |
Число неиспользуемых ЛЭ |
Объем оборудования |
|
1 |
2И-НЕ |
24 |
ЛА4 |
6 |
- |
16 |
|
2 |
3И-НЕ |
18 |
ЛА3 |
6 |
- |
|
|
3 |
4И-НЕ |
6 |
ЛА1 |
3 |
- |
|
|
4 |
НЕ |
6 |
ЛН1 |
1 |
- |
Чтобы исключить низкочастотные помехи, на печатных платах вблизи разъема устанавливают развязывающие конденсаторы. 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. 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.
13. Расчет основных параметров устройства (время переключения, потребляемая мощность, время наработки на отказ).
Оценим быстродействие полученной схемы. Для этого рассмотрим путь прохождения сигнала от входа к выходу максимальной глубины:
Характеристики быстродействия ИС серии КР1554
|
Тип ИС |
Время задержки t (нс) типовое/максимальное при Т=250/Т=Тмакс |
||
|
0→1 |
1→0 |
Усредненное |
|
|
КР1554ЛА3 |
6,5/7 |
8/8,5 |
7,25/7,75 |
|
КР1554ЛА4 |
6/6,5 |
7/8 |
6,5/7,25 |
|
КР1554ЛН1 |
6,5/7 |
7/7,5 |
6,75/7,25 |
|
КР1554ЛА1 |
6/7 |
7/8 |
6,5/7,5 |
Максимальное время переключения схемы при распространении сигнала по наиболее длинному пути, рассчитанное по усредненному максимальному времени переключения составляет:
tз ср=2*6.75+2*6.5+4*6.75=53.5(нс);
tз max=2*7. 25+2*7.25+4*7.75=60(нс);
Разработанное устройство удовлетворяет предъявленным требованиям по быстродействию.
Определим мощность, потребляемую синтезированным конечным автоматом.
Характеристики токопотребления ИС серии КР1554
|
Тип ИС |
Ток потребления максимальный (мкА) |
|
|
Т=250 |
Т=-450÷+850 |
|
|
КР1554ЛА3 |
4 |
40 |
|
КР1554ЛА4 |
4 |
40 |
|
КР1554ЛН1 |
4 |
40 |
|
КР1554ЛА1 |
4 |
40 |
Рассчитаем энергопотребление автомата.
Сначала рассчитаем потребляемый схемой ток:
при Т=250 I=55*4=220 (мкА);
при Т= Т=-450÷+850I=55*40=2200 (мкА);
Потребляемая схемой мощность составит:
при Т=250 Рср =220*5=1100 (мкВт)=1.1 (мВт);
при Т= Т=-450÷+850 Рмах =2200*5=11000 (мкВт)=11 (мВт);
При f = 2 Мгц
Рср=2,2 мВ
Рмах=22 мВ
Полученное значение подтверждает выполнение требований по мощности
Разработанное устройство удовлетворяет предъявленным требованиям по мощности.
Интенсивность отказов устройства, содержащего разнотипные элементы, определяется следующим соотношением:
Среднее время наработки на отказ устройства составляет:
Tср = 1/λ
Перечень элементов устройства и значений интенсивности отказов приведен в таблице.
|
№ |
Тип элементов |
Число элементов |
l [час] |
Q´l [час] |
|
1 |
КР1554 ЛН1 |
1 |
0,017´ |
0,017´ |
|
КР1554 ЛА3 |
6 |
0,017´ |
0,102´ |
|
|
КР1554 ЛА1 |
3 |
0,017´ |
0,051´ |
|
|
КР1554 ЛА4 |
6 |
0,017´ |
0,102´ |
|
|
2 |
Паяные соединения |
185 |
|
0,185 ´ |
|
3 |
Конденсаторы |
3 |
0,004´ |
0,012´ |
|
4 |
Разъем |
2 |
0,011´ |
0,022´ |
|
Суммарная интенсивность отказов |
0,491´ |
|||
Время наработки на отказ разработанного устройства составляет:
= 2 036 659.878 час.
