2.5. Аналiз точності дії статичнихk-значних структур

Використовуючи узагальнену математичну модель (2.18) точності дії k-значних структур, отримаємо ряд значень параметрiв k-значної структури для наступних обмежень на її роботу:= 0,5;U(P) = 1,65 ... 3,65, крок квантування для структур із потенцiйною вихiдною ознакою вiзьмемо u_k = 0,3; 0,7 та 1В [159]. Помноживши лiву та праву частини виразу (2.18) на u_k, перейдемо до середньоквадратичного вiдхилення кроку квантування :

, (2.18)

звiдки отримуємо ряд графiчних залежностей виду _Uвих = .

Аналiз параметрiв узагальненої математичної моделi (2.18) k-значної структури зі статичною ознакою дозволяє зробити такі висновки. Величина середньоквадратичного вiдхилення, що забезпечує точну роботу k-значної структури зі заданим рiвнем надійності та при використаннi потенцiйної ознаки k-значного коду, перебуває в межах 0,05 ... 0,3. Тобто структура з потенційною вихідною ознакою працюватиме надiйно, якщо вiдхилення кроку квантування становитиме величину 5 ... 10% для кроку квантування 0,3 В (цей крок вiдповiдає значенню спаду напруги на переходi колектор–емiтер вiдкритого транзистора), аналогiчно стiйка робота буде мати мiсце при кроцi квантування  = 0,7 В та його вiдхиленнi порядку 10...25%, а також при  = 1В та  = 15 ... 35%.

Цi результати свiдчать про те, що вимоги щодо жорсткостi припускiв на вiдхилення фізичного значення кроку квантування перебувають у межах, якi, для прикладу, легко досягаються з допомогою природної параметричної стабiлiзацiї напруг на p-n переходах транзисторiв. Отже, при виготовленнi k-значних структур на основi бiполярної технологiї можуть бути реалiзованi значностi, що дорівнюють k = D/, де D – динамiчний дiапазон живлячих напруг чи струмів. Тодi, якщо взяти D = 10В, то при  = 0,3 В – k_max = 30, при  = 0,7 – k_max = 14, а при  = 1В – k_max = 10.

Аналогічний аналіз щодо забезпечення працездатності та взаємозаміни, за умов P_пом = 0,1 – 0,001 та= 0,5,U = 1,65 ... 3,5, дав залежності величини кроку квантування від рівня припустимої помилки в k-значній структурі зі струмовою вихідною інформаційною ознакою (рис. 2.6). Мінімально припустимий крок квантування (що визначає й реалізовану значність k-значної структури) в одиницях середньоквадратичного відхилення становить 7,8–3,3, відповідно до вибраного рівня (0,9 ... 0,999) ЙБР

Рис. 2.6. Залежність величини кроку квантування від рівня припустимої помилки в k-значній структурі зі струмовою вихідною інформаційною ознакою

Задавши мінімально припустимий крок квантування рівним I_k= 50 та 100 мкА, згідно із (2.18) отримуємо, що в першому випадку середньоквадратичне відхилення може становити 6,4 ... 14,9 мкА, в іншому – 15 ... 30 мкА (рис. 2.7). Отримані оцінки дозволяють уже на етапі проектування k-значних структур оптимізувати ті параметри, які визначають указані допуски на відхилення відповідно до рівня встановлених обмежень та вимог.

Рис. 2.7. Залежність середньоквадратичного відхилення кроку квантування від рівня припустимої помилки для структур із струмовою інформаційною ознакою

Отже, можна стверджувати, що в результаті проведених досліджень створено теоретичну основу для оцінки точності роботи довільних k-значних структур зі статичною ознакою, у тому числі й двозначних, розроблено узагальнену точнісну математичну модель, що, з одного боку, описує правильну роботу k-значних структур, а з іншого – дозволяє ув’язати в один аналітичний вираз такі характеристики k-значної структури, як крок квантування, значність, ймовірність безвідмовної роботи та припустиме відносне середньоквадратичне відхилення вихідного сигналу структури, а це, у свою чергу, дозволяє обґрунтовано підійти до питань створення, проектування та оптимізації параметрів k-значних структур, їх взаємозаміни та експлуатації. У сучасних умовах не iснує технологiчних чи практичних обмежень щодо створення та правильної роботи k-значних структур зі значностями алфавіту в межах k = 2 ... 16.