Групповой канальный интерфейс

Загрузить архив:
Файл: 240-1439.zip (928kb [zip], Скачиваний: 66) скачать

ВВЕДЕНИЕ

В  настоящее время в России, как и во всем мире наблюдается информационный бум и объем информации, передаваемой по коммутируемым(в том  числеителефонным )  каналамсвязи,сильно возрастаети,  поэтому,возникаетнеобходимость  вкоммутационномоборудовании,  котороеобеспечивалобыстрое  икачественноесоединение  абонентовисоответствовалобы  современнымстандартамна  коммутациюцифровыхканалов  передачи.

Вначале  прошлогогода(14.01.97)  МинистерствомСвязибыл  изданприказ«О  мерахпозащите  интересовроссийскихпроизводителейтелекоммуникационногооборудования»,в  первомпунктекоторого  говорится:«Предприятиямсвязи  насетиобщественного  пользования преимущественно  применятькоммутационноеоборудование  отечественногопроизводства,в  томчислеи  производимыхнасовместных  предприятиях»[1].

Сейчас фирмы-производители ведут широкиеисследовательскиеи  опытно-конструкторскиеработыпо  созданиюэлектронныхсистем  коммутациидляпередачи  телефоннойителеграфной  информации,данныхи  такдалеев  электронныхавтоматическихтелефонных  станцияхсвременным  разделениемканалов,что позволяет  одновременноустраиватьнесколько  соединенийчерезодини тот  жекоммутационныйэлемент.  Этоприводитк  повышениюиспользованияоборудования  коммутационногополя,а,следовательно,к  улучшениюэкономическихпоказателей  присохранениитребуемого  качествапередачиинформации.  Электронныеавтоматическиетелефонные  станциисцифровым  коммутационнымполем,построенные  попринципупреобразованиясигналов  вформеимпульсно-кодовоймодуляции  (ИКМ),являютсяосновой  дляорганизацииинтегральных  цифровыхсетейсвязи.  Тоестьсистем  коммутации,вкоторых  аппаратуракоммутациии  передачивыполненана  единыхпринципахи  единойэлементнойбазе,  авсевиды  информациипередаютсяпо  сетивединой  цифровойформе.

Внастоящее  времявсеболее  широкоераспространениеполучают  цифровыесетипостроенные  покольцевомупринципу,  гдепередачаинформации  происходитводном  направленииэтопозволяет  сократитьзатратына  прокладкумагистральныхкабелей  ипредоставляетвозможность  наращиваниясетей, атакже  объединениенесколькихнизкоскоростныхпотоков  водинвысокоскоростной.Примером  действующейвнастоящее  времякольцевойсети  построеннойпопринципу  СинхроннойЦифровойИерархии  можетслужитьсеть  компании«МТУ-Информ»,более  подробноособенностифункционированияэтой  сетирассмотреныв  главе1.

Учитываявсе  вышеперечисленное,видитсяактуальной  разработкаотечественнойсистемы  коммутации,неуступающей  своимзарубежныманалогам  похарактеристикам,и  втомчисле  разработкакоммутационнойБИС,  котораяпослужитосновой  интегральнойцифровойсети  связи.

Мнев  данномдипломномпроекте  предложеноспроектировать БИС – интерфейс ,работающуюв  стандартнойсистемесвязи  наоснове импульснокодовой  модуляцииформатаИКМ – 30/32.

Рассмотрим  назначениеданнойБИС  всистемепередачи  цифровойинформации:проектируемая  БИС ,представляетсобой  блок сопряжениявременныхканалов  входящихиисходящих  соединительныхцифровыхлиний  передачи.Кристаллпредназначен  длясопряжения64  каналоввходящихабонентов  стакимже  количествомисходящих .Существующий  формальноещеодин  канал-нулевой  -используетсядля  синхронизации.Передачаведется  всимплексномрежиме,  тоестьтолько  водномнаправлении.  Кристаллпринимаетинформацию  повосьмипараллельнымвходным  групповымтрактам(групповым  входам)ивыдает  еесинхроннопо  восьмигрупповымвыходам.

Кромесобственно  сопряжения ,БИСпредназначена  длявыполненияряда  другихопераций,задаваемых  внешнимиливнутренним  управляющимустройством . Информацияотвнешнего  управляющегоустройствапередается  БИСввиде  командыопределенногоформата.  Орезультатахвыполнения  командыкристаллтакже  передаетинформациювнешнему  управляющемуустройству.

Внутреннееуправляющее  устройствонепосредственноинтегрировано  сБИСна  одномкристаллеи  выполняетрядспецифичных  дляданногоустройства  функций,вданном  дипломномпроектестроение  внутреннегоуправляющегоустройства  нерассматривается .

АТС

АТС

Абонент 1

Абонент 1


Однонаправленное  соединениепокольцу

Рис. В  Кольцеваяструктура

Дуплексноесоединениепо  любому

маршруту

Рис. А   Радиальнаяструктура

Абонент 2

Абонент 2

АТС

АТС

АТС

АТС

АТС

АТС
             


РАЗРАБОТКА  СТРУКТУРНОЙСХЕМЫПРОЕКТИРУЕМОГОУСТРОЙСТВА

          БИСгруппового  канальногоинтерфейса ( ГКИ ) необходимадлясопряжения  исходящихивходящих  абонентскихканаловс  линиейпередачиИКМ-30/32  состороныабонентского  оборудования , атакжесопряжения  линииИКМ-30/32скоммутационнымполем  состороныЭАТС  иобеспечивает крометого   ввод/выводслужебныхканалов  линииИКМдля  передачислужебнойинформации  коммутационнойсистемы (КС ), чтопозволяетсократить  номенклатурутребуемыхБИС. БИС  ГКИможетподключаться  наобоихконцах  линииИКМ-30/32 .

3. РАЗРАБОТКА  СТРУКТУРНОЙСХЕМЫУСТРОЙСТВА

3.1СРАВНЕНИЕ  ПРОЕКТИРУЕМОЙСИСТЕМЫС  ЦИФРОВОЙТРАНСПОРТНОЙСЕТЬЮ  КОМПАНИИ“МТУ-ИНФОРМ”.

Преждевсего  необходимоотметить,что  обесистемыимеют  всвоейоснове  кольцевойпринциппостроения  сети,чтообеспечивает  преимуществапосравнению  срадиальнойсхемой  построениясети . Основнымотличием  проектируемойсистемыот  сети ,построеннойпо  принципуСинхроннойЦифровой  Иерархии,являетсяснижение  минимальнойпропускнойспособности  каналадо2,048  Мбит/с,этонакладывает  определенныеусловияна  построениеустройствобеспечивающихработу  сети.Вторымважным  отличиемпроектируемойсистемы  являетсядецентрализацияуправления,  котораяпозволяетиспользовать  устройствасистемынезависимо  отцентральногоузла  управления,чтов  конечномитогепозволяет  продолжитьработусети  привыходеиз  строяцентральногоуправляющего  элемента ,итем  самымповыситьнадежность  системывцелом .

3.2. АНАЛИЗРАЗЛИЧНЫХВАРИАНТОВ  ПОСТРОЕНИЯСТРУКТУРНОЙСХЕМЫ  ГКИ .

Исходяиз  назначенияустройства,можно  представитьустройствов  виденекоегоблока,  которыйобеспечиваетсопряжение  64хвходящихцифровых  каналов слиниейпередачи  ИКМ –30/32 32состороны  абонентскогооборудования , атакже  сопряжениялинииИКМ-30/32  скоммутационнымполем  состороныЭАТС  иобеспечивает крометого   ввод/выводслужебныхканалов  линииИКМдляпередачислужебной  информациикоммутационнойсистемы (КС ) . Структурнаясхема  такогоустройствапоказана  нарисунке3.1.

УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ

Комму-татор

Групповой

канальный

интерфейс

Групповой

канальный

интерфейс


Шинаобмена
                                   Входящий   канал  16,384 Мбит/с .

                                   Исходящийканал 16,384 Мбит/с .

                         Групповые каналы2,048  Мбит/с .

Рис.3.1.  Общеестроениеустройства .

Длявыделения  извходящего   тракта 16,384 Мбит/сгрупповых  кана-ловИКМ-30/32и служебного  каналав КАНАЛЬНОМ  ИНТЕРФЕЙСЕнеобходимспециальный  блок ,отвечающийза  ихвыделение(назовем  этотблокБЛОКОМТАКТОВОЙ  СИНХРОНИЗАЦИИ ),адля  синхронизациипоциклам  необходимовыделитьсинхроимпульсыцикловой  исверхцикловойсинхронизации.Тогда  структурнаясхемапримет  вид,показанныйна  рис.3.2.Этот  вариантукрупненнойструктурной  схемывключаетвсебядополнительно  БЛОК ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ .

Исходящие  групповые

каналы

БЛОК

ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ

УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ

БЛОК

ТАКТОВОЙ  СИНХРОНИЗАЦИИ

2,048Мбит/с

Шиныобмена

Рис . 3.2.


          Далеенеобходимо  выравниваниепо циклам ( синхронизацияпонача-лу  циклавходящеготракта  сначаломКС ) . Это  можно сделатьвБУФЕ-РЕЦИКЛОВОЙ  СИНХРОНИЗАЦИИ . Одновременно  вБЦСвыполняется  преобразованиеформатавходящих  групповыхканаловИКМ-30/32  вформаттракта  коммутационногополя( рисунок 3.3.).

Исходящие  групповые

каналы

БУФЕР

ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИ-ЗАЦИИ

УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ

БЛОК

ТАКТОВОЙ  СИНХРОНИ-ЗАЦИИ

БЛОК

ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗА-ЦИИ


2,048Мбит/с

Шиныобмена

Рис . 3.3.

Исходящийгрупповой  тракт
          Длясвязивнутренней  шиныГКИс  информационнымии служебнымиканалами  трактаИКМслужит   МУЛЬТИПЛЕКСОР / ДЕМУЛЬТИПЛЕ-КСОР . Идля  передачицикловых синхроимпульсоввформате  стандарт-ногоканалаИКМ-30/32  нуженФОРМИРОВАТЕЛЬИКМ ( рис 3.4.) .

