Текст
                    М 12
6Ф7.3
УДК 681.31
Оглавление
Майоров С. А. и др.
М 12 Электронные вычислительные машины (справоч-
ник по конструированию). Под ред. С. А. Майорова.
М., «Сов. радио», 1975 г.
504 с. с ил.
Перед загл. авт.: С. А. Майоров, С. А. Крутовских,
А. А. Смирнов.
Книга составлена как справочное руководство по конструированию
ЭВМ. В ней излагаются основные вопросы конструирования стационар-
ных и малогабаритных ЭВМ третьего поколения, сообщаются основные
сведения по типовым элементам ЭВМ и приводятся примеры конструк-
тивного выполнения модулей, узлов н блоков машин.
Приведены краткие характеристики существующих ЭВМ.
Книга рассчитав! на инженерно-технических работников КБ, НИИ
и студентов, специализирующихся в области вычислительной техники,
АСУ и конструирования электронно-вычислительных устройств.
м 30502-079
048(01)-75
БЗ-29-50-75
6Ф7.3
Редакция кибернетической литературы
© Издательство «Советское радио», 1975 г.

Предисловие Среди выдающихся научно-технических достижений века одно из важнейших мест принадлежит созданию электронной вычислительной машины. С появлением ЭВМ открылись новые возможности исследования явлений природы и обществен- ных процессов, моделирования и реализации процессов управления. Современная ЭВМ позволяет изменить методы научных исследований, оптимизировать про- цессы промышленного производства, управления экономикой и другими сферами человеческой деятельности. Одной из самых важных задач развития техники, определенных Директивами XXIV съезда КПСС, является автоматизация и интенсификация производства. Переход к интенсивным методам развития имеет большое значение для отрасли промышленности, создающей ЭВМ, системы управления, средства автоматики и электронно-вычислительную аппаратуру, с помощью которых в значительной мере будет обеспечена интенсификация других отраслей производства. В соот- ветствии с задачами девятого пятилетнего плана производство ЭВМ должно быть увеличено в 2,6 раза. Такое увеличение может быть достигнуто не только за счет роста новых производственных мощностей, но и главным образом за счет интенси- фикации существующего производства. Настоящий справочник является попыткой обобщить накопленный опыт по конструированию ЭВМ на интегральных схемах и призван способствовать интен- сификации производства современных ЭВМ. Данная книга ни в коей мере не претендует на полноту освещения всех вопро- сов, с которыми может столкнуться инженер-конструктор ЭВМ. Многое дается в конспективной форме — авторы полагают в таких случаях, что эти вопросы достаточно изучены и не могут препятствовать пониманию остального текста. Над справочником работал авторский коллектив. Предисловие, гл. 3, 6, 8 — 13 написаны докт. техи. наук проф. С. А. Майоровым, гл. 1, 2, 5, 7, 15 и приложения —G. А. Майоровым и канд. техн, наук G. А. Крутовских совместно, гл. 17—19 — канд. техи. наук А. А. Смирновым. К работе над справочником были привлечены специалисты, написавшие: гл. 4 и п. 3 § 2.12 — канд. техн, наук В. Н. Квасницкий, § 4.6 — совместно В. Н. Квасницкий и А. Н. Наголкии, гл. 16 — докт. техн, наук проф. Г. Н. Дульнев и Е. Н. Колтунова, гл. 14, 20 — канд. техн, наук А. К. Азов, гл. 21 — Н. В. Ефимов. Авторы выражают глубокую благодарность и признательность докт. техн, наук проф. В. А. Мясникову, докт. техн, наук проф. Я- А. Хетагурову за весьма ценные указания, сделанные ими при рецензировании книги. Авторы считают своим долгом выразить благодарность каид. техн, наук А. М. Ларионову, Ю. С. Объедкову, канд. техн, наук Б. Н. Файзулаеву, каид. техн, наук В. G. Лапину, Ю. П. Селиванову, А. Н. Андрееву и другим работникам НИИЦЭВТ, оказавшим неоценимую помощь в подготовке рукописи. Бурное развитие вычислительной техники и отсутствие установившейся терминологии, естественно, могут отразиться на изложении ряда вопросов. Ав- торы допускают возможность критики книги и все замечания и пожелания просят направлять в издательство «Советское радио» по адресу: Москва, Глав- почтамт, а/я 693. 3
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ основы конструирования электронных ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН ГЛАВА I ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 1.1. Поколения электронных вычислительных машин Современные ЭВМ прошли три основных этапа развития, тесно связанных с развитием элементной базы вычислительной техники и с математическим обес- печением. Прогресс в области конструирования компонентов и сборочных еди- ниц ЭВМ оказал существенное влияние на принципы построения структур и на схемотехнику ЭВМ. Зарождение вычислительной техники связано с именами Чарльза Беббиджа, Джорджа Були и Германа Холериза. В 1833 г. английский математик Чарльз Беббидж впервые сформулировал основополагающий принцип программного управления и принцип «запоминае- мой» программы вычислительных машин, которые осуществлены в современных ЭВМ. Задуманная Беббиджем «аналитическая машина» должна была состоять из арифметического устройства, запоминающего устройства и устройства автомати- ческого управления с хранением программы на перфокартах. Недостаточное раз- витие техники того времени не позволило создать ему вычислительную машину. В 1854 г. английский математик Джордж Буль опубликовал книгу «Законы мышления», в которой им была развита алгебра высказываний, получившая позже название булевой алгебры. Основы булевой алгебры впоследствии яви- лись инструментом разработки сложных схем, инструментом, с помощью которо- го можно установить оптимальное число логических элементов современной ЭВМ, состоищих из многих тысяч электронных устройств. Предшественником современных ЭВМ являются счетно-перфорационные машины и устройства, в развитие которых значительный вклад внес Герман Холериз. В 1896 г. в Америке он основал фирму по выпуску перфокарт и счетно- перфорациониых машин. Эта фирма впоследствии была преобразована в фирму IBM, которая в настоящее время является самым крупным в мире предприятием по разработке, производству и эксплуатации электронных машин. Первая большая электромеханическая вычислительная машина была разра- ботана по проекту американского физика Говарда Айткена (1937 г.) и построена фирмой IBM (1944 г.) на электромагнитных реле. Эта машина, именуемая «Марк-I», не обладала гибкой изменяющейся программой, но она доказала возможность построения больших машин, состоящих из тысяч элементов. В 1918 г. в Советском Союзе была опубликована статья М. А. Бонч-Бруевича, в которой приводилось описание быстродействующей электронной релейной схе- мы с двумя устойчивыми состояниями, названной впоследствии триггером. Ана- логичная схема была предложена в 1919 г. Иклзом и Джорданом. В настоящее время триггер является основным элементом ЭВМ, во многом определяющим фор- му представления информации и принципы построения машин. Первой вычислительной машиной, в которой широко использовались элект- ронные устройства, является машина ЭНИАК, сконструированная аспирантом Д. И. Эккертом и физиком Д. У. Мочли в Электротехнической школе Мура при Пенсильванском университете. Эта машина вступила в строй в начале 1946 г. и отличалась высоким по тем временам быстродействием. Управление работой 4
машины осуществлялось с помощью коммутационной доски, на которой набира- лась программа вычислений. Машина была построена на 18 000 электронных лам- пах и могла выполнять около 5000 сложений и 400 умножений в секунду. В маши- не ЭНИАК запоминающее устройство на электронных лампах обеспечивало хра- нение двадцати десятиразрядных десятичных чисел. Все первые вычислительные машины имели внешнее программное управление, при котором программа вычи- слений размещалась вне машины на перфокартах или коммутационных досках. За всю историю вычислительной техники наиболее оригинальные идеи, со- стоящие в управлении вычислениями с помощью программы, хранимой в памяти машины, и в йспользоваиии двоичной системы счисления, были предложены американским математиком, венгром по происхождению Дж. фои Нейманом в 1945 г. Эти идеи были положены в основу проекта электронной УВМ ЭДВАК, которая была изготовлена в 1949 г. Благодаря рациональным принпипам, ис- пользованным при построении машины, ЭДВАК содержала всего около 3500 ламп. В 1947 г. в Советском Союзе (в Киеве) под руководством академика С. А. Ле- бедева началась разработка малой электронной счетной машины (МЭСМ). Машина МЭСМ была построена на электронных лампах и выполняла около 8—10 тыс. операций (сложений) в секунду. В начале 50-х годов в СССР началось бурное развитие вычислительной тех- ники. С 1953 г. в Советском Союзе начался серийный выпуск ЭВМ, из которых первыми были БЭСМ-1, «Стрела», М-20, «Урал-1», «Урал-2», «Урал-4», «Минск-1» и др. Машины первого поколения (приблизительно до 1960 г.) строились иа элект- ронных лампах. Относительно небольшой срок службы ламп (до 10* ч) налагал жесткое ограничение на предельное число элементов, используемых в одной ЭВМ. В связи с этим операционные ресурсы ЭВМ, емкость памяти и быстродействие были незначительными. Создаваемые в это время машины ориентировались на выполнение формульных вычислений и широко применялись для решения только научных и инженерных задач. Низкая надежность, значительные га- бариты электронных ламп и большое потребление мощности затрудняли ши- рокое применение ЭВМ в других областях деятельности человека. В 50-х годах проводятся исследования, направленные на создание быстро- действующих и высоконадежных запоминающих устройств большой емкости. На смену запоминающим устройствам на электронных лампах н акустических линиях задержки пришли запоминающие устройства на электронно-лучевых трубках (1953 г.). Для хранения информации начинают применяться магнитные барабаны, которые при их невысоком быстродействии позволили значительно увеличить емкость памяти. Высокая надежность таких запоминающих устройств привела к тому, что в ряде машин магнитный барабан использовался как един- ственное запоминающее устройство. При этом быстродействие машины опреде- лялось частотой вращения барабана н составляло примерно 100 операций в се- кунду («Урал-1»). Появление магнитных сердечников позволило радикально ре- шить проблему построения высоконадежных и быстродействующих запоминаю- щих устройств. Запоминающие устройства на сердечниках полностью вытеснили из машин акустические линии задержки и электронно-лучевые трубки. Появление первых ЭВМ интенсифицировало работы в области теории ре- лейных схем. С 50-х годов начинается поиск методов анализа н синтеза логических схем, активно ведутся исследования в области булевых функций и теории цифро- вых автоматов. В процессе разработки ламповых ЭВМ накапливается н обобща- ется опыт в области структурной и алгоритмической организации машин. Становится ясно, что ограничение операционных ресурсов машины только сред- ствами обработки числовой информации крайне сужает область применения машин. В связи с ростом пронзводительностн машин обостряются проблемы программирования. Несовершенство техники программирования приводит к большим затратам труда и времени на решение задач. С целью автоматизации процесса программирования разрабатываются принципы организации и исполь- зования библиотек стандартных программ, техника интерпретации и компи- ляции программ. Перспективность автоматизации программирования требует расширения операционных ресурсов машины, особенно в части ввода, обработки и вывода текстовой информации. В процессе эксплуатации ЭВМ первого поколения появилась необходимость увеличения емкости памяти и повышения надежности машин, ограниченных нс- 6
совершенством элементов на электронных лампах. Только с появлением полу- проводниковых приборов были созданы предпосылки для дальнейшего совершен- ствования ЭВМ. Исследования в области физики полупроводников привели к созданию полу- проводниковых приборов (1949 г.), которые по надежности, габаритам и потреб- ляемой мощности значительно превосходили электронные лампы. С начала про- мышленного производства полупроводниковые приборы полностью вытесняют электронные лампы из цифровой техники. На смену первому поколению ЭВМ йрихбднт второе поколение — поколение полупроводниковых машин (1955— 1965 гг.). Высокая надежность полупроводниковых приборов (средняя наработка на отказ порядка 109 часов) позволила резко увеличить количество оборудования в машине. В результате этого возрастают операционные возможности и увеличи- вается производительность ЭВМ. Первой универсальной ЭВМ, построенной целиком на полупроводниковых элементах, является машина IBM-7070 (США, 1958 г.). В СССР серийно выпу- скаются полупроводниковые ЭВМ серий «Минск», БЭСМ-4, М-220, БЭСМ-6, «Урал» и др. За второе десятилетне цифровой техники канонизировались прин- ципы структурной организации ЭВМ, четко определился класс схемных решений, обеспечивающих расширение операционных ресурсов и повышение быстродей- ствия машин. В период проектирования и эксплуатации машин второго поколения возник- ли две важные проблемы: эффективное использование оборудования быстродей- ствующих ЭВМ и общение между человеком и машиной. В этот период форму- лируется принцип мультипрограммной работы ЭВМ, обеспечивший сниже- ние стоимости и времени решения задач на машине. На основе техники мульти- программирования развиваются принципы пакетной обработки данных н ис- пользования машин в режиме разделения времени. Внедрение пакетной обработки данных позволило решить проблему загрузки оборудования ЭВМ, и на основе ре- жима разделения времени была налажена оперативная связь между человеком и машиной. Для организации мультипрограммной работы требовались машины с боль- шой емкостью памяти. В ЭВМ второго поколения были решены основные вопросы динамического распределения ресурсов и организации многоблочной памяти. В этот период разрабатываются принципы эффективной адресации информации, хранимой в памяти ЭВМ. Наиболее существенными разработками среди машин второго поколения следует считать ЭВМ БЭСМ-6, СТРЕТЧ (США, 1961 г.) и АТЛАС (Англия, 1962 г.). Идеи, реализованные в этих машинах, оказали значительное влияние иа дальнейшее развитие цифровой техники. Высокая надежность полупроводниковых ЭВМ позволила нх использовать в системах управления. Цифровые машины успешно применяются для управле- ния самолетами и ракетами, электростанциями и телефонным оборудованием и, что наиболее важно, широко внедряются в управление производством и транспор- том. К концу второго десятилетня были продемонстрированы огромные возмож- ности машин в сферах научной, инженерной, административной н производст- венной деятельности человека. В процессе эксплуатации ЭВМ второго поколения отчетливо проявилась необходимость обеспечения программной совместимости различных моделей ЭВМ. Программная совместимость позволяет использовать запас программ, на- писанных для одной машины, на машинах других моделей, благодаря чему уп- рощается задача использования машин. Программная совместимость достигалась отчасти путем разработки проблемно-ориентированных алгоритмических язы- ков, приспособленных для решения определенного класса задач независимо от характеристик машин, на которых могут решаться задачи. Полная программная совместимость машин может быть достигнута только путем унификации языков самих машин. Последний способ организации программной совместимости был реализован только в машинах третьего поколения. В начале 60-х годов была разработана технология производства интеграль- ных схем, позволяющая в едином технологическом процессе получать схемы, состоящие нз десятков н сотен электрических компонентов. С момента освоения интегральных микросхем начинается третье поколение ЭВМ. Уже первые успехи 6
