Период следования управляющих импульсов 10 мкс.

Разрядность входного кода:8.

Исходя из разрядности кода, выберем микросхему двоичного асинхронного счетчика 74LV4040A, который имеет разрядность 12 и микросхему компаратора кодов 74F521, имеющую разрядность 8. В качестве триггера используем JK-триггер 74HCT74. Так как специальных требований к стабильности частоты следования тактовых импульсов не предъявляется, то в качестве тактового генератора используем микросхему 74AC04, которая содержит 6 инверторов. При необходимости высокой стабильности частоты генерации необходимо использовать специализированные микросхемы (например, 74LS320) позволяющие подключать кварцевые резонаторы.

На рис. 13 представлена схема моделирования в mc9 тактового генератора на 2 инверторах микросхемы74AC04.

Рис. 13. – Генератор тактовых импульсов

Период следования тактовых импульсов подбирается в процессе моделировании. Для элементов указанных на рис. 13 он составляет 39 nc. Длительность 256 тактов при этом будет равна 9,98 мкс.

Модель схемы преобразователя код-длительность ШИМ для mc9 представлена на рис 14.

Рис. 14. – Модель схемы преобразователя код-длительность

Расчет надежности

В зависимости от этапа проектирования изделий электронной техники различают прикидочный, ориентировочный и окончательный расчеты надежности.

Окончательный расчет надежности изделия проводится на этапе технического проектирования, когда известны условия эксплуатации устройства, окончательный вариант принципиальной электрической схемы, используемые в ней типы элементов, реальные электрические и тепловые режимы работы элементов.

Окончательный расчет позволяет определить количественные характеристики надежности изделия с учетом всех воздействующих факторов.

Для упрощения расчета принимаются два допущения:

- в схеме используется основное соединение элементов, т. е. oтказ изделия наступает тогда, когда откажет хотя бы один элемент;

- отказы носят случайный и независимый характер.

В этом случае интенсивность отказов может быть определена по формуле: _n

l_у = k _l S a _i l _{o i} n _i,

^{i = 1}

где k _l - поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации,

a _i - поправочный коэффициент, учитывающий режим работы элемента и температуру внутри блока,

l _{o i} - интенсивность отказа элемента, работающего в номинальном режиме при нормальных условиях эксплуатации, приводится в соответствующих справочниках, (можно воспользоваться приложением З),

n _i - количество однотипных элементов, работающих в одинаковых режимах при одинаковых температурах.

Значения поправочного коэффициента, учитывающего условия эксплуатации можно ориентировочно взять из таблицы 6.1.

Таблица 6.1

Условия эксплуатации аппаратуры	Поправочный коэффициент k l
Лабораторные Стационарные (полевые) Корабельные Автофургонные Железнодорожные Самолетные	1,0 2,7 3,4 3,7 3,9 6,0

Исходные данные для расчета интенсивности отказов всего устройства сводятся в таблицу 6.2.

Таблица 6.2

Наименование и тип элемента	Кол-во элементов	Интенсивность отказов номинальная	Режим работы	Поправочный коэфф.	Интенсивность отказов действительная
		l o i 10 6 1/ч	K н	темп,оС	a i	a i l o i 10-6 1/ч	ai loini10-6 1/ч

Следует не забывать вносить в таблицу пайку элементов.

После определения интенсивности отказов всего устройства следует определить среднюю наработку до первого отказа по формуле:

Т_{с р} = ¾¾

l_у

Теперь можно определить вероятность безотказной работы в любой момент времени и построить график зависимости P(t). Эта зависимость рассчитывается по формуле:

P(t) = e ^{- l у t},

причем, если l _у t < 0,1, то с достаточной степенью точности можно считать P(t) = 1 - l _у t.

Результаты расчетов следует свести в таблицу 6.3.

По результатам расчета строится график P(t), причем, вероятность безотказной работы откладывается в линейном масштабе, а время - в логарифмическом.

 

Таблица 6.3

t, час			...	Tср
lt			...
P(t)			...

 

График зависимости P(t), показанный на рис. 15 может служить и для определения гарантийного срока службы изделия. Для этого определяется время, при котором P(t) = 0,7.

 

Рис. 15. – вероятность безотказной работы изделия

 

Исходя из длительности работы изделия в день и количества рабочих дней в году, можно определить гарантийный срок службы изделия в годах.

Пример 6.

Рассчитаем надежность изделия, принципиальная схема которого приведена в приложении Ж.

Условия эксплуатации примем стационарные. Рабочая температура 35 ^оС.