- 2,048Мбит/с

- 16,384Мбит/с

- Шиныобмена

МУЛЬТИПЛЕКСОР / ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОР

УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ

БЛОКТАКТОВОЙ  СИНХРОНИЗАЦИИ

БУФЕРЦИКЛОВОЙ  СИНХРОНИЗАЦИИ

ФОРМИРОВАТЕЛЬИКМ

БЛОКЦИКЛОВОЙ  СИНХРОНИЗАЦИИ

Шина  обменасвнешним  контроллеромуправления

Рис . 3.4.


Придетальномрассмотрении  структурыможнозаметить,  чтодляобеспечения  цикловоговыравниваниявходящих  групповыхканаловнеобходимо  запомнитьинформациюиз  этихканалов ,приходящую  вразноевремя ,  азатемначать  считываниеинформациипо  сигналусинхронизациииз   УСТРОЙСТВА  УПРАВЛЕНИЯ . Длявыполнениявременной  коммутациитакженеобходимо  запомнитьприходящуюинформацию ,  азатемсчитывать  этуинформациюв  порядкесоответ-ствующимкарте  коммутации .Отсюданесложно  сделатьвыводоцелесообразностиобъединения БЛОКАЦИКЛОВОЙСИНХРОНИЗАЦИИ   иБУФЕРА  ЦИКЛОВОЙСИНХРОНИЗАЦИИ . Такаяструктурнаясхема  представленанарис.  3.5.

МУЛЬТИПЛЕКСОР / ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОР

БЛОКТАКТОВОЙ  СИНХРОНИЗАЦИИ

ФОРМИРОВАТЕЛЬИКМ

БЛОКЦИКЛОВОЙ  СИНХРОНИЗАЦИИ


         

- 2,048Мбит/с

- 16,384Мбит/с

- Шиныобмена

УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ

Шина  обменасвнешним  контроллеромуправления

Рис . 3.5.


Рассмотрим  подробнееназначениеблоков:

Блоктактовой  синхронизации .

          Синхронизация потактам ( фазе )входящей  линиитрактапередачи  сфазойкоммутационногополя  КС .

Блокцикловой  синхронизации .

          Блокцикловой  синхронизациидолженвыполнять  следующиефун-кции :

·поисксинхросигнала ;

·вхождениев  синхронизм ;

·поддерживаниесинхронизма ;

·обнаружениевхода  изсинхронизмапри  сбоях .

Блок   мультиплексора / демультиплексора .

          Мультиплексор / демультиплексор осуществляет  связьвнутреннейшины  синформационнымии  служебнымиканаламитракта  ИКМ . Мульти-плексная  внутренняяшинаслужит для  обменаинформациеймежду  каналамиИКМтракта  и   шинойуправляющей  микро-ЭВМ , черезсоответствующиеинтерфейсы :

–интерфейсслужебных  сигналоввыполняетфункции  выделения , буферизациииввода/вывода  сигналовинформационныхканалов     ( например , посылкавызова , отбой идр .) ;

–интерфейс16–го  каналаосуществляет ввод/выводслужебнойинформации  16–гоканала , необходимойдля  межпроцессорногообмена ;

–интерфейс  абонентскихканаловобеспечивает  доступ к любомуабонентскомуканалу  иможетиспользоватьсядля  сопряженияуплотненногоканала  передачиданныхс групповым  трактомИКМ , атакже  длядиагностикиабонентских  каналов .

Блок формирователяИКМ .

          Передатчикцикловых  синхроимпульсовпредназначендля  формированиявгрупповом  исходящемканалециклового  исверхцикловогосинхросигналов вформате  внутрисистемногообмена , либов  форматестандартногоканала  ИКМ–30/32 .


РАЗРАБОТКА  ФУНКЦИОНАЛЬНО–ЛОГИЧЕСКОЙ  СХЕМЫБЛОКОВПРОЕКТИРУЕМОГО

УСТРОЙСТВА

3.1. Функциональные  характеристики , архитектураи

схемотехникаблока  групповогоканальногоинтерфейса .

                БлокГКИ   предназначендляобеспечения  стыка ( подключения ) групповых  цифровыхвходящихканалов  ИКМ-30/32абонентских   и  соединительныхлинийс  коммутационнымоборудованиемцифровых  АТСсинхроннойсети  связи .

          Основныефункции , выполняемыеГКИ  следующие :

          – поиски  выделениесигналовцикловой  исверхцикловойсинхронизации  входящегоИКМтракта ;

          – фазоваяицикловая  синхронизациявходящегоИКМ  каналасгрупповыми  входамиАТС ;

          – вводслужебныхсигналов  АТСвлюбой   информационныйканалгруппового  трактаИКМ ;

          – ввод / выводслужебного16-го  каналагрупповоготракта  ИКМ ;

          – соединениешиныуправляющей ЭВМс  любыминформационнымканалом  ИКМтракта ( ввод / вывод ) ;

          – формированиецикловогои сверхцикловогосинхронизма  исходящегогрупповогоканала  ИКМ -30/32 ;

          – вводслужебныхсообщений  в16-йканал  исходящегоинтерфейсагруппового  каналаИКМ -30/32 .

          Входящийгрупповой  каналИКМ-30/32поступает  навходблока  фазовойсинхронизации . Свыхода  блокафазовой синхронизациигрупповой  канал ИКМ , синхронизированныйпо  фазе ( потактам ) сАТС , поступаетна  входыблокавыделения  цикловогосинхросигналаи  буферацикловойсинхронизации .

                Блоквыделения  цикловогосинхросигналаобеспечивает  поисксинхросигналаи  вхождение всинхронизм , атакже  задаетмоментыустановки  начальногоадресаканалов  призаписив  буферцикловойсинхронизации  ивыдаетслужебные  сигналывустройство  управленияпривозникновении  сбоев .

          Свыхода  буферацикловойсинхронизации   входящий  каналИКМ , синхронныйс АТС , через  мультиплексор/демультиплексор  ибуфернуюсхему  поступаетна выходыГКИ .

Мультиплексор/демультиплексор   осуществляет  связьвнутреннейшины  ГКИсинформационнымии  служебнымиканаламитракта  ИКМ .

Мультиплексная  внутренняяшинаслужит  дляобменаинформацией  междуканаламиИКМ  трактаишиной  управляющеймикро-ЭВМ , черезсоответствующиеинтерфейсы :

– интерфейсслужебных  сигналоввыполняетфункции  выделения , буферизациииввода/вывода  сигналовинформационныхканалов ( например, посылкавызова , отбойидр . )

( Рассматриваются  варианты : синтезатор , непосредственный  доступкканалам  идр .) ;

          – интерфейс16-гоканала  осуществляетввод/выводслужебной  информации16-гоканала , необходимойдля  межпроцессорногообмена ;

          – интерфейсабонентскихканалов  обеспечиваетдоступк  любомуабонентскомуканалу  иможетиспользоватьсядля  сопряженияуплотненногоканала  передачиданныхс  групповымтрактомИКМ , а  такжедлядиагностики  абонентскихканалов .

          Передатчикцикловых  синхроимпульсовпредназначендля  формированиявгрупповом  исходящемканалеИКМ-30/32 циклового исверхцикловогосинхросигналовв  форматевнутрисистемногообмена , либо  вформатестандартного  каналаИКМ-30/32 .

          Управлениережимами  работыГКИ , типамии  адресамиобменаосуществляетсяс  помощьюустройствауправления  покомандам , поступающимиз микро-ЭВМ .

3.1.1. Схемавыравниванияпо  фазеициклам .

                Схемавыравнивания  пофазеи  циклампредставленана  рисунке     исодержит  блокфазовойсинхронизации . Блокфазовой  синхронизациивключаетв  себяЗУс  раздельнойадресациейячеек  позаписии считывания , счетчикизаписи ( сч..1 ) исчитывания ( сч.2 ) , дешифраторадреса  записи ( ДШ ) , мультиплексор  считывания ( МХ ) , вычислитель ( ∆φ ) и  ПЗУпредустановкисчетчика .

                Раздельныенезависимые  режимызаписии  считыванияячеекЗУмо-гутбыть  реализованыприиспользовании в качествеячеек  ЗУD–триггеров. Разделениеэтих  режимовпозволяетизбежать  искаженийинформации . Записьв  ЗУосуществляетсяв  ячейки , адресуемые  счетчикомзаписи , насчетный вход  которогоподаютсятактовые  импульсы , синхронныесвходным ИКМ  трактом . Считывание информации  изЗУпроизводится  с задержкойотносительновходящей  информации изячеек , определяемыхсчетчикомсчитывания , которыйработает  сфазойтактовых  импульсовАТС .

Числоячеек  ЗУопределяетсямаксимально  возможнойвеличинойизменения фазывходящего  каналаотносительнофазы  тактовыхимпульсовАТС ( фазовогодрожания ) за  времясеансасвязи :

N= 2*∆φмакс ,

                где      N– числоячеек  ЗУ ,

∆φмакс – максимальныйсдвигфазы  относительносредней   величины , кратныйдлительности  интервала .

                Предварительнаяустановка  счетчиковзаписии  считыванияпроизводитсяпри  каждомциклевхождения  всинхронизмили  вслучай-ных сбоев . Разностькодов  предустановки , записываемых  всчетчики , должнасоставлять :

А1 – А2 = N/2 = ∆φ

                Сцелью  контролязаписипо фазе  всхемуцелесообразно  ввестивычитатель ( ∆φ ) , определяющийразность  кодовсчетчиков , ииндициру-ющий  превышениедопустимогофазового  сдвига . ( Прорабатывается  воз-можностьвведенияцифровой  ФАП ) .

