Курсовая работа - Назначение и применение схем контроля / ПРИМЕР !!! 3 Расчетная часть

3 Расчетная часть

3.1 Расчет быстродействия

Быстродействие – это параметр интегральных микросхем, который определяется минимальной частотой переключений состояний. Быстродействие бывает различно оно зависит от серии технологии изготовления, степени интеграции, а также от применяемых элементов. Быстродействие определяется следующим образом: выбирается самая длинная цепь в схеме и складываются времена этой цепочки схемы. В справочниках на каждый элемент указывается время задержки у каждого элемента оно различно.

Чтобы определить время задержки схемы, считаем количество микросхем схемы. Затем находим по справочнику время задержки микросхемы К155ИП3, К155ИД12, К155ИР13, К155ИЕ7.

Быстродействие определяется по формуле:

t_зд. = t_зд. * n

где n – количество микросхем одного типа. При данных микросхемах быстродействия равно:

t_зд. = 40+28+41+50 = 159 НС

3.2 Расчет потребляемой мощности

Потребляемая мощность – это мощность потребляемая интегральной схемой которая работает в заданном режиме от соответствующего источника питания. Потребляемая мощность зависит от степени интеграции, серии микросхемы и ее функциональных возможностей. Мощность микросхемы вычисляют по справочным данным.

При напряжении питания 5В:

Р_пот = (I_{пот 1} + I_{пот 2} + I_{пот n} )*U_пит

где I_пот – ток потребления, U_пит – напряжения

Р_{пот. общ.} = (102+32+116+150+60)* 5 =2,3 Вт

3.3 Расчет надежности

Рассчитать элемент ЭВМ и РЭА на надежность – это значит, определить вероятность его исправной работы в определенном интервале времени.

Вероятность исправной работы элемента должно учитывать следующие

отказы: катастрофический, параметрический и перемещающийся.

При работе элементов ЭВМ и РЭА используют ряд положений надежности.

1.) Вероятность безопасной работы элемента при последовательном соединенным компонентов рассчитывается по формуле надежности:

Р(t) = ∑P(t)

2.) При нормальной эксплуатации, когда закончен период приработки, интенсивность отказов может быть принята постоянной, т.е. λ – const. Для элемента состоящего из групп компонентов, общая интенсивность отказов представляется суммой произведений интенсивностей отказов компонентов отдельных элементов:

А= ∑Ni* A – i

3.) Величина наработки на отказ определяется по закону

t_m = fp(t) * dt = fe * dt = 1/λ

4.) Вероятность безотказной работы за время t:

P(t) = e^-t/tm

Значит, интенсивность отказов компонентов в значительной степени зависит от условий работы аппаратуры и режимов использования компонентов. В реальных условиях эксплуатации, элементы могут подвергаться воздействию: вибрации, ударов, солнечной и протекающей радиации, и других факторов. Поэтому надежность элементов при реальной эксплуатации значительно отличается от надежности аппаратуры работающей в лабораторных условиях. Учет влияния условий эксплуатации на элементы в ориентировочных расчетах производится с помощью интегрального поправочного коэффициента Kλ. Величина отказов компонентов в этом случае λ = λi0 * Kλ, где λi0 – интенсивность отказов при лабораторных условиях работы. Значение Kλ берется из таблицы.

Kλ =1, λ₀ =0,5/8 (1/ч) * 10^-6

Выбираем среднее значение:

λ₀ =4 (1/ч)*10^-6

λ₀ =4 (1/ч)*10^-6 *n =4*5*10^-6 = 20*10^-6

tm =1/λ = 1/ (20*10^-6) =50000

Вероятность безотказной работы за t =1000ч;

P =e^t/tm =2.72^-1000/50000 =2.72^-0.02 =0.98039215