в области производства интегральных микросхем коренным образом изменили традиционные методы конструирования ЭВМ. В первую очередь следует отметить, что интегральная микросхемотехника связана со специфическими технологическими процессами, в которых исполь- зуется оборудование и технологическая оснастка, специально разработанные только для производства конкретных схем. В связи с этим остро стоит вопрос о повышении качества конструкторской документации, на основе которой строит- ся подготовка производства интегральных микросхем. С другой стороны, непрерывный прогресс в области интегральных микросхем приводит к частой смеие элементной базы цифровой техники, что естественным образом ограничивает сроки конструирования ЭВМ. Повышение качества конструкторской документации и снижение затрат вре- мени на конструирование становится возможным при широкой унификации и стандартизации конструкторских решений, а также при автоматизации наибо- лее трудоемких этапов конструирования. Средствами интегральной технологии комплексно решались задачи увеличе- ния надежности, уменьшения стоимости и габаритов схем, благодаря чему были созданы предпосылки для создания сложных цифровых систем, количество обо- рудования в которых могло в десятки раз превосходить используемое в маши- нах второго поколения. Первыми ЭВМ третьего поколения являются машины системы IBM/360, серийное производство которых началось в 1964 г., а в Советском Союзе — ЭВМ системы «Ряд». Все модели системы IBM/360 имеют унифицированную систему команд, обеспечивающую программную совместимость машин. Система команд IBM/360 была принята за образец во многих странах мира и на ее основе была начата разработка различных моделей машин. Характерной чертой машин третьего поколения является совершенство опе- рационных систем, средства которых направлены на комплексную автоматиза- цию процессов математической и технической эксплуатации машин. Благодаря этому машины стали доступны широкому кругу инженеров, не имеющих спе- циального образования в области организации работы цифровых систем. Совершенствование цифровых вычислительных машин связано с совершен- ствованием производственно-технологической базы вычислительной техники, раз- витием теории и накоплением опыта в применении и эксплуатации машин. Про- изводствеиио-техиологическая база определяет качество элементов и устройств, из которых строятся машины. Такие характеристики элементов, как надежность, габариты и потребляемая мощность прямо влияют на предельное количество оборудования, которое может использоваться в одном устройстве, и, как след- ствие, определяют круг функций, которые могут быть возложены на машину. Потребность в совершенствовании средств цифровой техники приводит к разра- ботке новых принципов построения и использования машин. Внедрение новых принципов позволяет либо улучшать отдельные характеристики машин, напри- мер повышать быстродействие, либо способствует более эффективному использо- ванию каждой единицы оборудования. Деятельность человека тесно связана с техникой, используемой для обработ- ки информации. Постоянная потребность человека в совершенствовании своей деятельности является фактором, гарантирующим дальнейший прогресс в об- ласти цифровой техники. 1.2. Конструкция ЭВМ Понятие «конструкция» распространяется обычно на материальные объекты, имеющие законченные формы и выполняющие заданные служебные функции в ус- тановленных эксплуатационных условиях. Принято называть: конструкция детали, конструкция компонента, конструкция модуля, конструкция соединения, конструкция платы, конструкция блока. При любой степени сложности конструкций ЭВМ первичными элементами их являются материальные (физические) тела-детали, радиоэлектроэлементы и другие компоненты — модули ЭВМ. Понятие «конструкция ЭВМ» можно оп- ределить так же, как материализованную схему ЭВМ, с разработки которой начи- нается проектирование всего сложного технического устройства. 7
Существенно отметить, что понятие «конструкция» всегда связывается с ак- тивной деятельностью человека. Конструкция характеризуется определенными параметрами. Так, например, к стационарной конструкции ЭВМ следует отнести: тип ЭВМ (параллельного или последовательного действия), систему счисления, систему команд, быстродейст- вие, разрядность команд и чисел, объемы запоминающих устройств, информа- ционные единицы (бит, байт, слово, строка байтов, строка разрядов), показатели надежности (наработка на сбой, наработка на отказ, коэффициент технического использования, среднее время восстановления), срок службы, вес, габариты, устойчивость при климатических и механических воздействиях, ремонтопри- годность, удобство эксплуатации, условия безопасной работы и др. Конструк- ция ЭВМ должна быть разработана с таким расчетом, чтобы эти параметры были постоянными в процессе эксплуатации. При разработке любой конструктивной единицы ЭВМ устанавливается сле- дующая последовательность обеспечения трех основных требований: а) конструкция должна выполнять свою служебную функцию в заданных условиях эксплуатации; б) возможность изготовления конструкции в производстве; в) низкая стоимость. При разработке конструкции доминирующим фактором является обеспече- ние правильности функционирования (работы). Оптимальной сточки зрения технологии является такая конструкция, кото- рая отвечает всем эксплуатационным требованиям и обеспечивает ее наиболее экономичное изготовление. Основным критерием при оценке вновь разработанной ЭВМ по сравнению с другой машиной, предназначенной для той же цели, следует считать не столько внешнее оформление конструкции, сколько принципиальное превосходство ее основной идеи по .оценочным параметрам. 1.3. Конструирование ЭВМ Создание нового вида ЭВМ — сложный взаимосвязанный и многофакторный процесс. Ои выполняется в несколько этапов коллективом ученых, инженеров и техников разных специальностей. Основными этапами разработки новой вы- числительной машины являются: 1. Проведение научно-исследовательских работ (НИР), которые подтверж- дают возможность создания изделия; 2. Опытно-конструкторская разработка (ОКР), которая включает в себя следующие стадии: — техническое задание; — аванпроект или техническое предложение; — эскизный проект; — технический проект; — разработка рабочей документации; — изготовление н испытание опытного образца; — эксплуатация. На первых этапах ОКР, кроме разработки документации, проводятся также исследования. Коллектив создателей нового вида ЭВМ условно принято делить па три группы специалистов: разработчики, конструкторы и технологи. Разработчики определяют идеологию построения ЭВМ, ее назначение и функции, разрабатывают структуру, а также определяют функции устройств, элементную базу ЭВМ, разрабатывают логическую н схемную часть машины, ма- тематическое обеспечение. Конструкторы осуществляют конструктивное исполнение ЭВМ и ее сбороч- ных единиц, используя схемно-технические решения, принятые разработчиками. Технологи разрабатывают технологические процессы изготовления компо- нентов и самой ЭВМ, а также необходимую для производства оснастку и спе- циальное оборудование. Разработкой ЭВМ руководит главный конструктор и его аппарат. Вопросы, которыми занимаются разработчики, конструкторы и технологи, взаимосвязаны, 8
и технические противоречия, возникающие в процессе работы, решаются аппа- ратом главного конструктора. Рассмотрим наиболее характерные моменты в работе конструктора ЭВМ. 1. Конструкторская работа по созданию ЭВМ (как никакая другая работа) требует основательных знаний видов и свойств конструкционных материалов, технологических методов формообразования деталей, методов сборки, основ взаимозаменяемости и сопротивления материалов, основ вычислительной техни- ки и теоретических основ конструирования. Кроме того, необходимо знать ви- ды и свойства элементов (компонентов) и устройств различного принципа дейст- вия (электронных, электромеханических, оптических, оптико-электронных, меха- нических и др.). Все это составляет базу для эффективной конструкторской деятельности. 2. Характерной особенностью конструкторской работы, существенно от- личающей ее от всех других, является сочетание эмпирических приемов, осно- ванных на опыте, логических анализах, основанных на знаниях, с интуитивно- эвристической деятельностью, основанной на синтезе опыта, знаний и общего технического развития конструктора. Конструктор должен быть энциклопедичен: он должен хранить в памяти опыт, накопленный инженерной практикой. Деятельность конструктора состоит из наблюдения, анализа и выбора решения. От конструктора требуется мыслить не столько в плане требуемых, сколько в плане фактических величин. Представ- ление о размере, особенно при создании микроэлектронных конструкций ЭВМ, должно одновременно содержать представление отклонения от этого размера и благодаря этому совершенно естественно вызывает необходимость анализа это- го отклонения. Умение здесь играет решающую роль. При конструировании у инженера нет ничего второстепенного, так как в технике неудачи чаще всего бывают из-за упущений в «мелочах». При разработке конструкции реальных изделий производится, главным об- разом, умственная работа. Физическая деятельность состоит в изложении ре- зультата предварительного кропотливого умственного обдумывания исследова- ния и экспериментирования и последующего нанесения обдуманного на чертеж или оформления в виде текста, пригодного для использования в производстве. Специальность конструктор ЭВМ — особая специальность не только с ин- женерной, но и с чисто человеческой точки зрения. Она требует широты, «разма- ха» мышления, антидогматизма, тонкого чутья перспектив развития и высокой общей культуры. Источником силы квалифицированного конструктора является его живое воображение н резкая самокритичность, связанная с конструкторской интуицией, которая вырабатывается за годы работы. 1.4. Основные термины и понятия цифровой вычислительной техники Приведем термины и понятия цифровой вычислительной техники, с кото- рыми чаще всего приходится встречаться конструктору ЭВМ. 1. Бит — это единица количества информации, посредством которого вы- деляется одно из двух альтернативных и равновероятных состояний. Бит — цифра в двоичной системе счисления (0 или 1). 2. Скорость передачи информации определяется количеством информации, передаваемой в единицу времени (обычно за секунду), и измеряется в бодах. 1 бод = 1 бит/с. 3. Цифровым вычислительным устройствам свойственна дискретная форма представления информации. При дискретном подходе всякая величина х может принимать значения из некоторого ограниченного набора {хь х2... хп). Имея в виду, что в каждый момент времени величина х принимает только одно значение, и полагая, что зна- чения равновероятны, говорят, что величина х песет в себе log2 п бит информации. Для обозначения различных числовых и логических значений дискретной информации, наименований величин, действий над величинами и т. д. исполь- зуется набор символов — алфавит. Так, для числовых значений используются символы 0, 1. 2..9, «+», «—», «,». Для нечисловой информации — буквы рус- ского и латинского алфавитов и математические символы. Информация, представ- 9
ленная в виде последовательности символов некоторого алфавита, называется символьной информацией. Форма представления информации называется кодом. Так, например, двоичный код составляется из символов 0 и 1 двоичного алфави- та. 4. Элементы символьной информации дискретных устройств называются структурными единицами информации. Для ЭВМ характерны следующие струк- турные единицы информации: бит, поле, байт, слово, массив и сегмент. Биту ин- формации соответствует двоичная переменная со значениями 0 или 1. Последовательность битов, имеющая определенный смысл, называется по- лем. Поле, состоящее из 8 битов, называется байтом. Обычно байт представляет код одного символа. Последовательность, состоящая из строго определенного числа битов (байтов) и имеющая некоторый смысл, называется словом. Машинное слово — последовательность, воспринимаемая устройством обработки данных как единое целое. Длина машинного слова — количество разрядов в слове. Последовательность полей, байтов или слов, имеющих одинаковый смысл, об- разует массив. Упорядоченная последовательность структурных единиц инфор- мации, сгруппированных вместе для наименования, называется сегментом. Количество битов, байтов или слов в структурной единице информации назы- вается длиной единицы информации. Структурные единицы информации используются в качестве меры при опре- делении количества информации. 5. Способ преобразования информации, задаваемый с помощью конечной системы правил, называется алгоритмом. Точнее, алгоритм — совокупность предписаний, выполнение которых приводит к решению поставленной задачи. Последовательность величин, объединенных знаками операций, называется опе- ратором, а величины, входящие в оператор, — операндами. Группа операторов, выполняемых многократно при одной реализации алгоритма, называется циклом. 6. Язык человека представляет собой совокупность языковых средств, ис- пользуемых для общения между людьми, и включает в себя, в частности, язык математики. Алгоритмы, реализуемые машиной, представляются на машинном языке. Оператор машинного языка называется командой. Или иначе, командой-инструк- цией, записанной в кодах вычислительной машины. Алгоритм, записанный с со- блюдением всех ограничений, свойственных вычислительной машине, называется программой. 7. Все основные процессы по обработке информации протекают в устройстве центрального управления и арифметическом устройстве. Указанные устройства называются процессором. Процессор объединяет в себе оборудование, с помощью которого программа интерпретируется в вычислительный процесс. Множество операций, реализуемых ЭВМ с целью обработки, хранения и управления вво- дом — выводом информации, определяет операционные ресурсы ЭВМ. 8. ЭВМ, в которой реализована универсальная система команд и допускает- ся возможность смены программ решения задач, называется универсальной ЭВМ. Если операционные ресурсы ЭВМ ориентированы на решение ограниченного кру- га задач, то такая ЭВМ называется специализированной. Предельное коли- чество информации в битах, байтах нли словах, размещаемой в памяти ЭВМ, называется емкостью памяти. 9. Надежность — свойство ЭВМ выполнять возложенные на нее функции в течение заданного промежутка времени. 10. Быстродействие ЭВМ оценивается количеством операций, выполняемых машиной за секунду, т. е. величиной, обратной времени выполнения операции. Список машинных операций достаточно разнообразен, и каждая операция ха- рактеризуется собственным временем выполнения. Среднее быстродействие ЭВМ характеризуется значением; УСр=100/ 2 PiTt, I i=i где pi — процент операций i-ro типа, выполняемых машиной в процессе реализа- ции алгоритмов; 7"г- — среднее время выполнения операций г-готипа. Значения pi зависят от класса алгоритмов, для которого подсчитывается среднее быстродействие. Время выполнения операции Г, связано с принципами 10