                Свыхода  блокафазовойсинхронизации  информацияпоступаетв  буферцикловойсинхронизации , представляющийсобой  ЗУспоследовате-льнойзаписью  исчитыванияобъемом  256бит , осуществляющеевременн-ую  задержкувходящегоканала . Чередованиециклов записи/считыванияпроизводится  стактовойчастотой  с фазойАТС . Адресаячеек  призаписии  считыванияопределяютсясчетчиками  адресовспредустановкой , со-ответственноцикловыми  синхроимпульсамивходящегоканала  ИКМ – 30/32( ЦСИАб ) иАТС ( ЦСИАТС ) . Сигналыпредустановки  вырабатываютсяблокомвыделения  цикловогосинхросигналав  процессевхожденияв  синхронизм . Данная  функциональнаясхемавыравнивания  представленанарисунке  3.1.

3.1.2. Блоквыделениясинхросигнала .

                Цикловаясинхронизация   в  системеИКМ – 30/32 осуществляетсяпутемпередачи  вгрупповомканале  ИКМодносимвольногосинхросигнала   ( 7–битовое  словонулевогоканала  цикла ) . Кодсинхросигналапринимаем  стандартнымдлясистемы  ИКМ – 30/32 .

          Вфункции  устройствавыделенияциклового  синхросигналавходят :

–поискциклового  синхросигнала ;

–установлениесостояния  синхронизма ( выделение  цикловогосинхросигнала ) ;

–обнаружениянарушений  синхронизма ;

–защитаот  случайныхсбоевсинхронизации .

Наэтапевхождения  всинхронизмцелесообразно  использоватьметод скользящегопоиска  временногоположения периодическойпоследователь-ностисосредоточенныхсинхрогрупп  впринимаемомсигнале .

D

C

D

C

D

C

M X

ЗУ

DI

DO

A

З / С

ИКМ

ИКМ

M X

D1

D2

A

ДШ

ПЗУ

СЧ1

∆φ

∆φ

СЧ4

СЧ3

R

R

ТИАТС

ЦСИАТС

ЦСИАб


ТИАб
  

+     –


Рис .3.1. Схема выравнивания .

Всистемах , гдеприем  символов синхросигналавинтервалы  надежногоприемаинформации  осуществляетсясвысокой  достоверностью( вероятностьошибки  10–4…10–5  именее ) , применениеметода  скользящегопоискапозволяет  обеспечитьвысокоебыстродействиеустановления  ивосстановлениясинхронизма  поциклам .

Схему выделенияциклового  синхросигнала ( ЦСС ) можно  представитьввиде , изображенномна  рисунке3.2.

Символыгруппового  каналаИКМпоступают  навходопознавателя  цикловогосинхросигнала , содержащегорегистрсдвига . В  течениекаждоготакта  происходит сравнение  7–разряднойкодовойгруппы  скодомсинхросигнала  инавыход  выдаетсярезультатсравнения . Анализаторсравнивает  сигналыопознавателяи  цикловыеимпульсы , поступающие сделителя . Навыходе  анализатораформируютсясигналы  наличияилиотсутствия  цикловогосинхросигналав  канале .

РГ

ДШ

ТИ

ИКМ

+1

=512

R

СЧТИ

СЧВЫХ

СЧВХ

+1

–1

+1

R

R

НЕТ

СИНХР.

ЦСС

1

&

&

&


НЕТ

СИНХР.

=NВХ

=NВЫХ
Рис.3.2. СхемаВыделения  ЦСС .

Решающее  устройствонаоснове  поступающихизанализатора  сигналовопределяет , имеется лисостояниесинхронизма  иуправляетделителем . Решающееустройство  приотсутствиисинхронизма  переводитустройствопоиска  иконтроляцикловой  синхронизацииврежим  поискасинхронизма .

Структуру  цикловогосинхроимпульсапримем  стандартной длясистемыпередачи  ИКМ – 30/32 . Данная  структурапредусматриваетотличие  цикловыхсинхросигналов , передаваемыхвсоседних  циклахдляпредотвращениясостояния  должногосинхронизма приналичии      «молчащего»информационногоканала  вгрупповомтракте . Контрольцикловой  синхронизацииможетосуществлятьсякак  поналичиюЦСС  вчетныхциклах , так  ипосинхросигналамчетного  инечетногоциклов . Алгоритмработы  устройствацикловойсинхронизации представленна  рисунке3.3.

ПУСК

СЧТИ +1

ЦССЧ=1

ЦССЧ=1

ЦССН=1

Сброс

СЧТИ

Блокировка

СбросаСЧТИ

СЧТИ +1

СЧТИ =256

СЧТИ =256

нет

нет

нет

нет

СЧВХ +1

СЧВЫХ +1

СЧВХ =NВХ

СЧВЫХ =NВЫХ

нет

нет

СЧВЫХ =0

СЧВХ =0

Разблокировка

СбросаСЧТИ

    Есть

Синхр.

    Нет

Синхр.
               

Рис . 3.3.Алгоритм работы  устройствацикловойсинхронизации .

Послепуска  счетчикатактовых импульсов ( сч . ТИ ) , выполняющегофункцииделителя ( рисунок ) происходитсчет  тактоввтечение  двухцикловпередача . В  концесчетапроизводится  проверканаличияЦСС .

Припуске  устройствасинхронизациивероятность  этогособытиямала  ивэтом  случаепроисходитзаполнение  счетчикаповыходу  изсинхронизма ( сч . вых .) втечение10  первыхцикловпередачи ( коэффициентсчета  данногосчетчикауточняется ) . Послезаполнения  счетчикаотрабатываетсяцикл  вхождениявсинхронизм , заключающийсяв  поискецикловогосинхросиг-налаи его  проверка .

          Поисксинхросигнала  начинаетсяспроверки в  каждомтактеегоналичиявгрупповомканале . При  обнаруженииЦСС ( иликодовой  после-довательностисовпадающейсним ) производитсясброссчетчика  тактовыхимпульсов , сброссчетчика  повходув  синхронизм ( сч . вх . ) и  вычитаниеединицыиз  счетчика повыходусинхронизма .

Есликодовая  группа , приходящаячерездва  цикланесовпадает  скодомЦСС , то  счетчикповыходу  изсинхронизмавновь  заполняетсяицикл  поискавозобновляется .

В случае  обнаруженияистинногосинхросигнала  производитсяприращениесчетчика  повходув  синхронизмипроверка  наличияЦССв  следующемчетномцикле . Заполнениесч . вх .  свидетельствуетовхождении  всинхро-низм . Сигналомс  еговыходасбрасывается  счетчикповыходу  изсинхронизма .

          Функциональнаясхема  устройства , реализующая  данныйалгоритмпредставлена  нарисунке3.4 .

          Недостаткомданной  схемыявляетсяотсутствие  проверкикодовыхкомбинаций  внечетныхциклах  групповогосигнала . Вследствиеэтоговозможно установление  синхронизмаприналичии  “ молчащего ”канала , т.е.синхронизма  покодовойкомбинации , совпадающейс  ЦССипередаваемой  длительноевремя .

Встандарте  налиниюИКМ – 30/32  предусмотреноразделениециклов  начетныеи нечетные  ссоответствующейподачей  синхросигналовчетного ( ЦССч ) инечетного ( ЦССн ) циклов . Ввидуупрощенной  структурыЦССнэти  сигналымогут   быть  использованытолькодля  проверкиправильностинахождения  ЦССч . Такимобразомвхождение  вцикловыйсинхронизм  должносостоятьиз  следующихэтапов :

          1 – поискво  входящемИКМ–сигналекодовой  комбинации , совпадающейсЦССч ;

2–ожидание  через256тактовых  импульсовприходаЦССн ;

3–ожидание  через256тактовых импульсов  приходаЦССчит.д.

Такимобразом  поискнулевогоцикла  производитсятолькопо  сигналуЦССч , апроверка  правильностинахождения ( накопления ) – по сигналуЦССч , иЦССн .

РГ

СЧТИ

Вход

ИКМ

ДШ

ЦССН

ЦССЧ

Схема  однократногосбросас  самоблокировкой

Разблокировка

R

R /

ТИ

256

256

1

1

1

1

&

&

&

&

CR

CR

124

124

CЧВХ

CЧВЫХ


Рис .3.4.Функциональнаясхема  устройствацикловой синхронизации .

Алгоритм , реализующийпоследовательностьопераций , представленна  рисунке.Функциональнаясхема  устройства , работающегоподанному  алгоритму , представленанарисунке  . Нарисункеимеется  блок“ схемаоднократного  сбросассамоблокировкой ” , работающийследующим  обра-зом : припоступлениина  еговходRпервого  импульсаЦССчон выра-батываетодин  короткийимпульссброса  СЧТИисамоблокируется ( т.е. далеена  импульсыЦССчне  реагирует ) допоступлениясигнала  “ РАЗ-БЛОКИРОВКА ” , который  вырабатываетрешающееустройство  вслучаеотсутствия  синхронизма .

Данныеалгоритмы  ифункциональнаясхема  принятызабазовые  припостроенииустройства  цикловойсинхронизации .

СВЕРХЦИКЛОВАЯСИНХРОНИЗАЦИЯ .

СигналИКМ – 30/32  кромецикловразбивается  ещеина сверхциклы . Каждыйсверхцикл  состоитиз16  циклов . Сверхцикловый  синхросигнал      ( СЦСС ) передаетсяв  16–томканальноминтервале  нулевогоцикла . Алгоритмвхождения  всверхцикловыйсинхронизм  восновномсхожсалгоритмом  вхождениявцикловый  синхронизмприналичии  только ЦССч .

Отличие  состоиттольков  разрядностисчетчикаСЧТИидругихкоэффици-ентахнакопления  NВХ и NВЫХ . Т. к. СЦССпоступает  одинразв16циклов , то  далеепользоватьсядесятичной  системойсчисленияпри  указаниисостоянияСЧТИ неудобно . СЧТИ    в  системе   сверхцикловойсин-хронизациидолжен  содержать12двоичных  разрядов . Дляудобстваразобьём  этиразрядына  тритетрадыусловно  по4разряда  вкаждойи  будемпользоватьсяшестнадцатиричнойсистемой  счислениядляобозначе-ния  состоянияСЧТИ .

Устройствосверхцикловой  синхронизацииначинаетработать  толькопослевхождения  вцикловойсинхронизм . Алгоритмработы  устройствасверхцикловойсинхронизации  приведеннарисунке  3.5 .

