Рекомендуемое значение Un=4,5 5,5 В
Динамические параметры:
Время задержки распространения
1. при вкл.
По D не более 16 мс
По С не более 23 мс
2. при выкл.
По D не более 23 мс
По C не более 22 мс.
Статистические параметры в диапазоне температур -
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ввода/вывода
импульс
импульс
+5В
земля
A8
А15 AD0
AD7
Х2
Вход Выход
Выход Готовность S0 S1 IO/M сброса сброса
такт.имп. адресный Захват
ключ открыт Подтверждение
захвата
Рисунок 1.
В МП использована мультиплексная шина данных. Адрес передается по двум шинам:
старший байт адреса – по шине адреса, а младший байт адреса – по шине данных.
В начале каждого машинного цикла младший байт адреса поступает на ШД. Этот
младший байт может быть зафиксирован в любом 8-разрядном фиксаторе
посредством подачи сигнала отпирания фиксатора адреса (ALE). В остальное
время машинного цикла шина данных используется для передачи данных между ЦП и
памятью или устройствами ввода/вывода.
ЦП вырабатывает для шины управления сигналы 
, 
, S0, S
1 и IO/М. Кроме того, он же выдает сигнал подтверждения прерываний INTA.
Сигнал HOLD и все прерывания синхронизируются с помощью внутреннего генератора
тактовых импульсов. Для обеспечения простого последовательного интерфейса в МП
предусмотрены линия последовательного ввода данных (SOD). МП имеет всего 5
входов для подачи сигналов прерываний: INTR, RST5.5, RST6.5, RST7.5. и TRAP.
Сигнал INTR имеет такое же назначение, как и сигнал INT в МП 580ВМ80. Каждый из
входов RST5.5, RST6.5, RST7.5. может программно маскироваться. Прерывания по
входу TRAP не может быть маскировано. Если маска прерываний не установлена, то
на указанные маскируемые прерывания МП будет реагировать, помещая при этом
содержимое счетчика команд в стек и переходя к выполнению программы, адрес
которой определяется вектором реестра.
AD7 МП в моменты, когда они функционально представляют адресные
разряды А0
А7. Для этого необходимо точно знать, когда на этих выводах
отображается адресная информация. В корпусе МП существует специальный вывод N
30, обозначенный ALE – открытие фиксатора адреса, сигнал на котором в
нормальном состоянии соответствует логическому «0». Если информация на выводах
AD0
AD
7 (N 12
19),
является адресной А0
А7, то ALE переводится в состояние логической «1». При перехода ALE
из состояния логической «1» в состояние логического «0» информация на AD0
AD7 должна быть зафиксирована. Отметим что для стробирования адресной
информации от МП может быть использован любой фиксатор. Единственная
предосторожность, которую необходимо соблюдать при использовании фиксаторов,
заключается в согласовании нагрузки по току для выводов AD0
AD7 МП 1821ВМ85 и входов фиксатора во избежание их перегрузки, т.е.
необходимо убедиться, что ток на входе используемого фиксатора не является
слишком большим для МП. В качестве фиксатора будем использовать регистр,
тактируемый сигналом ALE от микропроцессора. Регистр – это линейка из
нескольких триггеров. Можно предусмотреть логическую схему параллельного
отображения на выходах состояния каждого триггера. Тогда после заполнения
регистра от параллельных выводов, по команде разрешения выхода, накопленное
цифровое слово можно отобразить поразрядно сразу на всех параллельных выходах.
Для удобства поочередной выдачи данных от таких регистров (буферных
накопителей) в шину данных процессора параллельные выходы регистров
снабжаются выходными буферными усилителями, имеющими третье, разомкнутое Z
состояние.
Из множества регистров различных серий свой выбор я остановил на регистре серии
1533, т.к. по сравнению с серией 555 они имеют большее быстродействие и
меньшее (в 1.5
2
раза) энергопотребление. В свою очередь регистры серии 555 имеют быстродействие
аналогичное быстродействию серии 155, но меньшее энергопотребление.
Микросхема 1533UR22 – восьмиразрядный регистр – защелка отображения данных,
выходные буферные усилители которого имеют третье Z –состояние. Пока
напряжение на входе №11 высокого уровня, данные от параллельных входов
отображаются на выходах. Подачей на вход № 11 напряжения низкого уровня,
разрешается запись в триггеры нового восьмибитового байта. Если на вход № 1
подать напряжение высокого уровня, выходы микросхемы переходят в 3-е Z
состояние.
Таким образом, с помощью микросхемы 1533 UR22 мы фиксируем адресную
информацию, поступающую от МП.
Схема включения 1533 UR22.
Q7
- №19 (перевод выхода канала в состояние Z).
Таблица истинности.
В
А
; EN. Если сигнал 
подать на вход №1 микросхемы 1533 АП6, то при 
= «0» направление передачи информации В
А
= «1» направление передачи информации А
В
Подача сигнала EN на вход № 19 микросхемы 1533 АП6, при котором выводы
переходят в третье Z состояние, будет рассмотрена ниже.
F
1МГц
(№ 36) МП подключаются элементы, соединенные в соответствии со схемой,
показанной на рисунке 3.
При подаче питания конденсатор заряжается до напряжения +5 В через R1. Когда
напряжение достигает некоторого определенного значения (min 2.4 В),
выполнение команды «сброс» завершится и система начнет выполнение программы
с адреса 0000. После отключения питания произойдет разрядка конденсатора С1 и
микропроцессор будет находиться в исходном состоянии до тех пор, пока
напряжение на конденсаторе С1 не достигнет требуемого значения.
+5В
VD1 R1
300
103
1200
105
106
108
300
20
А0
Аn
DI
СS
SEY
400
300
200
200
0,2
0,05
5 10-3
4 10-3
16К
64К
4К
8К
16К
16К
35
100
60
100
300
0,06
0,03
0,3
0,07
0,05
100мкм2 и снизить мощность потребления до нескольких микроватт на
бит, при tвкл=50
150 мс.
Статические ОЗУ на МОП транзисторах, несмотря на среднее быстродействие,
получили широкое распространение, что объясняется существенно большей
плотностью размещения ячеек на кристалле, чем у БП ОЗУ.
Для рМОП удалось уменьшить геометрические размеры ЗЭ и снизить напряжение
питания до 15 В.
Для ОЗУ пМОП удалось ещё больше уменьшить геометрические размеры, получить в
2,5 раза большую скорость переключения. Единое напряжение питания +5В
обеспечивает непосредственную совместимость таких ОЗУ по логическим уровням с
микросхемами ТТЛ.
Элементы ОЗУ на кМОП VT используются для построения статических ОЗУ только при
необходимости достижения min Рпотр. Также при переходе к режиму
хранения Рпотр уменьшается на порядок.
Для статических ОЗУ достигнута ёмкость 64 Кбит при организации 16 разрядов и
времени выборки до 6 мс. Iпотр статических БП ОЗУ 100
200 мА. Широко применяются схемы на кМОП-VT, среди которых наибольшее
распространение получила серия 537; Iпотр
60 мА (режим обращения) и Iпотр=0,001
5 мА (хранение). В большинстве схем предусмотрен режим хранения с пониженным U
пит=2 В. Это позволяет наиболее просто реализовать работу ОЗУ от резервных
батарей.
Динамические ОЗУ представлены в основном серией КР565 с max ёмкостью 256х1
разряд и min времени выборки 150 мс. Но необходимо постоянное восстановление
информации – регенерации, период которой составляет 1
8 мс. Для регенерации нужны дополнительные схемы, что усложняет схему в целом.
Дальнейшее рассмотрение будем вести на примере статического ОЗУ 2Кх8 с общим
входом и выходом типа 537РУ10.\
1) tвыб
220 мс.
2) Рпотр: хранение Uп=5В – 5,25 мВт
Uп=2В – 0,6 мВт
обращение - 370 мВт
3) Iпотр: хранение – 3 10-4 мА
обращение – 70 мА
4) Диапазон рабочих
температур - 10
+
С.
Усиление вх-вых сигналов до уровней ТТЛ осуществляется с помощью вых.
формирователей. Т.к. ОЗУ организовано как 2Кх8, значит необходимо использовать
АО
А10 адресных линий
и DO
D7 линий шины
данных.