построения схем машины и определяется в основном количеством оборудования ЭВМ. 11. Производительность ЭВМ — оценивается числом задач, решаемых иа машине за достаточно большой промежуток времени. Время решения задачи оп- ределяется числом операций, выполняемых машиной, зависит от операционных ресурсов ЭВМ и емкости памяти. 12. ЭВМ применяются для выполнения расчетов и для управления реаль- ными объектами (системами). Задачи, связанные с выполнением расчетов, принято делить иа следующие группы: а) научные и инженерно-технические вычисления; б) коммерческие задачи (обработка данных); в) нецифровые задачи. Приближенные характери- стики двух первых групп приведены в табл. 1.1. Различие между двумя типами задач состоит в различии соотношений объема вводимой и выводимой информа- цией и объема вычислений. Примером иецифровой задачи является процесс трансляции перевода алгоритма с некоторого языка на машинный язык, а также задачи обработки текстов, математической лингвистики и т. п. Таблица 1.1 Характеристика Значение характери- стики для задач научно- техничес- ких коммер- ческих Процент операций сложения целых чисел 10 25 Процент операций сложения действительных чисел 10 — Процент операций умножения 6 1 Процент операций деления 2 0 Процент логических, посылочных операций и операции управления Число вводимых — выводимых слов информации на I млн. операций процессора: 72 74 — через устройство ввода — вывода 10 000 120 000 — через внешние ЗУ 9 000 112000 Число обращений к вводу — выводу на 1 млн. операций процессора 20 50 Принято различать системы управления реальными объектами н информа- ционно-управляющие системы. При управлении реальными объектами ЭВМ включается в контур управления и называется цифровой управляющей маши- ной. Режим работы ЭВМ, характеризуемый наличием ограничений на время ре- шения задач называется реальным масштабом времени. Условия работы в реаль- ном масштабе времени и специфика сопряжения машины с реальной аппаратурой существенно влияют на операционные ресурсы и конструкцию машины. Информационно-управляющие системы используются в качестве автоматизи- рованных систем управления производством (системы административного управ- ления), АСУ связи, АСУ войсками и т. п. В этих системах ЭВМ применяются для обработки потоков информации, поступающих от внешних устройств (абонентов). 13. Критерий эффективности — это обобщенный показатель, характери- зующий соответствие ЭВМ своему назначению. Стоимость машинной операции q = S (f)/N (/)[руб/опер]. Здесь S (0 — зат- раты на амортизацию и эксплуатацию ЭВМ за время Т, выраженные в денеж- ных единицах; (/) — количество эффективных операций, выполненных за это время. Стоимость операции тем меньше, чем выше быстродействие ЭВМ. Максималь- ная эффективность достигается за счет наиболее рационального использования оборудования для достижения заданных характеристик проектируемой ЭВМ. 11
14. Режимы работы ЭВМ: а) однопрограммный. В этом режиме в каждый момент времени работает только одно устройство ЭВМ, в то время как остальные простаивают в ожидании окончания начатого действия. Этот режим работы ЭВМ характеризуется низким коэффициентом использования оборудования ЭВМ, величина которого зависит от быстродействия процессора; б) мультипрограммный. При таком режиме работы в памяти ЭВМ хранится несколько программ и выполнение одной программы может быть прервано для перехода к выполнению другой программы с последующим возвратом к прерван- ной программе. Для распределения ресурсов в мультипрограммной ЭВМ ис- пользуется комплекс служебных программ, называемый супервизором. Такие ЭВМ называются мультипрограммными системами; в) способ пакетной обработки данных используется для более эффективной загрузки ЭВМ, работающей в мультипрограммном режиме. Загрузка оборудова- ния в системе будет тем больше, чем больше размер пакета. Режим пакетной обработки рекомендуется только для решения задач по установившимся и хоро- шо отлаженным программам; г) потребность в оперативной связи между пользователями и машиной при- вела к разработке систем с разделением времени. Основу системы составляет мультипрограммная ЭВМ, которая оснащается дополнительным комплектом внешних устройств — терминалов. Терминал — устройство ввода — вывода, предназначенное для обслуживания одного человека, решающего задачи на ЭВМ. Система представляет каждому активному терминалу квант времени, равный се- кундам или долям секунды. На тот случай, логда пользователи не полностью загружают ЭВМ, преду- сматривается возможность решения системой задач в режиме пакетной обработки данных. 1.5. Терминология, используемая при разработке единой системы ЭВМ В последние годы ряд отраслевых министерств, а также Всесоюзный инсти- тут научной и технической информации издали отраслевые стандарты и словарй терминов по информатике. Для наших целей наиболее близкими являются терми- ны, используемые при разработке единой системы ЭВМ. Абсолютный адрес. Адресная часть инструкции, определяющая действитель- ный адрес слова в памяти. Автокод. Язык программирования, использующий символические адреса и часто мнемонические инструкции. Автоматизированное проектирование. Реализация процессов проектирова- ния при помощи автоматических средств. Адрес инструкции. Адрес ячейки памяти, где хранится слово инструкции. Адрес. Число или другое указание, определяющее место в памяти или в дру- гом источнике данных вычислительной машины. Адресная часть. Часть инструкции, определяющая адрес полностью или частично. Алгоритм. Точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату. Арифметическая операция. Операция, в которой операнды и результат яв- ляются числами. Алфавит. Конечная последовательность знаков, применяемая в системе алгоритмов или машинном языке. Байт. 8-ми битовый слог. Библиотека программ. Организованное собрание проверенных программ, имеющих общее применение. Бит. Цифра в двоичной системе счисления (0 или 1). Буквенный код. Код, набор знаков которого содержит только буквы. Буква. Один из знаков алфавита. Буквенно-цифровой код. Код, набор знаков которого содержит буквы и цифры. Вход элемента. Точка, в которой происходит непосредственное воздействие внешнего сигнала на элемент. 12
Выход элемента. Точка, в которой возникает необходимая реакция элемента па воздействие внешних сигналов. Двоичная система счисления. Система счисления с основанием два (2). Двоичное число. Число, представленное в двоичной системе счисления. Декодирование. Преобразование кодированных данных в исходную форму. Десятичное число. Число, представленное в десятичной системе счисления. Десятичная система счисления. Система счисления с основанием десять (10). Диагностическая программа. Программа, предназначенная для определения местоположения или объяснения как неисправностей оборудования, так и оши- бок в программе. Длина слова. Количество разрядов в слове (машинном). Зона памяти. Место в запоминающем устройстве, предназначенное для хра- нения группы машинных слов. Идентификатор сигнала. Наименование сигнала в сокращенном или симво- лическом виде с применением условных обозначений, принятых при разработке изделия. Идентификатор. Последовательность из букв и цифр, начинающаяся с буквы. Интерпретатор. Программа, занимающаяся выполнением другой програм- мы, транслируя каждую инструкцию входного языка в последовательность ма- шинных инструкций, допускает их выполнение до трансляции следующей ин- струкции. Инструкция. Набор знаков, определяющий частично или. полностью опера- цию или часть процесса. Интерфейс электропитания. Совокупность электрических линий, электри- ческих сигналов и механических средств, позволяющих соединять между собой функциональные части системы электропитания с целью обеспечения устройств электропитанием. Интерфейс ввода—вывода. Унифицированные средства сопряжения и управ- ления различными устройствами периферийного оборудования. Канал. Устройство, с помощью которого производится обмен данными между процессором и периферийным оборудованием. Код инструкции вычислительной машины. Код, используемый для представ- ления инструкций вычислительной машины в машинном языке. Кодирование. Преобразование данных путем применения кода. Код. Согласованный набор однозначных правил, используемых для опреде- ления способа представления данных знаками из некоторого набора знаков. Конструктивный адрес неполный, сокращенный. Часть сокращенного кон- структивного адреса, в которой отсутствуют сведения о контактах и могут от- сутствовать сведения об элементах электрического подключения. Конструктивный адрес полный. Запись, которая устанавливает место рас- положения адресуемого уровня и принадлежащего ему контакта для электри- ческого подключения в пределах устройства или модели ЭВМ. Конструктивный адрес неполный. Часть полного конструктивного адреса, в которой отсутствуют сведения о контактах и могут отсутствовать сведения об элементах электрического подключения. Конструктивный адрес сокращенный. Запись полного конструктивного адре- са, в которой часть адреса, общая для конкретно рассматриваемого множества адресуемых уровней одного порядка, не сопровождает каждый адрес, а выделяет- ся в виде заголовка, о чем в конструкторской документации должны быть сде- ланы соответствующие сообщения. Код операции. Код, используемый для представления операций вычисли- тельной машины. Команда. Инструкция, записанная в кодах вычислительной машины. Компилятор. Программа, предназначенная для преобразования программ, представленных на одном языке, в эквивалентные программы, представленные на машинном языке или языке, ему подобном. Косвенный адрес. Адресная часть инструкции, определяющая ячейку памя- ти, в которой находится требуемый адрес. Логическая операция. Операция, в которой операнды и результат являются одиночными цифрами. 13
Логическое проектирование. .Этап проектирования, на котором алгоритмы выполнения операций реализуются в виде функциональных схем. Маркер. Символ, используемый для указания начала или конца некоторо- го набора данных. Маска. Машинное слово, используемое для извлечения или выбора частей других машинных слов. Моделирование. Представление определенных свойств поведения одной си- стемы посредством действий другой, например, представление физического яв- ления действиями вычислительных машин. Моделирующая программа. Интерпретатор, способный выполнять програм- му, написанную для одной вычислительной машины, на другой машине. Модификация адреса. Модификация, при которой изменяется только адрес- ная часть инструкции. Модуль памяти. Часть памяти, состоящая из некоторого числа ячеек и имею- щая законченное конструктивное оформление. Мультиплексный канал. Канал, в котором связь с различными абонентами происходит одновременно в режиме разделения времени. Мультипроцессор. Система автоматической обработки данных, которая по- переменно выполняет инструкции, относящиеся к различным последователь- ностям, причем за один шаг может выполняться более одной инструкции. Нуль (машинный). Последовательность знаков, воспринимаемая вычисли- тельной машиной как нуль. Образец (модель) ЭВМ. Совокупность устройств, функционально объеди- ненных между собой в вычислительную машину ряда совместимых ЭВМ, разра- батываемых по единым техническим требованиям. Оператор (языка). Единица действия в языке. Операция. Действие, определенное инструкцией вычислительной машины для обработки данных. Операционная система. Часть математического обеспечения, предназначенная для планирования и организации процесса обработки, ввода-вывода и управле- ния данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программы и дру- гих вспомогательных операций обслуживания. Относительный адрес. Адрес, являющийся номером слова в некотором мас- сиве слов. Плата. Средство конструктивного и электрического объединения интеграль- ных схем в плоский модуль более высокого уровня. Позиционная система счисления. Система счисления, при которой значение каждой цифры определяется местом ее расположения в последовательности цифр, составляющих число. Проектирование программных средств системы. Этап проектирования, на котором часть формального описания системы реализуется в виде программы. Программа. Алгоритм решения задачи, заданной иа каком-либо формализо- ванном языке. Программирование. Составление программы. Программирование может так- же включать в себя: анализ задачи, составление схемы алгоритмов, подготовку, проверку и запись подпрограмм, определение форматов входных и выходных данных. Программные средства. Совокупность методов, позволяющих управлять устройством обработки данных. Разряд. Каждое из положений внутри слова, которое может быть занято знаком. Селекторный канал. Канал, работающий только в монопольном режиме. Системное проектирование. Этап проектирования, на котором разрабаты- вается концепция системы. Символический адрес. Адрес, который выбирается с точки зрения удобства программирования. Символ. Одни или несколько знаков, используемых для условного представ- ления объекта. Система автоматизированного ведения документации. Комплекс техни- ческих программных н регламентирующих (организационных) средств, предназ- наченных для автоматизации учета, хранения, изменения и обращения докумен- тации. 14
Система счисления. Совокупность методов записи чисел. Слово (машинное). Последовательность, воспринимаемая устройством обра- ботки данных как единое целое. Слог. Группа знаков, представляющих часть машинного слова. Структурный алгоритм. Формальное описание функционирования некото- рой структуры. Структурное проектирование. Этап проектирования, на котором выбираются схемные н конструктивные решения на уровне структуры. Супервизор. Программа, предназначенная для организации и управления ходом работы вычислительной машины. Схема алгоритма. Изображение программы, процесса или функционирования системы, представленное и условных графических обозначениях. Схемный алгоритм. Формальное описание функционирования схемы. Трассировка соединений. Процесс получения геометрических конфигураций электрических связей. Тест. Упорядоченная совокупность входных воздействий, позволяющая обнаруживать или определять неисправность. Тестовый набор. Совокупность одновременных входных воздействий, яв- ляющаяся частью теста. Тест проверяющий. Тест, позволяющий обнаружить неисправности. Тест диагностический. Тест, позволяющий определять характер и место ненсправностн. Техническое проектирование. Этап проектирования (исходной информацией для которого является формальное описание логической структуры и конструк- тивно-технические характеристики проектируемого изделия), предусматриваю- щий выпуск конструкторской эксплуатационной и технологической документа- ции. Технические средства. Физические устройства вычислительной машины. Транслятор. Программа для перевода программ с одного языка на другой. Узел. Совокупность функционально связанных между собой элементов. Узел конструктивный. Сборочная единица, представляющая собой конструк- тивно законченное изделие. Уровень моделирования. Степень детализации описания моделируемого объек- та. Устройство. Сборочная единица, представляющая собой функционально и конструктивно законченное изделие и имеющая самостоятельное эксплуата- ционное назначение. Файл. Совокупность (набор) данных, объединенных общим признаком. Центральный процессор. Основная часть вычислительной машины (арифмети- ческое устройство, устройство управления и оперативная память) без внешне- го оборудования. Цифровой код. Код, набор знаков которого содержит только цифры. Цифра. Одиночный знак, представляющий целое число. Элемент. Условная единица, которая используется при проектировании вычислительного устройства, имеет самостоятельное графическое изображение н выполняет одну нлн несколько функций от некоторого количества внешних сигналов. Язык программирования. Язык, используемый программистом для представ- ления программ. Язык проектирования. Язык представления исходной информации для про- ектирования. ГЛАВА 2 ЭТАПЫ И ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭВМ Общие сведения. Процесс конструирования ЭВМ состоит из двух основных взаимосвязанных стадий. Первая стадия включает разработку, согласование н утверждение техни- ческого задания, подбор материалов и составление технического предложения; 15
