Разработка логического устройства комбинационного типа на мультиплексорах

где ti, - время безотказной работы i-го изделия (для восстанавливаемых

изделий -время работы между двумя соседними отказами). Для

экспоненциального закона надежности [pic] Средняя наработка до отказа Т

и интенсивность отказов ? удобны в качестве справочных данных, так как они

не зависят от времени.

В ряде случаев для оценки безотказности устройства используется такая

характеристика, как гамма процентная наработка до отказа Т? , т. е.

наработка, в течение которой отказ устройства т возникает с вероятностью ?,

выраженной в процентах. Соответствующее значение находят из уравнения

[pic] (5)

Например. Т90% означает, что указанное время наработки до отказа

реализуется с вероятностью P(T90%,) = 0,9. т. е. указанное время будет

достигнуто для 90% изделий.

Справочные данные обычно приводятся для одиночных элементов в нормальных

условиях эксплуатации. Реальные условия эксплуатации могут отличаться от

нормальных, а устройства, надежность которых надо определить, содержат

большое число различных элементов.

Влияние условий эксплуатации (электрических режимов, температуры, радиации,

влажности вибрации и ударов) проявляется в изменении интенсивности отказов,

определяемом опытным путем. Утяжеление условии существенно повышает

интенсивность отказов. Например, увеличение рабочего напряжения на

конденсаторе на 10% может повысить ?1 более чем вдвое.

Способы соединения элементов и узлов, связей между ними разнообразны.

Обычно выделяют основное и резервное соединения. Соединение, когда отказ

любого из элементов приводит к отказу всего устройства, называют основным

(например, бытовая аппаратура). Модель расчета надежности для такого

соединения - последовательная цепочка элементов, когда работоспособному

состоянию устройства соответствует исправность P первого, P второго,..., P

n-го элементов Вероятность исправного состояния системы, содержащей n

элементов:

[pic]

В этом причина низкой надежности сложных систем с большим числом элементов:

если Р, = 0,999, а n = 1000, то Рс = 0,37. Другие показатели надежности для

основного соединения элементов выводят из формулы произведения вероятностей

[pic]

Найдем показатели надежности нашей разработанной схемы. Из справочника

знаем ?i равно резисторов 0.64*10-4 , конденсаторов 0,25*10-6 и микросхемы

0,06*10-6 . Найдем ?с для всех элементов схемы

для резисторов [pic]

для конденсаторов [pic]

для микросхем [pic]

Найдем Рс для всех элементов схемы

для резисторов [pic]

для конденсаторов [pic]

для микросхем [pic]

Найдем Тс для всех элементов схемы

для резисторов [pic]

для конденсаторов [pic]

для микросхем [pic]

Судя по расчетам плата сможет проработать не менее 15000 часов.

1. РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ.

3.1 Разработка требований к печатной плате.

Сущность печатного монтажа заключается в нанесении на изоляционное

основание тонких электропроводящих покрытий, выполняющих функции монтажных

проводов и элементов схемы — резисторов, конденсаторов, катушек

индуктивности, контактных деталей и др.