Для управления функционированием схемы используется 3 вывода:
1) 
/RE - № 21
2) CE - № 18
3) OE - № 20
Микросхема 537РУ10 функционирует в 3 режимах:
§ режим хранения данных
§ режим считывания данных
§ режим записи данных
Таблица истинности:
/RE
D7
=1). В
качестве управляющих сигналов можно использовать сигналы WR, RD, CSO
(организация сигнала CSO будет рассмотрена ниже).
1К
64 К
64 К
8К
64 К
0,5
0,1
350
85
С).
3) Uп – 5 В
Uпрогр – 5 В (считывание)
21,5 В (программирование).
4) Рпотр – не более 420 мВт.
5) tвыб.адреса – не более 300
450 мс.
tвыб.разр. – не более 120
150 мс.
6) Выход - 3 состояния.
7) Совместимость – с ТТЛ схемами по входу и выходу.
Так как ПЗУ организована как 8к х 8, значит необходимо использовать А0
А12 адресных линий и D0
D7 линий шины данных.
Для управления функционирования схемы используются 2 вывода:
1) CS - №20.
2) ОЕ - №22.
Микросхема 573РФ4 функционирует в 2-х режимах:
- режим хранения
- режим считывания
Считывание информации производится по 8 бит. В качестве сигналов управления
будем использовать сигнал RD и сигнал, который будет поступать по старшей
адресной линии.
Таблица истинности:
+5 В
R2 +4+6В
К шине
19
AD0
AD7
микропроцессора
ропро-
23 цессор
К шине ной
Управления 21 сис-
теме
С4 R3
мкА
при 
f Iпотр может доходить до 4 мА.
Сигнал тактового генератора можно снять с выхода CKOUT для использования в
других устройствах системы. Он поступает на этот вход непосредственно (CKFS=1)
или после деления частоты на четыре (CKFS=0). Микросхема имеет выход ещё одного
сигнала (SQW), получаемого делением частоты тактового генератора.
Коэффициент деления задается командами, поступающими от процессора. Включается
и выключается этот сигнал также командами процессора.
Распределение памяти микросхемы 512ВИ1:
AD7). Для управления записью и считыванием информации служат входы 
(выбор микросхемы), AS (строб, адреса), DS (строб данных) и R/
(чтение – запись).
- «1» шина AD, входы
DS и R/
отключены от
шин процессора и снижается мощность потребления.
- «0» должен сохраняться неизменным во время всего цикла записи и чтения.
Сигнал AS подается в виде положительного импульса во время наличия информации об
адресе на шине AD0
AD7. Адреса записываются во внутренний буфер микросхемы по срезу этого импульса.
В этот же момент анализируется логический уровень сигнала на входе DS и в
зависимости от него устанавливается дальнейший режим работы входов DS и R/
. В нашем случае на вход AS подаем сигнал ALE, который генерируется процессором
для фиксации адреса.
Если при AS – «1»-
«0» DS – «0», то
запись производится при DS – «1», R/
-«0»,
а чтение производится при DS – «1», R/
-«1».
Если во время среза импульса AS (AS – «1» 
«0») DS – «1», то для считывания необходимо DS-«0» R/
-«1»,
а для записи DS-«1» R/
-«0».
Такая сложная логика используется для подключения к микропроцессорам различных
типов. На вход R/
будем подавать сигнал WR, а на вход DS-RD, которые генерируются процессором.
Выход 
(запрос
прерывания) предназначен для сигнализации процессору о том, что внутри
микросхемы произошло событие, требующее программной обработки. Прерывания
бывают 3-х типов:
1) после окончания обновления информации
2) по будильнику
3) периодические (с периодом SQW)
Вход 
предназначен
для установки в исходное состояние узлов микросхемы, ответственных за связь с
микропроцессорной системой. 
- «0» – никакое вмешательство со стороны процессора невозможно. На ход часов,
календарь и содержание ячеек ОЗУ этот вход не влияет.
Вход PS (датчик питания) – контроль непрерывности подачи питающего
напряжения. Он подключается таким образом, чтобы напряжение на нем падало до
0 при любом, даже кратковременном отключения питания микросхемы.
Для управления работой микросхемы и анализа её состояния предназначены
регистры А.D.
Формат управляющих регистров:
. Записав единицу в разряд SET регистра В, можно запретить обновление и тем
самым сбросить UIP.
DVO.DV2 – устанавливает режим работы внутреннего делителя частоты в
соответствии с используемой опорной частотой.
Установка опорной частоты:
PS3.
ALE – разрешение прерываний от будильника.
VIE – разрешение прерываний по окончанию цикла обновления.
SQWE – разрешает выдачу сигнала на вход SQW.
PIE, AIE, VIE, SQWE могут быть сброшены сигналом 
.
DM – «1» данные в двоичном коде
- «0» данные в двоично-десятичном коде.
Значения разряда нельзя изменить без повторной записи начальных значений в
ячейки времени и календаря.
24/12 – устанавливает 24 часовой («1») и 12 часовой («0») режим счета
времени. В 12 часовом режиме времени после полудня отмечается единицей в
старшем разряде часов (адрес О4Н).
DSE – разрешение автономного перехода на летнее время («1»).
Регистр С.
IRQF – флаг запроса прерываний. Устанавливается в единицу при выполнении
условия:
PF x PIE + AF x AIE + VF x VIE=1
Одновременно с установкой IRQF=1 на контакте 
устанавливается низкий уровень. PF – устанавливается в «1» фронтом сигнала на
выходе внутреннего делителя частоты, выбранного в соответствии с разрядами RS0
RS3.
AF – устанавливается в «1» при совпадении текущего времени м времени
«будильника».
VF – устанавливается в единицу после окончания каждого цикла обновления.
Флаги сбрасываются после чтения регистра С или сигналом 
.
Регистр D.
VRT – в этом разряде устанавливается «0» при низком уровне на входе PS.
Единица устанавливается только считыванием регистра D.
Подключение микросхемы 512ВИ1 к микропроцессору серии 1821ВМ85, имеющему
мультиплексированную шину адреса/данных не вызывает затруднений. На вход PS; U
п; RES подаем высокий уровень (подключим к аккумулятору через RS-цепь).
Так как нет необходимости в использовании частоты кварцевого резонатора в блоке
управления, то вывод №20 (CKFS) подсоединим к корпусу.
Сигнал с выхода 
через инвертор (PD9) подадим в микропроцессор на вход RST 6,5 (№8).
Выводы AD0
AD7 (№№4
11) таймера непосредственно подключаются к выводам AD0
AD7 (№№12
19)
микропроцессора.
Подача сигнала CS2 на вход «выбор микросхемы» (№13) будет рассмотрена ниже.
1.2.10. Устройство ввода-вывода.
Процессор 1821ВМ85 является улучшенной модификацией процессора 580ВМ80, а для
данного МП специально разработана БИС для ввода-вывода параллельной
информации КР580ВВ55А. Вот почему свой выбор и остановил именно на этой
микросхеме.
КР580ВВ55 0 программное устройство ввода-вывода параллельной информации,
применяется в качестве элемента ввода-вывода общего назначения, сопрягающего
различные типы периферийных устройств с магистралью данных систем обработки
информации.
D7
BA0
BA7
BC7
A1
BC3
BB7
Обмен информацией между магистралью данных систем и микросхемой 580ВВ85
осуществляется через 8 разрядный двунаправленный трехстабильный канал данных.
Для связи с периферийными устройствами используется 24 линии В/В,
сгруппированные в три 8 разрядных канала ВА, ВВ, ВС, направление передачи
информации и режимы работы которых определяются программным способом.
1-4; 37-40 – ВА3 – ВА0; ВА7
ВА4 – входы/выходы – информационный канал А.
10
17 – ВС7
ВС0 – входы/выходы – информационный канал С.
18
25 – ВВ0
ВВ7 – входы/выходы – информационный канал В.
5 - 
- вход – чтение.
6 - 
- вход – выбор кристалла.
7 – GND - - - общий.
8,9 – А0, А1 – вход – младший разряд адреса
26 – Uсс – питание.
35 – SR – вход – установка исходного состояния.
36 - 
- вход – запись.
Микросхема может функционировать в 3-х основных режимах.
В режиме 0 обеспечивается возможность синхронной программно управляемой
передачи данных через 2 независимых 8 разрядных канала ВА, ВВ и два 4
разрядных канала ВС.
