Выбор и обоснование схемы электрической функциональной

2.1. Выбор и обоснование схемы электрической функциональной

Кодирующее устройство на основе сканируемой клавиатуры формирует четырех разрядный двоичный код и содержит: блок сканирования (последовательно включенный четырех разрядный двоичный счетчик, DD2, шестнадцативходовый мультиплексор DD3), формирователь сигнала “ГОТ” на триггере DD4 элементе “И-НЕ” DD1.2.

С генератора тактовых импульсов такты поступают на четырех разрядный двоичный счетчик. (Счетчик служит для счета импульсов. Коэффициент пересчета счетчика К_сч=2ⁿ соответствует максимальному количеству подсчитываемых единиц информации, где n- количество триггеров). Такты на счетчик поступают через элемент “И-НЕ”. Элемент “И-НЕ” предназначен для подачи импульсов на счетчик DD2 в зависимости от сигнала формируемого на D-триггере.

Сигналы с выхода счетчика поступают на шестнадцативходовый мультиплексор DD3.(Мультиплексор имеет несколько информационных входов и один информационный выход, а так же управляющие входы. Он обеспечивает передачу информации с одного из входов, в зависимости от кода обозначающего номер информации входа поданного на управляющие входы).

С выхода мультиплексора сигнал идет на триггер DD4.1.(Триггер - запоминающий элемент, он обеспечивает запись, хранение и выдачу одного бита информации. Он имеет два устойчивых состояния). На прямом выходе триггера формируется сигнал “ГОТ”. С инверсного выхода сигнал идет на элемент “И-НЕ”.

Сигнал “ГОТ” формируется на элементе “И-НЕ” (DD1.2) и D- триггере (DD4.1).

Схема электрическая функциональная представлена на рисунке 2.1.1.

DD1.1

Код

Y3-Y0

DD2

DD3

1

2

3

4

1

2

DD1.2

Такты

1

2

4

8

1

2

3

4

1

2

4

8

&

& _C1 СТ МХ

3

4

_C2

R1

R2

DD4.1

S

ГОТ

Т

0

1

2

3

0

1

2

3

C

4

5

6

7

D

4

5

6

7

R

От

8

9

AB

8

9

10

11

Клавиатуры

C

D

E

F

1213

14

15

V

Рис. 2.1.1. Функциональная схема кодирующего устройства.

2.2. Выбор и обоснование элементной базы

Элементную базу я выбрал на интегральных микросхемах серии К155, так как эта серия подходит по единственному заданному параметру U_ип= 5 В.

Интегральные микросхемы серии К155 выпускаются в пластмассовых корпусах. Имеют диапазон рабочих температур от –10 до +70 градусов, часть микросхем выпускается также в керамических корпусах и имеет обозначение 155, с диапазоном рабочих температур от –45 до +85 градусов.

Интегральные микросхемы серии К155 широкого потребления, дёшевые, что является достоинством данной серии.

Сравнительные характеристики нескольких серий приведены в таблице 2.2.1.

Таблица 2.2.1.

Серия	К155	К531	К555	КР1531	КР1533
I0вх, мА	-1,6	-2,0	-0,36	-0,6	-0,2
U0вх max, В	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
I1вх, мА	0,04	0,05	0,02	0,02	0,02
U1вх min, В	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
U0вых, В	0,4	0,5	0,5	0,5	0,4
I0вых, мА	16	20	8	20	4
U1вых, В	2,4	2,7	2,7	2,7	2,5
I1вых, мА	-0,4	-1	-0,4	-1	-0,4

К155 ЛА3

1

2

3

&

&

4

5

6

&

8

9

10

11

&

12

13

Рис. 2.2.1. УГО логического элемента.

Сравнительные характеристики логических элементов приведены в таблице 2.2.2. из которой наиболее подходящая К155 ЛА3.

Таблица 2.2.2.

Серия	К155 ЛА1	К155 ЛА2	К155 ЛА3	К155 ЛА4
Pпотр, мВт	39	21	78	80
U1вых , В	2,4	2,4	2,4	2,4
U0вых, В	0,4	0,4	0,4	0,4
t1,0зд. р., нс	15	15	15	15
t0,1зд. р., нс	22	22	22	29
Uпст, В	0,4	0,4	0,4	0,4

К155 ИЕ5

С1

1411

СТ

1

2

4

8

12

9

8

11

С2

2

3

R1

R2

Рис. 2.2.2. УГО счетчика.

Сравнительные характеристики счетчиков приведены в таблице 2.2.3. из которой наиболее подходящая К155 ИЕ5.

Таблица 2.2.3.

Серия	К155 ИЕ2	К155 ИЕ4	155 ИЕ5
Iпотр, мА	53	51	53
I0вх , мА	-6,4	-6,4	-3,2
I1вх,мА	0,16	0,16	0,08
Uд, В	1,5	1,5	1,5
Pпотр, мВт	265	265	265

К155 ТМ2

Т

4

D

3

5

R

2

6

C

1

S

Рис. 2.2.3. УГО D- триггера.

Сравнительные характеристики D- триггеров приведены в таблице 2.2.4. из которой наиболее подходящая К155 ТМ2.

Таблица 2.2.4.

Серия	К155 ТМ2	К155 ТМ5	155 ТМ8
ЧИСЛО ТРИГГЕРОВ	2	4	4
СРЕДНЯЯ ЗАДЕРЖКА	32	27	30
fперекл, МГц	15	35	30
Uпит, В	5	5	5
Pпотр, мВт	150	265	225

К155 КП1

15

14

13

11

1

2

4

8

08

07

06

05

10

04

03

02

01

9

V

0

1

2

3

1213

14

15

18

17

16

4

5

6

7

2322

21

2019

8

9

10

11

Рис. 2.2.4. УГО мультиплексора.

Сравнительные характеристики мультиплексоров приведены в таблице 2.2.5. из которой наиболее подходящая К155 КП1

Таблица 2.2.5.

Серия	К155 КП1	К155 КП5	155 КП7
U1вых, В	2,4	2,4	2,4
I1вх, мА	0,04	0,04	0,04
I0вх, мА	-1,6	-1,6	-1,6
U0вых, В	0,4	0,4	0,4
Pпотр, мВт	360	230	260

3. Расчетная часть

3

_M

.1. Расчет надежности

1. Интенсивность отказов блока



_i=1

_бл =  N_i*_i0_i_i=4*0,1*1*1+1*0,1*1*1+

+4*0,1*1*1+1*0,1*1*1+47*0,005*1*1=1,235*10^-6

2. Средняя наработка до первого отказа

Т= 1/_бл=1/1,235*10^-6=0,8*

3. Вероятность безотказной работы

Р=е^-бл*Т= е^-0,01235=0.9877