разработку эскизного, а затем и технического проекта; выбор системы матема- тического обеспечения. Вторая стадия, называемая рабочим проектом, включает разработку рабо- чей конструкторской документации для изготовления опытных образцов, экс- плуатационной документации, систему математического обеспечения и непосред- ственное изготовление и испытания опытных образцов. Во время испытаний под- тверждается соответствие образцов техническому заданию (ТЗ) и конструктор- ской документации, которая характеризует все его параметры. Во время испыта- ний подтверждаются также средства системы математического обеспечения. После корректировки по результатам изготовления и испытаний опытного образца документация передается на завод для серийного изготовления ЭВМ. Каждый этап конструирования определяет состав и форму конструкторской до- кументации, которой присваиваются соответствующие литеры. Более детально стадии разработки ЭВМ и внедрение ее в производство иллю- стрирует табл. 2.1. Таблица 2.1 Стадии разработки Содержание этапа работы Техническое задание Техническое предложение Эскизный проект Технический проект Рабочий проект Серийное производство Разработка технического задания Подбор материалов Разработка н утверждение технического предложения по ре- зультатам анализа технического задания с присвоением докумен- тации литеры «П» Разработка эскизного проекта с присвоением документам лите- ры «Э» Изготовление и испытание макетов Рассмотрение и утверждение эскизного проекта Разработка технического проекта с присвоением документам ли- теры «Т» Изготовление и испытание макетов Рассмотрение и утверждение технического проекта Разработка конструкторской документации (КД), предназна- ченной для изготовления и испытания опытного образца Изготовление и заводские испытания опытного образца Корректировка КД по результатам изготовления и заводских испытаний опытного образца Государственные, межведомственные, приемочные и другие испытания опытного образца Корректировка КД по результатам испытаний опытного образца Изготовление и испытание установочной серин Корректировка КД по результатам изготовления, испытания и оснащения технологического процесса ведущих составных частей изделия установочной серии Изготовление и испытание головной (контрольной) серин Корректировка КД по результатам изготовления и испытания головной (контрольной) серии Изготовление контрольной серии ЭВМ ведется только по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу. Рассмотрим более подробно содержание этапов процесса конструирования и задачи, решаемые на каждом этапе. 16
2.1. Техническое задание Одним из основных документов на разработку конструкции ЭВМ является техническое задание, которое определяет ориентировочно технические пара- метры будущей машины. В техническом задании предусматриваются следующие разделы: Назначение. Для универсальных ЭВМ должны быть показаны основные области применения машины, для ЭВМ специального назначения — приведен перечень решаемых задач. Состав ЭВМ. Перечисляются все устройства ЭВМ, приводится перечень сервисной аппаратуры, комплект запасного инструмента и приспособлений (ЗИП), упаковочных (укладочных) средств, конструкторская документация и документация системы математического обеспечения. Конструирование устрой, ства ЭВМ может проводиться по конкретному ТЗ на устройство, составленному на основе общего ТЗ на ЭВМ и уточняющего технические характеристики уст- ройства. Технические требования — наиболее ответственная часть технического задания, регламентирующая взаимоотношения между разработчиком и заказ- чиком. Все технические требования принято делить на общие и частные. В разделе общих требований приводится следующая информация: 1) условия эксплуатации (одна, две или три смены) и транспортирования; 2) требования к помехозащищенности, к электрической прочности и к элект- рическому сопротивлению изоляции; 3) условия хранения; 4) обеспечение удобства и безопасности эксплуатации; 5) использование комплектующих элементов; 6) требования к укладке, упаковке, транспортировке. В разделе частных требований приводятся основные структурно-математи- ческие и другие технические характеристики будущей ЭВМ: 1) система команд; 2) структура команд (одноадресная, двухадресная, переменной длины и т. п.); 3) система счисления (десятичная, двоичная и т. п.); 4) длина машинного слова, разрядность; 5) форма представления чисел (с фик- сированной запятой, с плавающей запятой), 6) состав и продолжительность выполнения основных операций (арифметических, логических и т. п.); 7) прин- цип управления (микропрограммный, схемный, смешанный и т. п.); 8) вид опе- ративной памяти с указанием объема, времени цикла, времени выборки и т. п.; 9) тип защиты памяти (по записи, по записи и по чтению и т. п.); 10) количество мультиплексных и селекторных каналов, скорость их работы, максимальное число подключаемых к ним блоков управления; 11) объем, плотность записи, скорость движения носителей информации внешних запоминающих устройств (ВЗУ); 12) режимы и скорости работы устройств ввода—вывода (УВВ) и уст- ройств подготовки данных (УПД); 13) тип и размер носителей информации УВВ и УПД; 14) максимальное количество и перечень символов в УВВ, УПД и уст- ройствах непосредственной связи оператора с ЭВМ; 15) система питания; 16) максимально потребляемая мощность; 17) состав математического обеспече- ния ЭВМ; 18) любые другие технические требования по усмотрению главного конструктора. Требования по надежности: 1) количественные требования по надежности; 2) сроки выполнения и за- щиты расчета ЭВМ на заданную надежность; 3) методика оценки результатов испытаний ЭВМ на надежность; 4) место и условия испытания на надеж- ность; 5) меры повышения надежности (резервирование и т. д.); 6) требования к ЗИП. При формулировании требований к надежности учитываются такие пара- метры, как: средняя наработка на отказ Го ЭВМ (в часах); средняя величина времени восстановления ЭВМ /иос на одну неисправность (в минутах); время в часах, которое должен проработать опытный образец до начала испытаний по определению количественных показателей надежности и др. Конструктивные требования. К ЭВМ предъявляются следующие общие конструктивные требования: 1) используемая элементная база — комплексы логических элементов; 17
2) минимальная номенклатура применяемых изделий, крепежных деталей и материалов; 3) максимальная унификация приборов, узлов, деталей и конструктивных решений; 4) максимальная применяемость стандартизованных и нормализованных приборов, узлов, деталей и конструктивных элементов; 5) удобство, простота и безопасность обслуживания; 6) доступность к приборам, узлам и деталям при регулировке и смене их при эксплуатации и ремонте; 7) минимальное количество органов управления, настройки и контроля; 8) технологичность конструкции ЭВМ, ее блоков, узлов и деталей в серий- ном производстве; 9) к ЭВМ специального назначения (бортовые, настольные) существенным является требование минимального веса, габаритов и потребляемой мощности. При разработке конструкции рекомендуется также: 1) выполнять ЭВМ в виде блочной конструкции с широким применением печатного монтажа, функциональных унифицированных приборов, узлов и мо- дулей. ЭВМ бортового назначения могут выполняться, как исключение, в виде моноблочной конструкции; 2) моноблочную аппаратуру выполнять в виде шкафов или стоек с выдвиж- ными или откидными блоками; 3) ЭВМ или другая ее сборочная единица должна быть сконструирована так, чтобы при снятии кожухов с приборов и узлов, как правило, не возникала необходимость отключать провода, входящие внутрь этих кожухов; 4) электрическое соединение быстросъемных и сменных сборочных единиц ЭВМ между собой производить посредством штепсельвых разъемов; разъедиве- ние и соединение разъемов должно производиться без применения инструмента; 5) обеспечить возможность соединения узлов и блоков между собой без их вскрытия; 6) предусматривать сигнализацию о неисправностях, опасных режимах и выходе из строя основных частей конструкции. В случае необходимости долж- ны'*быть предусмотрены автоматически действующие приборы для защиты этих частей от повреждений, которые могут быть.выэваны выходом из строя системы охлаждения, резким возрастанием электрической нагрузки т. д.; 7) в схемах машины должны приниматься меры, предотвращающие выход из строя схемных элементов при возникновении переходных (нестационарных) процессов, связанных с включением и выключением и с переходом от одного ре- жима к другому; К конструктиввым требованиям относятся также: 1) особенности конструктивного исполнения изделия; 2) соответствие «требованиям к конструкторской документации», изложенным в ЕСКД; 3) ори- ентировочный состав (номенклатура) конструкторских документов на устрой- ство в зависимости от стадии проекта и т. п. Порядок испытаний и приемки опытных образцов. В этом разделе техни- ческого задания приводится следующая информация: 1) виды испытаний, которым должен подвергаться опытный образец или опытная партия (приемо-сдаточные, типовые, заводские, межведомственные, государственные и др.); 2) указание о том, где, когда и кем проводятся испытания; 3) состав технических средств и документации, предъявляемой на испыта- ния; 4) порядок оформления и утверждения результатов испытаний. Результаты испытаний оформляются актом, утверждаемым в установленном порядке. Техническое задание является одним из основных документов, которое опре- деляет последующие этапы конструирования ЭВМ. Технические требования, согласованные в установленном порядке, подпи- сываются генеральным (или главным) конструктором разработки ЭВМ. Единые правила построения, изложения н оформления ТЗ регламентируются ГОСТ 2114—70. 18
2.2. Техническое предложение (аванпроект) После изучения технического задания основным содержанием следующего этапа работ являются: I) конкретизация технического задания; 2) определение принципиальной возможности создания ЭВМ в соответст- вии с требованиями ТЗ; 3) анализ существующей и перспективной элементной базы и подготовка рекомендаций по ее использованию; 4) технико-экономическое обоснование целесообразности разработки; 5) формулировка общих рекомендаций по разработке нескольких возмож- ных вариантов конструкции ЭВМ; 6) предварительное определение состава математического обеспечения. 7) составление перечня участников смежных организаций разработки ОКР; 8) уточнение объема работ, затрат и сроков выполнения; 9) определение комплекса вопросов, подлежащих исследованию, макети- рованию и теоретической проработке; 10) разработка предложений по уточнению ТЗ. Техническое предложение (аванпроект) — это совокупность конструктор- ских документов, в которых находят отражение следующие вопросы: а) обзор иностранной и отечественной патентной литературы по состоянию рассматриваемой проблемы; б) тактические и технико-экономические показатели ЭВМ, в том числе пред- варительные сведения по показателям эксплуатационной надежности (ремонто- пригодности, помехозащищенности и др.), степени унификации и стандартиза- ции; в) информация о принятых технических решениях и принципах конструи- рования, обеспечивающих получение заданных, технических характеристик. Обоснование достоинств и недостатков различных вариантов возможных реше- ний с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатывае- мой и ранее разработанных моделей ЭВМ; г) сведения, характеризующие технический уровень ЭВМ и его соответст- вие зарубежным достижениям в области вычислительной техники. Сравнение новой разработки с существующими машинами или находящимися в разра- ботке по основным тактико-техническим, экономическим и эксплуатацион- ным показателям; д) ориентировочная стоимость опытного образца ЭВМ. Требования к ЭВМ и условия эксплуатации влияют на качество проектируе- мой ЭВМ. Выработка технического предложения в значительной мере облегча- ется наличием проверенных аналогов ЭВМ, отработанных модулей и узлов, а также результатами математического моделирования и макетирования ана- логов. После уточнения ТЗ, его согласования и утверждения в установленном по- рядке приступают к разработке эскизного проекта. При разработке сложных вычислительных комплексов или единой серии (ряда машин), когда к разработке конструкции привлекаются несколько пред- приятий, возникает острая необходимость в регламентации технических взаимо- отношений между головным предприятием и предприятиями — соисполните- лями по разработке конструкции ЭВМ, контролю, приемке и поставке изделий смежникам и головной организации. Главным конструктором темы разрабаты- ваются указания по конструированию, обязательные для исполнения всеми соисполнителями, которые дополняют техническое задание. Рассмотрим принципы составления и содержание руководящих указаний по конструированию сложных вычислительных комплексов. 2.3. Указания по конструированию сложных вычислительных комплексов или ряда машин Исходными данными для разработки являются: техническое задание и материалы предыдущих НИР и ОКР. В комплект конструкторских докумен- тов на изделие руководящие указания на конструирование не включаются. Рассмотрим построение, изложение и оформление руководящих указаний 19
Построение руководящих указаний. Руководящие указания по конструи- рованию (РУК) содержат следующие разделы: 1) введение; 2) общие указания по конструированию изделий темы; 3) указания по конструированию функциональных унифицированных мо- дулей, ТЭЗ, ячеек, блоков, панелей, рам, стоек, тумб, пультов и др. 4) указания по изготовлению деталей и сборке устройств ввода—вывода и периферийного оборудования; 5) указания по обеспечению удобства эксплуатации, ремонта, технической эстетики и эргономики; 6) указания по электропитанию, охлаждению, обогреву, влагопоглощению, электромонтажу и технике безопасности; 7) технологические указания; 8) указания по маркировке, укладке, упаковке и транспортированию; 9) дополнительные (специальные) указания; 10) перечень комплектующих изделий, разрешенных к применению в кон- кретной разработке; 11) комплектность конструкторских документов; 12) состав эксплуатационных документов; 13) порядок согласования конструкторской документации с соисполните- лями. Количество разделов РУК в зависимости от сложности разрабатываемого комплекса, условий эксплуатации может быть различным и определяется глав- ным конструктором темы. Положения, изложенные в действующих стандартах, нормалях, РТМ, ТУ и инструкциях в РУК не повторяются. На них делается ссылка. Изложение РУК может сопровождаться таблицами, схемами, графиками, чертежами и приложениями. В приложении чаще всего приводятся: образцы оформления схем и чертежей типовых изделий; типовые формы изложения конструкторских документов (частные ТУ, инструкции по эксплуатации, технические описания и т. п.); пере- чень контрольно-измерительной аппаратуры; перечень принятых сокращений надписей и т. п. Содержание руководящих указаний. Во введении (разд. 1) определяются: назначение, область применения, срок действия и ссылки на ТЗ, стандарты и другие нормативно-технические документы, иа основе которых составлены руко- водящие указания по конструированию. В разд. 2 приводятся: а) качественные характеристики, надежность, общее конструктивное пост- роение комплекса ЭВМ, его составных частей и указания по адресации конст- руктивных уровней; б) габариты, вес, потребляемая мощность; в) применение однослойного или многослойного печатного монтажа; г) порядок выполнения внешних электрических связей; д) указания по амортизации и т. п.; е) указания по стандартизации и унификации; ж) прочие указания. Разд. 3 содержит: а) размерный ряд и конструктивное исполнение типовых функциональных модулей, приборов и блоков, принятых для данной темы; б) типовые конструкции модулей, разрешенные к применению из предыду- щих разработок; в) нетиповые конструкции, разрешенные в данной разработке; г) покрытия; д) особенности конструктивного исполнения блоков питания, сигнальных устройств и т. п. В разд. 4 приводятся: а) классы точности и номенклатура допусков и посадок, а также классы чистоты поверхностей деталей механических конструкций; б) перечень крепежных изделий, разрешенных к применению в высокоточ- ных изделиях; в) перечень материалов и особенности их обработки; г) прочие указания. 20