В режиме 1 обеспечивается возможность ввода или вывода информации в/или из
периферийного устройства через 2 независимых 8 разрядных канала ВА, ВВ по
сигналам квитирования.
При этом линии канала С используются для приема и выдачи сигналов управления
обменом.
В режиме 2 обеспечивается возможность обмена информацией с периферийными
устройствами через двунаправленную 8 разрядную шину ВА по сигналам
квитирования. Для передачи и приема сигналов управления обменом используются
5 линий канала ВС.
Выбор соответствующего канала и направление передачи информации через канал
определяется сигналами А0, А1 и сигналами 
, 
, 
. Режим работы каждого из каналов ВА, ВВ, ВС определяется содержимым регистра
управляющего слова (РУС). Производя запись управляющего слова в РУС можно
перевести микросхему в один из 3-х режимов работы: режим 0-простой ввод/вывод;
режим 1-стробируемый ввод/вывод; режим 2-двунапрвленный канал. При подаче
сигнала SR РУС устанавливается в состояние, при котором все каналы
настраиваются на работу в режиме 0 для ввода информации. Режим работы каналов
можно изменить как в начале, так и в процессе выполнения работающей программы,
что позволяет обслуживать различные периферийные устройства в определенном
порядке одной микросхемой. При изменении режима работы любого канала все
входные и выходные регистры каналов и триггеры состояния сбрасываются.
Графическое представление режимов работы каналов показано на рисунке 5, а
формат управляющего слова, определяющего режимы работы каналов, приведены на
рисунке 6.
канал данных
канал данных
канал данных
ВА
ВВ
ВС
РУС
третья состояние
3
канала ВС
1 - ввод
1 0 -
вывод
режим канал ВВ
работы ВА и 4-7 ВС 1-ввод
00-режим 0 0-вывод
01-режим 1
1х-режим 2
режим работы
ВВ и разрядов
канал ВА 0
3 ВС
0-режим 0
1-ввод 1-
режим 1
0-вывод
Разряды 4
7
канала ВС
1-ввод; 0-вывод
Рисунок 6.
В дополнение к основным режимам работы микросхема обеспечивает возможность
программно независимой установки в «1» и сброса в «0» любого из разрядов
регистра канала ВС.
Формат управляющего слова уст./сброса разрядов регистра канала ВС показан на
рисунке 7.
1 – установить в «1»
«0» 0 –
установить в «0»
неопределенность
код разряд
000 0
001 1
010 2
011 3
100 4
101 5
110 6
110 7
Рисунок 7.
Если микросхема запрограммирована для работы в режиме 1 или 2, то через выводы
ВС0
ВС3 канала ВС
выдаются сигналы, которые могут использоваться как сигналы запросов прерываний
для МП. Эта особенность микросхемы позволяет программно реализовать разрешения
или запрет в обслуживании любого внешнего устройства ввода/вывода без анализа
запроса прерывания в схеме прерывания системы.
В нашем случае необходимо запрограммировать микросхему 580ВВ55 на вывод
информации в режиме 0. Вот почему далее будет рассмотрен только этот режим.
При работе микросхемы в режиме 0 обеспечивается простой ввод/вывод информации
через любой из 3-х каналов и сигналов управления обменом информацией с
периферийными устройствами не требуется. В этом режиме микросхема
представляет собой совокупность 2-х 8 разрядных и 2-х 4 разрядных каналов
ввода или вывода. В режиме 0 возможны 16 различных комбинаций схем
ввода/вывода каналов ВА, ВВ, ВС. Это определяется комбинациями в разрядах D4;
D3; D1; D0 регистра управляющего слова.
Для нашего случая код должен иметь следующее указание:
Канал адреса
Канал управления
Канал данных
D7
D0
BC0 BA7
BA0
BB7
BB0
Рисунок 8.
Для электрического соединения микросхемы 580ВВ55 и схемы управления необходимо:
1) шину данных D0
D7 схемы управления соединить с выводами D0
D7 микросхемы 580ВВ55.
2) Два младших разряда адресной шины соединить с выводами A0
A1 микросхемы 580ВВ55.
3) Выводы 
, 
микропроцессора 1821ВМ85 соединить с выводами 
, 
микросхемы
580ВВ55 соответственно.
4) На вход SR «Установка в исходное состояние» микросхемы 580ВВ55
подать низкий уровень (подключить к корпусу).
1.2.11. Фиксирующая схема.
Как уже отмечалось выше необходимо подавать сигналы в блок индикации № канала
(2 индикатора) в строго определенные моменты времени. Для этого необходимо
предусмотреть устройство, которое по сигналам от процессора, будет пропускать
информацию на один из индикаторов блока индикации. В качестве элементов
фиксирующей схемы будем использовать 2 регистра типа 1533UP23.
Регистр, аналогичный UP22, нос 8 тактируемыми триггерами. Регистр принимает и
отображает информацию синхронно с положительным перепадом на тактовом входе.
Загрузка и считывание
А15 определенного кода выбора или сигнала разрешения доступа к отдельному блоку
или блокам. К счастью, эта проблема является классической и она имеет простое
решение. В частности можно использовать дешифратор, выполненный в виде ТТЛ
устройства среднего уровня интеграции, предназначенного для преобразования
двоичного кода в напряжение логического уровня, которое появляется в том
выходном проводе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду. В
последствии выходной провод дешифратора подключают к входу «Выбор микросхемы»
нужной микросхемы (например вывод №18 (CS) микросхемы 537РУ10).
В качестве дешифратора будем использовать микросхему 1533ИД7. Выбор данного
дешифратора обусловлен количеством выходных линий и нагрузочной способностью.
Микросхема 1533ИД7 – высокоскоростной дешифратор, преобразующий трехразрядный
код А0
А2 (№1
3) в напряжение низкого логического уровня, появляющегося на одном из восьми
выходов 0
7.
Дешифратор имеет трехвходовый логический элемент разрешения.
В таблице показано, что дешифрация происходит, когда на входах 
(№4) и 
(№5),
напряжение низкого уровня, а на входе Е3(№6) высокого. При других логических
уровнях на входах разрешения, на всех выходах имеются напряжения высокого
уровня.
А13; сигналов разрешения, сигналы, поступающие по адресным линиям А14
А15 (вход №4 подсоединим к корпусу).
Более подробно рассмотрим подачу сигналов на входы CS и организацию сигналов
REG1
REG3; BVF.
ПЗУ:
Сигнал на вход «Выбор микросхемы» (№20) будем подавать на адресной линии А15.
Если в старшем разряде адресной шины (А15) уровень логического «0», то такой
же уровень на входе №6 дешифратора. При этом ПЗУ переходит из режима
«Хранение» и готово к считыванию информации, а дешифратор на всех выходных
линиях имеет уровень логической «1» и все остальные элементы схемы, кроме
микросхемы DDS, недоступны для микропроцессора.
- Если в адресных линиях:
А11
А15 код 00001, то
CS0 – «0»
CS1
CS7 – «1»
EN=
= «0»
И данные через двунаправленный буфер DDS будут записываться или считываться
из ОЗУ (DD13)
- A11
A15 код 01001, то CS0= «1» CS1= «1»
CS3
CS7= «1»
CS2= «0» EN=
= «1».
и микросхема DD20 готова к считыванию или записи информации
- А11
А15 код 11001, то
CS0
CS2= «1», CS4
CS7= «1»
CS3= «0» EN=
= «0»
и данные через двунаправленный буфер DDS будут записываться в устройство В/В
DD12.
- А11
А15 код 00101, то
CS0
CS3= «1»; CS5
CS7= «1»
CS4= «0» EN=
= «0»
тогда на входе №1 DD6 CS4= «0» и при 
на входе №11 DD10 REG1
и данные через двунаправленный буфер DDS проходят на выход DD10 и фиксируются.
Аналогично формирование сигналов REG2 и REG3 для DD11 и DD15 при кодах на А11
А15 10101 и 01101 соответственно.
- А11
А15 код 01101, то
CS0
CS5= «1»; СS7= «1»
CS6= «0» EN=
= «0»
Когда на входе №10 DD6 CS6= «0» и при 
= «0» на входе №19
DD16 BVF= «0» и данные через DD16 вводятся в систему управления.
1.2.14. Цифро-аналоговый преобразователь.
Для преобразования цифровой информации в аналоговую необходимо использовать ЦАП.
