4. Экспериментальная часть.

4.1. Проводим измерения, результаты записываем в таблицу 1 (напряжение логического 0 и 1 в нормальных климатических условиях - 23°С).

Таблица 1.

№	U «0», мВ	U «1», В
1	58,3	4,081
2	55,9	4,113
3	52,1	3,873
4	56,2	3,592
5	53,0	4,105
6	53,7	4,106
-7	708	2,618
8	52,9	4,105
9	59,9	4,088
10	53,7	4,082
11	51,2	4,085
12	53,9	4,071
13	58,5	3,849
14	54,5	3,607
15	61,2	4,079
16	60,7	4,081
-17	764	2,634
18	55,4	4,314
19	53,6	4,096
20	53,1	4,082
21	51,0	4,086
22	53,4	4,079
23	52,2	3,850
24	51,7	3,261
25	53,5	4,082
26	48,0	4,032
-27	740	2,186
28	51,5	4,086
29	53,8	4,103
30	51,9	4,005
31	53,5	4,010
32	64,0	4,006
-33	37,6	0,240

№	U «0», мВ	U «1», В
34	51,5	3,543
35	54,6	4,069
36	56,1	4,069
-37	673	2,586
38	54,1	4,082
39	55,5	4,08
40	55,0	4,082
41	53,0	4,085
42	57,8	4,075
43	50,6	3,850
44	56,3	3,570
45	53,3	4,086
46	51,9	4,085
-47	734	2,679
48	49,4	4,095
49	54,1	4,099
50	55,9	4,024
51	55,2	4,025
52	71,6	4,000
53	55,1	3,785
54	72,1	3,521
55	56,1	4,018
56	56,6	4,019
-57	674	2,569
58	53,3	4,02
59	58,5	3,846
60	52,4	4,085
61	49,9	4,089
62	51,0	4,089
63	52,1	3,858
-64	962	3,617
65	51,7	4,088
66	55,0	4,060

№	U «0», мВ	U «1», В
-67	532	2,639
68	52,7	4,089
69	52,5	4,105
70	54,4	4,089
71	52,4	4,090
72	43,2	4,047
73	48,6	3,831
74	40,0	3,521
75	50,1	4,068
76	50,1	4,069
-77	709	2,622
78	48,2	4,067
79	54,6	3,928
80	59,8	4,086
81	58,1	4,097
82	60,6	4,056
83	51,1	3,852
84	58,6	3,592
85	53,8	4,110
86	58,1	4,086
-87	78,0	0,195
88	53,7	4,084
89	60,8	4,130
90	63,5	4,105
91	66,5	4,100
92	65,0	4,082
93	46,9	3,836
94	56,9	3,576
95	48,2	4,073
96	48,4	4,074
-97	224	2,448
98	46,8	4,072
99	63,9	4,126

4.2. После проведения испытаний производим замер параметров при t=55C. Результаты измерений заносим в таблицу 2.(напряжение логического 0 и 1 при t=55C).

Таблица 2.

№	U «0», мВ	U «1», В
1	57,5	4,245
2	54,9	4,254
3	51,4	4,046
4	55,5	3,744
5	52,5	4,271
6	53,2	4,279
-7	633	2,670
8	52,4	4,277
9	59,4	4,253
10	52,8	4,245
11	50,2	4,236
12	56,0	4,229
13	58,0	4,017
14	53,5	3,756
15	60,7	4,246
16	60,3	4,247
-17	0,692	2,680
18	54,1	4,437
19	51,1	4,260
20	52,4	4,244
21	50,1	4,243
22	51,6	4,239
23	50,8	4,015
24	50,7	3,756
25	52,6	4,243
26	52,2	4,245
-27	631	2,627
28	50,6	4,244
29	52,9	4,208
30	54,6	4,700
31	53,0	4,770
32	53,2	4,680
-33	31,0	0,221

