Полезная книга (01Глава I)

Посмотреть архив целиком

Глава 1.


I. УСЛОВИЯ РАБОТЫ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ БЦВМ


    1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЭЛЕМЕНТАМ

И УСТРОЙСТВАМ БЦВМ


Основой для составления тактико-технического задания (ТТЗ) на проектирование и разработку элементов и устройств БЦВМ могут быть:

1. Условия работы. В ТТЗ указывают диапазон рабочих температур, наличие и величину температурных толчков, максимальную влажность воздуха, частоту и амплитуду вибраций, величину динамических нагрузок. Оговаривают также устойчивость к запылению, агрессивным средам и т.д.

2. Источники питания. Источники питания современных БЦВМ занимают значительную часть общего объема оборудования. Поэтому в ТТЗ

указывают вид тока, частоту, напряжение и потребляемую мощность. Оговаривают необходимость применения стабилизаторов и их тип, а также количество используемых номиналов напряжений и допустимый их разброс.

З. Конструктивные требования. Конструктивное оформление элементов БЦВМ весьма разнообразно. Для удобства монтажа и наладки устройств элементы должны компоноваться на типовом элементе замены (ТЭЗ). Конструкция элементов и устройств должна обеспечивать их взаимозаменяемость. Кроме того, конструктивное исполнение, способ монтажа, выбранный тип разъемных соединений должны обеспечивать минимальную величину монтажных емкостей, требуемый температурный режим, заданную ремонтоспособность. При выборе конструкции необходимо учитывать также технологичность изготовления, габариты и требуемую степень герметизации.

4. Быстродействие. Быстродействие системы элементов характеризуется следующими параметрами:

а) рабочей частотой, т .е. максимальной частотой входных сигналов в наихудших, но допустимых условиях эксплуатации;

б) временем переключения td , которое определяется временем включения tdl и выключения td2 схемы:


5. Совместимость входных и выходных сигналов. Это требование означает, что электрические характеристики входных и выходных сигналов должны быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить возможность непосредственной работы элементов один на другой без применения специальных согласующих элементов.

6. Полнота системы элементов. Выбор функционально—полной системы переключательных функций с технической точки зрения эквивалентен выбору типов элементов, из которых может быть построена любая схема ВЦВМ. Поэтому при выборе функционально-полных систем переключатель-

ных функций следует исходить из технических соображений.

7. Эффективное использование элементов. При проектировании модулей БЦВМ для предварительной оценки эффективности использования оборудования необходимо знать:

а) коэффициент объединения по входу М;

б) коэффициент разветвления по выходу N;

в) добротность схемы Q;

г) произведение частоты переключения на количество компонентов в кристалле f n;

д) статические и динамические характеристики.

8. Помехозащищенность и помехоустойчивость. Эти параметры являются одними из важнейших, так как не только показывают, какую величину помехи допускает схема, но и характеризуют качество системы элементов в целом. Чем выше допустимая величина помехи, тем уже область существования передаточной характеристики, т.е. тем меньше разброс характеристик элемента.

9. Разброс параметров. Современная промышленность выпускает схемы, большинство параметров которых отличается от номинальных на ±5, ±10, ±15% в зависимости от класса точности аппаратуры.

Устройства БЦВМ необходимо рассчитывать таким образом, чтобы при их изготовлении не требовался индивидуальный отбор.

10. Удельная производительность модуля B:



где n - количество компонентов; V — объем модуля.

11. Надежность. Надежность БЦВМ определяется надежностью устройств и их элементов.


1.2. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

ЭЛЕМЕНТОВ БЦВМ


Для сравнительного анализа элементной базы целесообразно использовать методику оценки эффективности применения элементов БЦВМ, по которой выбирается и анализируется ряд параметров каждой схемы рассматриваемой серии, таких, например, как надежность, объем, масса, мощность рассеяния, помехозащищенность, быстродействие, нагрузочная способность, количество источников питания и т .п. Каждый из этих параметров подсчитывается по формуле



где Bi - тип схемы; Ci - процентное содержание схем в устройстве; Pi-параметр выбранной серии; Р - параметр упрощенной модели.


По вычисленным параметрам составляют матрицу обобщенных параметров Р


и матрицу нормированных параметров относительно наихудших значений условной серии


где в случае максимального наихудшего значения;


в случае минимального наихудшего значения.


Из этих матриц определяют коэффициенты функциональных единиц φ:



где λj - весовой коэффициент, отображающий степень важности рассматриваемых параметров в проектируемой БЦВМ и их

При расчете схем обычно принимают следующие степени важности параметров: надежность – λ1 = 0,4; масса – λ2 = 0,15; объем – λ3 = 0,1; мощность рассеяния – λ4 = 0,1; помехозащищенность – λ5 = 0, I; нагрузочная способность – λ6 = 0,05; быстродействие – λ7 = 0,05; количество источников питания – λ8 = 0,05.

Поясним примером методику выбора элементной базы, наиболее часто используемых на борту летательных аппаратов. В табл.2 приведены основные сравнительные характеристики некоторых физических параметров элементов (на примере реализации одноразрядного комбинационного сумматора). По рассматриваемой методике определены коэффициенты функциональных единиц для данных систем элементов, для чего составлена нормированная матрица условных элементов(табл.3).

Из анализа табл. З можно сделать вывод, что наиболее оптимальными элементами, удовлетворяющими требованиям летательных аппаратов, являются интегральные схемы, обладающие наивысшим критерием эффективности ( φ = 0,45).



Таблица 1

Основные сравнительные характеристики элементов БЦВМ


Параметры

схемы

Типы схем

тонко-

пленоч-

ные до-

мены

магни-

то-маг-

нитные

полу-

провод-

никовые

интеграль-

ные

оптико-

электрон-

ные

электро-

механи-

ческие

Объем, см³

Масса, г

Потребляе-

мая мощ-

ность, Вт

Средняя за-

держка на

каскад, нс

Частота от-

казов на

1000ч рабо-

ты

1

2



1



100




0,05

20

10



1,5



1000




0,1

15

5



0,75



10




0,05

0,02

0,35



0,01



2…10




0,02

10

5



12



100




0,1

1,2

3,2



0,4



1000




0,06






Таблица 2

Нормированная матрица условных элементов

Параметры

схемы

Типы схем

тонко-

пленоч-

ные до-

мены

магни-

то-маг-

нитные

полу-

провод-

никовые

интеграль-

ные

оптико-

электрон-

ные

электро-

механи-

ческие

Объем

χ3 =0,15

Масса

χ2 =0,2

Мощность

χ4 =0,15

Быстродейст-вие χ7 =0,1

Надежность

χ1 =0,4

Критерий

Эффектив-

ности φ

0,14


0,16


0,05

0,09


0,24



0,36

0


0

0


0


0


0

0,037


0,04

0,065


0,095


0,2


0,22

0,15


0,19

0,15


0,1

0,36



0,45

0,065


0,4

0,03


0,09


0


0,12

0,13


0,06

0,055


0


0,3


0,28






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.