Основной характеристикой ЦАП является разрешающая способность, определяемая
числом разрядов N. Теоретически ЦАП, преобразующий N-разрядные двоичные коды,
должен обеспечивать 2N различных значений выходного сигнала с
разрешающей способностью (2N-1)-1.
Из динамических параметров основными являются:
1) время установки выходного сигнала;
2) fmax преобразования.
В нашем случае необходимо организовать формирование 3-х аналоговых сигналов
ANL1, ANL2 и ANL3, которые будут пропорциональны цифровым сигналам на выходах
канала А, В, С микросхемы 580ВВ55 соответственно. Значит необходимо
предусмотреть 3 цифро-аналоговых преобразователя. Свой выбор я остановил на
10 разрядном ЦАП прецизионного типа 572ПА1. Для построения полной схемы
преобразователя к микросхеме 572ПА1 необходимо подключить операционный
усилитель. В качестве операционного усилителя будем использовать К140УД8,
имеющего схему внутренней коррекции.
15 U0n +Uпит
2 4
13
1.2.15. Дополнительные пояснения к схеме управления.
1) Во избежание записи или считывания «ложной» информации во время включения
или выключения напряжения питания в схеме устройства управления предусмотрена
микросхема DD8 – четырехканальный коммутатор цифровых и аналоговых сигналов.
Каждый ключ имеет свой вход и выход сигнала, а также вход разрешения
прохождения сигнала EI. Канал проводимости двунаправленный. Коммутатор К561КТ3
имеет сопротивление канала 80 Ом, сопротивление входа управления 1012
Ом. Открывающее напряжение на входе EI – 3В. Канал пропустит цифровые уровни с
амплитудой до Uип. Время задержки распространения сигнала 10.25 мс.
Структурная схема.
Вход Выход
, 
, 
- напряжение высокого уровня и ОЗУ находится в режиме хранения. Считывание или
запись информации невозможно.
После подачи напряженияUID и достижения им уровня +5 В, отключается питание
от аккумулятора и происходит подача напряжения высокого уровня на входы EI
микросхемы DD8. В результате этого ключ замыкается и теперь возможно
прохождение сигналов управления от микропроцессора и дешифратора.
Напряжение UID подается через транзистор VT1 (КТ3102), Включенный по схеме с
общим коллектором, в эммитерной цепи которого напряжение стабилизируется
диодом VD6 (КС139А), для обеспечения стабильного уровня на входах EI.
2) В схеме управления используется микросхема DD6: логический элемент ИЛИ
с двумя выходами. Эти функции реализуются с помощью микросхемы 1533ЛЛ1. Также
используется микросхема DD9: логический элемент ИЛИ-НЕ с одним входом
(инвертор). Эти функции реализуются с помощью микросхемы 1533ЛН1.
3) При входном импульсном сигнале с пологими фронтом и срезом импульс на
входе формирующего логического элемента также не будет прямоугольным,
поскольку некоторое время ключевая схема будет находиться в усилительном
режиме. Кроме того, на фронте и срезе выходного импульса будут присутствовать
усиленные помехи, поступившие в «усилитель» из провода питания. Импульс с
зашумленными и несформированными фронтом и срезом непригоден для переключения
тактовых входов триггеров, регистров и счетчиков.
Повышения КU формирователя до 103 раз и более за счет
последовательного включения нескольких буферных элементов не дает точной
привязки момента переключения к определенному пороговому входного импульса. В
таких случаях используют так называемую схему триггера Шмидта, состоящую из
двухкаскадного усилителя, охваченного слабой положительной обратной связью.
Триггеры Шмидта оказались незаменимыми и в интегральной схемотехнике, как в
аналоговой, так и цифровой. Передаточная характеристика триггера Шмидта имеет
значительный гистерезис. Выходной сигнал логического элемента Шмидта имеет
крутые импульсные перепады, длительность которых не зависит от скорости
нарастания или спада входного сигнала. Импульсные перепады по времени
соответствуют моментам, когда входной сигнал превышает напряжение срабатывания
UСРБ и становится меньше, чем напряжение отпускания Uотп.
2,4 Uвых, В
2 Uг=0,8 В
0,4 0,8 1,2 1,6 Uвх,В
В данной схеме устройства управления триггер Шмидта – в виде микросхемы
1533ТЛ2 (DD2).
4) Прежде чем последовательность коротких импульсов подавать на вход SID
микропроцессора, необходимо обеспечить хорошую стабильность длительности данных
импульсов, т.к. на входе элемента Шмидта все они будут иметь разную
длительность. В составе серий ТТЛ имеется несколько аналого-импульсных схем –
ждущих мультивибраторов. Они позволяют расширить длительность коротких
импульсов, сформировать импульсы нужной длительности с хорошей стабильностью по
длительности. Свой выбор я остановил на микросхеме 1533АГ3 – два ждущих
мультивибратора с возможностью перезапуска. Каждый мультивибратор имеет выходы
Q и 
, вход сброс, 2
входа разрешения запуска: В-прямой, 
-инверсный. Длительность выходного импульса определяется времязадающими
элементами С
и R
; 
вых
=0,45 R
С
.
Таблица истинности:
напряжение низкого уровня (или на вход В-высокого). С момента этой
дополнительной операции до окончания импульса пройдет время 
вых.
Схема включения:
6 R
C
11 7
=8
20=160 мкА
400 мкА
Iвх L=0,1 мА IвхL
=8
0,1=0,8 мА
2 мА
Таким образом входной ток микросхемы 1533ИР22 не является большим для МП
1821ВМ85.
Теперь проверим, обеспечивается ли нагрузочная способность для элементов
схемы, которые являются адресной информации.
А11
А15
А15
А0
А7
А8
А10 А8
А12,А15
1533ИР22 А0
А1
=Iвх Н
=8
20+8
10+2
14=268 мкА
2,6 мА
Iвх L=24 мА для 1533ИР22
Iвх Н=2,6 мА
Адресные линии А8
А15 буферировать не надо, т.к.
Iвх Н
=3
20+6
10+5
20=220 мкА
400 мкА
Iвх L
=3
20+6
10+5
0,1 мА=620 мкА
2 мА
b) Расчет шины данных.
Для микропроцессора максимально допустимая нагрузка на шине данных составляет:
IвыхL=2 мА Uвых L=0,45 В
Iвых H=400 мкА UвыхH=2,4 В
для DНШУ 1533 АП6:
Iвх L=0,1 мА Iвх L
=8
0,1=0,8 мА
Iвх Н=20 мкА Iвх Н
=8
20=160 мкА
Выходной ток МП является большим, чем входной ток микросхемы 1533АП6, а
значит обеспечивается нагрузочная способность по току
Проверим, обеспечивается ли микросхемой 1533АП6 нагрузочная информация для
элементов схемы, которые являются «потребителями» информации о данных.
При записи информации в качестве нагрузки выступают следующие элементы схемы:
РЗУ, 3 регистра 1533ИР23, Устройство В/В КР580ВВ55.
Iвх L
=20 мкА
8+0,2 мА
24+14мкА
8=5,072 мА
Iвх Н
=20 мкА
8+20мкА
24+14 мкА
=752 мкА
Для микросхемы 1533 АП6
IвыхL=24 мА
5,072 мА
Iвых H=3 мА
752 мкА
Общий нагрузочный ток не является большим для ДНШУ 1533АП6.
При считывании информации из ОЗУ, ПЗУ или поступления информации от
микросхемы 1533 АП6 (DD16) возникать проблем с перегрузкой не должно, т.к.:
IвыхL=2,1 мА для ПЗУ 573РФ4
Iвых H=0,1 мА
IвыхL=4 мА для ОЗУ 537РУ10
Iвых H=2 мА
IвыхL=24 мА для 1533 АП6
Iвых H=3 мА
Информация поступает в МП через ДНШУ 1533АП6 (DD5), для которого:
Iвх L=0,1 мА Iвх L
=0,8 мА
Iвх Н=20 мкА Iвх Н
=160 мкА
c) Расчет шины AD0
AD7 таймера 512ВИ1
Iвх L= Iвх Н=1 мкА Iвх 
=8
1 мкА=8 мкА
Очевидно, что информация в таймер (как адресная, так и информация о данных )
может поступать непосредственно с выходов AD0
AD7 микропроцессора, т.к. для него:
IвыхL=2 мА Uвых L=0,45 В
Iвых H=400 мкА UвыхH=2,4 В
1.3.2. Расчет ЦАП.
