Lektsii_SEUSU_0

6. Чем определяется внешняя взаимозаменяемость?

7. Как определяется нагрузочная способность логического элемента?

.

Литература:

1.В.А. Зельдин, Цифровые интегральные микросхемы в информационноизмерительной аппаратуре. Л.. Энергоатом издат,1986

2.Справочник. Большие интегральные схемы запоминающих устройств / Под ред. Горданова А.Ю, М.: Радио и связь 1991

3.Справочник Интегральные схемы. М.: Радио и связь 1989.

4.Под ред. Г.И. Пухальского, Т.Я.Новосельцева. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. Справочник.

5.Справочник. Под ред. Бедрековского М.А. Интегральные микросхемы: Взаимозаменяемость и аналоги. М.Энергоатом издат., 1991

6.ГОСТ 17021-88 Микросхемы интегральные термины и определения

7.ГОСТ 17467-88 Микросхемы интегральные. Основные различия.

8.ГОСТ 18725-88 Микросхемы интегральные Общие технические условия.

9.ГОСТ 21493-76 Изделия электронной техники. Требования по сохраняемости и методы испытаний.

10.ГОСТ 19480-89 ИМС. Термины, определения и буквенные обозначения электрических параметров.

11.ГОСТ 2.743-91 Обозначения условий графики в схемах электронных

цифр.

Лекция 5

Тема: Классификации и система условных обозначений диодов. Параметры диодов. Корпуса диодов.

2. Полупроводниковые (п-п) приборы.

Промышленные эл. устройства как правило содержат микропроцессорную систему управления, кот. определяет логику работы устройств и строится на интегральных микросхемах и мощную исполнительную схему, кот. передает в нагрузку преобразованную эл. мощность. В качестве нагрузки может выступать,

например, электродвигатель ЭВМ, громкоговоритель и т.д. эл. устройство (схема)

состоит из эл. связанных между собой пассивных компонентов (резисторов,

конденсаторов и т.д.) и активных компонентов – полупроводниковых приборов. В

ИС активные и пассивные эл-ты составляют единое целое, т.е. п-п прибор нельзя выделить конструктивно из корпуса, как самостоятельный эл-т. П-п прибор ИС будем наз. интегральным прибором. В мощной схеме – п-п прибор – конструктивно

самостоятельный эл-нт, и в этом применении его будем наз. дискретным прибором. Современный дискретный п-п прибор мощной схемы преобразует мощность до 10 кВт и более.

Внутри эл. устройства п-п прибор выполняет 2 осн. функции:

1)замыкает и размыкает цепь эл. тока, т.е. работает как ключ;

2)обеспечивает линейное усиление эл. сигнала, т.е. работает как

усилитель.

По функциональным возможностям можно выделить 3 осн. класса п-п

приборов: диоды, транзисторы и тиристоры.

2.1 Диоды.

Диод – это эл. «вентиль», т.е. прибор обеспечивающий однонаправленную передачу эл. сигнала. Диод можно считать неуправляемым ключом, кот. не усиливает мощность сигнала.

2.1.1 Классификация и система обозначений приборов.

Классификация совр. приборов по их назначению, физ. св-ам, осн. эл.

параметрам, роду исходного п-п материала находит отражение в системе условных обозначений их типов.

Система обозначений совр. п-п диодов, тиристоров и оптоэлектронных приборов установлена отраслевым стандартом ГОСТ 11336.919-81 и базируется на ряде классификационных признаков этих приборов.

Воснову обозначений положим буквенно-цифровой код.

Воснову классификации диодов можно положить различные признаки – вид эл. перехода (точечные и плоскостные), физ. процессы в переходе (туннельный и т.д.), хар-р преобразования энергии сигнала (светодиод, фотодиод, и др.), метод изготовления эл. перехода (диффузионные, сплавные и др.), и т.д. в справочниках приводится классификация по применению в РЭА или по назначению. Она отражает принцип преобразующих и нелинейных св-в эл. перехода, исходный материал для изготовления.

Таким образом, совр. система обозначений вмещает значительный объем

информации о св-ах прибора.

Поскольку ГОСТ 336.919-81 введен в действие в 1982 г., для ранее разработанных приоров использована иная система обозначений. Условные обозначения приборов, разработанных до 1964г. состоял из следующих эл-ов.