№	U «0», мВ	U «1», В
34	50,5	3,697
35	45,4	4,234
36	55,5	4,234
-37	590	2,62
38	53,3	4,232
39	54,9	4,190
40	54,5	4,243
41	52,4	4,244
42	57,5	4,228
43	49,7	4,015
44	55,8	3,617
45	52,5	4,244
46	51,1	4,246
-47	656	2,663
48	48,7	4,248
49	53,3	4,258
50	55,8	4,223
51	54,9	4,226
52	71,4	4,198
53	54,6	3,993
54	72,9	3,710
55	56,4	4,222
56	56,2	4,224
-57	591	2,659
58	54,3	4,224
59	58,1	4,239
60	51,5	4,248
61	48,9	4,250
62	49,7	4,246
63	51,0	4,021
-64	904	3,601
65	52,7	4,254
66	54,3	4,255

№	U «0», мВ	U «1», В
-67	481	2,688
68	51,7	4,254
69	51,3	4,265
70	53,6	4,253
71	51,4	4,251
72	41,2	4,202
73	47,5	3,991
74	38,1	3,670
75	49,0	4,226
76	49,0	4,226
-77	627	2,674
78	47,0	4,219
79	53,5	4,259
80	59,4	4,237
81	57,5	4,242
82	61,2	4,211
83	60,5	4,020
84	58,0	3,740
85	53,4	4,270
86	57,9	4,254
-87	13,5	0,026
88	53,2	4,252
89	60,1	4,281
90	64,0	4,274
91	60,8	4,277
92	57,8	4,844
93	45,9	4,000
94	56,4	3,727
95	47,3	4,238
96	47,6	4,240
-97	611	2,488
98	45,8	4,236
99	64,1	4,292

4.3. Статистическая обработка данных полученных экспериментальных данных.Отбрасываем резко выделяющиеся значения у микросхем под номерами № 7, 17, 27, 33, 37, 47, 57, 64, 67, 77, 97 и построим ранжированный ряд в НКУ таблица 3; и при t=55C таблица 4.

Таблица 3.

№	U «0», мВ	U «1», В
1	40,0	3,261
2	43,2	3,521
3	46,8	3,531
4	46,9	3,543
5	48,0	3,570
6	48,2	3,576
7	48,2	3,592
8	48,4	3,592
9	48,6	3,607
10	49,4	3,785
11	49,9	3,831
12	50,1	3,836
13	50,1	3,846
14	50,6	3,849
15	51,0	3,850
16	51,0	3,850
17	51,1	3,852
18	51,2	3,858
19	51,5	3,873
20	51,5	3,928
21	51,7	4,000
22	51,7	4,005
23	51,9	4,006
24	51,9	4,010
25	52,1	4,018
26	52,1	4,019
27	52,2	4,020
28	52,4	4,024
29	52,4	4,025
30	52,5	4,032
31	52,7	4,047
32	52,9	4,056
33	53,0	4,060

№	U «0», мВ	U «1», В
34	53,0	4,067
35	53,1	4,068
36	53,3	4,069
37	53,3	4,069
38	53,4	4,069
39	53,5	4,071
40	53,5	4,072
41	53,6	4,073
42	53,7	4,074
43	53,7	4,075
44	53,7	4,079
45	53,8	4,079
46	53,8	4,080
47	53,9	4,081
48	54,1	4,081
49	54,1	4,082
50	54,4	4,082
51	54,5	4,082
52	54,6	4,082
53	54,6	4,082
54	55,0	4,082
55	55,0	4,084
56	55,1	4,085
57	55,2	4,085
58	55,4	4,085
59	55,5	4,085
60	55,9	4,086
61	55,9	4,086
62	56,1	4,086
63	56,1	4,086
64	56,2	4,086
65	56,3	4,088
66	56,6	4,088

№	U «0», мВ	U «1», В
67	56,9	4,089
68	57,8	4,089
69	58,1	4,089
70	58,1	4,089
71	58,3	4,090
72	58,5	4,095
73	58,5	4,096
74	58,6	4,097
75	59,8	4,099
76	59,9	4,100
77	60,6	4,103
78	60,7	4,105
79	60,8	4,105
80	61,2	4,105
81	63,5	4,105
82	63,9	4,106
83	64,0	4,110
84	65,0	4,113
85	66,5	4,126
86	71,6	4,130
87	72,1	4,314

Таблица 4.