На выходе ОУ Uвых ~коду на входе 572ПА1. Т.к. разрядность ЦАП N=10,
значит возможно 2N=1024 различных значений Uвых.
Шкала изменений выходного напряжения 
0
Uon
Uon=-9 В для каналов видео и звука.
Uon=-6 В для канала поляризации.
Следовательно дискрет напряжения на входе составляет:
a) Для видео:
U=
=8,8 мВ
Пример: код Uвых,В
0000000000 0
0000000010 17,6 мВ
1111111111 9
b) Для звука:
U=
=70,86 мВ
Пример: код Uвых,В
0000000000 0
0000001000 70,86 мВ
0000010000 141,72 мВ
1111111000 9
c) Для поляризации:
U=
=23,53 мВ
Пример: код Uвых,В
0000000000 0
0000000100 23,53 мВ
1011111100 4,41
Вывод:
1. Для канала видео напряжение на выходе меняется от 0 до 9 В с шагом 8,8
мВ.
2. Для канала звука напряжение на выходе меняется от 0 до 9 В с шагом
70,86 мВ.
3. Для канала поляризации напряжение на выходе меняется от 0 до 4,41 В с
шагом 23,53 мВ.
1.3.3. Расчет параметров КТ 3102 Б.
3 В на вход разрешения 561 КТ3.
В качестве стабилитрона будем использовать КС139А на Uст=3,9 В
при Iст=1,8 мА
=
=620 Ом
Е2=IэRн+UКЭ
Iэ=0 Е2=Uкэ
Uкэ=0 Iэ=
пусть RH=1 кОм
5 Iб=0,1 мА
3,1 мА
Iб=0,1 мА
Iб,мА
0,3 Uкэ=5 В
0,2 U
бэ=0,6 В
0,1
=
=2 кОм.
1.3.4. Цепь резонатора микросхемы 512 ВИ1.
Данные на резонансную цепь приводятся как справочный материал (радиоежегодник
1989 г.).
Если используется резонатор на 32768 Гц, то
R16=470 кОм
R7=22 мОм
С24=10 пФ
вых=0,45 R
C
Нам необходимо обеспечить 
вых порядка 45 мкс
Пусть R
=10 кОм, тогда С
=10 нФ.
1.3.6. Расчет элементов цепи опорного напряжения.
а)
VD5 – КС191Ж
Uст=9,1 В
Iст min=0,5 мА
Icn max=14 мА
U1=-12 В
Пусть R4=390 Ом;
I=
=7,4 мА
Вывод: при данном сопротивлении полученное расчетное значение тока
стабилизации равное 7,4 мА попадает в диапазон допустимых значений тока
стабилизации для данного стабилитрона.
В) VD3 – КС162
Uст=6,2 В, U2=-12 В
=4,8 мА
Вывод: при данном сопротивлении полученное расчетное значение тока
стабилизации равное 4,8 мА попадает в диапазон допустимых значений тока
стабилизации для данного стабилитрона.
1.4. Справочные данные.
С.
2. Направление на всех выводах по отношению к корпусу –
-0,5
7 В.
3. Мощность рассеивания – 1,5 Вт.
Статические параметры в диапазоне температур -10
С.
Uвых
Un
10
10
С.
450 мс.
tвыб.разр. – не более 120
150 мс.
5. Число циклов перепрограммирования – не менее 25.
6. Выход – 3 состояния.
7. Совместимость по вх. и вых. С ТТЛ схемами.
8. Ёмкость – 65536.
9. Организация – 8к х 8.
537 РУ10.
Статистические параметры в диапазоне температур -10
С.
С.
Рекомендуемое значение Un=4,5 
5,5 В.
С.
8
0,5
40
ê-0,2ï
не более 39 мс
не более 48 мс
не более 23 мс
512 ВИ1
1. Un=5 В
10%.
2. Iпотр, мА.
статический режим 0,1
динамический режим при
fmax тактовых импульсов 4
fmin 0,1
3. Выходной ток высокого (низкого) уровня при Uвых Н=4,1 В, (U
выхL=0,4 В), мА – 1,0
1,6.
4. Входной ток, мкА 1.
1533ИР23.
Предельные значения параметров
Un=7 В
Uвх=7 В
Диапазон температур - 
Рекомендуемое значение Un=4,5
5,5 В
.
4,5
-3
5,5
24
4,5
5,5 Uвх Н=2
4,5
5,5 Uвх L=0,8
2,4
0,5
.| Параметр | Норма | Условия | |
Uвх Н, В Uвх L, В Uвых Н, В Uвых L, В Iвх Н, мкА Iвх L, мА Iвх пр, мА Iвых, мА Iпотр, мА Uвых Н Uвых L выкл Iвых Н, мкА выкл Iвых L, мкА выкл. | не менее | не более | Пороговый Н-уровень Пороговый. L-уровень Un=4,5 В; Iвых Н=-0,4 Un=4,5 В; Iвых L=12 Un=5,5 Uвх Н=2,7 Un=5,5; Uвх L=0 Un=5,5; Uвх Н=4,5 Un=5,5 Uвых =2,5 Un=5,5 Uвх L=0 Uвх Н =4,5 Un=5,5 UвхН =2,0 Uвых Н=2,7 Un=5,5 Uвх L=0,8 Uвых L=0,4 |
2,0 2,4 ï-30ï | 0,8 0,4 20 ï-0,1ï 0,1 ï-112ï 16 25 27 20 ï-20ï | ||
2,6
24
4,5
0,4
7
2,5
0,5
Рекомендуемое значение Un=4,5
5,5 В
Статистические параметры в диапазоне температур - 
.
| Параметр | Норма | Условия | |
Uвх Н, В Uвх L, В Uвых Н, В Uвых L, В Iвх Н, мкА Iвх L, мА Iвх пр, мА Iвых, мА Iпотр, мА Uвых Н Uвых L выкл Iвых Н, мкА выкл Iвых L, мкА выкл. | не менее | не более | Порог. напр. Н-уровня Порог. напр. L-уровня Un=4,5 Un=4,5 Un=5,5 Uвх Н=2,7 Un=5,5; Uвх L=0 Un=5,5; Uвх Н=5,5 Un=5,5 Uвых =2,5 Un=5,5 Uвх L=0 Uвх Н =4,5 Un=5,5 UвхН =2 Un=5,5 Uвх L=0 Uвых L=0,4 |
2,0 2,4 ï-30ï | 0,8 0,4 20 ï-0,1ï 0,1 ï-112ï 45 55 58 20 ï0,2ï | ||
5,5; Iвых Н=-3
-15
5,5; Iвых L=12
24
4,5
0,4
7
4,5
2
0,51533 ИД7
Предельные значения параметров Un=7 В Uвх=7 В Диапазон температур -
Рекомендуемое значение Un=4,5
5,5 В
Статистические параметры в диапазоне температур - 
.
| Параметр | Норма | Условия | |
Uвх Н, В Uвх L, В Uвых Н, В Uвых L, В Iвх Н, мкА Iвх L, мА Iвх пр, мА Iвых, мА Iпотр, мА Uвых Н Uвых L | не менее | не более | Порог. напр. Н-уровня Порог. напр. L-уровня Un=4,5;IвхН=7,5 Iвых L=0,4 Un=4,5; Uвх L=0,8 Uвх Н=2 Iвых L=4 Un=5,5; Uвх Н=2,7 Un=5,5; Uвх L=0,4 Un=5,5 UвхН =7 Un=5,5 Uвых=2,25 Un=5,5 UвхН =4,5 Un=5,5 Uвх L=0 |
2,0 2,5 ï-10ï | 0,8 0,4 20 ï-0,1ï 0,1 ï-112ï 10 10 | ||
8
0,5
22 мс.
1533ЛН1; 6 инверторов
Предельные значения параметров Un=7 В Uвх=7 В Диапазон температур -
Рекомендуемое значение Un=4,5
5,5 В
Динамические параметры:
Время задержки распространения сигнала 8
11 мс.