В разд. 5 даются указания по обеспечению: , а) удобства эксплуатации и обслуживания ЭВМ и ее модулей; б) технической эстетики и эргономики; в) санитарно-гигиенических и медико-биологических требований при эксп- луатации (освещенность, чистота воздуха, отопление и т. п.); г) удобства ремонта модулей ЭВМ (быстрая замена неисправных модулей, возможность перепаек и т. д.). В разд. 6 содержатся указания: а) о рядах напряжений и токов, а также их стабильности; б) по экранировке цепей питания и заземлению; в) о способах охлаждения модулей я отвода нагретого воздуха, а также об оборудовании (вентиляторы, насосы, фильтры и т. п.); г) о необходимости кондиционирования воздуха для помещений, о способах отопления помещения, очистки воздуха от пыли и др.; д) о предупреждающих надписях, сигнализации и т. п., а также специфи- ческие требования по технике безопасности н противопожарным средствам; е) о креплении печатных плат, о покрытии электрического монтажа лака- ми, о заливке компаундами и т. п.; ж) об особенностях монтажа отдельных модулей ЭВМ; з) об особенностях составления конструкторской документации, связан- ной с электрическим монтажом. В разд. 7 приводятся: а) требования к технологичности модулей; б) указания по выбору металлов, сплавов, ферритов, электроизоляционных материалов, марок клея, смазок, припоев, гальванических и лакокрасочных покрытий и т. п.; в) указания по технологическим процессам и инструкциям (на сварку, пайку, литье, термообработку и т. п.); г) технологические ограничения и др. В разд. 8: а) указывается место маркировки сборочных единиц; размеры шрифтов; способы нанесения; материалы, применяемые для маркировки, и их цвета и т. п.; б) приводятся типы конструкций укладочных и тарных ящиков и кон- тейнеров; в) даются сведения по упаковке и транспортировке изделий. В разд. 9 приводятся указания, не оговоренные в других разделах РУК, по усмотрению главного конструктора. Разд. 10 оформляется в виде следующей таблицы (табл. 2.2). Таблица 2.2 Шифр докумен- та Наименова- ние документа Эскизный проект Техни- ческий проект Рабочая документация опытного образца на дета- ли сбороч- ные единицы комп- лексы комп- лекты Первая и вторая графы таблицы заполняются в соответствии с ГОСТ 2.102—68, ГОСТ 2.701—68, ГОСТ 2.601—68, ГОСТ 2.602—68. В осталь- ных графах проставляются условные обозначения: документ обязательный; документ обязательный и подлежит согласованию с заказчиком, необходимость Документа устанавливается разработчиком; необходимость документа устанав- ливается разработчиком, но документ согласовывается с заказчиком (в соответ- ствии с ГОСТ 2.902—68). Руководящие указания по конструированию учитываются на всех после- дующих этапах разработки конструкции: при разработке эскизного и техни- ческого проекта и при разработке рабочей документации опытного образца. 21
2.4. Эскизный проект Основная цель разработки эскизного проекта состоит в обосновании приня- тых структурных, конструктивных и других технических решений, позволяющих составить представление о возможности получения образца ЭВМ с параметрами, соответствующими техническому заданию. На этапе эскизного проектирования проводятся: 1. Расчеты, теоретическое и экспериментально-исследовательское решение вопросов, намеченных при разработке технического предложения (аванпроекта). 2. Разработка н сопоставление нескольких возможных вариантов решения поставленной задачи и принятие решения о необходимости использования средств автоматизации проектирования и изготовления ЭВМ. 3. Выбор оптимального, по ряду признаков, варианта, подлежащего даль- нейшей разработке, т. е. выбор главного направления конструирования и реше- ние вопросов сопряжения отдельных составных частей ЭВМ между собой. 4. Макетирование и экспериментальное подтверждение ожидаемых резуль- татов, уточнение технико-экономического обоснования. 5. Обоснование н выбор структурной, логической, функциональной и элект- рической принципиальной схемы опытного образца ЭВМ. Общие требования к выполнению схем регламентируются ГОСТ 2701—68. 6. Разработка компоновочных и художественно-конструкторских эскизов с учетом функциональных особенностей ЭВМ, человека-оператора и среды (объекта или интерьера). Решение вопросов размещения энергопитания, венти- ляции, охлаждения, защищенности от внешних воздействий, ремонта и т. п. 7. Составление перечня необходимых функциональных н унифицирован- ных модулей и узлов. Уточнение предварительных заявок на комплектующие изделия и материалы. 8. Составление технического задания на разработку новых компонентов и модулей, а также контрольно-поверочной и измерительной аппаратуры. 9. Обоснование и выбор языка дли описания структурных алгоритмов и схем. Решение вопросов математического обеспечения. 10. Выбор праиил н порядка присвоения индексных обозначений (шифров) изделиям, составляющим комплекс ЭВМ. 11. Выбор источника питания ЭВМ и интерфейса ввода—вывода ЭВМ. Эвдо12. Эскизнаи разработка конструкции, изготовление н испытания макета 13. Предварительный расчет ЭВМ на заданную надежность и оценка на- дежности, в том числе: а) оценка возможности обеспечения заданных ТЗ требований по надеж- ности, сроку службы и, в случае необходимости, разработка специальных мер (например, резервирование и др.); б) оценка номенклатуры примененных в ЭВМ элементов, разрешенных для использования в подобных разработках, и подготовка предложений для даль- нейшего сокращения номенклатуры, а в случае необходимости подготовка предложений для заказа новых элементов. Расчет надежности приводится в пояснительной записке. 14. Уточнение ТЗ на тему в целом и ТЗ смежным организациям по резуль- татам эскизного проектирования. 15. Составление актов стандартизационной и метрологической экспер- тизы проекта. 16. Составление описания ЭВМ и пояснительной записки к эскизному про- екту. При защите эскизного проекта производится очередное уточнение ТЗ. Пояснительная записка по эскизному проекту состоит из следующих ос- новных разделов: введение, назначение и область применения ЭВМ, ведомость соответствия параметров разрабатываемой ЭВМ требованиям ТЗ, структурная, логическая, функциональная и принципиальная схемы ЭВМ и другие доку- менты, характеризующие показатели ЭВМ. В ведомость эскизного проекта записываются все конструкторские доку- менты, вновь разработанные н заимствованные из других проектов. 22
Правила выполнения всех текстовых документов регламентируются ГОСТ 2105—68 и ГОСТ 2106—68. После согласования и утверждения эскизного проекта в установленном порядке он принимается в качестве основы для разработки технического про- екта. 2.5. Технический проект Технический проект — совокупность конструкторских документов, в кото- рых содержатся окончательные технические решения, позволяющие составить полное представление об ЭВМ и ее составных частях, а также о системе мате- матического обеспечения. Целью технического проектирования является: — теоретическая и экспериментальная проверка схемных, конструктивных и технологических решений; — разработка технической документации в объеме, обеспечивающем последую- щую разработку конструкторской документации для изготовления опытного образца ЭВМ. На стадии разработки технического проекта выполняются следующие ра- боты: 1. Уточняются принципы работы ЭВМ и ее составных частей, структура и система команд, технические характеристики отдельных устройств и машины в целом па основе проведенных расчетов или испытаний макетов. 2. Разрабатывается структурная схема ЭВМ, функциональные и принци- пиальные электрические схемы и общие виды устройств ЭВМ. Проводится раз- работка рабочих чертежей. Уточняется количество подсоединяемых УВВ. 3. Уточняется и отрабатывается система математического обеспечения (сис- тема стандартных и типовых программ, интерпретирующие системы, система операций (микропрограмм, процедур), система наладочных и контрольных про- грамм — тестов для отладки, поиска и обнаружения неисправностей в ЭВМ, временные диаграммы решения частных и общего алгоритмов для всех режимов работы). 4. Производится расчет ЭВМ на заданную надежность и окончательно вы- бирается метод оценки результатов проверки надежности. 5. Разрабатывается технология изготовления составных частей ЭВМ. Изготовляются и испытываются образцы основных компонентов ЭВМ, таких как: ТЭЗы, ферритовые матрицы, рамы, шкафы и др. 6. Уточняются методы монтажа модулей, узлов и межсоединений (одно- слойный или многослойный печатный монтаж, многослойные межсхемные раз- водки, гибкие шлейфы и др.). 7. Ведется разработка средств автоматизации проектирования и изготовле- ния ЭВМ. 8. Производится выбор номинальных параметров дискретных элементов, используемых в конструкции, как например: конденсаторов, резисторов, индук- тивностей, трансформаторов и дросселей, установочных и коммутирующих изде- лий. 9. Составляются проекты ТУ на узлы, блоки и другие сборочные единицы ЭВМ. 10. Выполняются пространственные компоновочные эскизы, позволяющие оценить паразитные связи, тепловые режимы, удобство монтажа, ремонта и эксп- луатации. 11. Разрабатываются кинематические схемы устройств ввода—вывода. 12. Выполняются расчеты точности УВВ и периферийного оборудования. 13. Изготавливаются узлы и блоки в металле и доводятся до соответствия проекту ТУ. 14. Проводятся контрольные испытания узлов и блоков ЭВМ. 15. Проверяется и оценивается: а) технологичность конструкции; б) соответствие применяемых элементов требованиям, предъявляемым к из- делию, н наличие их в перечнях электрорадиоэлементов и функциональных узлов и модулей, разрешенных к применению; 23
в) степень соответствия современному уровню микроэлектроники и требо- ваниям комплексной микроминиатюризации; г) степень унификации и стандартизации разрабатываемой аппаратуры; д) эффективность и правильность примененных средств контроля. Все расчеты должны быть выполнены на формате 12 по ГОСТ 2301—68, при этом основную надпись и дополнительные графы к ней выполняют в соот- ветствии с требованиями ГОСТ 2104—68. Расчеты должны содержать эскиз или схему рассчитываемого изделия, задачу расчета, данные для расчета, условия расчета, сам расчет и заключение. Выполнение технического проекта опытного образца является завершаю- щим этапом проектной части разработки ЭВМ. В состав материалов, предъявляемых при защите технического проекта, в соответствии с ГОСТ 2102—68 обычно входят следующие документы: а) копия утвержденного ТЗ на разработку; б) пояснительная записка к проекту; в) чертежи: сборочный, общего вида, габаритный, специфичных деталей и сборочных единиц (при необходимости); г) схемы: функциональная, структурная (состав аппаратуры опытного образца), принципиальная электрическая (блоков, приборов), схема электри- ческих соединений, кинематическая и др. д) протоколы лабораторных испытаний макета изделия (если он подлежит макетированию) в целом или отдельных его частей; е) таблицы, расчеты и другие документы (графики, диаграммы, ведомости и т. п.); ж) перечень примененных новых материалов, полуфабрикатов и комплек- тующих изделий и оформленные в установленном порядке разрешения иа их применение; з) перечень использованных изобретений и заявок на предполагаемые изо- бретения, сделанные в процессе разработки; и) ТЗ или ТУ на новые материалы, полуфабрикаты и комплектующие изделия, предварительно согласованные с исполнителями; к) тактические и технико-экономические данные комплекса; л) перечень специальной контрольно-измерительной и испытательной аппаратуры, необходимой для проверки и эксплуатации и при ремонте раз- рабатываемого объекта, материалы по оценке контроля и ремонтопри- годности; м) материалы по оценке технологичности разработки, трудоемкости и стои- мости изготовления изделия в целом и выполнения отдельных видов работ (металлообработка, сборка и монтаж, регулировка и настройка) при достижении необходимых масштабов производства, удельного веса ручного труда по каж- дому виду работ; и) акт экспертизы уровня стандартизации и унификации в разработанном объекте и обоснования к применению оригинальных конструктивных и схемных решений при наличии аналогов; о) карты рабочих режимов на радиоэлементы, функциональные узлы, микро- модули и др.; п) карта технического уровня и качества изделия; р) ведомость соответствия разработанного изделия утвержденному ТЗ; с) ведомость технического проекта. Технический проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки рабочей конструкторской докумен- тации. 2.6. Рабочий проект Заключительной стадией конструирования является разработка опытных образцов (рабочего проекта). На этой стадии разрабатывается полный комплект конструкторской документации (рабочие чертежи, по форме и объему соответст- вующие ЕСКД; принципиальные, логические, монтажные, схемы расположения; схемы соединений; кинематические схемы; инструкции, технические условия, алфавиты и коды; диаграммы алгоритмов; временные диаграммы; диаграммы 24
микропрограммной логики и т. п.), разрабатывается технология изготовления составных частей и ЭВМ в целом. При создании рабочего проекта предусматривается, в первую очередь, раз- работка схемной части устройства. На базе схем разрабатываются чертежи уст- ройств, узлов и деталей. Опытный образец ЭВМ изготовляется с целью: а) окончательного определения технических и эксплуатационных характе- ристик разработанного изделия в процессе проведения испытаний; б) проверки показателей эксплуатационной надежности (помехозащищен- ности, радиационной стойкости, контроля и ремонтопригодности) разрабатывае- мой аппаратуры и безопасности при эксплуатации; в) проверки и отработки технической документации; г) определения необходимости составления дополнительной технической до- кументации (инструкций по настройке, монтажу, регулировке, формы паспортов формуляров и др.) для изготовления опытной партии, эксплуатации и ремон- та ЭВМ, Изготовление опытного образца сопровождается изготовлением минимально необходимого технологического оснащения. Приемо-сдаточным и типовым испытаниям должны подвергаться составные части ЭВМ собственной конструкции: узлы, блоки, устройства и другая аппа- ратура, входящая в состав разработки. Объем и порядок проведения приемо- сдаточных и типовых испытаний определяются ТУ иа эту аппаратуру. Предва- рительные (заводские) испытания могут проводиться на месте изготовления ЭВМ или на объекте, т. е. в вычислительном комплексе, если испытуемая ЭВМ явля- ется составной частью вычислительного комплекса. Государственным испыта- ниям подвергаются универсальные ЭВМ общего назначения, которые разрабатываются без привязки к конкретной системе. Государственные ис- пытания проводятся с целью всесторонней проверки опытного образца ЭВМ на соответствие техническим требованиям в условиях, максимально приб- лиженных к действительным условиям эксплуатации, для определения возможности передачи ЭВМ в серийное производство. Эти испытания про- водятся на месте изготовления ЭВМ. По результатам государственных испытаний производится корректировка технической документации для передачи ее на завод, предназначенный для се- рийного производства ЭВМ. Межведомственным (совместным) испытаниям под- вергаются ЭВМ специального назначения, входящие в конкретную систему, для определения возможности передачи системы и ЭВМ в серийное производство. Для проведения заводских, государственных и межведомственных (совмест- ных) испытаний составляется программа, в которой указывается объем и поря- док проведения этих испытаний. Для проведения испытаний представляются: — опытный образец ЭВМ; — утвежденный технический проект; — комплекс сервисной и вспомогательной аппаратуры; — комплекс упаковочной тары; — комплекс конструкторской документации (КД); — программа и план-график проведения испытаний. Испытания проводятся специальной комиссией, утвержденной в установ- ленном порядке. Результаты испытаний оформляются актом. Научная организация труда при создании современных ЭВМ требует чет- кого планирования всех этапов работы. При этом необходимо провести объек- тивное обоснование вероятности выполнения работ в наыеченные сроки. Одним из наиболее прогрессивных методов планирования является метод сетевого пла- нирования и управления (СПУ), обеспечивающий наглядную логическую вре- менную зависимость между запланированными этапами работ. 2.7. Краткий обзор методов конструирования ЭВМ На выбор принципа конструктивного исполнения ЭВМ оказывают влияние следующие основные факторы: требования, предъявляемые к конструкции, на- значение ЭВМ, элементная база, метод производства и технологические ограии- 25