Конструкторская -документация на печатные платы и блоки оформляется в

соответствии с требованиями ГОСТ 2 109 73, ГОСТ 2 417-68 и действующими

нормативно техническими документами Чертеж печатной платы односторонней или

двусторонней классифицируется как чертеж детали Чертеж печатной платы

должен содержать все сведения, необходимые для ее изготовления и контроля

изображение печатной платы со стороны печатного монтажа, раз меры,

предельные отклонения и шероховатость поверхностей печатной платы и всех ее

элементов (отверстий, проводников), а также размеры расстояний между ними,

необходимые технические требования, сведения о материале

Размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными 2,5 при

длине до 100 мм, 5 при длине до 350 мм, 20 при длине более 350 мм

Максимальный размер любой из сторон печатной платы не должен превышать 470

мм Соотношение линейных размеров сторон печатной платы должно быть не более

3:1 и выбирается из ряда 1:1, 1:2, 2:3, 2:5 Толщину плат определяют исходя

из механических требований, предъявляемых к конструкции печатного блока, с

учетом метода изготовления. Рекомендуются платы толщиной 0,8, 1,0, 1,5,

2,0, 2,5, 3,0 мм. Чертежи печатных плат выполняют в натуральную величину

или с увеличением 2:1, 4:1, 5:1, 10:1

Разработку чертежа печатной платы начинают с нанесения координатной сетки

За основной шаг прямоугольной координатной сетки по ГОСТ 10317 79

принимается 2,5 мм. Для малогабаритной аппаратуры и в технически

обоснованных случаях допускается применять дополнительные шаги 1,25 и 0,5

мм

Центры всех отверстий на печатной плате должны располагаться в узлах

координатной сетки. Если из за конструктивных особенностей навесного

элемента этого сделать нельзя, то центры отверстий располагают согласно

указаниям чертежа на этот элемент Такое расположение центров отверстий

используют для ламповых панелей, малогабаритных реле, разъемов и других

элементов При этом должны соблюдаться следующие требования центр одного из

отверстий, принятого за основное, должен быть расположен в узле

координатной сетки, центры остальных отверстий нужно по возможности

располагать на вертикальных или горизонтальных линиях координатной сетки

Диаметры монтажных и переходных металлизированных и не металлизированных

отверстий выбирают из ряда (0,2), 0,4, (0,5), 0,6, (0,7), 0,8, (0,9), 1,0,

(1,2), 1,3,1,5, 1,8; 2,0, 2,2, (2.4), (2,6), (2,8), (3,0) Диаметры, не

взятые в скобки, являются предпочтительными Не рекомендуется на одной

печатной плате иметь более трех различных диаметров отверстий Диаметры

металлизированных отверстий выбирают в зависимости от диаметров выводов

навесных элементов и толщины платы, а диаметры не металлизированных

отверстий в зависимости от диаметров выводов навесных элементов,

устанавливаемых в эти отверстия. Необходимость зенковки монтажных и

переходных отверстий диктуется конкретными конструктивными требованиями и

методом изготовления платы

Шероховатость поверхности монтажных не металлизированных отверстий и

торцов печатных плат должна быть Rz<80 по ГОСТ 2789-73, Шероховатость

поверхности монтажных и переходных металлизированных отверстий — Rzг<40

Для упрощения графики платы

Таблица 3.1

[pic]

отверстия показывают окружностями одинакового диаметра с обозначением по

табл. 3.1 (по ОСТ 27 72 694-834)

При выполнении отверстий таким способом на поле чертежа помещают таблицу

отверстий . Размеры граф и форма таблицы ГОСТом не устанавливаются

Все монтажные отверстия должны иметь контактные площадки. Форма контактной

площадки может быть произвольной, круглой, прямоугольной или близкой к ним.

Центр контактной площадки симметричной формы должен совпадать с центром

монтажного отверстия, для контактных площадок прямоугольной и овальной форм

центр монтажного отверстия может быть смещен . Печатные проводники следует

изображать в виде отрезков линий, совпадающих с линиями координатной сетки,

или под углом, кратным 15° Допускается выполнение проводников произвольной

конфигурации и скругление перегибов проводников.

Печатные проводники следует выполнять одинаковой ширины на всем протяжении.

В узких местах сужают проводники до минимально допустимых значений на

возможно меньшей длине. Взаимное расположение проводников не

регламентируется При необходимости прокладки проводников шириной 0,3—0,4 мм

на всем протяжении рекомендуется через 25—30 мм предусматривать расширение

проводника типа контактной площадки.

Проводники шириной менее 2,5 мм изображают одной линией, являющейся осью

симметрии проводника, более 2,5 мм — двумя линиями и штрихуют под углом 45°

или зачерняют Проводники шириной более 5 мм следует выполнять как экран.

Форма вырезов в широких проводниках и экранах должна быть показана на

чертеже и определена размерами . В целях упрощения чертежа допускается

выполнять проводники любой ширины одной линией, при этом в технических

требованиях чертежа указывают ширину проводника.