Функциональнаясхема  устройства , работающегоподанному  алгоритму , приведенанарисунке  3.6.

Совмещенная функциональнаясхемаустройства цикловойи  сверх-цикловойсинхронизацииприведена  на рисунке3.7.

Коэффициетн накопленияNВХЦ = 2 , NВЫХЦ = 4 , NВХСЦ = 2 , NВЫХСЦ = 2

Дляиндикации  состоянийсхемы ( естьцикловый  синхронизмнетсверхцикловогосинхронизма ) всхему  введеныдвафлаговых  триггера ТГЦиТГСЦ , квыходам  которыхподключеныподвасветодиода – зеленыйи  красный .

Функциональнаясхема  устройства ( рисунок) состоитиз  следующихустройств :

1.Входногосдвигового  регистраРГВХ .

2.Дешифраторасигналов  синхронизацииДШСНХ , имеющеговыходыЦН , ЦЧ , СЦС , накоторыхпоявляютсясигналы  логической

единицыпри подачи  навходы1 … 8  кодовыхкомбинаций , соответствующихЦССН  , ЦССЧ , СЦСС .

3.Счетчикатактовых  импульсов СЧТИ , разбитого  на3тетры  ииме-ющего2  входасигналов : СБР – сбрасываетвесьсчетчик  иСБР3 – толькостаршую  тетраду .

4.Дешифраторасостояния  СЧТИ – ДШТИ . Назначениевыходов  ДШТИ :

–ЧЦ – кодЦССЧ

–НЦ – кодЦССН

–16– код  КИ16любогоцикла

–СЦ – кодСЦСС

–СК – кодслежебного  канала ( т.е.КИ16 любого цикла , кроме ЦО )

Крометого , имеетсявозможность  “ настроить ” ДШТИ  налюбой           ί–тыйканал  путемподачина  егодополнительныевходы  двоичного кода , соответствующего  номеруэтогоканала .

5.Параллельныхрегистров  РГСКиРГ ί , служащихдля  выделениясигналов ( 16–того ) и ί–тогоканалов . Сигналызаписи  поступаютнавходы  Срегистровс  выходовСКи  ίДШТИ .

     Флаг Ц =

   зел.(есть

Ц синхр.)

СЧТИ+1

СЧТИ=16

СЦСС=1

нет

нет

нет

СЧТИ=NСЦ

Блокировка

установкиСЧТИ

СЧТИ=NСЦ

СЧТИ+1

СЦСС=1

СЧВЫХ СЦ +1

СЧВХ СЦ +1

СЧВХ СЦ=NВХ СЦ

СЧВЫХ СЦ=NВЫХ СЦ

СЧВХ СЦ =0

СЧВЫХ СЦ =0

Разблокировка

установкиСЧТИ

   ЕстьСЦ

синхр.

   НетСЦ

синхр.


Рис . 3.5. Алгоритмработы устройствасверхцикловой синхронизации .

РГ

СЧТИ

Вход

ИКМ

ДШ

СЦСС

Схема  однократногоустановкис  самоблокировкой

Разблокировка

УСТ

ТИ

NСЦ

N16

1

&

CR

CR

124

124

CЧВХ

УСТ

&

CЧВЫХ

&


Рис .3.6.Функциональнаясхема  устройствасверхцикловой синхронизации .

6.Схемысовпадения сигналовцикловой  синхронизацииссостояниями  СЧТИ – СВПЦ . Эта  схемагенерируетсигнал  ДАприсовпадении  сигналовЦНи  НЦилиЦЧ  иЧЦ . Еслипри  наличиисигналаЧЦ  небудетсигнала  ЦЧ , илиприналичии сигналаНЦ  небудетсигнала  ЦН, тоСВПЦвыдаст  сигналНЕТ .

7.Счетчикавхода  вцикловыйсинхронизм  СЧВХЦ .

8.Счетчикавыхода  изцикловогосинхронизма  СЧВЫХЦ .

9.Схемысовпадения  сигналовсверхцикловойсинхронизации  ссостояниямиСЧТИ – СВПСЦ .

10. Счетчикавходав  сверхцикловыйсинхронизмСЧВХ  СЦ .

11. Счетчикавыходаиз  сверхцикловогосинхронизмаСЧВЫХ  СЦ .

12. Шестисхемтриггеров : ТГСБР ( триггерсброса ) , ТГУСТ ( триггерустановки ) , ТГВХЦ ( флаговыйтриггер  входавцикловый  синхро-низм) , ТГВЫХЦ ( флаговыйтриггервыхода  изцикловогосинхро-низма , ТГВХСЦ ( флаговыйтриггер  входавсверхцикловый  синхро-низм ) , ТГВЫХСЦ ( флаговыйтриггервыхода  изсверхцикловогосинхронизма ) 


ВЫБОР  СХЕМО-ТЕХНОЛОГИИ

ПРОЕКТИРУЕМОЙ  БИС

4.1. КРАТКИЙОБЗОР  СУЩЕСТВУЮЩИХ  СХЕМО-ТЕХНОЛОГИЙПРИМЕНЯЕМЫХВ

ИНТЕГРАЛЬНЫХСХЕМАХ

Рассмотримнаиболее  распространенные  схемотехнологииприменяемыев  интегральныхсхемах:

1.Транзисторно-транзисторнаялогика  (ТТЛ).

2.Эмиттерно-связаннаялогика  (ЭСЛ).

3.Логика,построенная  наосновеструктуры  метал-диэлетрик-полупроводник  сп-каналом(пМДП).

4.Логика,построенная  наосновеструктуры  метал-диэлетрик-полупроводник  странзисторамиразной  проводимости(КМДП).

4.1.1.ТЕХНОЛОГИЯТТЛ.

Технология  ТТЛоснована  набиполярныхструктурах.  БазовыйэлементТТЛпредставляетсобой  схему,содержащуюодин  многоэмиттерныйтранзистори  одинобычный(см.  рис.4.1),это  логическаясхема     И-НЕ  (функциюИвыполняет  транзисторVT1,а  функциюинверсиивыполняет  транзисторVT2).


Рис.4.1.  БазовыйэлементТТЛ.

Подобнаясхема  обладаетнизкойпомехоустойчивостьюи  низкимбыстродействием,быстродействиеможно  увеличить,используясложный  инвертор,которыйпозволяет  сократитьвремявключения  (переходизлогического  «0»влогическую  «1»);новремя  выключения   (переходизлогической«1»  влогический«0»)  сократить,неудается.

Болеевысокое  быстродействиепозволяютполучить  схемысубсемействаТТЛШ(транзисторно-транзисторнаялогика  сиспользованиемтранзисторов  сбарьеромШотки;  см.рисунок4.2).  Втакихсхемах  барьерШоткисоздает  нелинейнуюобратнуюсвязь  втранзисторе,в  результатетранзисторыне  входятврежим  насыщения,хотяи  близкикэтому  режиму.Следовательно,практически  исключаетсявремярассасывания,  чтопозволяетсущественно  увеличитьбыстродействие.


Рис.4.2.  ТранзисторШотки.

4.1.2.ТЕХНОЛОГИЯЭСЛ.


ТехнологияЭСЛявляется  также,как  итехнологияТТЛ,биполярной,  т.е.элементыстроятся  сиспользованиембиполярных  структур.Основойэлементов  ЭСЛявляется  такназываемый«переключательтока»,  наосновекоторого  строитсябазовыйэлемент  этойтехнологии-ИЛИ--НЕ  (см.рис.4.3);   повыходу1даннойсхемы  реализуетсялогическаяфункция  ИЛИ-НЕ,аповыходу2  -ИЛИ.

Рис.4.3.  БазовыйэлементЭСЛ.

Из-занизкого  входногосопротивлениясхемыЭСЛ  обладаютвысокимбыстродействиеми  работаютпреимущественнов  активномрежиме,следовательно,помеха  попавшаянавход  усиливается.Дляповышения  помехоустойчивостишинуколлекторного  питанияделаюточень  толстойисоединяют  собщейшиной.

Посравнению  сосхемамиТТЛсхемыЭСЛ  обладаютболеевысоким  быстродействием,нопомехоустойчивостьу  нихгораздониже.  СхемыЭСЛзанимаютбольшую  площадьнакристалле,  потребляютбольшуюмощность  встатическомсостоянии,  таккаквыходные  транзисторыоткрытыи  черезнихпротекает  большойток.Схемы,  построенныеподанной  технологиинесовместимы  сосхемами,построенными  подругимтехнологиям,  использующимисточникиположительногонапряжения.

4.1.3.ТЕХНОЛОГИЯпМДП.

Вотличие  оттехнологий,рассмотренных  выше,технологияпМДПоснована  наМДП - структурах,которые  обеспечиваютследующиепреимущества  посравнениюс  биполярными:

1.Входнаяцепь  (цепьзатвора)в  статическомрежимепрактически  непотребляеттока  (высокоевходноесопротивление);

2.Простаятехнология  производстваименьшая  занимаемаяплощадьнакристалле.

Основнымилогическими  схемамиизготовлеваемымина  основепМДП являютсясхема  ИЛИ-НЕиИ-НЕ  (см.рис.4.4  ирис.4.5).


Рис.  4.4.СхемаИЛИ-НЕ.


Рис.4.5.  СхемаИ-НЕ.

Кнедостаткам  этихсхемможно  отнестиневысокоебыстродействие,по  сравнениюсосхемами  ТТЛШиЭСЛ.  Новнастоящее  времяблагодаряприменению  новыхтехнологий(окисная  изоляция,использованиеполикремневых  затворов,технология«кремний  насапфире»)создаются  быстродействующиеМДПструктуры.

4.1.4.ТЕХНОЛОГИЯ  КМДП.

Следующимшагом  развитияМДПтехнологии  сталоиспользованиекомплиментарныхМДП  транзисторов,т.е.транзисторов  сразнымтипом  проводимости,причемосновными  являютсятранзисторып-типа;а  транзисторыр-типаиспользуютсяв  качествединамическойнагрузки.