Разработанное устройство удовлетворяет предъявленным требованиям по времени наработки на отказ.
14. Моделирование работы устройства, анализ правильности функционирования.
|
№ |
X2 |
X1 |
Y1 |
Y2 |
№ |
X2 |
X1 |
Y1 |
Y2 |
№ |
X2 |
X1 |
Y1 |
Y2 |
№ |
X2 |
X1 |
Y1 |
Y2 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
12 |
1 |
0 |
1 |
0 |
24 |
1 |
0 |
0 |
1 |
36 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
25 |
0 |
0 |
1 |
1 |
37 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
14 |
1 |
0 |
0 |
0 |
26 |
1 |
0 |
1 |
0 |
38 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
15 |
1 |
1 |
0 |
0 |
27 |
0 |
0 |
0 |
0 |
39 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
4 |
1 |
0 |
1 |
1 |
16 |
0 |
1 |
1 |
0 |
28 |
1 |
0 |
0 |
0 |
40 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
17 |
1 |
1 |
1 |
1 |
29 |
1 |
1 |
0 |
0 |
41 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
6 |
1 |
0 |
0 |
0 |
18 |
1 |
0 |
1 |
1 |
30 |
1 |
0 |
0 |
0 |
42 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
19 |
0 |
0 |
0 |
1 |
31 |
0 |
0 |
1 |
0 |
43 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
8 |
0 |
1 |
0 |
0 |
20 |
1 |
0 |
0 |
0 |
32 |
1 |
0 |
1 |
1 |
44 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
9 |
1 |
1 |
0 |
1 |
21 |
0 |
0 |
0 |
0 |
33 |
0 |
0 |
0 |
1 |
45 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
10 |
0 |
1 |
1 |
1 |
22 |
0 |
1 |
0 |
0 |
34 |
1 |
0 |
0 |
0 |
46 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
11 |
0 |
0 |
1 |
1 |
23 |
0 |
0 |
0 |
0 |
35 |
1 |
1 |
0 |
0 |
unit Unit1;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, StdCtrls;
type
TForm1 = class(TForm)
Button1: TButton;
Label2: TLabel;
Label4: TLabel;
Label5: TLabel;
Label6: TLabel;
Label1: TLabel;
Label3: TLabel;
Label7: TLabel;
Label8: TLabel;
Label9: TLabel;
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Y1,y11,Y12,Y13,Y14,Y2,Y21,Y22,Y23,Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,NQ1,NQ2,NQ3,NQ4,NQ5,i,J1,SQ1,SQ2,SQ3,SQ4,SQ5,x1,x2,NX2,NX1,S1,S2,S3,S4,S5,R1,R2,R3,R4,R5,S11,R12,R11,R21,R31,S41,S42,R41,R51,s31,R42,S32,S33,S34,S12,S13,S21,R32,R33,S51,S52,S53:integer;
xx1: array [0..46] of integer = (0,0,1,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,1,1,1,1);
xx2: array [0..46] of integer = (0,1,1,0,1,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,1,0);
Form1: TForm1;
implementation
{$R *.dfm}
