Расчет потребляемой мощности

Потребляемая мощность Р_пот. – значение мощности, потребляемой устройством от источника питания в заданном режиме. Расчет мощности представлен в таблице 5.1.

Р_{N пот} = Р_пот * N,

где       Р_{N пот}  – мощность потребляемая однотипными элементами, мВт;

 Р_пот – потребляемая мощность одним элементом, мВт;

 N – количество элементов.

Таблица 5.1 – Расчет потребляемой мощности.

Типы элементов	Рпот, мВт	N	РN пот, мВт
К155ИМ3	670	3	2010
К155ИР13	609	7	4263
К555КП13	107,6	11	1183,6
К155ИР1	430	3	1290
К155ТМ2	78,75	2	157,5
К55СП1	104,4	1	104,4
К155ЛЛ1	39,4	2	78,8
К555ЛН1	23,63	4	94,52
К555ЛИ1	34,65	3	103,95
КР1533КП7	50	8	400

Мощность, потребляемая всем устройством:

Р_{пот общ} = Σ Р_{N пот  i}

где   Р_{пот общ} - мощность потребляемая всем устройством, мВт;

  Р_{N пот  i} – мощность потребляемая однотипными элементами, мВт;

Р_{пот общ} = 9685,77 мВт =9,7 Вт.

5.2 Расчет быстродействия

Быстродействие характеризуется наибольшей частотой входных сигналов, при которой не нарушается функционирование схемы. Задержка распространения сигнала при переключении микросхемы с высокого уровня на низкий и наоборот используется для характеристики быстродействия. Более общий параметр - время задержки микросхемы, определяется по формуле:

где t_здр – время задержки, нс;

t^1,0 – время задержки при выключении микросхемы, нс;

t^0,1 – время задержки при включении микросхемы, нс;

Быстродействие устройства определяется по формуле:

где t_здр – время задержки сигнала устройством, нс;

t_{здр i} – время задержки сигнала i элементом, нс;

Таблица 5.2 – Расчет быстродействия.

 

Типы микросхем	tздр.,нс
К155ИМ3	40
К155ИР13	30
К555КП13	29,5
К155ИР1	35
К155ТМ2	32,5
К55СП1	37,5
К155ЛЛ1	18,5
К555ЛН1	20
К555ЛИ1	24
КР1533КП7	33

 

t_{здр. общ.}=300 нс.

 

 

5.3 Расчет надежности

Свойство изделия в течение определенного времени выполнять заданные функции называется надежностью.

Все свойства объекта, характеризующие его надежность - безотказность, долговечность и сохраняемость, имеют количественные характеристики, которые оцениваются соответствующими показателями.

Поскольку отказы являются случайными событиями, количественные характеристики надежности имеют вероятностный характер.

λ(t) показывает, какая часть элементов по отношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя в единицу времени. Данная величина показывает интенсивность отказов. Среднее время безотказной работы Т_уст – среднее значение наработки изделий до первого отказа. Интенсивность отказов всего устройства вычисляется по формуле. Расчет в таблице 5.3.

λ_факт=λ_пасп* К_н * К_т * N_i

где λ_факт – общая интенсивность отказов, ч^-1;

λ_пасп – интенсивность отказов микросхем по паспорту, ч^-1;

К_н – отношение количества используемых ножек элемента к общему количеству ножек;

К_т – температурный коэффициент;

N_i – количество элементов.

λ_факт=0,379*10^-6 ч^-1.

Т_уст = 1/ λ_факт,

где Т_уст – средняя наработка до отказа, ч;

 λ_факт – общая интенсивность отказов, ч^-1.

Т_уст =2,64*10^-6 ч.

 

Таблица 5.3 – Расчет надежности.

Типы элементов	λпасп *10^-6	Кн	Кт	Ni	λфакт*10^-6
К155ИМ3	0,1	0,895	0,1	3	0,027
К155ИР13	0,1	0,91	0,1	7	0,064
К555КП13	0,1	1	0,1	11	0,11
К155ИР1	0,1	0,833	0,1	3	0,025
К155ТМ2	0,1	0,5	0,1	2	0,01
К55СП1	0,1	0,71	0,1	1	0,007
К155ЛЛ1	0,1	1	0,1	2	0,02
К555ЛН1	0,1	1	0,1	4	0,04
К555ЛИ1	0,1	1	0,1	3	0,03
КР1533КП7	0,1	0,57	0,1	8	0,046

 

Вероятность безотказной работы устройства за t часов вычисляется по формуле:

Р=е^-t*λ,

где Р – вероятность исправной работы;

t – время работы, ч;

λ_факт – общая интенсивность отказов, ч^-1.

Р₁₀₀₀₀ = e^{-10000*0,379*10}=0,96

Логический расчет

В данном разделе курсового проекта я буду рассматривать логический расчет комбинационных схем ИЛИ, НЕ и 2И. Эти элементы входят в схему СОЛО. Как видно из принципиальной схемы на элемент НЕ подаются поочередно сигналы из РгС и РгD. Часть выходных данных попадает на РгСч1, а часть на схему сравнения. Обозначим f_i-выходные сигналы, идущие на РгСч1, f_k-сигналы, идущие на схему сравнения. Тогда f_i(D_i,C_i)=(D_iC_i+ D_iC_i)+ D_iC_i; f_к(D_i,C_i)=(D_iC_i+ D_iC_i); Составим таблицу истинности для входов D_i и C_i:

 

Таблица 5.4 – Таблица истинности.

 

 

Di	Ci	fi	fк
0	0	0	1
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	1	1

 

С помощью карты Карно построим схему на элементах Шеффера.

       C_i C_i         

	1
1	1

D_i                       

D_i

 

f_i(D_i,C_i)=Di +Ci;

       C_i C_i         

1
	1

D_i                       

D_i

 

f_к(D_i,C_i)=DiCi + DiCi;

 

Построим комбинационные схемы на элементах Шеффера (рисунок 5.1).

f_i(D_i,C_i)=Di +Ci=Di Ci; f_к(D_i,C_i)=DiCi + DiCi= DiCi DiCi;

 

 

 

 

Рисунок 5.1 – Схема на элементах Шеффера.

6 Технологическая часть