ИспользованиеКМДП-схем   по  сравнениюсосхемами  пМДП   позволяет  снизитьпотребляемуюмощность,  повыситьбыстродействиеи помехоустойчивость,однако  этодостигаетсяза  счетувеличенияплощади занимаемойна  кристаллеиусложнения  технологиипроизводства.


Базовымиэлементами  КМДП-схемявляются,  какидляпМДП,  логическиеэлементыИЛИ-НЕ  иИ-НЕ(смрис. 4.6и  4.7).

Рис. 4.6. СхемаИЛИ-НЕ.



Рис.4.7.  СхемаИ-НЕ.

Кособенностям  интегральныхсхем,построенных  потехнологииКМДПможно  отнестиследующее:

1.Чувствительностьк  статическомуэлектричеству(для  защитывбуферные  каскадыставятсядиоды);

2.Тиристорныйэффект  (вКМДПструктурахобразуются  паразитныебиполярные,подобные  тиристору,структурымежду  шинамипитания).При  включениипитаниятиристор  включаетсяизамыкает  шину«+»на  общуюшину(для  защитыиспользуетсяокисная  изоляция).

4.2. ВЫБОРСХЕМОТЕХНОЛОГИИПОСТРОЕНИЯ  БИС

Присравнении  рассмотренныхвышесхемотехнологийне  труднопридтик  следующимвыводам:

1)Вбиполярных  технологияхбазовымявляется  элементреализующийлишь  однулогическуюфункцию  (И-НЕвТТЛ(Ш)и  ИЛИ-НЕвЭСЛ),вто времякакбазовыми  вМДПтехнологиях  являютсяите  идругиелогические  элементы.Конечно,можно  любуюлогическуюфункцию  перевестивбазисы  И-НЕилиИЛИ-НЕ,  ноэтоусложняет  ипроцесссоздания  схемы,исаму  схему.Следовательнос  этойпозициисхемы  предпочтительнейстроитьна  основеМДПструктур.

2)Таккак  внутреннееумножениечастоты  впроектируемойБИС  былоустранено,то  быстродействиенеиграет  значительнойроли,следовательно,технология  ЭСЛотпадает;  таккакинтегральные  схемы,построенныепо  даннойтехнологии,потребляют  значительнуюмощностьи  менеепомехоустойчивы,чем  всеостальные;адляобеспечения  питаниятакихсхемнеобходимыспециальные  каскады.

3)Усхем  МДПболеепростая  технологияизготовления,что   сказываетсянасебестоимости  всегоустройствав  целом,следовательно,с  этихпозицийтехнология  МДПпредпочтительнейбиполярной.

Врезультате  анализаразличныхтехнологий  (см.ГЛАВА9)было  отданопредпочтениетехнологии  КМДП,как  наиболееоптимальнойдля  решенияданнойзадачи.

4.3. СХЕМЫКМДП  СТРЕЬИМСОСТОЯНИЕМ

Длярешения  некоторыхзадач,например,  такихкакподключение  несколькихустройствк  однойшине,используются  схемыстретьим  состоянием.Помимодвух  логическихуровнейу  такойсхемыесть  ещеодно-  третьесостояние,в  которомвыход(иногда  вход) схемыотключен,и  сигналыпроходящие по  шиневэтот  моментневлияют  наэлементыданной  схемы,ив  тожевремянашинуне  поступаютсигналыот  отключенныхтакимспособом  элементов.Врезультате  схемыстретьим  состояниемпозволяютизбежать  наложениясигналов от  разныхустройств,подключенных  коднойшине  и,следовательно,избежать  помехвобщих  длянесколькихустройств  проводниках.Таккак  дляпостроениясхемы  былавыбранатехнология  КМДП,то  рассмотримсхемус  тремясостояниямина  примереинверторапостроенного  потехнологииКМДП,схема  этогоустройстваизображена  нарисунке4.8.

ТранзисторыVT1иVT2представляют  собойобычныйКМДПинвертор,  подключенныйк источнику  питанияиобщей  шинечерезтранзисторные  ключи,построенныена  транзисторахVT3иVT4.


Рис.  4.8.СхемаКМДП  стремясостояниями.

Рассмотрим  принципработыданной  схемы.Управлениеей  осуществляетсядвумявходами  Z  иZ.Если  навходZподать  напряжениелогическойединицы,  тотранзисторыVT3иVT4откроютсяи  схемаработаеткак  обычныйинвертор,а  приподачена  управляющийвходнапряжения  логическогонулятранзисторы  VT3  иVT4закроются  инавыходе  схемыокажетсяочень  большоесопротивление.Таблица  истинноститакогоэлемента  сведенавтаблицу  4.1.


Вход

Z

Z

Выход

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

0

Отключен

Отключен

1

0

      

Таблица  5.1.


РАЗРАБОТКА  ПРИНЦИПИАЛЬНОЙСХЕМЫ

ПРОЕКТИРУЕМОЙБИС

Дляпостроения  принципиальнойсхемына  основефункциональнойнеобходимо  разработатьбиблиотекуэлементов.  Библиотекаэлементоввключает  всебянаиболее  частоиспользуемыеэлементы  функциональнойсхемы, такие  каксчетчики,триггеры  идр.Библиотечные  элементысоставляютсяиз  базовыхячеек,разработанных  ранее.Затембиблиотечные  элементыобъединяютсяна  однойпринципиальнойсхеме.

6.1. РАЗРАБОТКАБИБЛИОТЕКИ  ЭЛЕМЕНТОВ

6.1.1. ТАКТИРУЕМЫЙD-ТРИГГЕР


ТактируемыеD-триггерыиспользуются  всхемеприемника  цикловогоисверхцикловогосинхронизма  (нанихсобран  регистрсдвига);утактируемоготриггера  добавленещеодинвходдля  синхроимпульса,покоторому  исрабатываеттриггер.  СхемаD-триггера,обозначение  итаблицапереходов  приведенынарисунке  6.1.

Рис.6.1.  СхемаD-триггера.

Рассмотримпринцип  работытриггера,его  схемасодержитдва  входа:одининформационный(D),а  другойсинхронизирующий(C).При  подачелогическогонуля  навходС,как  видноизосциллограмм,  состояниетриггеране  изменяется,т.к.сигнал  непроходитчерез  элементыИ-НЕнавходесхемы,  иследовательносостояние  триггеранеизменяется.  Приподачена  входСнапряжениялогической  единицы,поступающийна  входDсигнализменит  состояниетриггера,т.к.  наодиниз  входныхэлементовИ-НЕ  поступитединица.При  поступлениилогической единицына  входD(навходеС  действуетнапряжениелогической  единицы),триггерперейдет  всостояние,когда  навыходеQдействует  напряжениелогическойединицы;  априпоступлении  логическогонулятриггер  перейдетвсостояние,  когданавыходе  Qдействует  напряжениелогическогонуля.

6.1.2. СЧЕТЧИКИ.


Счетчикиприсутствуют  вовсехчастях  схемы.Простейшимдвоичным  счетчикомбудетобыкновенный  делительнадва,  которыйприпоступлении  навходимпульса,  навыходебудет  выдаватьлогическуюединицу  дотехпор,  поканавход  непоступятеще один  импульс.Такойделитель  можнособратьна  одномD-триггере,соединив  выходQсовходом  Dиснимаяинформацию  сэтогожевыхода.Двухразрядный  счетчикимпульсовполучится  объединениидвухделителей  надва,причем  входСвторогоделителя  необходимоприсоединитьк  выходуQпервогоделителя.  Схемадвухразрядногодвоичного  счетчикаприведенана  рисунке6.2.   

Рис.6.2.  Схемапростейшегодвухразрядногосчетчика.

Принципработы  даннойсхемызаключается  вследующем,при  подачепервогоимпульса  навходсхемы  (Т)входной  триггерпереходитвсостояние,когда  навыходеQдействует  логическийноль,при  этомнаинверсном  выходеобразуетсялогическая  единица,поступающаяна  входD.Следовательно,при  поступленииследующегоимпульса  логическаяединицана  входеD«перебросит»триггер  всостояние,когда  навыходеQначинает  действоватьлогическаяединица,  запускающаявторойтриггер,  которыйработаетаналогичным  образом.Такимобразом,  навыходахсхемы  формируется  последовательностьдвоичныхчисел  (см.осциллограммына  рис.7.2),сначала  00,затем01,  затем10и,наконец,  11;после  поступленияследующегоимпульса  навходТ,на  выходесноваобразуется  00.


Уприведенного  вышесчетчикасуществует  одиннедостаток,его  нельзя«сбросить»в  исходное,нулевоесостояние.  Этотнедостатоклегко  устраним,т.к.уD-триггераимеется  возможностьвывестиеще  одинвходдля  сбросатриггеравнулевоесостояние  ®,тогдасхема  такогосчетчикапримет  следующийвид(см.  рис.6.3).   

Рис.6.3  Двухразрядныйсчетчик.

Принципработы  даннойсхемыне  отличаетсяотпринципа  работысхемыприведенной  выше,заисключением  того,чтов  нулевоесостояние(на  выходе00)этусхему  можноперевестивлюбоймомент  временипосигналу  R.

Принеобходимости  увеличитьразрядностьсчетчика  можно,добавляяв  схемуновыетриггеры  (такимобразомстроятся  схемына3,  4иболее  разрядов),ноиногда  возникаетнеобходимостьсбросить  невсевыходы  счетчика,алишь  одинразряд.Такую  схемуможнопостроить,  добавивэлементИЛИ-НЕ,  подключенныйктриггеру  обслуживающемузаданныйразряд.  Рассмотримсхемучетырехразрядногосчетчика,  свозможностьюсброса  четвертогоразряда.Схема  такогоустройствапредставлена  нарисунке6.4.


Рис.6.4.  Схемачетырехразрядногосчетчика  свозможностьюсброса  четвертогоразряда.

Принципработы  даннойсхемыпрактически  неотличаетсяотпринципаработы счетчика,  рассмотренноговыше,кроме  того,чтосброс  четвертогоразрядаможет  осуществлятьсякаквместе  сосбросомвсего  счетчика,таки  отдельно,дляэтого  всхемудобавлен  элементИЛИ-НЕ.