Обозначение приборов разработанных между 1964г. и 1981г. мало отличаются от обозначений в по ГОСТ. Искл. составляют стабилитроны. В их обозначении в качестве 3-го и 4-го эл-та присваивались числа зависимости от мощности (малой мощности P<= 0.3Вт;

средней мощности 0,3Вт < P <= 5Вт

большой мощности P > 5Вт ), причем две последние цифры каждого числа соответствуют напряжению стабилизации стабилитронов данного типа. Например:

2С168А – кремниевый стабилитрон малой мощности с Uст = 6,8В

2.1.2 Параметры диодов.

П-п диоды имеют следующие осн. пар-ры:

1)постоянный обратный ток диода JОБР – значение пост. тока,

протекающего через диод в обратном направлении, при заданном обратном

направлении.

2)Пост. обратное напряжение UОБР – знач. пост. напряж.,

приложенного к диоду в обратном направлении.

3)Пост. прямой ток JПР – значение пост. тока, протекающего через диод в прямом направлении.

4)Пост. прямое напряж. UПР – знач. пост. напряж. на диоде при заданном JПР.

5)Диапазон частот диода f – разность предельных значений частот, при кот. средний выпрямляющий ток диода не менее заданной доли его значения на низшей частоте.

Система параметров диодов вкл. большое число параметров. Параметры

диодов подразделяются на предельные параметры, определяющие предельно

допустимые значения

- max и (или) min допустимые значения – и

характеризующие (рабочие) параметры.

Допустимое значение параметра – это знач., при кот. ожидается удовлетворительная работа прибора, предельно допустимое знач параметра – это

знач., за пределами кот. прибор может быть поврежден или выведен или строя.

Характеризующее значение параметра – это знач. эл., тепловой, механич. или

др. величины, кот хар-ет определенные св-ва прибора.

Разница между характеризующими и предельно допустимыми значениями параметров заключается в том, что последние нельзя измерять, их можно только

проверять. Они устанавливаются на основе опытов, испытаний или расчетов.

Хар-щие значения параметров можно непосредственно или косвенно

измерить.

UОБР.MAX = 0.8UПРОБ , где UПРОБ – напряжение теплового или эл. прибора.

Коэф. запаса (0.8) должен выбираться в соответствии с предельной

надежностью для различных классов аппаратуры.
Max	допустимая	мощность,	рассеиваемая	диодом

PMAX = (tNMAX – t0)/(Rt п+RtКО), где tMAX – max допустимая температура p-n-перехода; t0 – температура окр. среды; RtПК – тепловое сопр, между p-n-переходом и окр.

средой; RtКО – тепловое сопр. между корпусом и окр. средой. JПР MAX = PMAX/UN – max допустимый прямой ток диода.

Предельные параметры диодов с повышением температуры снижаются.

Кроме осн. параметров, каждый подкласс диодов хар-ся дополнительно эл.

величинами, определяющими их работу.

Для стабилитронов осн параметрами явл. следующие:

1)UСТ – напряж. стабилизации – значения напряж. на стабилитроне,

при протекании заданного тока стабилизации.

2)JСТ MAX и JСТMIN – max и min токи стабилизации. JMAX=PMAX/UСТ

3)дифференциальное сопр. – величина определяемая отношением

приращения напряжения стабилизации на стабилитроне к вызвавшему его малому приращению тока в заданном диапазоне частот. (RСТ=dUСТ/dUСТ) Этот параметр хар-ет осн. св-ва стабилитрона. Чем он меньше, тем лучше осуществляется стабилизация.

4) Статическое сопр. или сопр. стабилитрона на пост. токе в рабочей

точке RСТАТ=UСТ/JСТ

5)Температурный коэффициент напряжения αСТ=( UСТ/UСТ)* T.

Он показывает, относит. изменения напряж. стабилизации при изменении температуры окр. среды на один градус при пост. значении тока. Иногда αСТ выражают в процентах αСТ=( UСТ/UСТ)* T*100%

2.1.3 Корпуса диодов.

Диоды герметизируются в стеклянные, металлостеклянные,

металлокерамические и пластмассовые корпуса, а в бескорпусном исполнении.

Осн. габаритные и присоединительные размеры устанавливает ГОСТ18472-88.

ГОСТ описывает около 70 типов корпусов диодов, каждый из кот. имеет различные модификации.

Вопросы для самопроверки:

1.Назовите основные классы полупроводниковых приборов по функциональным возможностям.

2.Как определить максимально допустимую мощность, рассеиваемую

диодом?

3.В чем разница между характеризующими и предельно допустимыми параметрами?