Статистические параметры в диапазоне температур - 
.
| Параметр | Норма | Условия | |
Uвх Н, В Uвх L, В Uвых Н, В Uвых L, В Iвх Н, мкА Iвх L, мА Iвх пр, мА Iвых, мА Iпотр, мА Uвых Н Uвых L | не менее | не более | Порог. напр. Н-уровня Порог. напр. L-уровня Un=4,5; Iвых Н=ï-0,4ï Uвх Н=4,5 Iвых L=4 Un=5,5; Uвх Н=2,7 Un=5,5; Uвх L=0,4 Un=5,5 UвхН =7 Uвых=2,25 Un=5,5 UвхL =0 Un=5,5 Uвх H=4,5 |
2,0 2,5 ï-15ï | 0,8 0,4 20 ï-0,1ï 0,1 ï-70ï 1,1 4,2 | ||
8
0,5
Рекомендуемое значение Un=4,5
5,5 В
Статистические параметры в диапазоне температур - 
.
| Параметр | Норма | Условия | |
Uвх Н, В Uвх L, В Uвых Н, В Uвых L, В Iвх Н, мкА Iвх L, мА Iвх пр, мА Iвых, мА Iпотр, мА Uвых Н Uвых L | не менее | не более | Порог. напр. Н-уровня Порог. напр. L-уровня Un=4,5; Uвх L=0,8 Uвх Н=2,0 Iвых L=ï-0,4ï Un=4,5; Uвх L=0,8 UвхН=2,0; Iвых L=4 Un=5,5 UвхН =2,7 Un=5,5 UвхL =0,4 Un=5,5 UвхН =7 Un=5,5 Uвых =2,25 Un=5,5 UвхН =4,5 Un=5,5 Uвх L=0 |
2,0 2,5 ï-10ï | 0,8 0,4 20 ï-0,1ï 0,1 ï-112ï 4 4,9 | ||
8
0,5
14 мс.
1533ТЛ2; 6 триггеров Шмидта -инверторов
Предельные значения параметров
Un=7 В Uвх=7 В
Диапазон температур - 
Рекомендуемое значение Un=4,5
5,5 В
Статистические параметры в диапазоне температур - 
.
| Параметр | Норма | Условия | |
Uвх Н, В Uвх L, В Uвых Н, В Uвых L, В Iвх Н, мкА Iвх L, мА Iвх пр, мА Iвых, мА Iпотр, мА Uвых Н Uвых L | не менее | не более | Порог. напр. Н-уровня Порог. напр. L-уровня Un=4,5; Uвх L=0,5 Uвх Н=2,0 Iвых L=ï-0,4ï Un=4,5; Uвх Н=2 UвхL=0,5; Iвых L=4 Un=5,5 UвхН =2,7 Un=5,5 UвхL =0,4 Un=5,5 UвхН =7 Uвых =2,25 Un=5,5 UвхН =4,5 Un=5,5 Uвх L=0 |
2,0 2,5 ï-30ï | 0,8 0,4 20 ï-0,2ï 0,1 ï-112ï 13 17 | ||
8
0,5| Разрядность | tустан., мкс |
| Рпотр, Вт |
| 10 | 5 | 0,1 | 0,1 |
л %
0.8К140УД8
Кц | Uст, мВ |
| Iвх, мА |
|
50 103 | 20 | 50 | 0,2 | 0,15 |
Uст, мкВ/С
Iвх, мАUвх, В | Iвых, мА | Iпотр, мА | Un, В | fmax, мГц |
| 10 | 20 | 5 |
| 1 |
12Статистические параметры в диапазоне температур - 
.
| Параметр | Значение | |
Uвх Н, В Uвх L, В Uвых Н, В Uвых L, В Iвых Н, мкА Iвых L, мА Iвых, мА Iпотр, мА | min | max |
2,0 - 2,4 - - - - - | - 0,8 - 0,45 0,1 1,6 14 120 | |
КОНСТРУКТОРСКО-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 2.1. Патентный поиск. В настоящее время широкое применение получили микропроцессорные средства, применяемые в устройствах управления бытовой аппаратурой. Патентов на данный вид схем мной обнаружено не было. Поэтому в качестве базовой модели возьмем устройство управления, применяемое в тюнере спутникового ТВ «Садко» 3В.025.006 ТУ, выпущенного ПО «Квант». Характеристика тюнера в ТВ «Садко». Технические параметры: 1. Uпит=220 В (187
242 В) 50 Гц.
2. Диапазон рабочих частот: 0,95
1,75 ГГц.
3. Рпот=50 Вт.
4. Избирательность по соседнему каналу при расстройке ±25 МГц³20 db.
Избирательность по зеркальному каналу при расстройке +960 МГц относительно
нижней частоты 950 МГц³ 20 db.
5. Отношение сигнал / шум в канале изображения при Uном на входе
(-70 db Вт) при Uвых видео (1±0,1) ³56 db.
6. f зв=950
1750 МГц.
7. Uвых зв³5 мВ.
8. f перестройки частоты звукового сопровождения 5
8,5 МГц.
9. Непрерывная работа при сокращении параметров ТУ – не менее 8 часов.
10. Предельные климатические условия:
- влажность 93 % при Т=25°С.
- Т=-40°С.
11. Параметры при воздействии однократных ударов
а=15 д при tU=2 мс
15 ис.
12. Наработка на отказ: не менее 5*103 часов.
13. Масса – 6,5 кг.
В данном тюнере спутникового телевидения применяется сенсорное управление с
ручной настройкой на соответствующем канале. Перестройка производится с
помощью подстроечных резисторов. Все это приводит к ограничению количества
запоминаемых программ до восьми. Подача сигналов управления в остальные блоки
тюнера осуществляется нажатием соответствующих кнопок на передней панели
тюнера. Устройство управления выполнено по аналоговой элементной базе.
Все это приводит к ряду неудобств при технической эксплуатации тюнера данной
модели. Большинства недостатков можно избежать при использовании в качестве
основного элемента устройства управления процессора, который будет управлять
деятельностью всей схемы управления.
Применение процессора в качестве основного элемента управляющей схемы приведет:
1. К увлечению количества принимаемых каналов с 8 до 99 и их запоминанию.
2. К увеличению быстродействия перестройки частоты от fmin до f
max. Скорость перестройки зависит от fтакт процессора.
3. К увеличению точности настройки со строго определенным шагом.
4. К увеличению количества принимаемых сигналов звукового сопровождения.
5. К дополнительным удобствам при эксплуатации тюнера – наличие
дистанционного управления, вывод сведений на экран о реальном времени,
программирование времени включения тюнера.
6. К уменьшению масса - габаритных размеров.
2.2 Разработка конструкции блока.
Блок является основным элементом при проектировании РЭА. Он объединяет
печатные узлы и другие элементы. Разработку конструкции блока можно
производить исходя из базовых несущих конструкций. Но в некоторых случаях,
например при проектировании бытовой аппаратуры, целесообразно разрабатывать
оригинальную несущую конструкцию. Это позволяет повысить коэффициент
заполнения объема, уменьшить массу и габаритные размеры изделия.
Каркас блока выполнен из алюминия АД-1 толщиной 1 мм. Кожух блока, из-за
требований, предъявляемых к прочностным характеристикам конструкции, выполнен
из стального листа марки СТ10 толщиной 1 мм. Передняя панель выполнена также
из стального листа марки СТ10 толщиной 1 мм.
Так как стальной кожух не стоек к коррозии, применено покрытие из анилинового
красителя черного цвета, что обеспечивает необходимую антикоррозийную
стойкость при эксплуатации и хранении.
Для пайки применяют припой ПОС – 61.
Габаритные размеры блока в длину и ширину соответственно: 505 мм и 300 мм.
Данные размеры определяются суммарными габаритными размерами плат и зазорами
между ними. Высота определяется высотой трансформатора и шириной платы
индикации и составляет 55 мм.
2.3. Выбор и определение типа платы, ее технологии изготовления, класса
точности, габаритных размеров, материала, толщины, шага координатной сетки.
1. По конструкции печатные платы с жестким и гибким основанием делятся на
типы:
- односторонние
- двусторонние
- многослойные
Для данного изделия необходимо использовать двустороннюю печатную плату с
металлизированными монтажными и переходными отверстиями. Несмотря на высокую
стоимость, ДПП с металлизированными отверстиями характеризуются высокими
коммутационными свойствами, повышенной прочностью соединения вывода навесного
элемента с проводящим рисунком платы и позволяет уменьшить габаритные размеры
платы за счет плотного монтажа навесных элементов.