чения и т.п. Из перечисленных факторов наибольшее влияние иа конструкцию оказывает система элементов, принятых в основу схемотехники ЭВМ. Основной конструктивной единицей стационарных ЭВМ первого, второго и третьего поколения является блок, иногда называемый ячейкой или типовым элементом замены (ТЭЗ). Габаритные размеры блоков примерно одинаковые. Основное различие между блоками ЭВМ разных поколений состоит в содержа- нии схем, которые предполагается разместить в блоке. Так, например, в ЭВМ первого поколения ламповая ячейка, как правило, содержала до одного логиче- ского элемента, ячейка ЭВМ второго поколения (полупроводниковые элементы)— до нескольких логических элементов; ТЭЗ (ячейка) — ЭВМ третьего поко- ления (интегральные схемы) может содержать до нескольких десятков ло- гических элементов. Таким образом, основные конструктивные единицы—блоки (ячейки)—в машинах разных поколений отличаются друг от друга разной функ- циональной значимостью. Переходы от ламп к полупроводниковым приборам, а в дальнейшем к ин- тегральным схемам в конструкциях вызваны требованиями снижения габари- тов аппаратуры, потребляемой мощности и повышения надежности ЭВМ, содер- жащей большое количество компонентов. Уменьшение размеров элементов свя- зано с требованием более плотной их упаковки в конструкциях, а это в свою очередь потребовало разработки принципиально нового метода электрических соединений элементов — печатного монтажа. Печатный монтаж позволяет по- лучить более высокую плотность электрических соединений по сравнению с на- весным монтажом и улучшает отвод тепла, выделяющегося в элементах маши- ны. Наличие печатного монтажа, основанного на фиксации связей между элементами, позволяет снизить случайные помехи, а также получить хорошую повторяемость монтажа в серийном или массовом производстве печатных плат. Конструктивно блоки (ячейки, ТЭЗы) размещаются в шкафах. Устройство ЭВМ первого поколения состояло из нескольких шкафов, при разработке ЭВМ второго поколения старались выбрать размеры блока таким образом, чтобы в шкафу 'разместилось устройство. В шкафу ЭВМ третьего поколения может раз- меститься несколько устройств. Устройства ЭВМ, размещенные в определенном порядке, образуют модель ЭВМ. Такая конструкция используется и в ЭВМ специального назначения. При конструировании ЭВМ авиакосмического наз- начения и других малогабаритных машин используются методы исполнения ап- паратуры в виде «книжной» конструкции, «страницей» которой является много- слойная печатная плата. В книжной конструкцив платы укрепляются на специальных шарнирах или «корешках» и могут поворачиваться на определенный угол, обеспечивая возможность доступа к любому элементу платы. Достоинством книжной конст- рукции является отсутствие промежуточных разъемов для связей внутри ма- шины, что значительно сокращает объем аппаратуры и повышает надежность ЭВМ. Элементной базой современных ЭВМ (третьего поколения) являются инте- гральные схемы. Внедрение интегральной схемотехники ставит новые задачи прн конструировании и производстве ЭВМ. В первую очередь следует отметить, что интегральная схемотехника связана со специфичными технологическими процессами, в которых используются оборудование и оснастка, специально раз- работанные только для производства конкретных схем. В связи с этим остро ста- вится вопрос о повышении качества конструкторской документации, на основе ко- торой строится производство интегральных микросхем. С другой стороны, не- прерывный прогресс в области интегральной схемотехники приводит к частой смене элементной базы цифровой техники, что, естественно, ограничивает сроки конструирования ЭВМ. Повышение качества конструкторской документации и снижение затрат времени на проектирование становится возможным прн ав- томатизации наиболее трудоемких этапов конструирования электронных узлов ЭВМ. Принципы конструирования механических деталей и узлов ЭВМ сущест- венно отличаются от методов конструирования электронных узлов. Принципы конструирования механических и электромеханических детален н узлов ЭВМ целиком заимствованы из точного приборостроения и машинострое- ния и носят название кинематического метода конструирования. Рассмотрим некоторые методы, которые используются прн конструировании механических узлов ЭВМ. 26
2.8. Кинематический метод конструирования механических узлов и устройств Этот метод широко используется при конструировании механических уст- ройств ЭВМ: блоков дисковой памяти, магнитных барабанов, алфавитно-цифро- вого печатающего устройства, устройств ввода и вывода информации и многих других механических конструкций периферийного оборудования ЭВМ. В основу метода положена стуктура механических связей между элемента- ми конструкции. Эта структура представляет собой систему опорных точек (ли- ний, плоскостей или поверхностей), число и размещение которых зависит от за- данных степеней свободы н способа касания поверхностей. Физическая определенность связей структуры обеспечивается постоянными силами или формами, фиксирующими эти элементы конструкции в опорных точ- ках. Сущность конструирования кинематическим методом сводится: а) к отысканию места размещения опорных точек (линий, плоскостей, по- верхностей); б) к выбору в них металлических подвижного н неподвижного контактов (или контактной линии). Методы выбора геометрических форм поверхностей деталей, определение размеров поверхностей базовых, рабочих н свободных элементов, принципы кон- струирования соединения деталей, методы и принципы компоновки механиче- ских конструкций, в том числе сложных систем, изложены в трудах канд. техн, наук В. В. Кулагина и других ученых [1, 2]. К деталям н соединениям деталей механических узлов ЭВМ обычно предъ- являются два типа требований: 1) высокая степень точности взаимного расположения и перемещения де- талей или способность к длительному сохранению параметров, зависящих от рас- положения элементов конструкции. Силовые нагрузки, как правило, при этом могут быть незначительны; 2) наличие высоких силовых нагрузок на элементы конструкции и значи- тельность скоростей перемещения частей механизма. В завнснмостн от требований элементы конструкции рассчитываются на точ- ность или иа силовую нагрузку. Методы расчета точности и силовой нагрузки подробно изложены в работах [7, 11]. 2.9. Топологический метод конструирования сборочных единиц ЭВМ Принципы конструирования электронных узлов ЭВМ непрерывно совер- шенствуются. В настоящее время наибольшее распространение имеет тополо- гический метод конструирования. Этот метод конструирования находит широкое применение, в первую очередь, при разработке гибридных интегральных микро- схем и при проектировании многослойного печатного монтажа. Этот метод, види- мо, найдет широкое применение при конструировании больших интегральных схем (БИС). Рассмотрим метод разработки топологических чертежей на примере гибрид- ных интегральных микросхем. При разработке топологического чертежа: — определяется схема взаимного размещения элементов, изготовляемых методами пленочной технологии, н навесных элементов, а также разрабатывают- ся линии связи между элементами и выводами схемы; — рассчитываются геометрические размеры и выбираются окончательные формы пленочных элементов; — компонуются элементы схемы на плате; — оформляется комплект топологических чертежей. При разработке топологического чертежа принимаются во внимание: а) требования, предъявляемые к общей компоновке интегральной микро- схемы, б) особенности реальной электрической схемы, в) технологические возможности производства н конструкторско-техноло- гические ограничения. 27
Процесс разработки топологического чертежа условно можно разделить на четыре основных этапа. 1. Разработка схемы взаимного расположения и соединений элементов на плате. 2. Расчет геометрических размеров элементов, получаемых методами пле- ночной технологии. 3. Размещение и выбор окончательной формы пленочных элементов и оформление чертежа размещения на подложке. 4. Оценка качества разработки топологии микросхемы. Рассмотрим сущность каждого этапа. / a man. Разработка схемы взаимного расположения и соединения элементов. Исходные данные: а) принципиальная электрическая схема со спецификацией элементов; б) требования к конструкции и электрической схеме и методам изготовле- ния; в) конструктивные параметры навесных элементов; г) номинальные значения и предельные отклонения основного параметра напыляемых элементов; д) максимальная расчетная мощность рассеяния (для резисторов) и макси- мальное рабочее напряжение (для конденсаторов). Для импульсных схем не- обходимо также знать средние за период значения мощностей рассеяния; е) рекомендации о взаимном расположении отдельных групп элементов микросхем с учетом особеннестей работы схемы; ж) специальные требования к параметрам пленочных элементов, например: — tg 6 (нли добротность) конденсатора на определенной частоте; — добротность пленочного индуктивного элемента на заданной частоте; — диапазон и шаг перемещения регулируемых элементов; — требования к расположению отдельных контактных площадок. з) данные о габаритных размерах, конструкции и расположении выводов, применяемых в схемах навесных элементов. Схема соединений разрабатывается в следующей последовательности: 1) на принципиальной электрической схеме выделяются участки, которые будут выполнены методами пленочной технологии, и участки, реализуемые на- весными элементами. Уточняются линии связи; 2) на отведенном участке располагаются пленочные элементы; 3) анализируются достоинства н недостатки схем соединений и при необ- ходимости производится корректировка схемы. По возможности уменьшается число пересечений пленочных проводников, сокращается нх длина и т. п. Схема получается более компактной, если удается наиболее близко располо- жить элементы, имеющие между собой наибольшее число связей, и используется принцип размещения питающих проводников. Конкретные величины минимальных расстояний между элементами схемы и конструкции; величины перекрестий элементов, в зависимости от метода изго- товления; геометрические параметры элементов (длина, толщина, зазоры, из- гибы и др.); допустимый разброс параметров и другие технологические ограни- чения— приводятся в отраслевых стандартах, с учетом конкретного типа микро- схем. Прн разработке топологического чертежа гибридной интегральной микро- схемы принимаются во внимание также следующие соображения: 1) с целью теплоотвода пленки резистора, как правило, располагаются в пер- вом слое, непосредственно на поверхности подложки; далее наносятся металли- ческие пленки межсоединений и (или) нижние электроды конденсаторов, затем — изолирующие пленки; 2) необходимо учитывать совместимость технологических режимов. Плен- ки, требующие более высоких температур, напыляются первыми; 3) минимальные размеры пленочных элементов зависят от; — схемотехнических параметров, — разрешающей способности фотооборудования, — разрешающей способности светочувствительных материалов, — процесса фотолитографии, — характеристик материала; 28
4) геометрические размеры подложки выбираются стандартными, напри- мер 48 X 60 мм или кратными этому размеру. Если же унифицированный ряд модулей создается впервые, то размер подложки выбирается исходя из макси- мальной плотности упаковки элементов и допустимой мощности рассеяния; 5) далее разрабатывается топология элементарных ячеек электрической схемы, как например триггер, схема ИЛИ—НЕ и т. п., которые компонуются на поле подложки; 6) число слоев должно быть минимальным. В пленочных схемах из-за раз- ности коэффициентов линейного расширения возникают напряжения. По мере увеличения количества слоев суммарное напряжение возрастает. С другой стороны, для образования пленочной схемы необходимо, чтобы отдельные слои обладали адгезией, т. е. определенной силой отрыва пленки от подложки (или другого слоя). Величина адгезии схемы определяется суммой сил отрыва каждого слоя. Предельное число слоев схемы находится из соотношения л = /а//пн, где п теоретически допустимо до 25 слоев; [а— адгезия (сила отрыва пленки от под- ложки); fnB — среднее значение величины поверхностного натяжения; 7) при разработке топологии также учитываются: а) метод получения эле- ментов схемы в процессе производства; б) очередность нанесения слоев (с учетом температуры и теплофизических констант материала, влияния теневого эффек- та и наплывов, неплотности прилегания маски к подложке и т. п.); в) воз- можность напыления через 2 и более масок; г) метод получения контактных площадок определенных геометрических размеров для контактирования диск- ретных активных элементов и внешних выводов (пайка, термокомпрессионная сварка и т. п.); При максимальном несовмещении не должно быть коротких замыканий, разрывов, влияния последующих слоев на номинальное значение пассивных эле- ментов; 8) элементы пассивных схем, а также изоляции, выполняемые из одного и того же материала, должны по возможности располагаться в одном слое или в минимальном числе слоев. Для измерения номиналов пленочных элементов микросхемы и контроля ее режимов должны быть предусмотрены контактные площадки; 9) конфигурация и геометрические размеры отдельных слоев пленочной схемы, выполняемые из одного и того же материала и повторяемые в схеме неод- нократно, должны быть одинаковыми; 10) топология должна предусматривать метку на поле подложки, опреде- ляющую положение трафарета и положение схемы при контроле параметров и монтаже; И) диэлектрические пленки, служащие для разделения токопроводящих или резистивных слоев, должны надежно перекрывать разделяемые слои, с уче- том суммарных технологических погрешностей совмещения; 12) тонкопленочные слои, формирующие отдельные элементы схемы, пло- щадки для дискретных навесных элементов и внешних выводов, а также изоля- ционные слои должны быть одинаковыми для всего ряда схем (при этом, естест- венно, будет некоторая избыточность неподключенных элементов). Унификация элементов схем позволяет значительно облегчить технологи- ческий процесс, сводит к минимуму номенклатуру технологических приспособ- лений (трафаретов), сокращает производственный цикл, способствует хорошей воспроизводимости и высокой надежности схем; 13) при разработке топологии следует сводить к минимуму возможность появления паразитной емкости и индуктивности. Наиболее нежелательными являются емкости между внешними выводами; 14) увеличение числа слоев схемы позволяет значительно сократить объем схемы, но вызывает при этом значительные технологические трудности. Выходом из создавшегося положения может быть стремление к максимальному использо- ванию площади подложки при минимальном числе слоев; 15) если низкоомные (менее 100 Ом) и высокоомные резисторы, а также кон- денсаторы малых (менее 100 пФ) и больших емкостей изготавливаютя одновре- менно, то погрешности в изготовлении элементов с малыми номиналами выше; 29

Рис. 2.1 et г. Варианты расположения периферийных контактных площадок.
