Для реализации преобразователя кода из прямого в обратный код и на оборот используется 9 элементов "исключающий или" ЛП5.
Для реализации одиннадцати разрядного сумматора в схеме используются три четырёх разрядных АЛУ 155ИП3, выход С4 первого соединяется со входом С0 следующего, М- вход выбора режима, Е- вход кода операции.
Для реализации "блока 2" (определение переполнения), используется элемент "исключающий или" 155 ЛП5 (см.выше).
Обозначение узла элемента на схеме Э2
Название и тип узла элемента в схемах Э2, Э3
Обозначение узла элемента Э3
Тип узла элемента в серии
Количество корпусов микросхем шт
Количество элементов в корпусе
1
2
3
4
5
6
DD1, DD2
Регистр 10 разрядный
DD1,DD2
DD3,DD4
К155ИР13
Преобразователь кода "искл. или"
DD5-DD7
DD8-DD10
155ЛП5
DD5
АЛУ выполняет функцию сумматора
DD11-DD13
K155ИП3
DD6
Флаг переполнения
"искл. или"
DD18
DD7
Преобразователь результата
DD15-DD17
DD8
Флаг равнозначности 0
DD23
DD24
DD14
К155ЛЕ4
К155ЛА4
155Лн1
DD9
DD19,DD20
DD10
Флаг чётности
DD21,DD22
DD11
Регистр флагов 4 разрядный
DD25
Тип микросхемы
Ток потребления
Задержка в мС
tср
НС
t01
t10
116
26
35
30,5
50
22
30
27,5
К155ИП3
150
6,8
15
16,5
18,5
155ЛН1
33
4.3 Описание работы проектируемого блока по схеме электрическая принципиальная
На входы регистров Рг.1 микросхем DD1 и DD2 поступает число [А] с 10-и разрядной шины данных в прямом коде на входы D0-D7 микросхемы DD1 и входы D0-D1 микросхемы DD2, с управляющим сигналом CS1.
Аналогично поступает число [B] на микросхемы DD3,DD4.
После, число [А] и [В] в прямом коде поступают на преобразователи кодов построенных на элементах " искл. или " и реализованных на микросхемах DD5-DD10, где операнды [А] и [В] из прямого кода преобразуются в обратно модифицированный код ( в знаковой области поятся второй разряд и число будет 11 разрядное с 2 разрядами в знаковой части ).
Далее операнды поступают на сумматор в обратно модифицированном коде, реализованный тремя четырёх разрядными АЛУ выполняющими операцию сложения (для нормальной работы сумматора на входы Е0 и Е4 уровень логического "0", а на входы М, Е2, Е3 подаём уровень логической "1", в случае переполнения, с выхода С0 на вход С4 следующего АЛУ будет произведён перенос логической "1", в противном случае "0").
Затем происходит проверка результата в обратно модифицированном коде на наличие переноса, данный блок реализован на элементе "искл. или", на входы подаются два разряда из знаковой области результата, и в случае переполнения на выходе будет уровень логической "1", в противном случае "0".
Далее результат в обратно модифицированном коде попадает в преобразователь кода, который построен по такой же технологии что и преобразователь кода описанный ранее.
Далее результат в прямом коде поступает на входы десяти разрядного регистра Рг3 реализованном как сказано выше, на двух восьми разрядных регистрах, с управляющим сигналом CS3.
Затем происходит определение флагов S, P, Z:
Флаг Z - реализован на 3 элементах "3ИЛИ-НЕ" объединённых в один корпус и 1 элементом "3И-НЕ" и 1 элементе "НЕ".
Флаг P - реализован на 6 элементах "искл. или" и 1 элементе "НЕ".
Флаг S - это знак результата.
Эти данные вносятся в четырёх разрядный регистр флагов с управляющим сигналом CS3.
5. Расчетная часть
В данном разделе выполняется расчет:
- времени выполнения операции в разработанном блоке;
- мощности потребляемой блоком;
- параметров надежности блока.
5.1 Расчет времени выполнения операции в БСДЧСПЗ
Основой для расчета послужили:
1. Схема электрическая принципиальная.
2. Таблица 2. Параметры микросхем.
3. Временные диаграммы, разработанные для схемы электрической функциональной.
4. Формулы, выведенные для проведенных ВД.