6.1.3. ДЕШИФРАТОРЫ


Дешифраторы,  какисчетчики,  встречаютсявовсех  элементахсхемы.Применяемые  вустройстведешифраторы  являютсяпозиционными,они  преобразуютдвоичныйкод  вимпульсна  соответствующемкодуномере  выхода.Дляпостроения  такойсхемы,в  отличие отпредыдущих,  ненужноиспользовать  элементыспамятью  (такиекактриггеры),  ееможнособрать  лишьизсхем  НЕиИ.  Схематрехразрядногодешифратора  представленанарисунке  6.5.

Рис.6.5.Схема  трехразрядногодешифратора.

Схемаработает  следующимобразом,при  поступлениикодовойкомбинации  (от000до111)на  входищетсясовпадение  (припомощисхем  И)ина  соответствующийвыходпоступает  напряжениелогическойединицы.  Инверторытребуютсядля  преобразованиякодовыхкомбинаций,  содержащихлогическиенули.

ВразрабатываемойБИС  существуетнеобходимостьи  вдешифраторахна  большееколичестворазрядов  (4и5),  поэтомунеобходиморассмотреть  схемытакихдешифраторов.  Принципы функционированиятаких  схемнеотличаются  отпринципафункционированиятрехразрядногодешифратора,  толькоколичествосхем  совпадения(И)увеличивается  всоответствиис  увеличениемвыходов(N):

N = 2n;                                               [6.1]

гдеn-количество  входов,иколичество  инверторовувеличитсядоколичествавходов.

Схемадешифратора  начетыревхода  представлена нарисунке6.6.   Аналогичностроитсясхема  ипятиразрядногодешифратора.


Рис.  6.6.Схемачетырехразрядногодешифратора.

6.1.4. МУЛЬТИПЛЕКСОР

Мультиплексорявляется  устройством,подключающимодин  извходовквыходупо  сигналууправления.В  схемепроектируемогоустройства  мультиплексорвстречаетсявсего  одинраз,но  таккаксхема  егополучаетсядостаточно  простой,тобыло  решеновынестимультиплексор  вбиблиотекуэлементов.  Уразрабатываемогомультиплексора10  информационныхвходов,разбитых  надвегруппы  по5входов,  и5выходов,  ккоторымподключается  соответствующаягруппавходов,  управлениепроизводитсяпри  помощиодногоуправляющего  входа.Схематакого  мультиплексорапредставленана  рисунке6.7.

Рассмотримпринцип  работыданнойсхемы,  припоступлениина  входАуровня  логическогонулячерез  инверторподключаютсясхемы  совпадениядляпервой  группывходов,при  прохождениичерезлюбой  извходовэтой  группысигналалогической  единицы,однаиз  схемИсрабатывает  ивыдаетна  своемвыходенапряжение  логическойединицы,через  схемуИЛИподключены  выходы,иприпоступлениина  одинизвходов  схемыИЛИ,сигнал  проходитнавыход.  Приподаченапряжения  логическойединицына  входАпервая  группавходовотключается,  иподключаетсявторая  группавходов,схема  работаетваналогичном  первомуслучаюрежиме,  тольконавыход  поступаютсигналысо  второйгруппывходов.  Этотпринципработы  хорошо иллюстрируетсяпри  помощиосциллограммприведенных  нарисунке6.7.

Рис.6.7.  Схемамультиплексора.


6.2. РАЗРАБОТКАПРИНЦИПИАЛЬНЫХСХЕМ

БЛОКОВПРОЕКТИРУЕМОЙ  БИС

6.2.1. РАЗРАБОТКАПРИНЦИПИАЛЬНОЙСХЕМЫ  ПРИЕМНИКА

ЦИКЛОВОГО  ИСВЕРХЦИКЛОВОГОСИНХРОНИЗМА

Разработкупринципиальнойсхемы  наосноверазработанной  библиотекиэлементовнеобходимо  вестипофункциональнойсхеме  данногоблока.В  функциональнойсхемеимеется  регистрсдвигана  тактируемыхтриггерах(следовательно,нам  понадобятся8D-триггеров),схемы  совпадениясобранына  собранынаэлементах  И(на4  ина6  входов),счетчикии  дешифраторытакжеявляются  библиотечнымиэлементами,следовательно,по  сравнениюсфункциональнойсхемой  принципиальнаяненесет  всебеизменений.   Принципиальнаясхема,построенная  спомощьюпрограммы  схемотехнического  моделирования,представленанарисунке7.7,  единственнымотличием,связанным  соспецификойпрограммы  являетсяпостроениесхемы  встандартеANSI.Функционированиесхемы,  подробнобылиописаны  ранее .


Рис.6.8.Принципиальнаясхема  приемникацикловогои

сверхциклового  синхронизма.

6.2.2. РАЗРАБОТКАПРИНЦИПИАЛЬНОЙСХЕМЫ

КОММУТАЦИОННОГОЭЛЕМЕНТА

Принципиальнаясхема КОММУТАЦИОННОГОЭЛЕМЕНТА  такжестроитсяна  основефункциональнойсхемы,  новданном  случаенеобходиморассмотреть  соединениеячеекпамяти,  входящихвсостав  двухОЗУ(запоминающегоустройства  адресаиинформационногозапоминающего  устройства).


В  запоминающемустройствеадреса,  какследуетиз  описанияструктурнойсхемы  записьисчитывание  производятсясловамипо  6бит,следовательно,необходимо  объединитьвходыи  выходыячеек,расположенных  воднойстроке,   а   адресныевходы  необходимообъединитьу  ячеек,расположенныхв  одномстолбце(см.  рис.6.9).

Рис.6.9.Принципиальнаясхема  запоминающегоустройстваадреса.

Винформационномзапоминающем  устройствезаписьпроизводится  побитно,асчитывание  словарно(по8  бит),дляэтого  необходимообъединитьвходы  всехячеек,а  выходыячеекобъединить  построкам ,при этом  необходимоккаждому  адресномувходуподключит  элементИ,который  ипозволитвыбрать  именнотуячейку  памяти,которуюи  необходимо(см.рис.  6.10 ).Притаком  построениизапоминающегоустройства  адресстрокии  адресстолбцадолжны  задаватьсядлякаждой  ячейкиотдельно.   


Рис.  6.10.Принципиальнаясхема  запоминающегоустройства

коммутации.

Дальнейшаяразработка  принципиальнойсхемы КОММУТАЦИОННОГОЭЛЕМЕНТА  сводитсякподстановке  разработанных библиотечных  элементоввсоответствии  сфункциональнойсхемой  данногоблока.Запоминающие  устройстванапринципиальнойсхеме  блокапредставленыввидеотдельных  элементов.Разработкапринципиальнойсхемы  веласьприпомощи  программысхемотехническогомоделирования,и  всеэлементыданного  устройствапредставленыв  стандартеANSI.

Взапоминающем  устройствекоммутациипри  записиисчитывании  информацияпредставляетсяв  разнойформе(при  записипобитно,а  присчитываниисловарно)  ипоэтомудешифратор  строкприсчитывании  информациинеобходимоотключить.

6.2.3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯСХЕМА  БЛОКАФОРМИРОВАНИЯ

ИСХОДЯЩИХ  КАНАЛОВ

РазработкапринципиальнойсхемыБЛОКА  ФОРМИРОВАНИЯИСХОДЯЩИХКАНАЛОВ,  неотличаетсяот  разработкипредыдущихпринципиальныхсхем.  Рассмотримпринципработы  запоминающегоустройства.При  записизапоминающееустройство  воспринимаетинформациюсловарно  по8бит,  изаписываетее  всоответствующийстолбец  (дляэтогонеобходимо  объединитьвходыэлементов  входящих водну  строку),асчитывание  информациипроисходитиз  соответствующейстроки(для  этогонеобходимообъединить  элементы,входящиев  одинстолбец)(см.   рис.6.11)


Рис.  6.11.Принципиальнаясхема  запоминающегоустройства.


Для построения  принципиальнойсхемывсего  блока,такжебылаиспользованапрограмма  схемотехническогоработающаяв  стандартеANSI.  Принципиальнаясхемаблока  представленанарисунке  6.12.

Рис.  6.12.Принципиальнаясхема  блокаформированияисходящих  каналов.


ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕОБОСНОВАНИЕ

РАЗРАБОТКИ  БИС ГРУППОВОГОКАНАЛЬНОГО

ИНТЕРФЕЙСА  ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫПЕРЕДАЧИ

9.1. ОБОСНОВАНИЕВЫБОРА  ЗАКАЗНОЙБИС

Увеличениестепени  интеграцииИСприводит  кихфункциональнойспециализации  и затратамнаразработку . Это приводитктому , что заказныеБИСобычно  производятсямалымипартиями  поспециальномузаказу,  поэтомутакиеБИС  являютсяоченьдорогими,  посравнениюс  серийными,таккак  требуюттехже затрат  наразработку,при  намногоменьшемчисле  БИСвсерии . Кроме  этоговысокаястепень   функциональной   специализациитаких  БИСтребуетот  проектировщикаглубокихспециальных  схемотехническихзнаний . Нопри  использованиисерийныхинтегральных  схемихколичество  впроектируемомустройстве  составлялобынесколько  десятков,чтосущественно  снизилобынадежность,  увеличилобыколичество  потребляемойэнергии,потребовало  бынамногобольшей  площади,притех  жереализуемыхфункциях;  ивитоге  оказалосьбыэкономически  нецелесообразным.Поэтомубыло  решеностроить интерфейсв  видеоднойзаказной  БИС.

9.2. ОБОСНОВАНИЕВЫБОРА  СТРУКТУРНОЙСХЕМЫ

   Выбор  оптимальногостроенияструктурной  схемыБИС интерфейсав наибольшей  степенизависитот  выбораоптимальныхусловий  формированияуплотненноговременного  канала.

Проведемсравнение  этих   условийпо  следующимкритериям:

· почислуфункций,  выполняемыхблокамиинтерфейса ;

· повнутреннейчастоте;

· постоимостиреализации  интерфейса;

· порациональномуиспользованию  оперативнойпамяти.

