Технологический расчет

Среди многочисленных характеристик, отражающих производительность, эксплуатацион­ные свойства и особенности конструкции схем, выделяют несколько основных, по которым мож­но произвести оценку в отношении соответствия требованиям, предъявляемым при разработке схемы. К таким характеристикам относят потребляемую мощность, быстродействие, показатели надёжности.

3.2.1 Расчет потребляемой мощности

Значение потребляемой мощности выбирается из справочника для выбранной серии элементов. Если в справочнике не указана потребляемая мощность а имеется I _ПОТ то P _ПОТ определяют:

Р _ПОТ= I _ПОТ∙ U _ПИТ, (3.1)

где: Р _ПОТ – потребляемая мощность, Вт;

I _ПОТ - потребляемый ток, А;

U _ПИТ – напряжение питание, В.

Если в справочнике даны значения I ¹_ПОТ и I ⁰_ПОТ, то P _ПОТ вычисляется через ток:

P _ПОТ = U _ПИТ ∙ (I ¹_ПОТ + I ⁰_ПОТ)/2, (3.2)

где: I ⁰_ПОТ – ток, потребляемый микросхемой в состояние нуля, А;

I ¹_ПОТ­ – ток, потребляемый микросхемой в состояние единицы, А.

P _ПОТ PIC18F2320=180 мВт,

P _ПОТ МТ16S2D =290 мВт,

P _ПОТ MCP4902=155 мВт,

P _ПОТ LM2904=20 мВт,

Потребляемая мощность всей схемы вычисляется так:

(3.3)

где - потребляемая мощность всей схемы, Вт;

- потребляемая мощность одного корпуса, Вт;

- количество корпусов, шт.

Тогда для нашей схемы потребляемая мощность составит:

=0,18+0,29+0,155∙2+0,02∙2=0,82 Вт.

3.2.2 Расчет быстродействия

Быстродействие рассчитывается по следующим формулам:

, (3.4)

где: - время задержки перехода из 1 в 0, нс;

- время задержки перехода из 0 в 1, нс.

Для микропроцессоров и микроконтроллеров, а также функциональных схем для определения времени задержки берется время срабатывания схемы. На частоте кварца 20 МГц длительность цикла команды составит 0,5 мкс, следовательно, программа, состоящая из 742 команд будет выполняться 371 мкс.

t _ЗДР PIC18F2320=371 мкс,

3.2.3 Расчет надежности

Значение интенсивности отказа λ выбирается из справочника для выбранной серии элементов.

λ для PIC18F2320=0,1∙10^-6, 1/ч;

λ для МТ16S2D =0,6∙10^-6, 1/ч;

λ для MCP4902=2,11∙10^-6, 1/ч;

λ для LM2904=0,34∙10^-6, 1/ч;

λ для TDA2030=0,1∙10^-6, 1/ч;

Для навесных элементов схемы: резисторов, конденсаторов, кварцевого резонатора и диодов интенсивность отказов составит:

;

;

;

.

Вероятность безотказной работы схемы за время t, будет вычисляться по формуле:

, (3.5)

здесь - интенсивность отказов элемента, 1/ч. Для ее определения необходимо воспользоваться справочными данными или рассчитать по формуле:

, (3.6)

где N _i – количество элементов в каждой группе;

λ_i – интенсивность отказа элементов в этой группе.

Тогда для рассчитываемой схемы суммарная интенсивность отказов составит:

=0,1∙10^-6+0,6∙10^-6+6∙2,11∙10^-6+0,34∙10^-6+0,1∙10^-6+3,7∙10^-6+

+2∙1,1∙10^-6+20∙0,1∙10^-6+17∙0,2∙10^-6+16∙1,3∙10^-6+2∙10^-6=48,26∙10^-6 1/ч,

Зададимся временем t =1000 часов, тогда вероятность безотказной работы за время t будет следующей:

.

Полученная надежность удовлетворяет требованиям к надежности электронных устройств.