Габаритные размеры печатной платы, диаметры и координаты отверстий,

контактных площадок и их относительное расположение показывают на чертеже

одним из следующих способов

а) в соответствии с требования ми ГОСТ 2 307-68 с помощью размерных и

выносных линий,

б) нанесением координатной сетки,

в) комбинированным способом при помощи размерных и выносных линий и

координатной сетки,

г) с помощью таблицы координат

При задании размеров нанесением координатной сетки линии сетки должны

нумероваться Шаг нумерации определяют конструктивно с учетом насыщенности и

масштаба изображения Координатную сетку в зависимости от способа выполнения

документации наносят на все поле платы или рисками по периметру платы

Допускается наносить не все линии координатной сетки, при этом на поле

чертежа помещают запись типа «Линии координатной сетки нанесены через

одну». За нуль в прямоугольной системе координат на главном виде платы

принимают центр крайнего левого нижнего отверстия, левый нижний угол платы,

левую нижнюю точку, образованную построениями, например продолжением линии

контура платы, углы, которого срезаны

На поле чертежа указывают метод изготовления платы, технические условия

(если не все данные содержатся на чертеже), шаг координатной сетки, ширину

проводников и расстояния между ними, расстояния между контактными

площадками, между контактной площадкой и проводником, допуски на выполнение

проводников, контактных площадок, отверстий и расстояний между ними,

особенности конструкции, технологии и другие параметры печатных плат.

Технические требования располагают над основной, надписью, формулируют и

излагают в следующей последовательности;

1 Плату изготовить методом

2.Плата должна соответствовать (ГОСТ, ОСТ)

3. Шаг координатной сетки 0.25 мм

4 Конфигурацию проводников выдерживать по координатной сетке с отклонением

от чертежа 1 мм

5 Допускается округление углов контактных площадок и проводников.

6 Места, обведенные штрих пунктирной линией, проводниками не занимать

7 Требования к параметрам элементов платы - в соответствии с

конструктивными данными

8 Ширина проводников в свободных местах 1 мм, в узких 0.8 мм

9 Расстояние между двумя проводниками, между двумя контактными площадками

или проводником и контактной площадкой в свободных местах 0.1 мм, в узких

0.05 мм

10. Форма контактных площадок произвольная, bmin=1.5 мм

11 Допускается занижение контактных площадок металлизированных отверстий на

наружных слоях до зенковки, на внутренних слоях

12 Предельные отклонения расстояний между центрами отверстий, кроме

оговоренных особо, в узких местах ± 0.05 мм, в свободных местах ± 0.08 мм

13. Предельные -отклонения расстояний между центрами контактных площадок в

группе ± 0.02 мм.

14. Маркировать эмальюГОСТ шрифт по ГОСТ,

К числу особенностей печатного монтажа относятся плоское расположение

печатных проводников, что не позволяет осуществлять переход с одной платы

на другую без перемычек, переходных колодок или разъемов; установка

навесных элементов и крепление выводов только путем пропускания их в

отверстия; одновременная пайка всех элементов, установленных на печатной

плате.

3.2 Разработка схемы размещения на плате.

Навесные элементы следует размещать правильными рядами, параллельно один

другому, на той стороне платы, где отсутствуют печатные проводники Такое

размещение позволяет устанавливать и закреплять навесные элементы на

автоматических линиях и выполнять пайку погружением, исключая воздействие

припоя на навесные элементы.

Все навесные элементы крепятся на плате с помощью выводов, которые

вставляют в монтажные отверстия и подгибают Не рекомендуется в монтажном

отверстии размещать два и более выводов. Некоторые элементы, например

маломощные транзисторы, крепят клеем

Сборочный чертеж печатной платы при минимальном количестве изображений

должен давать полное представление о расположении и выполнении всех

печатных и навесных элементов и деталей. Сборочный чертеж выполняют в

соответствии с требованиями ГОСТ 2 109-73 с учетом требований ГОСТ 2.413-72

Конструкции навесных элементов вычерчиваются в виде упрощенных изображений,

им присваивается буквенно-цифровое позиционное обозначение в соответствии с

электрической принципиальной схемой, по которой выполняют электрический

монтаж платы . На сборочном чертеже печатной платы должны быть указаны

номера позиций всех составных частей, габаритные и присоединительные

размеры, должны содержаться сведения о способах присоединения навесных

элементов к печатной плате.