4.Цветовое обозначение выводов полупроводниковых приборов.

5.Перечислите основные параметры полупроводниковых диодов

6.Какой параметр характеризует основное свойство стабилитрона?

7.Классификация диодов.

8.Назовите основные параметры стабилитронов.

9.Дать определение дифференциального сопротивления.

10.Дать определение предельно допустимого значения параметра.

11.Как вычислить температурный коэффициент напряжения стабилитрона.

12.Корпуса диоды.

Лекция 6

Тема: Излучающие оптоэлектронные приборы.

2.1.4 Излучающие оптоэлектронные приборы.

При взаимодействии оператора с эл. системами необходимы сведения о работе

системы и о значения контролируемых параметров. Для этого служат

разнообразные устройства визуального отображения информации (УОИ). В

зависимости от решаемой задачи УОИ имеют различную степень сложности.

Основу УОИ составляют индикаторные приборы или эл-ты индикации,

предназначенные для преобразования эл. сигналов в видимую форму.

Индикаторные приборы удобно классифицировать по физ. явл., на кот. осн. их принципы действия. В соответствии с этим различают следующие виды:

1)накальные индикаторы;

2)электролюминисцентные;

3)эл.-лучевые и ваккумно-люминисцентные индикаторы;

4)газоразрядные;

5)полупроводниковые;

6)жидкокристаллические.

Внастоящее время для отображения знаковой информации чаще всего применяются п-п, вакуумно-люминисцентные, и жидкокристаллические индикаторы, для отображения знаковой и графической информации – электронно-

лучевые.

Среди перечисленных знакосинтезирующих индикаторов (ЗСИ) п-п занимают

особое место. Это объясняется рядом их преимуществ перед р. видами ЗСИ. Осн. из

них явл:

1)полная конструктивная и технологическая совместимость с ИС;

2)возможность выпуска ППИ в виде ограниченного кол-ва унифицированных модулей.

Конструктивная и технологич. совместимость ППИ с ИС позволила:

1)повысить интегральную надежность устройств отображения информации за счет применения в них эл. базы, полностью выполненной по п-

птехнологии;

2)обеспечить устойчивость к жестким механическим и климатическим воздействиям с практически неограниченной долговечностью.

Внастоящее время созданы приборы зеленого, желтого, красного свечения, а

также индикаторы с управляемым цветом свечения, с возможностью эл.

регулировки яркостью свечения, с высоким быстродействием (20..100нс);

3)ППИ не требуют экранировки и не создают помех, у них отсутствует мерцание изображения.

4)Модульность конструкции ППИ обеспечивает возможность их стыковки, т.е. без потери шага в одном или двух измерениях.

5)Модульность исполнения индикаторов гарантирует также высокую степень ремонтопригодности устройств отображения информации.

Высокие технические хар-ки ППИ обеспечили их усиленное внедрение в

качестве эл-ов индикации в различных областях народного хозяйства. Применение

ППИ обеспечило создание надежных, малогабаритных устройств отображения

информации в широком диапазоне функциональных возможностей.

Классификация п-п индикаторов.

ППИ классифицированы по виду отображаемой информации, по виду

информационного поля и по способу управления.

П-п знакосинтезирующие индикаторы.

	По выбору			По виду информа-				По способу
	отображаемой				ционного поля.			управления
	информации
	Единичные				Сегментные		со встроенным
							управлением
					Одноразрядные		Бу встроенного
	Шкальные				Много разрядные			управления

	Цифровые				Матричные

	Буквенно-			Одноразрядные
	цифровые.			Много разрядные

Мнемонические				Экраны и модуль
				экранов

Графические

Единичные индикаторы или светоизлучающие диоды (СИД) состоят из одного эл-та отображения и предназначены в для отображения информации в виде

точки или др. геом. фигуры.

Шкальные индикаторы имеют эл-ты отображения в виде правильных прямоугольников и предназначены для отображения информации в виде уровней или значений их величин. Отдельную группу шкальных индикаторов составляют

так наз.	линейные формирователи изображения в высоконадежных оперативной
аэрокосмической информации.
По	конструктивному исполнению делятся на:

1)в бес корпусном исполнении;

2)с полимерной герметизацией без светодиода, со светодиодом;

3)в герметичных стеклокерамических корпусах.

Цифровые индикаторы (ЦИ) состоят из эл-ов отображения в виде сегментов и предназначены для отображения цифровой информации и отдельных букв алфавита.