Используя принципиальную схему, заполним таблицу 6.4

Таблица 6.4

Наименование и тип элемента	Кол-во элементов	Интенсивность отказов номинальная	Режим работы	Поправочный коэфф.	Интенсивность отказов действительная
		l o i 10-6 1/ч	K н	темп,оС	a i	a i l o i 10-6 1/ч	ai loini10-6 1/ч
Транзистор		0,26			2,7	0,702	0,702
Резистор		0,03			2,7	0,081	0,648
Конденсатор		0,2			2,7	0,54	4,86
Интегральная микросхема		0,1			2,7	0,27	0,54
Резистор подстроечный		0,09			2,7	0,243	0,486
Резистор переменный		0,4			2,7	1,08	2,16
Стабилитрон		0,5			2,7	1,35	1,35
Разъем		0,3			2,7	0,81	2,43
Паяные соединения		0,004			2,7	0,0108	0,7884

 

Суммируя данные 8 столбца таблицы, найдем интенсивность отказов всего устройства – 13,96 ^. 10^-6 1/ч, и определим среднюю наработку до первого отказа – 71633 часа.

Определим вероятность безотказной работы в разные моменты времени, заполним таблицу 6.5 и построим график зависимости P(t)(рис 16).

Таблица 6.5

t, час	10	100	100	10000	100000
l t	0,0001396	0,001396	0,01396	0,1396	1,396
P(t)	0.9998604	0.9986049	0.9861369	0.8697060	0.2475853

Рис. 16 – Вероятность безотказной работы устройства в различные моменты времени

По рис. 16 можно определить гарантийный срок службы устройства, который примерно равен 27000 часов или 3 года.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника. / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров. – М.: Горячая линия-Телеком. – 2002. – 768 с.2. Гусев В.А. Основы твердотельной электроники. / В. А. Гусев. Севастополь: Изд-во СевНТУ. – 2004. – 639 с.

3. Бабич Н.П. Основы цифровой схемотехники / Н.П. Бабич. И.А. Жуков. М.: МК-Пресс. –2007. –480 с.

4. Новиков Ю.В. Введение в цифровую схемотехнику. Учебное пособие / Ю.В. Новиков. – М: ИНТУИТ: БИНОМ. – 2007. – 344 с.

5. Миловзоров О.В. Электроника: учебник для студ. вузов / О.В. Миловзоров. И. Г. Панков. М.: Высшая школа. – 2006. – 288 с.: ил. - Библиогр.: с.620-622.5. Бабич Н.П. Основы цифровой схемотехники / Н.П. Бабич. И.А. Жуков. М.: МК-Пресс. –2007. –480 с.

6.Воробьев, Н.И. Проектирование электронных устройств: учеб. пособие для вузов по спец. «Автоматика и упр. в техн. системах» / Н. И. Воробьев. – М.: Высш. шк., 1989. – 223 с.: ил.

7.Усатенко, С.Т. Выполнение электрических схем по ЕСКД: справочник / С. Т. Усатенко, Т. К. Каченюк, М. В.Терехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1992.

8. ГОСТ 15.001-90. Разработка и поставка продукции на производст-во. –Введ. 1990-03-01. –М.: Изд-во стандартов,1990. – 6 с.

9. ГОСТ 2.118-87. ЕСКД. Техническое предложение. – Введ. 1987-01-01. –М.: Изд-во стандартов,1987. – 4 с.

10. ГОСТ 2.119-87. ЕСКД. Эскизный проект. – Введ. 1987-01-01. –М.: Изд-во стандартов,1987. –5 с.

11. ГОСТ 2.120-87. ЕСКД. Технический проект. – Введ. 1987-01-01. –М.: Изд-во стандартов,1987. –5 с.

12. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления. – Введ. 2004-07-01. – М.: Изд-во стандар-тов,2004. –48 с.

13. ГОСТ 2.301-89. ЕСКД. Форматы. – Введ. 1989-04-01. –М.: Изд-во стандартов,1989. –3 с.

14. ГОСТ 2.201-80. ЕСКД. Обозначение изделий и конструкторских документов. – Введ. 1984-01-01. –М.: Изд-во стандартов,1988. –14 с

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(Обязательное)

Варианты заданий

Таблица А.1 Варианты заданий

№	Диапазон выходного напряжения В	Разрядность управляющего кода N	R нагр. Ом	Время нарастания Uвых. от 0 до уровня 50% от Uмакс., мс	К нелин. Uвых. при Uвых 50% Uмакс. не более %	КПД оконечного каскада при Uвых 50% Uмакс. не менее, %	Код задания
	0÷30
	0÷40
	0÷50
	0÷60
	0÷70
	0÷80
	0÷90
	0÷100
	0÷120
	0÷150
	0÷30
	0÷40
	0÷50
	0÷60
	0÷70
	0÷80
	0÷90
	0÷100
	0÷120
	0÷150
	0÷60
	0÷70
	0÷80
	0÷90
	0÷70
	0÷80
	0÷90
	0÷100
	0÷120
	0÷150
	0÷30
	0÷40
	0÷50
	0÷60
	0÷70
	0÷80
	0÷90
	0÷100
	0÷120
	0÷150
	0÷60
	0÷70
	0÷80
	0÷90
	0÷70
	0÷80
	0÷90
	0÷100

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)