№	U «0», мВ	U «1», В
1	38,1	3,617
2	41,2	3,670
3	45,4	3,697
4	45,8	3,710
5	45,9	3,727
6	47,0	3,740
7	47,3	3,744
8	47,5	3,756
9	47,6	3,756
10	48,7	3,991
11	48,9	3,993
12	49,0	4,000
13	49,0	4,015
14	49,7	4,015
15	49,7	4,017
16	50,1	4,020
17	50,2	4,021
18	50,5	4,046
19	50,6	4,190
20	50,7	4,198
21	50,8	4,202
22	51,0	4,208
23	51,1	4,211
24	51,1	4,219
25	51,3	4,222
26	51,4	4,223
27	51,4	4,224
28	51,5	4,224
29	51,6	4,226
30	51,7	4,226
31	52,2	4,226
32	52,4	4,228
33	52,4	4,229

№	U «0», мВ	U «1», В
34	52,4	4,232
35	52,5	4,234
36	52,5	4,234
37	52,6	4,236
38	52,7	4,236
39	52,8	4,237
40	52,9	4,238
41	53,0	4,239
42	53,2	4,239
43	53,2	4,240
44	53,2	4,242
45	53,3	4,243
46	53,3	4,243
47	53,4	4,243
48	53,5	4,244
49	53,5	4,244
50	53,6	4,244
51	54,1	4,244
52	54,3	4,245
53	54,3	4,245
54	54,5	4,245
55	54,6	4,246
56	54,6	4,246
57	54,9	4,246
58	54,9	4,247
59	54,9	4,248
60	55,5	4,248
61	55,5	4,250
62	55,8	4,251
63	55,8	4,252
64	56,0	4,253
65	56,2	4,253
66	56,4	4,254

№	U «0», мВ	U «1», В
67	56,4	4,254
68	57,5	4,254
69	57,5	4,254
70	57,5	4,255
71	57,8	4,258
72	57,9	4,259
73	58,0	4,260
74	58,0	4,265
75	58,1	4,270
76	59,4	4,271
77	59,4	4,274
78	60,1	4,277
79	60,3	4,277
80	60,5	4,279
81	60,7	4,281
82	60,8	4,292
83	61,2	4,437
84	64,0	4,680
85	64,1	4,700
86	71,4	4,770
87	72,9	4,844

4.4 Проверка результатов по критерию Ирвина.

Для этого найдём среднее положение наблюдаемых значений в ряду путём нахождения среднего арифметического по формуле:

,

где x_i – случайная величина (в нашем случае напряжения),

m_i – число случаев повторения случайной величины.

Колебания значений параметров в статическом ряду оцениваются выборочной дисперсией

Дисперсия имеет размерность квадрата случайной величины, что не совсем наглядно. Поэтому часто используют среднеквадратическое отклонение:

.

Значение критерия Ирвина

η_С=, 1 ≤ k ≤ n,

где x_кс – первое резко выделяющееся значение параметра,

- предыдущее значение этого параметра,

S – несмещённое среднеквадратическое отклонение параметра.

Задаваясь доверительной вероятностью Р^*=0,95 и по имеющемуся объёму выборки n=100 определяем η_табл=1,0.

Сравним η_С с η_табл, если η_С > η_табл, то это и последующее значение параметра отбрасывают.

Напряжение логического «0» при НКУ (Табл.3)

мВ

Проверка по критерию Ирвина

Начало интервала:

Конец интервала:

Напряжение логической «1» при НКУ (Табл.3)

В

Проверка по критерию Ирвина

Начало интервала:

Отбрасываем крайнее значение 3,261

Конец интервала:

Отбрасываем крайнее значение 4,314

Напряжение логического «0» при t = +55 С (Табл.4)

мВ

Проверка по критерию Ирвина

Начало интервала:

Конец интервала:

Напряжение логической «1» при t = +55 С (Табл.4)

В

Проверка по критерию Ирвина

Начало интервала:

Конец интервала:

4.4. Оставшийся ряд подвергается статистической обработке (в НКУ таблица 5; при t=55C таблица 6).

Таблица 5.