Ряс. 2.к д, е. Варианты расположения периферийных кон1аатных ал ища до к.
ж Рис. 2.1. ж, з. Варианты расположения периферийных контактных площадок.
16) не следует проектировать пленочные резисторы о числом квадратов ме- нее 0,1 и конденсаторы с площадями перекрытия обкладок менее 0,'5 X 0,5 мм и суммарной площадью обкладок конденсаторов на плате более 2 см2; 2 smart. Расчет геометрических размеров элементов, получаемых метода- ми пленочной технологии (см. гл. 14). Исходные данные: а) перечень н характеристика элементов схемы (номинальные значения и предельные отклонения); б) требования к конструкции и электрической схеме; в) технологические данные. Контактные площадки (КП) обычно располагаются симметрично по двум или четырем сторонам платы микросхемы. Допускается объединение нескольких контактных площадок в одну. Минимальный размер контактной площадки (в мм) в зависимости от шага, выбирается по табл. 2.3. Для удобства монтажа и эксплуатации каждую десятую площадку следует выделить путем увеличении ее размера на 0,35 мм в сторону технологических по- лей и на 0,2 мм при ширине технологическо- го поля, равной 0,5 мм. Варианты располо- жения контактных площадок иллюстрирует рис. 2.1. Максимальное количество контактных площадок по сторонам типовых плат микро- схемы приведено в табл. 2.4. Методика расчета пленочных элементов изложена в гл. 14. В результате расчетов определяется: у резисторов — сопротивление квадрата резистивной пленки, ширина и чис- ло квадратов резистора; у конденсаторов — удельная емкость, число обкладок и площадь верхних обкладок; у пленочных индуктивных элементов — ширина и толщина токопровода, количество витков, величина зазора между витками и габаритные размеры. * 3 Таблица 2.3 Шаг, мм Размер КП, мм 0,625 0,4 X 0,4 1,25 1 Х0,4 2,5 2X0,4 Таблица 2.4 Метод располо- жения контактных площадок Размер подложки» мм Шаг, мм Макси- 1 мальное | число кон- тактных площадок Метод располо- жения контактных площадок Размер подложки, мм Шаг, мм Макси- мальное число кон< тактных площадок 60 0,625 92 48*> 0,625 58 1,25 46 1,25 29 Двустороннее 48 0,625 1,25 72 36 Четырехсторон- нее 24*> 0,625 1,25 26 13 30 0,625 44 30*> 0,625 34 1,25 42 1,25 17 *> Размеры меиьшеб стороны платы. При расчете геометрических размеров пленочных проводников ограничи- ваются выбором сопротивления квадрата проводящей пленки н ориентировочным определением ширины проводников цепей питания. 3 этап. Размещение и выбор окончательной формы пленочных элементов. Исходные данные: а) требования, предъявляемые к электрической схеме, к конструкции и технологии изготовления; б) схема соединения элементов; в) размер подложки; г) геометрические размеры пленочных элементов; д) конструкторско-технологические требования и ограничения. 84
Топологические чертежи микросхемы выполняются, как правило, в прямо- угольной системе координат. На миллиметровой бумаге в масштабе 10 : 1 (или 20 : 1) вычерчиваются участки пленок каждого слоя. Далее изготовляются чер- тежи каждого слоя. Навесные элементы изображаются с соблюдением порядка расположения выводов. При вычерчивании необходимо следить за тем, чтобы пленочные про- водники отличались от проволочных (выводов навесных элементов, навесных перемычек), места соединения их обозначают условно (контактные площадки). Следут избегать пересечения с начерченными ранее проводниками. Как прави- ло, пленочные элементы должны иметь прямоугольную форму. При разработке топологического чертежа для метода напыления через маску необходимо учитывать выбранную систему прижимных перегородок. При анализе топологического чертежа обращают внимание иа: — использование наиболее простых форм элементов; — равномерность размещения элементов на плате; — обеспечение удобств при выполнении сборочных операций; — увеличение размеров контактных площадок; — расширение допусков на совмещение слоев и т. п. 4 этап. Оценка качества разработанного топологического чертежа. Разработанный топологический чертеж должен удовлетворять: а) техническим требованиям, предъявляемым к электрической схеме, к конструкции, технологии изготовления н методам контроля; б) возможности экспериментальной проверки электрических параметров элементов схемы. Топологический чертеж должен соответствовать принципиальной электри- ческой схеме. Он должен быть составлен таким образом, чтобы для изготовления микросхемы требовалась наиболее простая и дешевая технология. Если разра- ботанный чертеж не удовлетворяет заданным требованиям, вносятся соответ- ствующие коррективы. 2.10. Нормы и требования при конструировании топологических чертежей Топологические чертежи выполняются в прямоугольной системе коорди- нат. Для выбора элементов конструкции гибридных микросхем, изготовленных методами фотолитографии или напыления через маску (на основе тантала), пользуются данными табл. 2.5. Таблица 2.5 Параметр конструкции Предельное значение Расстояние от верхних обкладок конденсаторов, индуктивных эле- ментов и пересечений пленочных проводников до места установки на- весных элементов ие менее 0,5 мм Минимальное расстояние от края навесного элемента до контакт- ной площадки для приварки проволочного вывода 600 мкм Длина проволочных выводов ие более 5 мм Минимальное расстояние между навесными проводниками и между навесными элементами (однотипные элементы с гибкими выводами могут быть установлены, если ие нарушается работоспособность схемы) 300 мкм Минимальное расстояние навесного элемента от края платы микро- схемы 0.4 мм 35
Продолжение табл. 2.5 Параметр конструкции Предельное значение Минимальное расстояние проволочного вывода от открытого гтле- 200 мкм ночного проводника (или навесного проводника) Величина перекрытия совмещаемых в процессе производства слоев не менее: при фотолитографии 100 мкм напылением через маску 200 мкм комбинированный способ (напыление и фотолитография) 200 мкм Обкладки пленочного конденсатора должны выступать не менее: 200 мкм нижняя обкладка за край верхней диэлектрик за край нижней обкладки 100 мкм диэлектрик — в месте вывода верхней обкладки (за край 200 мкм нижней) Расстояние от края диэлектрика до мест соединения выводов об- 300 мкм кладок конденсаторов с другими элементами Допустимая в зависимости от метода изготовления пленочных рези- сторов: минимальная ширина при фотолитографии 100 мкм при напылении через маску 200 мкм на основе тантала 50 мкм минимальная длина при фотолитографии (и иа основе тантала) 100 мкм при напылении через маску 300 мкм Т а б л и ц а 2.6 Размер, мкм Отклонения от номинала, % Размер, мкм Отклонения от номинала, % напыление фотолито- графия напыление фотолито- графия Ширина Длина 100 — ±10 100 —. ±15 200 ±10 ±10 200 — ±15 300 ±10 ±5 300 ±15 ±ю Таблица 2.7 Параметр конструкции Предельное значение Ширина зазора между участками изогнутых резисторов не менее 300 мкм Отношение длины зазора изогнутого резистора к ширине 10 Отношение длины щели в маске к ширине этой щели в трафарете (маске) В зависимости от метода изготовления минимальная ширина пле- ночных проводников; 50 при напылении 100 мкм при фотолитографии и па основе тантала 50 мкм 36
Таблица 2.8 Метод производства Длина пленоч- ного элемента ие более, мм Минимально-допусти* мое расстояние между элементами, мкм При напылении через маску в одном слое: комбинированный способ фотолитография При напылении через маску в разных слоях: комбинированный способ фотолитография Расстояния между контактными площадками дли приварки и припайки проволочных вы- водов: при диаметре проволочных выводов 30—50 для приварки для припайки Размеры контактных площадок дли контроля параметров пленочных элементов 2 10 200 100 200 100 200 200 X 250 400 X 400 200 X 200 Точность изготовления сопротивлений пленочных резисторов (в %) в зави- симости от метода их изготовления может быть определена из данных табл. 2.6. Геометрические размеры конструкции пленочных резисторов определяются из табл. 2.7. Расстояния между пленочными элементами в зависимости от метода из- готовления определяются из табл. 2.8 2.11. Методы ускорения разработки и компоновки чертежей электронных схем ЭВМ Процесс разработки чертежа электронных схем состоит из отдельных эта- пов; из компоновки, вычерчивания, оформлении и т. п. На каждом этапе возмож- но использование приемов, сокращающих общий цикл разработки: 1. Машинное проектирование, при котором с помощью ЭВМ и спе- циальных программ производится оптимальная расстановка навесных эле- ментов на плате и разводка (трассировка) печатных проводников. Подробнее этот вопрос рассмотрен в гл. 3. 2. Аппликация и объемное моделирование, упрощающие процесс компо- новки иавесиых элементов иа печатных платах. Сущность метода аппликаций состоит в следующем: все стандартные, уни- фицированные и нормализованные детали, которые используются в типовом элементе замены (конструктивный модуль второго уровня), вычерчиваются в трех проекциях в масштабе 1 : 1, такие проекции деталей заготавливаются за- ранее в необходимом количестве. Приступая к компоновке, конструктор кноп- ками прикалывает к полю чертежа вырезанные проекции деталей. Это позволяет при небольшой затрате времени путем перемещения вырезанных проекций де- талей по полю чертежа, стеклу или столу из магнитного материала максималь- но приблизиться к оптимальному расположению деталей модуля. После этого аппликации снимаются, а иа их месте вычерчиваются соответствующие проек- ции деталей и элементов. Применение такого метода позволяет значительно сократить время на про- изводство компоновочных работ. Легко может быть определен коэффициент заполнения платы. 3. Сущность метода объемного моделирования состоит в том, что созда- ются объемные модели тех узлов и деталей модуля ЭВМ, габаритные размеры 37
которых известны (таких, как конденсаторы, резисторы, интегральные схе- мы, объемные механические узлы и др.)- Объемные модели изготовляются из твердой бумаги или картона в виде коробочек и цилиндров соответствующих га- баритных размеров. Небольшие детали могут изготавливаться из пластилина, а если есть возможность, то в качестве моделей можно использовать и реальные детали производства. Объемные модели располагаются в пространстве в соответствии с выбран- ным вариантом формы модуля и принципом компоновки, при этом выявляется конфигурация шасси, отдельных узлов и деталей, уточняются общие размеры модуля. Метод объемного моделирования по сравнению с методом аппликаций дает более наглядное представление о будущей конструкции электронного узла. Недостатком этого метода является кропотливая и трудоемкая работа по созданию объемных моделей всех деталей и узлов. Однако практика показала, что этот недостаток полностью окупается, так как удается без многократных переделок опытных образцов найти наиболее оптимальную конструкцию мо- дуля. Еще больший выигрыш во времени можно получить, если элементы модели изготавливать из легкообрабатываемого пенопласта с ферритовой (магнитной) массой. Такие элементы легко перемещаются по плате заданных размеров и удер- живаются в заданном положении без дополнительного крепления. Сокращению сроков разработки ЭВМ способствуют современные средства техники. Приемы ускоренного изготовления чертежей электронных узлов следует выбврать с учетом особенностей разрабатываемой конструкции. 2.12. Роль унификации и стандартизации в конструировании ЭВМ 1. Эффективность унификации и стандартизации конструкторских разрабо- ток ЭВМ двух первых поколений. Необходимость в сокращении сроков раз- работки и освоения массового производства ЭВМ, состоящих из большого числа элементов, особенно остро ставит вопрос о проведении унификации и стандарти- зации конструкторских разработок. Экономический эффект от унификации и стандартизации, как известно, складывается из следующих основных факторов: а) сокращения расходов иа разработку технической документации; б) возможности использования работников более низкой квалификации при выполнении рабочих чертежей, составлении схем и т. д.; в) снижения расходов на изготовление и испытание как опытных образцов, так и изделий серийного производства, обусловленного сокращением типораз- меров изделий и увеличением партии выпускаемых изделий; г) снижения расходов при эксплуатации изделий, обусловленного повы- шением надежности и срока службы стандартизованного изделия, упроще- нием ремонта и замены вышедших из строя модулей, узлов и субблоков, удоб- ством пользования упрощенной и сокращенной эксплуатационной докумен- тацией. Эффективность унификации только по одной из разработок ЭВМ иллюстри- рует табл. 2.9, а результаты унификации электрорадиоэлементов — табл. 2.10. Таблица 2.9 Узлы конструкции Количество разнотипных изделий. % до унифика- ции после унифи- кации Заимствованные 15 85 Оригинальные 60 — Частично заимствованные 25 15 38
Таблица 2.10 Наименование элемента Количество разнотипных элемен- тов, % до унификации после унификации Резисторы 72 18 Конденсаторы ПО 14 Транзисторы 63 22 Диоды 134 21 Установочные изделия 89 13 Присоединительные изделия 77 10 Коммутационные изделия 36 10 Трансформаторные дроссели 23 11 Реле 203 11 Принципы конструирования ЭВМ первого и второго поколений были ос- нованы, главным образом, на индивидуальном и интуитивном подходе разработ- чика. Разработка вычислительных машин второго поколения производилась по различным нормативно-техническим документам, не увязанным в единую систему. Вследствие этого все существующие ЭВМ второго поколения отлича- ются неоправданным разнообразием, дублируют друг друга и несовместимы между собой. Только в последние годы были подвергнуты унификации и стандар- тизации наиболее стабильные объекты вычислительной техники (второго по- коления), как например, перфоленты и перфокарты, общие технические требо- вания к периферийным устройствам, устройства ввода — вывода и алфавитно- цифровые коды для кодирования информации. Разработка конструкций машин третьего поколения возможна толь- ко на единой конструкторско-технической основе, определяющей единство состава и правил оформления конструкторской документации. 2. Унификация и стандартизация ЭВМ третьего поколения. Основными за- дачами стандартизации при создании современных средств вычислительной тех- ники и, в первую очередь, ЭВМ третьего поколения являются: — сокращение сроков проектировании и подготовки производства при за- пуске изделий в производство: — обеспечение программной, информационной и технической совместимо- сти средств ВТ; — обеспечение агрегатного метода построения модулей и устройств; — установление необходимых общих технических требований для групп изделий вычислительной техники (стационарных, общего назначения, специа- лизированных и т. п.); — установление необходимых качественных показателей всех изделий и контроль этих показателей; — создание конкурентоспособных ЭВМ для внешнего рынка; — обеспечение агрегатного метода создания ЭВМ за счет установления взаимозаменяемых модулей (устройств, блоков, ТЭЗ); — создание иерархии интерфейсов (функциональных и конструктивных); — удешевление создания и производства элементов машин и ЭВМ в целом. Для решения этих задач в пределах каждой разработки необходима систе- ма взаимоувязанных стандартов, которая обеспечила бы оптимальное сочетание норм, правил и требований. Для каждой конкретной разработки эта система представляет собой сово- купность государственных и отраслевых стандартов. Кроме перечисленных специфических для средств вычислительной техники норм, правил и требований, стандартами регламентируются: этапы разработки, система конструкторской документации, допуски и посадки, крепеж, резьбы, общие конструкторские нор- мы, ряды питающих напряжений и многое другое. Поэтому одним из элементов начального этапа проектирования изделий яв- ляется установление необходимой номенклатуры стандартов, распространяю- щихся па данную разработку. Одновременно с этим следует проводить и огра- 39