function NAND2(var V1,V2:integer):integer;
begin
if v1*v2=1 then
NAND2:=0
else
NAND2:=1;
end;
function NAND3(var v1,v2,v3:integer):integer;
begin
if v1*v2*v3=1 then
NAND3:=0
else
NAND3:=1;
end;
function NAND4(var v1,v2,v3,v4:integer):integer;
begin
if v1*v2*v3*v4=1 then
NAND4:=0
else
NAND4:=1;
end;
function NON(var v1:integer):integer;
begin
if v1=1 then
NON:=0
else
NON:=1;
end;
function RS(var v1,v2,v3:integer):integer;
begin
if (v1=1) and (v2=1) then
RS:=v3
else
if v1+v2=0 then
begin
Showmessage('v1+v2=0');
end
else
if v1=0 then
RS:=1
else
if v2=0 then
RS:=0;
end;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
label
l1,l2,l3,l4;
begin
Q1:=1;Q2:=0;Q3:=0;Q4:=0; Q5:=1;
NQ1:=0;NQ2:=1;NQ3:=1;NQ4:=1; NQ5:=0;
for i:=0 to 46 do
begin
J1:=0;
l1:
SQ1:=Q1;SQ2:=Q2;SQ3:=Q3;SQ4:=Q4; SQ5:=Q5;
x1:=xx1[i];
NX1:=NON(x1);
x2:=xx2[i];
NX2:=NON(x2);
//Формирование нового состояния триггеров
S11:=NAND2(NQ4,X1);
S12:=NAND2(NX1,Q3);
S13:=NAND2(NQ3,Q4);
S1:=NAND4(NQ5,S11,S12,S13);
R11:=NAND2(NQ3,NX2);
R1:=NAND4(Q1,NX1,NQ4,R11);
S21:=NAND2(Q1,NX2);
S2:=NAND3(X1,Q4,S21);
R21:=NAND2(Q3,X1);
R2:=NAND3(Q1,NX2,R21);
S31:=NAND2(Q1,NX2);
S32:=NAND2(Q1,Q4);
S33:=NAND2(NQ2,NX1);
S34:=NAND2(x1,NQ1);
S3:=NAND4(S21,S32,S33,S34);
R31:=NAND2(NX1,NQ1);
R32:=NAND2(Q1,NQ2);
R33:=NAND2(x1,Q4);
R3:=NAND3(R31,R32,R33);
S4:=NAND3(NX1,NQ3,X2);
R41:=NAND2(Q3,X1);
R42:=NAND2(NQ2,Nx1);
R4:=NAND4(Q1,NX2,R41,R42);
S51:=NAND2(NQ1,NQ3);
S5:=NAND3(X1,Q4,S51);
R51:=NAND2(NX2,NQ4);
R5:=NAND4(x1,Q5,NQ2,R51);
//Формирование выходных сигналов
Q1:=RS(S1,R1,SQ1);
Q2:=RS(S2,R2,SQ2);
Q3:=RS(S3,R3,SQ3);
Q4:=RS(S4,R4,SQ4);
Q5:=RS(S5,R5,SQ5);
NQ1:=NON(Q1);
NQ2:=NON(Q2);
NQ3:=NON(Q3);
NQ4:=NON(Q4);
NQ5:=NON(Q5);
Y11:=NAND3(NQ1,Q2,NX1);
Y12:=NAND3(Q3,NQ2,NX1);
Y13:=NAND3(NQ1,NQ4,X1);
Y14:=NAND3(Q3,Q4,x1);
Y1:=NAND4(Y11,Y12,Y13,Y14);
Y21:=NAND3(NQ1,NQ3,NQ5);
Y22:=NAND3(x1,NQ1,NQ2);
Y23:=NAND3(NX1,Q4,NQ5);
Y2:=NAND3(Y21,Y22,Y23);
Form1.Label1.Caption:=Form1.Label1.Caption+inttostr(x1)+' ';
Form1.Label2.Caption:=Form1.Label2.Caption+inttostr(x2)+' ';
Form1.Label3.Caption:=Form1.Label3.Caption+inttostr(y1)+' ';
Form1.Label7.Caption:=Form1.Label7.Caption+inttostr(y2)+' ';
if (SQ1=Q1) and (SQ2=Q2) and (SQ3=Q3) and (SQ4=Q4) and (SQ5=Q5)then
goto l2;
J1:=J1+1;
l2:
end;
goto l4;
l3:
ShowMessage('Ошибка');
l4:
end;
end.
Данный тест является полным, то есть он проверяет правильность
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