№	U «0», мВ	U «1», В
1	40,0	3,521
2	43,2	3,531
3	46,8	3,543
4	46,9	3,570
5	48,0	3,576
6	48,2	3,592
7	48,2	3,592
8	48,4	3,607
9	48,6	3,785
10	49,4	3,831
11	49,9	3,836
12	50,1	3,846
13	50,1	3,849
14	50,6	3,850
15	51,0	3,850
16	51,0	3,852
17	51,1	3,858
18	51,2	3,873
19	51,5	3,928
20	51,5	4,000
21	51,7	4,005
22	51,7	4,006
23	51,9	4,010
24	51,9	4,018
25	52,1	4,019
26	52,1	4,020
27	52,2	4,024
28	52,4	4,025
29	52,4	4,032
30	52,5	4,047
31	52,7	4,056

№	U «0», мВ	U «1», В
32	52,9	4,060
33	53,0	4,067
34	53,0	4,068
35	53,1	4,069
36	53,3	4,069
37	53,3	4,069
38	53,4	4,071
39	53,5	4,072
40	53,5	4,073
41	53,6	4,074
42	53,7	4,075
43	53,7	4,079
44	53,7	4,079
45	53,8	4,080
46	53,8	4,081
47	53,9	4,081
48	54,1	4,082
49	54,1	4,082
50	54,4	4,082
51	54,5	4,082
52	54,6	4,082
53	54,6	4,082
54	55,0	4,084
55	55,0	4,085
56	55,1	4,085
57	55,2	4,085
58	55,4	4,085
59	55,5	4,086
60	55,9	4,086
61	55,9	4,086
62	56,1	4,086

№			U «0», мВ			U «1», В
63		56,1		4,088
64		56,2		4,089
65		56,3		4,089
66		56,6		4,089
67		56,9		4,089
68		57,8		4,090
69		58,1		4,095
70		58,1		4,096
71		58,3		4,097
72		58,5		4,099
73		58,5		4,100
74		58,6		4,103
75		59,8		4,105
76		59,9		4,105
77		60,6		4,105
78		60,7		4,105
79		60,8		4,106
80		61,2		4,110
81		63,5		4,113
82		63,9		4,088
83		64,0		4,089
84	65,0				4,126
85	66,5				4,130
86	71,6
87	72,1

Таблица 6.

№	U «0», мВ	U «1», В
1	38,1	3,617
2	41,2	3,670
3	45,4	3,697
4	45,8	3,710
5	45,9	3,727
6	47,0	3,740
7	47,3	3,744
8	47,5	3,756
9	47,6	3,756
10	48,7	3,991
11	48,9	3,993
12	49,0	4,000
13	49,0	4,015
14	49,7	4,015
15	49,7	4,017
16	50,1	4,020
17	50,2	4,021
18	50,5	4,046
19	50,6	4,190
20	50,7	4,198
21	50,8	4,202
22	51,0	4,208
23	51,1	4,211
24	51,1	4,219
25	51,3	4,222
26	51,4	4,223
27	51,4	4,224
28	51,5	4,224
29	51,6	4,226
30	51,7	4,226
31	52,2	4,226
32	52,4	4,228
33	52,4	4,229

№	U «0», мВ	U «1», В
34	52,4	4,232
35	52,5	4,234
36	52,5	4,234
37	52,6	4,236
38	52,7	4,236
39	52,8	4,237
40	52,9	4,238
41	53,0	4,239
42	53,2	4,239
43	53,2	4,240
44	53,2	4,242
45	53,3	4,243
46	53,3	4,243
47	53,4	4,243
48	53,5	4,244
49	53,5	4,244
50	53,6	4,244
51	54,1	4,244
52	54,3	4,245
53	54,3	4,245
54	54,5	4,245
55	54,6	4,246
56	54,6	4,246
57	54,9	4,246
58	54,9	4,247
59	54,9	4,248
60	55,5	4,248
61	55,5	4,250
62	55,8	4,251
63	55,8	4,252
64	56,0	4,253
65	56,2	4,253
66	56,4	4,254

№	U «0», мВ	U «1», В
67	56,4	4,254
68	57,5	4,254
69	57,5	4,254
70	57,5	4,255
71	57,8	4,258
72	57,9	4,259
73	58,0	4,260
74	58,0	4,265
75	58,1	4,270
76	59,4	4,271
77	59,4	4,274
78	60,1	4,277
79	60,3	4,277
80	60,5	4,279
81	60,7	4,281
82	60,8	4,292
83	61,2	4,437
84	64,0	4,680
85	64,1	4,700
86	71,4	4,770
87	72,9	4,844

Для выходного напряжения низкого уровня в нормальных климатических условиях.