Рассмотримтри  способавыделенияи  вставкиканалов:

1 - традиционный;

2 – реализованныйв  прототипе;

3 – спараллельной  шиной.

          Традиционный  способсостоитв  выделения ( иливставки ) одногоуплотненного  повремениканала  из64хвходящих  групповыхканалов простымизвлечением егоиз  всеобщегопотокапосредством  увеличения ( илиуменьшения ) числаинтерфейсом . Этотспособ  невыгоден,таккак  сувеличениемчисла  интерфейсовувеличиваетсяколичество  коммутаторов.

          Этоприводитк   увеличениюобъемаобработки , выполняемого коммутатороми  увеличениемтактовойчастоты  вдва , четыре, восемь  разпо                  

сравнениюс данной . А  этоприводитк тому , что  уменьшаетсяколичествоопераций  выполняемыхотдельнымиблоками  коммутатораи   усложняется  схемотехникавсегоустройства  вцелом.  

          Способ,реализованныйв  прототипе,заключаетсяв  выделенииивставке  16 го служебного  каналаеслитактовая  частотасовпадаетсостанционнойчастотой . Этотспособ   хотьипозволяет  устранитьнекоторыесложности  схемотехническогоплана ,но  нерешаетвсей  проблемывцелом , т.к.  невсегдаэти  частотысовпадаюти  навыравниваниеприходится  применятьболеесложную  аппаратуру .

          Вкачествеоптимального  выбран3ийспособ .   Этотспособподразумевает  выделение16 го канала  извнутреннейоперативной  памяти , в которую  записываютсяканалы , которыепришлиранее синхросигнала ( нулевогоканала ) . Всеэто  позволяетвнекотором  видеснизитьсебестоимость  устройствавцелом .

9.3. ОБОСНОВАНИЕ  ВЫБОРАТЕХНОЛОГИИПОСТРОЕНИЯ  БИС

К  разрабатываемойБИС интерфейсапредъявляютсяследующие  требования,которыепозволяют  болееплодотворновести  работупосозданию данного устройства:

· возможность интегрирования  всуществующиецифровые  системыпередачиданных  (вчастностипостроение  одно-имногозвенных  системнаоснове  разрабатываемойБИС);

· простота управления;

· невысокая стоимость.

Для  обеспечениявозможностиинтегрированияв  существующиецифровыесистемы  необходимоприменять стандартныесхемотехнологиипостроения  БИС,обладающиеширокой  распространенностью.Следовательно,для  своейреализацииразрабатываемоеустройство  требуетопределенныепромышленные  наработкиразличныхтехнологий.  Насовременномэтапе  производительностьтойили  инойтехнологиине  можетбыть измеренатолько  количествомэлементов(чаще  всеготранзисторов)на  единицеплощади,как  эточастоделается  дляинтегральныхсхем.  Логическаяфункция(И-НЕ  илиИЛИ-НЕ)реализованная  пооднойтехнологии  необязательноэквивалентнапо  количествуэлементовсоответствующей логическойфункции  реализованнойнаоснове  другойтехнологии, поэтому число элементовнаединицу  площадинеявляется  основнымкритериемсравнения  технологий. Вэтомслучае  важныидругие характеристики БИСреализованных  наосноверазных  технологий,отражающиеих  функциональныевозможности,способы  реализациилогическихфункций.

От других типовБИС,заказные    интегральныесхемыотличаются  следующимисвоимисвойствами:

1. Большаястепеньинтеграции;

2. Меньшаяфункциональнаягибкость;

3. Аппаратнаяподдержкавыполняемых  команд.

Всеэти  инекоторыедругие  свойствапозволяютреализовывать на нихсложные  алгоритмыобработкицифровых  сигналовприотносительно низких затратах.

       Такимобразом,использование  заказной   БИС,реализованной  наотработаннойтехнологии  производства,существенноуменьшит ограниченияна  сложностьреализацииинтерфейса  приотносительно низкихзатратах  напроизводство.

Выбортехнологии  производстваБИСпроизводится  методоманализа иерархий . Варианты , которые были рассмотрены , представлены в                таблице9.1.

Возможныеварианты  технологийпроизводствазаказной  БИС.

Технология

Краткоеописание  (реализуемаябазоваяфункция)

ТТЛ(Ш)

Биполярная(И-НЕ)

ЭСЛ

Биполярная(ИЛИ-НЕ)

NМДП

МДПс  n-каналом(И-НЕи  ИЛИ-НЕ)

КМДП

КомплиментарнаяМДП  (И-НЕиИЛИ-НЕ)

Таблица 9.1

При заполнении  таблициспользоваласьшкала  относительнойважности,приведенная  втаблице9.2.

Шкала относительной важности.

Интенсивность относительной          важности

                     определение

                               1

                равная важность

                               3

        умеренное превосходство

                               5

            сильное превосходство

                               7

     значительное превосходство

                               9

    очень сильное превосходство

                           2,4,6,8

          промежуточные суждения

Таблица 9.2.

Выборпроизводится  последующимкритериям:

· Быстродействие;

· Помехоустойчивость;

· Потребляемаямощность;

· Площадь,занимаемаяна  кристалле;

· Совместимость(возможностьинтеграции  БИС,построеннойпо  даннойтехнологии,с   БИС,построеннымипо  другойтехнологии);

· Стоимость.

Наосновании  этихданныхбыли  составлены7матриц:  матрицапопарныхсравнений  длякритериев,по  которойопределяетсянаиболее  важный(таблица 9.3) ,6матриц  попарныхсравненийальтернатив  поотношениюк  каждомукритерию(таблицы  9.4,9.5,9.6,  9.7,9.8, 9.9).

В матрицахприняты  следующиеобозначения:

Xi - локальныйприоритет,  определяемый по формуле : Xi=

суммапо  столбцу

A-  вариантреализациина  ТТЛ(Ш),

B-  вариантреализациина  ЭСЛ,

C-  вариантреализациина  nМДП,

D- вариант  реализациинаКМДП.

1

2

3

4

5

6

Xi

1.Быстродей­ствие

1

1/5

3

1/3

1/7

3

0,66

0,07

2.Помехо­устойчивость

3

1/5

3

1

1/7

3

0,96

0,11

3.Потребление

1/3

1/7

1

1/3

1/5

3

0,46

0,05

4.Площадь

7

3

5

7

1

7

4,15

0,45

5.Совмести­мость

5

1

7

5

1/3

5

2,58

0,28

6.Стоимость

1/3

1/5

1/3

1/3

1/7

1

0,32

0,04

             å

9,13

1,00

Таблица 9.3.

Рассчитаемотношение  согласованностипоследующей  формуле:

ОС = ИС/СС, где                                       (9.1)

ИС= (lil - n)/(n - 1);                                   (9.2)

n=6;СС=1,2

lil=S Xi * S yij =  1,17+1,33  +0,96+  1,54+0,88  +0,88=6,76;     (9.3)

ИС= (6,76 - 6)/(6 - 1) = 0,152;

ОС = 0,152/1,2 =0,127.

ОС<0,2;следовательно,оценки  пересматриватьненадо.

Быстродействие.

A

B

C

D

Xi

A

1

1/5

3

3

1,16

0,19

B

5

1

7

7

3,96

0,65

C

1/3

1/7

1

1/2

0,39

0,07

D

1/3

1/7

2

1

0,56

0,09

å

6,07

1,00

Таблица 9.4

Рассчитаем отношениесогласованности по следующей формуле:

ОС = ИС/СС, где                                       (9.1)

ИС= (lil - n)/(n - 1);                                   (9.2)

n=4;СС=0,9

lil=S Xi * S yij =  1,27+0,97  +1,04+  0,92=4,20;         (9.3)

ИС= (4,2 - 4)/(4 - 1) = 0,067;

ОС = 0,067/0,9 =0,074.

ОС<0,2;следовательно,оценки  пересматриватьненадо.

Помехоустойчивость.

A

B

C

D

Xi

A

1

5

1

1/3

1,14

0,21

B

1/5

1

1/5

1/7

0,48

0,09

C

1

5

1

1/3

1,56

0,29

D

3

7

3

1

2,20

0,41

å

5,37

1,00

Таблица 9.5

Рассчитаемотношение  согласованностипоследующей  формуле:

ОС = ИС/СС, где                                       (9.1)

ИС= (lil - n)/(n - 1);                                   (9.2)

n=4;СС=0,9

lil=S Xi * S yij =  1,09+0,90  +1,09+  0,96=4,04;         (9.3)

ИС= (4,04 - 4)/(4 - 1) = 0,013;

ОС = 0,013/0,9 =0,014.

ОС<0,2;следовательно,оценки  пересматриватьненадо.

Потребление.

A

B

C

D

Xi

A

1

5

1/5

1/7

0,61

0,09

B

1/5

1

1/7

1/9

0,24

0,04

C

5

7

1

1/3

1,85

0,29

D

7

9

3

1

3,71

0,58

å

6,41

1,00

Таблица 9.6

Рассчитаемотношение  согласованностипоследующей  формуле:

ОС = ИС/СС, где                                       (9.1)

ИС= (lil - n)/(n - 1);                                   (9.2)

n=4;СС=0,9

lil=S Xi * S yij =  1,19+0,88  +1,26+  0,92=4,25;         (9.3)

ИС= (4,25 - 4)/(4 - 1) = 0,083;

ОС = 0,083/0,9 =0,092.

ОС<0,2;следовательно,оценки  пересматриватьненадо.

Площадь.

A

B

C

D

Xi

A

1

5

3

5

0,99

0,21

B

1/5

1

1/3

1/2

0,24

0,05

C

1/3

3

1

3

2,03

0,43

D

1/5

2

1/3

1

1,47

0,31

å

4,73

1,00

Таблица 9.7

Рассчитаемотношение  согласованностипоследующей  формуле:

ОС = ИС/СС, где                                       (9.1)

ИС= (lil - n)/(n - 1);                                   (9.2)

n=4;СС=0,9

lil=S Xi * S yij =  1,07+0,99  +0,75+  1,24=4,05;         (9.3)

ИС= (4,05 - 4)/(4 - 1) = 0,017;

ОС = 0,017/0,9 =0,019.