Время срабатывания для схемы электрической функциональной определяется по формуле:
t1= фзад.Рг1 = 30,5 [нс]
t2 = фзад.Рг2+фзад.ЛП5+ фзад.,DD11 + фзад.DD121 + фзад.DD13 + фзад.,Лп5 =
= 30,5 + 27,5+50+50+50+27,5 = 235,5 [нс]
t3 = фзад.Рг3 + фзад.ЛП5(DD21) + фзад.ЛП5(DD22) + фзад.ЛП5(DD22) + фзад.ЛП5(DD22) +
+фзад.ЛН1 =30,5+27,5+27,5+27,5+27,5+8,5 = 149 [нс]
t4 = фзад.Рг4 = 30,5 [нс]
Tвып.операции = t1 + t2 + t3 + ф4=30,5+205+149+30,5= 445,5 [нс]
5.2 Расчёт потребляемой мощности
Рпотр ИР13 = 0,116*5 = 0,58 Вт
Рпотр ЛП5 = 0,05*5 = 0,25 Вт
Рпотр ИП3 = 0,15*5 = 0,75 Вт
Рпотр ЛЕ4 = 0,068*5= 0,034 Вт
Рпотр ЛА4 = 0,0165*5 = 0,082 Вт
Рпотр ЛН1 = 0,033*5 = 0,165 Вт
Рпотр ИР13 = 0,116*5 *7= 4,06 Вт
Рпотр ЛП5 = 0,05*5*12 = 3 Вт
Рпотр ИП3 = 0,15*5*3= 2,25 Вт
Рпотр ЛЕ4 = 0,068*5*1 = 0,034 Вт
Рпотр ЛА4 = 0,0165*5*1 = 0,082 Вт
Рпотр ЛН1 = 0,033*5*1 = 0,165 Вт
Рпотр БСДЧфз = 4,06+3+2,25+0,034+0,082+0,165 = 9,5 Вт
5.3 Расчёт параметров надёжности
Надёжность - это комплексное свойство машин, технических устройств, систем, приборов, заключающееся в его способности выполнять заданные функции, сохраняя при этом свои характеристики при определённых условиях эксплуатации, в установленных пределах.
Критерии надёжности:
1. Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что при определённых условиях эксплуатации в заданном пределе времени не произойдёт ни одного отказа.
Р(t) = е-лУ*t
2. Интенсивность отказов - это отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, исправно работающих в данный отрезок времени.
3. Вероятность отказа - это вероятность того, что при определённых условиях эксплуатации, в заданном интервале времени произойдёт хотя бы один отказ.
Q(t) = 1 - P(t)
4. Среднее время наработки до первого отказа.
Тср = 1/ лУ
Таблица 3: Данные о составе элементной базы схемы электрической принципиальной
Наименование и тип элемента
Обозначение по схеме Э3
Кол-во элементов Ni
Интенсивность отказов лi*10-6 ч-1
Ni* лi*
10-6 ч -1
Микросхема ИР13
DD1-DD4,
DD19-DD20,
7
0,1
0,7
Микросхема ЛП5
DD5-DD10,
DD15-DD18,
DD21-DD22,
12
1,2
Микросхема ИП3
DD1-DD13
0,3
Микросхема ЛЕ4
Микросхема ЛА4
01
Микросхема ЛН1
Резистор
R1
Разъём
Х1
лУ = 2.7*10-6 ч-1
P(10) = ?-2.7*10?5 = 0,999
P(1000) = ?-2.7*10?3 =0,997
P(10000) ?-2.7*10?2 =0,973
P(50000) ?-2.7*5*10?2 =0,874
P(100000) ?-2.7*10?1 =0,764
P(200000) ?-2.7*2*10?1 =0,584
P(236407) ?-2.7*0.236407 =0,530
Определение вероятности безотказной работы:
Рисунок: График вероятности безотказной работы.
Q(t)=1-P(t)
Определение вероятности отказа:
Q(10) = 1 - 0,999 = 0,001
Q(1000) = 1 - 0,997 = 0,003
Q(10000) = 1 - 0,973 = 0,027
Q(50000) = 1 - 0,874 = 0,126
Q(100000) = 1 - 0,764 = 0,236
Q(200000) = 1 - 0,584 = 0,416
Q(236407) = 1 - 0,530 = 0,470
Рисунок: График вероятности отказа.
Определение среднего времени наработки до первого отказа:
Тср = 1/ лУ = Ѕ.7*10-6 ? 370370,370 ч
Страницы: 1, 2