Для изготовления печатной платы в соответствии с ОСТ 4.010.022 и исходя из
особенностей производства выбираем комбинированный позитивный метод.
2. В соответствии с ГОСТ 2.3751-86 для данного изделия необходимо выбрать
четвертый класс точности печатной платы.
3. Габаритные размеры печатных плат должны соответствовать ГОСТ 10317-79.
Для ДПП максимальные размеры могут быть 400 х 400 мм. Габаритные размеры
данной печатной платы удовлетворяют требованиям данного ГОСТа.
4. В соответствии с требованиями ОСТ 4.077.000 выбираем материал для
платы на основании стеклоткани – стеклотекстолит СФ-2-50-1,5 ГОСТ 10316-78.
Толщина 1,5 мм.
5. В соответствии с ГОСТ 2.414078 и исходя из особенностей схемы,
выбираем шаг координатной сетки 1,25 мм.
6. Способ получения рисунка – фотохимический.
2.4. Конструкторский расчет элементов печатной платы.
1. Шаг координатной сетки – 1,25 мм.
2. Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току:
вmin1=
, где
Imax=30 мА t=0,02 мм jдоп=75 А/мм2
3. Определяем минимальную ширину проводника исходя из допустимого падения
напряжения на нем:
вmin2=
, где
Uдоп
12 В*0,05=0,6 В l=0,5 м r=0,0175 [
]
вmin2=
=0,022 мм.
4. Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:
d=dэ+êbdноê+Г, Ddно=0,1 мм, Г=0,3 мм.
а) для микросхем
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
б) для резисторов
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
в) для диодов и стабилитронов
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
г) для транзисторов
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
д) для конденсаторов
dэ=0,5 мм d=0,9 мм
е) для разъема
dэ=1 мм d=1,4 мм
5. Рассчитанные значения сводятся к предпочтительному ряду размеров
монтажных отверстий:
0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.
Номинальное значение диаметров монтажных отверстий для разъема: d=1,5 мм.
6. Минимальное значение диаметра металлизированного отверстия:
dmin
Hплg, где Нпл=1,5 мм – толщина платы; g=0,25
dmin
1,5*0,25=0,5 мм
7. Диаметр контактной площадки:
D=d+Ddво+2вm+Dвво+(d2d+d2p+Dв2но)1/2
Ddво=0,5 мм; вm=0,025 мм Dвво=Dвно=0,05 мм
dр=0,05 мм; dd=0,05 мм
Ddво+2 вm+Dвво+(d2d+d2p+Dв2но)1/2=0,05+0,05+0,05+(3*25*10-4)1/2=0,24
d=0,7 мм D=0,95 мм
d=0,9 мм D=1,15 мм
d=1,5 мм D=1,75 мм
8. Определение номинальной ширины проводника:
в=вMD+êDвНОê, где
вMD=0,15 мм; DвНО=0,05 мм
в=0,15+0,05=0,2 мм
9. Расчет зазора между проводниками:
S=SMD+DвВО, где
DвВО=0,05 мм; SMD=0,15 мм
S=0,15+0,05=0,2 мм
10. Расчет минимального расстояния для прокладки 2-х проводников между
отверстиями с контактными площадками диаметрами D1 и D2.
l=
+вn+S(n+1)+dl , где
n=2; dl=0,03 мм
l=1,05+0,4+0,6+0,03=2,1 мм.
2.5. Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических
погрешностей получения защитного рисунка.
1. Минимальный диаметр контактной площадки:
Dmin=D1min+1,5hф+0,03
D1min=2(вм+
+dd+dp)
dmax1=0,9 мм
D1min=2(0,025+0,45+0,05+0,05)=1,15 мм
Dmin1=1,15+0,6=1,21
dmax2=1,5 мм
Dmin2=1,81 мм
2. Максимальный диаметр контактной площадки:
Dmax=Dmin+(0,02.0,06)
Dmax1=1,21+0,02=1,23 мм
Dmax2=1,81+0,02=1,83 мм
3. Минимальная ширина проводника:
вmin=в1min+1,5hф+0,03, где
в1min=0,15 мм
вmin=0,15+0,6=0,21
4. Максимальная ширина проводника:
вmax= вmin+(0,02.0,06)
вmax=0,23 мм
5. Минимальная ширина линии на фотошаблоне:
вмmin= вmin-(0,02.0,06)
вмmin=0,21-0,02=0,19 мм
6. Максимальная ширина линии на фотошаблоне:
вмmax= вmin+(0,02.0,06)
вмmax=0,21+0,06=0,27 мм
7. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
S1min=L0-[Dmax/2+dp+ вmax/2+dl]
L0=1,25 мм
S1min=1,25-0,615-0,05-0.115-0,03=0,44 мм
8. Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
S2min=L0-(Dmax+2dp)
L0=1,25 мм+0,3 мм=1,55 мм
S2min=1,25-1,23-2*0,05+0,03=0,20 мм
9. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на
фотоблоке:
S3min=L0-(Bmax+2dl)
L0=1,25 мм
S3min=1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм
10. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на
фотоблоке:
S4min=L0-(Dмmax/2+dp+вмmax/2+dl)
L0=1,25 мм
S4min=1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм
11. Минимальное расстояние между двумя контактными площадками на фотоблоке:
S5min=L0-(Dмmax+2dp)
L0=1,55 мм
S5min=1,55-1,25-0,1=0,2 мм
12. Минимальное расстояние между двумя проводниками на фотоблоке:
S6min=L0-(вмmax+2dl)
L0=1,25 мм
S6min=1,25-0,27-0,06=0,92 мм
2.6. Расчет проводников по постоянному току.
Наиболее важными электрическими свойствами печатных плат по постоянному току
является нагрузочная способность проводников по току и сопротивление
изоляции.
Практически сечение проводника рассчитывается по допустимому падению напряжения
Uп на проводнике:
1. Uп=
вп=0,23 мм hф=0,02 мм
l=0,5 м r=0,0175 
I=30 мА
Uп=
=57 мВ
Uп<Uзпу=0,4¸0,5 В
2. Расчет сечения печатного проводника сигнальной цепи:
Sc ³ 
=
=6,6*10-4 мм
3. Расчет сечения печатного проводника шины питания и земли:
Sпз ³ 
=
=21,88*10-4 мм2
4. Поверхностное сопротивление изоляции:
RS=
l3=0,96 мм l=0,5 м
rS=5*1010 Ом
RS=
=9,6*107 Ом
5. Объемное сопротивление изоляции:
RV=
rV=5*109 Ом*м
Sп=вп2=4,41*10-2 мм2 hпп=1,5 мм
RV=
=1,7*1014 Ом
6. Сопротивление изоляции:
RU=
=
=9,6*107 Ом
7. RU>103Rвх, где Rвх=
=10 кОм.
2.7. Расчет проводников по переменному току.
1. Падение импульсного напряжения на длине проводника в l cм.
UL=Lпо
Lпо=1,8 
; DI=6 мА; tU=5 нс
UL=1,8 
=2,16
2. Максимальная длина проводника:
lmax<
=
=185 cм
3. Задержка сигнала при передаче по линии связи:
tз =
=
e=5; m=1; t0=0,33 нс/м
l=0,5 м
tз=0,5*0,33
=0,37 нс
4. Взаимная индуктивность и емкость двух проводников:
lз впр
C11=0,09(1+e)lg(1+2впр/l
з+впр2/lз2)=
0,09(1+5)lg(1+2
+(
)2)=0,1пФ/см
С1=С11l=0,3*50=5 пФ
М11=2(ln
-1)=2(ln
-1)=6,86 мГн/см
М1=М11l=6,86*0,5=3,43 мГн
C21=
x=
; f(x)=2arctg
+
ln(4x2+1)
x=
=13,04 f(x)=5,13
C21=
=0,047 пФ/см
С2=С12*l=2,35 пФ
М21=2
=10,44 мГн/см
М2=М21*l=5,22 мГн
 |
С31=0,17e
С31=0,17*5
=0,72 пФ/см
С3=С31*l=36 пФ
С41=0,2e
С41=1+
=1,31 пФ/см
С4=С41*l=68 пФ
5. Между рядом расположенными проводниками существует электрическая связь
через сопротивление изоляции RU, взаимную емкость С и индуктивность
М, которая приводит к появлению на пассивной линии связи напряжения
перекрестной помехи от активной линии. Надежная работа цифровых электронных
схем будет обеспечена, если напряжение помехи не превысит помехоустойчивости
логических схем
U=URU+UC+UL<UЗПУ
В состоянии лог. «1» помеха слабо влияет на срабатывание логического
элемента, поэтому рассмотрим случай, когда на входе микросхемы лог. «0». При
этом:
Uвх0=0,4 В Uвых0=0,4 В f=5*105Гц
Iвх0=0,1 мА Iвых04 мА Е0=2 В
Rвх0=4 кОм Rвых0=100 Ом
U=
=
=
=
=0,49*10-3ê6,2-j269,3ê=0,13 В<0,4 В
2.8. Оценка вибропрочности и ударопрочности.