ОС<0,2;следовательно,оценки  пересматриватьненадо.

Совместимость.

A

B

C

D

Xi

A

1

5

1/3

1/5

0,76

0,13

B

1/5

1

1/7

1/9

0,24

0,04

C

5

7

1

1/2

2,41

0,41

D

3

9

2

1

2,47

0,42

å

5,88

1,00

Таблица 9.8.

Рассчитаемотношение  согласованностипоследующей  формуле:

ОС = ИС/СС, где                                       (9.1)

ИС= (lil - n)/(n - 1);                                   (9.2)

n=4;СС=0,9

lil=S Xi * S yij =  1,19+0,88  +1,08+  0,94=4,09;         (9.3)

ИС= (4,09 - 4)/(4 - 1) = 0,03;

ОС = 0,03/0,9 =0,033.

ОС<0,2;  следовательно,оценкипересматриватьне  надо.

Стоимость.

A

B

C

D

Xi

A

1

3

5

6

3,08

0,56

B

1/3

1

3

4

1,41

0,26

C

1/5

1/3

1

2

0,60

0,11

D

1/6

1/4

1/2

1

0,38

0,07

å

5,47

1,00

Таблица 9.9

Рассчитаемотношение   согласованностипоследующей  формуле:

ОС = ИС/СС, где                                       (9.1)

ИС= (lil - n)/(n - 1);                                   (9.2)

n=4;СС=0,9

lil=S Xi * S yij =  0,95+1,19  +1,04+  0,91=4,09;         (9.3)

ИС= (4,09 - 4)/(4 - 1) = 0,03;

ОС = 0,03/0,9 =0,033.

ОС<0,2;  следовательно,оценкипересматриватьне  надо.

Глобальныйприоритетдля  каждойальтернативывычисляется  как суммапроизведенийлокальных  приоритетовнасоответствующийвесовой коэффициент.Глобальные  приоритетыприведеныв  таблице 9.10, из которой  видно,чтонаибольший  приоритетуварианта  реализацииБИСкоммутации  сиспользованиемКМДП  технологии.

1

2

3

4

5

6

Глобальный

Приоритет

Вес

0,07

0,11

0,05

0,45

0,28

0,04

ТТЛ(Ш)

0,19

0,21

0,09

0,21

0,13

0,56

0,19

ЭСЛ

0,65

0,09

0,04

0,05

0,04

0,26

0,09

пМДП

0,07

0,29

0,29

0,43

0,41

0,11

0,33

КМДП

0,09

0,41

0,58

0,31

0,42

0,07

0,39

Таблица  9.10.

Выводы: С  помощьюметодаанализа  иерархийпроведеносравнение следующихтипов  технологийпроизводстваБИСпоследующим  критериям:1)быстродействие;2)  помехоустойчивость;3)потребляемая  мощность;4)площадь,  занимаемаянакристалле;5)  совместимость;6)стоимость. Предпочтениеотдается  технологииКМДП. Втаблице  9.3. приведенаматрицасравнения  критериев. Наибольшийлокальныйприоритет  укритерия«площадь». Поданнымтаблицы  9.9локальный приоритетпМДП  технологиипревалируетнад  локальнымиприоритетами другихтехнологий,но  вдругихслучаях  локальныйприоритетКМДП  выше.Конечнымэтапом  сравненияявляетсясинтез  глобальныхприоритетов.Наибольший  глобальныйприоритетимеет  КМДПтехнология, онаи  будетиспользоватьсядля  реализациизаказнойБИС  интерфейса .

  

9.4РАСЧЕТ  ОСНОВНЫХ   ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ

9.4.1 РАСЧЕТПОКАЗАТЕЛЕЙ  НАДЕЖНОСТИ.

При  расчетеопределимследующие  показатели:

1.наработкана  отказТ [ч];

2.вероятностьбезотказной  работызагод  (8760часов).

T=1/ L, где L— интенсивность отказов устройства;

li —интенсивность отказов i-го элемента;

Рбр(t = 8760) =е-Lt = e - L8760.                          (9.4)

Расчет интенсивности отказов элементов приведен в таблице 9.11.

Наименование

Элемента

Количествоk

Интенсивность отказов одного

элемента li ,1/ч

Интенсивность отказов всехэлементов k*li ,[1/ч]

Интегральная схема

1

10-6

1*10-6

Итого

1

L=10-6

Таблица 9.11

L=10-6   [1/ч];

T=1/ L=1/10-6= 106 [час];

Времянаработки  наотказпроизводители  различныхэлектронныхкомпонентов  стараютсясделатькак  можнобольше,для  тогочтобыпри  интегрированииэтихкомпонентов  водном   устройстве (наодной  печатнойплате)время  наработкинаотказ  тожебылобы  большим(приинтеграции  п  компонентов   времянаработки на  отказуменьшаетсяприблизительновпраз).И  поэтомувремянаработки  наотказданной  БИСсоставляетоколо  114лет,т.е.  намногобольшесрока  моральногостарения.

Рбр(t = 8760) = е - Lt= e- L8760»0,991.

9.4.2 РАСЧЕТСЕБЕСТОИМОСТИ   ИЗГОТОВЛЕНИЯ  БИС.

БИСизготовлена  наосновекремниевого  кристаллапотехнологии  КМДП.СебестоимостьБИС  равна: СБИС = П + Скр+ З+ ЦР + ОЗР, где

П — стоимостьпокупныхдеталей  (корпус,проводникии  т.д.);

Скр — себестоимостьизготовления  кристаллаИС;

З — расходы на основную заработную плату;

ЦР — цеховые расходы;

ОЗР — общезаводские расходы.

1. Рассчитаем  стоимостьпокупныхизделий  П.(Цены на компоненты сведены в таблицу 9.12.)

Наименование

Элемента

    Тип

Количество,

        шт.

   Цена за

Единицу,       $

Сумма ,

$

Кристалл

Кремниевый

1

0,02

0,02

Корпус

2123.40 - 1

1

0,05

0,05

Проводники

40

0,004

0,16

Изготовление   фотошаблонаИС

Площадь, см2

Цена за

См2, $

3,5

0,02

0,07

Итого

0,3

Таблица 9.12

2.  Себестоимостьизготовлениякристалла  ИС.

Расходына зарплату:

Плотностькомпоновки rфакт =498/3,5=142,28 эл/см2, аrнорм = 75 эл/см2.

Определим коэффициент пересчета Кпересч.= rфакт / rнорм = 142/75 = 1,9

Расценокна 1 см2:

Рц =0,8*Рд+ DРц ;Pд = 0,1руб/см2

DРц = Рд*0.2* Кпересч

Рц = 0,8*0,1+0,1*0,2*1,9 = 0,12 руб/см2

Расходы на зарплату (безучетарасходов  насоциальныенужды):

   Зкр1= Рц1* Sкр=0,5 * 3,5= 1,75  руб.

Расходы  назарплату(с  учетомрасходовна  социальныенужды   +41%):

Зкр= 1,41 * Рц1* Sкр= 1,41 * 0,5 * 3,5= 2,47руб.

Себестоимость изготовления кристаллаИС:

Скр = Зкр + М + Н, где Н — накладные расходы

Н=2,2* Зкр=2.2*2,47=5,43 руб.

Скр=2,47 + 2,38 + 5,43 = 10,28 руб.

3. Расчет расходов на зарплату при изготовлении БИС.

Трудоемкость работ:

* подготовкакристаллак  фотолитографии                                        tпф.=Sкр * 10сек/см2 = 3,5 * 10 = 350 сек = 0,01 ч;

* непосредственнопроцессфотолитографиии   формированияэлементов                                                                                                                          tфл.=Sкр* 5ч/см2= 3,5*5= 17,5ч;

* пайка внешнихвыводов                                                            tпвв.=Sкр*1сек/10см2= 3,5/10 = 0.35сек =0,0001ч;

* проверкаработоспособностии настройка                                  tпрн.=Sкр*10мин/10см2= 3,5*10/10 = 3,5мин= 0,06ч;

* промывкаилакировка  корпуса      tплк.=Sкр*4мин/10см2=3,5*4/10=1,4мин = 0,02ч.

Рассчитаем расходы на зарплату при изготовлении блока. Результаты можно свести в таблицу   (см.таблица9.13)  

Виды работ

Трудоемкость

нормо-час

Разряд работы

Часовая ставка

руб./ч

Расходы на зарплату руб.

1.Подготовкакристалла 

0,01

2

2,032

0,02032

2.Фотолитогра­фия

17,5

3

0,010

0,175

3.Пайка

0,0001

3

0,010

0,00001

4.Проверка

0,06

4

6,689

0,40134

5.Промывка и лакировка

0,02

2

2,188

0,04376

     Итого:

0,65

Таблица 9.13

4. Цеховые накладные расходы на изготовление устройства;примемкоэффициент  увеличенияравным2,7 (среднеотраслевойкоэффициент):

ЦР = 2,7* Зустр = 2,7*0,65 = 1,76 руб.

5. Общезаводские накладные расходы на изготовление устройства;примем  коэффициентувеличенияравным  1,3(среднеотраслевойкоэффициент):

ОЗР = 1,3* Зустр = 1,3*0,65 =0,84руб.

Себестоимость изготовления разрабатываемойБИС:

П = 0,3*6,05 = 1,82 руб.

СБИС = П + Скр + Зустр + ЦР + ОЗР=                                   =1,82+10,28+0,65+1,76+0,84 =15,35  руб.

Расчет оптовой цены:

Цопт = СБИС(1 + r/100)=15,35 (1+0,15) = 17,65  руб.

9.5. ВЫВОДЫ

Основываясьна  вышеприведенныхфактах,было  выбраноиспользованиезаказной  БИСнаоснове  КМДПтехнологии.Как  видноизэкономическогорасчета  такаяБИСобладает  достаточнонизкойсебестоимостьюи  хорошимипоказателяминадежности,  чтооченьважно  прииспользованииданной  БИСвсистемах  общегопользования,таких  какгородскиетелефонные  сети,работающихкруглые  сутки.