В технических требованиях сборочного чертежа должны быть ссылки на

документы (ГОСТ, ОСТ), устанавливающие правила подготовки и закрепления

навесных элементов, сведения о припое и др.

Основным конструкторским документом сборочного чертежа печатной платы

является спецификация, оформляемая в виде таблицы по правилам ГОСТ 2 108-68

При записи в спецификацию составных частей, являющихся элементами

электрической принципиальной схемы, в графе «Примечание» указывают буквенно

цифровые позиционные обозначения этих элементов

Разработка конструкторской документации печатных плат может

осуществляться ручным, полуавтоматическим или автоматизированным методами.

Ручной метод предусматривает разбивку навесных элементов на

функциональные группы, размещение групп элементов на площади платы,

трассировку печатных проводников и обеспечивает оптимальное распределение

проводящего рисунка.

При ручном методе конструирования разрабатывается чертеж платы,

содержащий изображение платы с проводящим рисунком и отверстиями, а также,

при необходимости, дополнительное отдельное изображение части платы,

требующей графического пояснения или нанесения размеров, координатную

сетку, выполненную в соответствии с требованиями ГОСТ 2417-78, размеры всех

элементов проводящего рисунка и их предельные отклонения, технические

требования. Чертеж платы должен выполняться в масштабе не менее 2:1,

максимальный формат А1.

Полу автоматизированный метод предусматривает размещение навесных

элементов при помощи ЭВМ при ручной трассировке печатных проводников или

ручное распределение навесных элементов при автоматизированной трассировке

проводников, обеспечивает ускорение процесса конструирования при

оптимальном размещении проводящего рисунка Чертеж платы должен содержать

все сведения, необходимые для ее изготовления и контроля. Изображение слоев

платы получают с расчерчивающего устройства в виде чертежа-схемы,

фотосхемы, фотоотпечатка в масштабе 1:1 или 2:1.

Заключение

В данной работе были закреплены знания полученные на лекциях по

предмету синтез электронных схем. Реализована заданная логическая функция

на 2 и 3 входовых мультиплексорах, разработана печатная плата и выполнен

расчет надежности устройства.

Литература.

1.Пухальский Г.Н. Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на

интегральных микросхемах: Справочник М.: Радио и связь 1990.

2.Закревский А.Д. Логический синтез каскадных схем. М.: Наука 1981.

3.Зубчик В.И. и др. Справочник по цифровой схемотехники Киев : Техника 1990

4. Бессарабов Б. Ф. и др. Справочник микросхемы широкого применения.

Воронеж : ИПФ «Воронеж»,1994.

-----------------------

[pic]

Рис 2.2 Комбинационная схема на 3-х входовом мультиплексоре

0

1 MS

2

3

4

5

6

7

а0

а1

а2

0

1 MS

2

3

4

5

6

7

а0

а1

а2

0

1 MS

2

3

4

5

6

7

а0

а1

а2

Х1

Х2

Х3

'1'

Х1

Y

'1'

0

1 MS

2

3

4

5

6

7

а0

а1

а2

Рис 2.1 Комбинационная схема на 2-х входовом мультиплексоре

0

1 MS

2

3

а0

а1

0

1 MS

2

3

а0

а1

0

1 MS

2

3

а0

а1

0

1 MS

2

3

а0

а1

0

1 MS

2

3

а0

а1

0

1 MS

2

3

а0

а1

X2

X1

X3

X4

Х4

'1'

'1'

Х0

X0

Y

Х1

Х0

Y0

Y1

Y2

Y3

Страницы: 1, 2