4. Расчет отдельных узлов
Микросхема КР1810ВИ53 может работать в режиме счетчика (режим прерывания терминального счета), регистра режимов каналов и ждущего мультивибратора.
Произведем расчет времени задержки переключения, необходимую тактовую частоту и потребляемую мощность микросхемы в различных режимах.
В режиме счетчика. Основные параметры: (см. стр. 131-139[2]).
В режиме регистра. Основные параметры:
3. В режиме ждущего мультивибратора
Основные параметры:
Так как мультивибратор реализован в микросхеме на элементах МДП примем:
Логические
уровни компараторов большинства цифровых
микросхем (ТТЛ)
равны соответственно:
Длительность импульса, вырабатываемого ждущим мультивибратором
Данная формула базирующаяся на представлении об идеальном компараторе, хорошо подтверждается на практике (см. стр. 443 [2]). Время запаздывания:
Триггер, выполненный на базе микросхемы К555ТМ2. Максимальная частота переключения триггера:
где Tcmin - минимальная длительность периода синхросигнала,
-
минимальные значения длительностей
отрицательного и положительного
полупериодов синхросигнала, при которых
обеспечивается
требуемое переключение триггера.
Длительность
синхросигнала
должна быть достаточной для установки
необходимого значения
(см. стр. 174[2]). В результате
находим для данного триггера
при
потребляемой
мощности
.
Так
как триггер реализован на элементах
ТТЛ, имеющих
,
(см. стр. 175 [2]) получаем:
5. Расчет показателей надежности.
Для
микропроцессорных систем среднее время
наработки до отказа
.
Из схемы на рисунке 2.18 видно, что в число элементов системы входят 8 микросхем, 34 резистора, 2 конденсатора и один диод.
Пределы
значений интенсивности отказа
для
элементов микропроцессорной
системы в период нормальной эксплуатации
и при нормальных
режимах приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Элемент |
Кол-во |
Интенсивность отказа на 1 ч. |
Микросхемы КР1810 |
1 |
(0,05-0,06)10-3 |
Микросхема К555 |
1 |
(0,05-0,06) 10-3 |
Сопротивления МЛК-3-15000 |
2 |
(0,003-0,013) 10-3 |
Конденсаторы К50-6 |
2 |
(0,0014-0,018) 10-3 |
Диод2Д118А-1 |
1 |
(0,05-0,06) 10-3 |
Количественная мера надежности Рс которая при большем значении N равна вероятности безотказной работы за время t, определяется по формуле:
(4.1)
Рассчитаем надежность системы при основном соединении элементов, при котором выход из строя хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы в целом. Такое соединение справедливо для сложных систем, в которых резервирование не предусматривается. При расчете таких систем принимают, что выход из строя элемента является событием случайным и независимым.
Вероятность выхода из строя хотя бы одного элемента за время, т. е. вероятность безотказной работы системы в целом в течение этого времени, определяется как произведение вероятностей безотказной работы всех N элементов системы
(4.2)
Так как для каждого элемента справедлива формула (4.1), то
(4.3)
так как обычно однотипные элементы с одинаковыми значениями интенсивности отказов повторяются в одной системе, то формуле (4.3) можно придать более удобный для расчета вид
(4.4)
где
т
-
число групп однотипных элементов; nj
— число
элементов в данной
группе;
-
интенсивность отказов, характерная для
данной группы элементов.
Расчеты в данном разделе произведены на основе (стр. 69-74 [4])