Находим размах варьирования

R=x_max-x_min = 72,1 – 40,0 = 32,1

Выборочное среднее

Выборочная дисперсия:

Выборочное вадратическое отклонение:

Коэффициент вариации.

%

Для выходного напряжения высокого уровня в нормальных климатических условиях.

Находим размах варьирования

R=x_max-x_min = 4,130 – 3,521 = 0,609

Выборочное среднее

В

Выборочная дисперсия:

Выборочное квадратическое отклонение:

Коэффициент вариации.

%

Для выходного напряжения низкого уровня после воздействия верхнего значения температуры среды Т=55°С

Находим размах варьирования

R=x_max-x_min = 72,9 – 38,1 = 34,8

Выборочное среднее

мВ

Выборочная дисперсия:

Выборочное квадратическое отклонение:

Коэффициент вариации.

%

Для выходного напряжения высокого уровня после воздействия верхнего значения температуры среды Т=55°С

Находим размах варьирования

R=x_max-x_min = 4,844 – 3,617 = 1,227

Выборочное среднее

В

Выборочная дисперсия:

Выборочное квадратическое отклонение:

Коэффициент вариации.

%

4.5. Построение гистограмм распределения параметров.

Для выходного напряжения низкого и высокого уровня в нормальных климатических условиях.

Разделим размах варьирования на Q интервалов. Величину Q определяют по формуле:

1. 

2. 

Определяем длину интервалов по формуле:

1. 

2. 

Таблица 7.

Интервал U «0», мВ	40,00-44,01	44,01-48,03	48,03-52,04	52,0456,05	56,05-60,06	60,06-64,08	64,08-68,09	68,09- 72,10
mi	2	3	19	37	15	7	2	2
Интервал U «0», мВ	3,521-3,597	3,597-3,673	3,673-3,749	3,749-3,825	3,825-3,902	3,902-3,978	3,978-4,054	4,054-4,130
mi	7	1	0	1	9	1	11	55

Рис. 3 Гистограмма распределения напряжения логического «0» при Н.К.У.

Рис. 4 Гистограмма распределения напряжения логической «1» при Н.К.У.

Для выходного напряжения низкого и высокого уровня после воздействия верхнего значения температуры среды Т=55°С

Определяем длину интервалов по формуле:

3. 

4. 

Таблица 8.

Интервал U «0», мВ	38,10-42,45	42,45-46,80	46,80-51,15	51,15-55,50	55,50-59,85	59,85-64,20	64,20-68,55	68,55-72,90
mi	2	3	19	37	14	9	1	2
Интервал U «0», мВ	3,617-3,770	3,700-3,923	3,923-4,076	4,076-4,229	4,229-4,382	4,382-4,535	4,535-4,688	4,688-4,844
mi	9	0	9	15	49	1	1	3

Рис. 5 Гистограмма распределения напряжения логического «0» при + 55С.

Рис. 6 Гистограмма распределения напряжения логической «1» при + 55С.

4.6. Построение графика зависимости изменения температуры в камере от времени.

Таблица 9.

t, мин	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22
Т, °С	23	23,5	25	27	30	33	36,7	40,5	44,5	48,5	53	55,1

Рис. 7 График зависимости изменения температуры в камере от времени.

Вывод:

в ходе проведенных испытаний была исследована зависимость выходного напряжения высокого и низкого уровней комплекта микросхем К155ЛА3 от воздействия верхнего значения температуры среды Т=55°С, что соответствует IV степени жесткости. Была проведена статистическая обработка данных.

Под действием верхнего значения температуры среды было выявлено увеличение выходного напряжения высокого уровня микросхем. Среднее значение напряжения низкого уровня снизилось незначительно, на 0,8 мВ

А среднее значение напряжения высокого уровня увеличилось на 0,2 В.

Такое изменение выходных напряжений не повлияло на работоспособность микросхем, так как их параметры находятся в пределах допусков.

Комплект микросхем К155ЛА3 успешно прошёл испытание на воздействие верхнего значения температуры среды. Контролируемые параметры не вышли за пределы допусков и удовлетворяют ТУ.

Цель работы: Изучение методик испытания на воздействие верхнего значения температуры среды при эксплуатации и выработка навыков статистической обработки экспериментальных данных.