В настоящее время выпускается 150 типов ЦИ. По конструктивному исполнению делятся на следующие группы:

1)бес корпусные монолитные; АЛС313А-S

2)монолитные с полимерной герметизацией; 3ЛС314А (АЛС314А);

3ЛС320А-Е

3)гибридные с различными светопроводами; ИПЦ02А, Б-1/7КЛ

4)монолитные в стеклокерамическом корпусе; 3ЛС339А, 3ЛС348А,

ИПЦ06А-5/40К

Среди ЦИ имеются приборы со встроенным управлением 490ИП1 (К490ИП1)

и 490ИП2 (К490ИП2)

Буквенно-цифровые (БЦИ) п-п индикаторы предназначены для отображения букв и цифр, и др. знаков и символов. Единичные эл-ты отображения таких индикаторов сгруппированы по строкам и столбцам.

По конструктивному исполнению делятся на 2 группы:

1)монолитной конструкции со светодиодом;

2)полая конструкция без светодиода.

Кпервой группе относятся 3ЛС340А (АЛС340А), 3ЛС357А (АЛС357А)

имеющие 35 излучающих эл-ов и левую децимальную точку.

ИПВ70А-4/5*7К, ИПВ71А-4/5*7К иИПВ72А-4/5*7К БЦИ в стеклокерамическом корпусе со встроенным управлением.

Графические (матричные) индикаторы позволяют собирать модули из эл-ов экрана различного размера без потери шага. Графические индикаторы предназначены для отображения любой информации.

Цифровые и буквенно-цифровые индикаторы бывают одно или много разрядные.

Под одноразрядным понимается индикатор, имеющий одно знакоместо, т.е.

информационное поле индикатора или его часть необходимая и достаточная для отображения одного знака.

Многоразрядный индикатор имеет несколько фиксированных знакомест.

Цифровые, буквенно-цифовые и шкальные индикаторы могут быть без управления и со встроенными схемами управления.

Параметры и хар-ки п-п индикаторов.

Система параметров, наиболее полно описывающая все св-ва и особенности ППИ, делится на 4 группы:

1) Параметры, хар-щие эл-ты системы «оператор-индикатор» и

определяющие качество отображения информации и надежность, и

восприятие: к данной группе параметров относятся светохнические и эргономичные параметры.

Основной светотехнический параметр – сила света – он зависит от 2

эксплутационных факторов: прямого тока (постоянного и импульсного) и

температуры окружающей среды.

С повышением температуры окр. среды до 850С сила света уменьшается на

50-70%. При температуры до –600С сила света увелич. в 1,5-3,5 раза.

К эргономич. параметрам относятся угол обзора индикатора. Под углом обзора понимаю max угол между нормалью к центру информационного поля ППИ и

направлением от этого центра к глазу оператора, при кот. обеспечивается безошибочное считывание отображаемой информации при значении силы света или контраста, внешней освещенности и расстояния наблюдения.

На безошибочность считывания влияют многие факторы или прежде всего явл. отношения ширины знака к высоте и шаг между знаками. Оптимальным соотношением явл. 0,6.

Следующий параметр – контраст индикатора, кот. зависит от спектра излучения. У ППИ узкий спектр излучения и они имеют существенно лучший контраст при одинаковой силе света по сравнению с др. индикаторами. Очень важна для восприятия внешняя освещенность.

Одной из важнейших хар-к ППИ явл. цвет свечения. Правильный выбор цветовой гаммы индикаторов в устройствах и спектрах индикации во многом определяет эффективность работы спектра при считывании информации .

Существующие ГОСТ четко определяют назначение каждого цвета:

Красный – опасность;

Желтый – внимание;

Зеленый – все в норме.

2)Параметры, хар-щие ППИ как эл-ты эл. цепи.

Хар-ся той же степенью параметров, что и диоды.

3) параметры, хар-щие устойчивость ППИ к действию внешних факторов.

К ним относятся механические воздействия: вибрационные нагрузки;

многократные ударные нагрузки с ускорением; постоянное ускорение.

Климатические воздействия: повышение и понижение температуры,

влажность, давление.

ППИ отличается высокой устойчивостью к внешним воздействующим факторам, значение параметров практически не меняется.

4)параметры, хар-щие надежность ППИ.

Один из основных – интенсивность отказов, а также изменение светотехнических параметров в процессе эксплуатации.

Выбор режима работы ППИ.