1. Оценка собственных частот колебаний платы:
f0=
*
М=Мп+mрэ=авhr+mрэ=215*120*1,5*10-6+0,28=0,4 кг
Кa=К(a+b
)1/2
К=22,37 a=1 b=g=0 Кa=22,37
D=
f0=
Гц
2. Оценка коэффициента передачи по ускорению:
g(х, у)=
а(х, у) и ао – величины виброускорений в точке (х, у) и опорной соответственно:
g(х, у)=
e=
=
=6,37*10-3
h=
=
=0,42 K1(x)=K1(y)=1,35 из графика
g(х, у)=1,39
а(х, у)=а0g(х, у)=8g*1,39=11,13g
Оценка амплитуды виброперемещения.
1. SB(x,y)=x0g(x,y)
x0=
=
мм
SB=1,21*1,39=1,68 мм
2. Определим максимальный прогиб печатной платы:
dВ=|SB(x,y)-x0|=0,47 мм
Вывод: адоп=15g>a(x,y)=11,13g
0,003в=0,54 мм>dB=0,47 мм
Расчет ударопрочности.
1. Частота ударного импульса:
w=
t=10-3 c w=3140
2. Коэффициент передачи при ударе:
Ку=2sin
=2sin
=0,45
=6,95 – коэффициент расстройки
3. Ударное ускорение:
ау=Ну*Ку=15g*0,45=6,72g
4. Ударное перемещение:
мм
Вывод: адоп=35g>ay=6,72g
0,003в=0,54 мм>Zmax=0,15 мм
5. Частным случаем ударного воздействия является удар при падении
прибора. Относительная скорость соударения:
V0=Vy+V0T
Vy=
H=0,1 м
V0T=Vy*KCB=1,41*0,68=20,97 м/с
V0=1,41+0,97=2.38 м/с
Действующее на прибор ускорение:
ап=2pV0f0=6,28*2,38*71,9=109g
aдоп=150g>aп=109g
2.9. Расчет теплового режима.
Размеры нагретой зоны:
l31=180 мм; l32=215 мм; l33=15 мм
Размеры блока:
ld1=220 мм; ld2=255 мм; ld3=55 мм
1. Площадь блока.
Sd=2(ld1 ld2+( ld1+ ld2) ld3)=2(0,22*0,255+(0,22+0,255)0,055)=0,16 м2
2. Поверхность нагретой зоны:
SH3=2(l31 l32+( l31+ l32) l33)=2(0,18*0,215+(0,18+0,215)0,015)=0,09 м2
3. Удельная мощность, рассеиваемая блоком:
qd=
=93,75 Вт/м2
4. Удельная мощность, рассеиваемая зоной:
qH3=
Вт/м2
5. Перегрев блока и нагретой зоны относительно окружающей среды:
DТ,°С
|
DТ1=10°С - qd
 | |||
8. Коэффициент, учитывающий перегрев при наличии вентиляционных отверстий:
Кm=У(КПФ)
|
Km
 | |||
 | ||
=
=2555,4 Вт/м2
13. Перегрев поверхности компонента:
DТК=DТНЗ(0,75+0,25
)=7,5(0,75+0,25
)=34,4°С
14. Перегрев воздуха над компонентом:
DТСК=DТСП(0,75+0,25
)=20,61°С
15. Температура блока:
Тd=ТОС+DТd=25+4,65=29,65°С
16. Температура нагретой зоны:
ТНЗ= ТОС+DТНЗ=25+7,5=32,5°С
17. Температура воздуха в нагретой зоне:
ТСП= ТОС+DТСП=25+4,5=29,5°С
18. Температура компонента:
ТК= ТОС+DТК=25+34,4=59,4°С
19. Температура окружающей компонент среды:
ТСК= ТОС+DТСК=25+20,61=45,61°С
Тдоп=70°С>ТК=59,4°С
В данном блоке не нужна принудительная вентиляция, т.к. естественные условия
допускают температурный режим.
2.10. Расчет качества.
Расчет качества будем производить по следующим показателям:
1. Назначения.
2. Надежности.
3. Технологичности.
4. Эргономико-эстетическим.
1)
| Назначение | Б | Д | gi | mi | gi mi |
Масса, кг Объем, дм3 Мощность, Вт Уровень миниатюризации | 6,5 15,7 50 2 | 5,4 8,3 40 1 | 1,2 1,9 1,25 2 | 0,3 0,3 0,2 0,2 | 0,36 0,57 0,25 0,4 |
=1,58, Q2=qimi
2) Основным показателем надежности является среднее время наработки на отказ:
ТсрБ=20*103ч ТсрД=29*103 ч
qi=
1,8 m2=1
3)
| Технологичность | Б | Д | gi | mi | gi mi |
Коэффициент автоматизации и механизации монтажа Коэффициент подготовки ЭРЭ к монтажу Коэффициент повторяемости ЭРЭ Коэффициент применяемости | 0,81 0,35 0,49 0,9 | 0,92 0,55 0,56 0,86 | 1,13 1,57 1,14 1,04 | 0,3 0,3 0,2 0,2 | 0,34 0,47 0,23 0,21 |
| Б | Д | g | m | Gm |
| 3 | 5 | 1,67 | 1 | 1,67 |
=1,8*10
-7+10-6+4,2*10-7+3,4*10-8+24*10-6
+0,85*10-6+ +6*10-6+7,3*10-7+4,9*10
-7=33,704*10-6 1/ч
3. Вероятность безотказной работы для системы без резервирования равна:
Р(tp)=exp(-L1tp)=exp(-33,7*3*10-3)=0,91
Зададим tp=3000ч
4. Среднее время наработки до отказа:
Т=
=29670,1ч
ТЕХНИКО-
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
РАЗДЕЛ
Р А З Д Е Л
О Х Р А Н Ы
Т Р У Д А
По возникшим вопросам и за чертежами обращаться по адресу:
Чертежи:
1) электрическая принципиальная схема (в AutoCad )
2) сборочный чертеж
3) разводка платы с двух сторон
Также есть разделы экономики и охраны труда.
Список литературы.
1. Коффрон Дж. Технические средства микропроцессорных систем. – М.: Мир,
1983
2. Хвощ С.Т., Варлинский Н.Н., Попов Е.А. Микропроцессоры и микроЭВМ в
системах автоматического управления. – Л.: Машиностроение, 1987.
3. Хоровиц П., Хеши У. Искусство схемотехники. –М.: Мир, 1986.
4. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных
микросхем/справочник – М.: Радио и связь, 1986.
5. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: справочник. – Челябинск:
Металлургия, 1986.
6. Якубовский С.В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы:
Справочник. – М.: Радио и связь, 1989.
7. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. –
М.: Энергоатомиздат, 1990.
8. Павловский В.В., Васильев В.И., Гутман Т.Н. Проектирование
технологических процессов изготовления РЭА / Пособие по курсовому
проектированию для ВУЗов. – М.: Радио и связь, 1982.
9. Парфенов К.М. Проектирование конструкций РЭА. – М.: Радио и связь, 1989.
10. Егоров В.А., Лебедев К.М. и др. Конструкторско-технологическое
проектирование печатных узлов / Учебное пособие. – СПб, 1995.
11. Корчагина Р.Л. Технико-экономические обоснования при разработке
радиоэлектронных приборов и устройств. / Учебное пособие по дипломному
проектированию. – Л.: Механический институт, 1988.
12. Безопасность жизнедеятельности: Справочное пособие по дипломному
проектированию / Под редакцией Иванова Н.И. и Фадина И.М. – СПб.: БГТУ, 1995.
|
|||
|
|
|
|
|
Рефераты @2011 |