ннчение самих стандартов, например, в части разрешения использования лишь небольшого количества типоразмеров комплектующих изделий, номиналов питающих напряжений, марок и сортаментов материалов и т. п. Это ведет к уп- рощению и удешевлению изготовления изделий, особенно за счет технологи- ческой подготовки производства и организации снабженческо-складского обес- печения. Проведение этих работ позволит повысить производительность труда конструкторов и технологов и сократить количество дефектов документации, вызванных несогласованностью норм, правил и требований, нарушением взаи- мозаменяемости и т. п. Соотношение государственных и отраслевых стандартов, распространяю- щихся на каждую конкретную разработку зависит от вида разрабатываемого устройства, степени новизны конструктивно-элементной базы, наличия прото- типов и т. п. Быстрое развитие вычислительной техники и значительные отлнчия в вы- полнении и характеристиках ЭВМ различных поколений практически не поз- воляет использовать все стандарты, разработанные для ЭВА) предшествующих поколений по очень многим объектам стандартизации. Поэтому объекты стандартизации следует разграничить на стабильные для всех поколений ЭВМ и стабильные для одного поколения ЭВМ. На объекты стандартизации, стабильные для всех поколений ЭВМ, необходима разработка государственных стандартов. На 1 января 1973 г. действовали 34 государственных стандарта на изделия вычислительной техники. ГОСТы созданы по следующим направлениям: общие стандарты на изделия вычислительной техники, иа технические носители информации, устройства ввода — вывода ЭВМ, устройства памяти (см. приложение 4). К стандартным техническим носителям информации относятся перфорацион- ные карты, перфорационные и магнитные ленты и магнитные диски. ГОСТ 10860—68 устанавливает перфорационные ленты с пятью, семью и восемью до- рожками, допускает изготовление лент с десятью дорожками, восемь из ко- торых используются для информации, одна — для синхронизации и одна — для управления движением ленты. Установлена форма, размеры и расположение от- верстий на перфорационной ленте. ГОСТ 1391—51 устанавливает основные тре- бования к материалам для изготовления перфорационных лент по непрозрач- ности при просвечивании в устройствах считывания и по прочности при установ- ленных скоростях протягивания. Типы и размеры перфорационных карт уста- навливает ГОСТ 6198—64, где определены технические требования к качеству перфорационных карт, начертанию и размерам знаков на них. ГОСТ 8912—68 регламентирует форму, размеры отверстий, которыми кодируется информация, и расположение их центров на 45 и 80-колоночных перфорационных картах. Стандартом (ГОСТ 12065-66) установлена единая ширина магнитной ленты (12,7 мм) для применения в вычислительной технике, а также форма, размеры и расположение дорожек для записи информации. Стандартами установлены также: длина магнитной ленты для ЭВМ (750 м), способ намотки ленты на катушку, метод записи информации на магнитную ленту (НВН-1) и продольная плотность записи при этом методе (8 и 32 имп/мм). Стандарты иа устройства ввода—вывода (табл. 2.11) устанавливают их классификацию, основные параметры и общие технические требования. Таблица 2.11 Тип устройства Стандарты на типы н основные параметры Стандарты на общие гехннческне требования ввод вывод Перфоленточное Перфокарточное Печатающиее элек- тромеханическое Г рафическое ГОСТ 13613—68 ГОСТ 13614 — 68 ГОСТ 13615—68 ГОСТ 15100—69 ГОСТ 13051 — 67 ГОСТ 14134 — 69 ГОСТ 14135-69 ГОСТ 14133-69 ГОСТ 11855—66 40
Устройства ввода—вывода разделяются на воспринимающие информацию перфоленточные (УСЛ) и перфокарточные (УСК) и преобразующие выводимую из вычислительной машины информацию на перфоленту (УВЛ) или перфокарту (УВК) или же комбинированные устройства ввода—вывода перфоленточные (УКЛ) или перфокарточные (УКК). По характеру выводимой информации печатающие устройства параллель- ного действия разделяются на цифровые (УПЦ) и алфавитно-цифровые (АЦПУ). По принципу считывания информации устройства разделяются на электро- механические, фотоэлектрические, диэлектрические, пневматические. Устройст- ва ввода различаются по скорости считывания информации или по скорости нане- сения информации, как показано в табл. 2.12. Таблица 2.12 Скорость Устройства перфоленточ- ные. строк/с Устройства перфокарточ- ные, карт/с Устройства печатающие электромеха- нические, скорость печати, строк/мин считывание перфорация считывание перфорация Малая Средняя Большая 100 100—1000 свыше 1000 20 100 свыше 100 5 5—10 свыше 10 2 2—5 свыше 5 300 300—600 более 600 Обработка перфокарт может вестись как по позициям (строкам), так и по колонкам. Скорости считывания и перфорации определяются по дискретному ряду чисел: для перфоленточных устройств: 5; 10; 20; 50; 75; 100; 150; 200; 300 ; 400; 500; 1000; 1500; 2000 строк/с; для перфокарточных устройств: 5, 10; 15; 25; 30; 40; 50 карт/с. Механизм подачи должен обеспечивать подачу как по одной перфокарте, так и группы перфокарт в транспортный тракт без коробления, перекосов и из- гибов, вызывающих механические повреждения перфокарт. Скорость печати для печатающих электромеханических устройств вывода выбирается из ряда: 150, 300; 400; 500; 600; 800; 1000 строк/мин. Расстояние между строками при одном интервале печати должно состав- лять 4,23 мм, при двух интервалах — 6,35 мм, расстояние между разрядами — 2,54 мм. Печатающие устройства должны работать с перфорированной бумагой, уло- женной в пачки, или же с рулонной бумагой. Все устройства ввода—вывода должны выдавать в вычислительную машину сигнал «Готовность», который снимается при аварийных режимах. Основные технические требования, устанавливаемые стандартами, приведены в табл. 2.13. Все устройства должны надежно и устойчиво работать в закрытых помещениях с температурой от +5 до +40° С, относительной влажностью 65 ± 15% и атмо- сферным давлением 760 ± 30 мм. рт. ст. Устройства должны в нерабочем состоя- нии выдерживать понижение температуры до —50° С и повышение — до +50° С. Стандарты регламентируют методы приемо-сдаточных, типовых и перио- дических испытаний, обеспечивающих стабильность качественных показателей устройств вычислительной техники. Из периферийных устройств памяти стандартизованы накопители на маг- нитной ленте (ГОСТ 14127—69, ГОСТ 14287—69) и накопители на магнитном барабане (ГОСТ 14128—69). Стандартами устанавливаются общие технические требования, приведенные в табл. 2.14, и методы испытаний. Стандартами уста- навливаются типы накопителей и порядок их записи в конструкторской докумен- тации. Рабочие скорости накопителей на магнитной лейте выбираются из ряда 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 м/с и более. 41
_________________________________________Таблица 2.13 Показатель Устройство — перфоленточное перфокарточное Печатаю- щее элек- тромеха- ническое ввод ВЫВОД ввод ВЫВОД Время готовности к работе не более, с 1 5 5 60 Наработка на отказ не ме- нее, ч 100 100 50 50 45*> Коэффициент готовности не менее 0,99 0,99 0,99 0,99 Коэффициент технического использования, не менее 0,96 0,96 0,96 0,96 Уровень шумов не более, дБ 65 65 65 65 75 Количество считанных пози- ций (колонок) на 1 отказ, ие менее 1,5-10’ 4- 10е 4-10е 2-Ю7 6-Ю5 4-10» — *> Устройства должны обеспечивать непрерывную работу в течение 8 ч с паузой на смену бумаги и красконосителей. Таблица 2.14 Показатель НМЛ НМБ Средняя наработка на отказ не менее, ч 300 500 1 сбой при считывании информации на количество информа- дни, бит 108 10й Коэффициент технического использования, не менее 0,92 0,92 Уровень шумов не более, дБ 65 65 Срок службы не менее, ч — 104 Количество прогонов информации без восстановления, не менее 5-104 — ГОСТ 14971—69 устанавливает типы оперативных запоминающих устройств, их основные параметры и общие технические требования. ГОСТ 13052—67 устанавливает алфавитно-цифровой код, предназначенный для представления информации на входах и выходах аппаратуры передачи данных и электронных вычислительных машин и устройств ввода—вывода. Этим кодом обеспечивается обмен информацией между устройствами передачи данных. Стандарт создан на основе рекомендации Международного консульта- тивного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ). Стандартом устанавли- вается семиэлементный код с двумя регистрами —латинским и русским. Из него легко может быть получен безрегнстровый восьмиэлементный код путем замены одного регистра иа «0», другого на «1». Даны коды строчных и заглавных букв русского и латинского алфавита, цифр, знаков, набора которых достаточно для обработки технико-экономической информации. При этом устанавливается сле- дующее соответствие между семиэлементным кодом и дорожками магнитной ленты. Номер дорожки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Назначение ЭЗ Э1 Э5 Э8 Э9 Э6 Э7 Э2 Э4 42
Здесь Э1—Э7 — элементы кодовых комбинаций семиэлементного двоичного кода по ГОСТ 13052—67; Э8 — элемент четности; Э9 — содержание стандартом не устанавливается. Расположение букв русского н латинского алфавита согла- суется с расположением букв на клавиатуре пишущих машинок, телеграфных аппаратов и т. п. На основании кода передачи данных установлен стандарт на кодирование информации на перфорационных лентах (ГОСТ 15029—69). Для обеспечения взаимозаменяемости стандартизованы некоторые конструк- тивные элементы, такие как: катушки для намотки перфолент, катушки (кассеты) для магнитных лент, матрицы, унифицированные для оперативной памяти и др. Стандартами устанавливаются: общие технические требования на стационар- ные вычислительные цифровые машины (ГОСТ 16325—70); термины (ГОСТ 15971-70); единицы информации на перфолентах, магнитных лентах и перфокартах (ГОСТ 15101—69); стилизованные штифты для оптического чтения (ГОСТ 16330—70) и магнитных знаков (ГОСТ 16364—70). ГОСТ 16325—70 устанавливает для ЭВМ следующие показатели надежно- сти: наработку на сбой, наработку на отказ, коэффициент технического исполь- зования и среднее время восстановления. Средний срок службы ЭВМ должен быть не менее десяти лет. Для предотвращения устаревания государственные стандарты подвергают- ся периодическому пересмотру (не реже одного раза в пять лет). Критериями пересмотра являются несоответствия стандартов: — достигнутому техническому уровню и фактическим качественным ха- рактеристикам продукции; — новейшим достижениям науки и техники, требованиям потребителей; — общетехническим стандартам и установленным в них общим правилам н нормам, терминам и обозначениям, единицам измерений, стандартам по клас- сификации и кодированию, стандартным справочным данным, стандартам на требования технической эстетики; — рекомендациям СЭВ, ИСО, МЭК н других международных организаций, а также отдельным международным соглашениям в области науки, техники и экономики; — действующим стандартам по организации производства и технике управ- ления, в том числе по типовым технологическим процессам, н т. д.; — техническим требованиям и методам испытаний, общим техническим тре- бованиям, типовым методам испытаний, установленным общетехническими стан- дартами на соответствующие виды (группы) продукции; — требованиям патентной чистоты стандартизуемых объектов; — требованиям охраны труда и технике безопасности. 3. Отраслевая стандартизация. Создание семейств вычислвтельных машин третьего и последующих поколений характеризуются большим количеством изде- лий, имеющих самостоятельное эксплуатационное назначение, и участием в раз- работке значительного количества предприятий. Это создает необходимость установления некоторых наиболее общих требований к разработке в целом, ко всем разрабатываемым устройствам, документации и т. п. Такова предпосылка отраслевой стандартизации устройств ВТ и стандартизации внутри каждой раз- работки. Отраслевой стандартизации подлежат объекты, стабильные в пределах одной разработки или одного поколения ЭВМ и обеспечивающие программную, информационную, техническую и стилевую совместимость, а также единство эксплуатационной документации. Для ЭВМ третьего поколения разработаны отраслевые стандарты по обес- печению совместимости ЭВМ, оценке надежности, документации, базовым кон- струкциям. В приложении 4 приведены некоторые стандарты на ЕС ЭВМ. Для обеспечения необходимого уровня стандартизации разрабатываемых изделий в технических требованиях на них должны задаваться: единство кон- структивной базы, интерфейсы и т. п. Кроме того, на все разрабатываемые изделия должен задаваться уровень унификации, определимый при помощи коэффициентов применяемости, повторяемости и межпроектной унификации: : + + ПчЧ-пп п—«о Кпр = —, , , — , " >00 =------2 100’6; ns Ч~пу Ч'ЦзН'Цп “г Но Ц 43
Кп = ~~ или Кп = ~ ” 100%; п N н 2 ni—Q ---------|00%- 2 п>— птах i= 1 где /СПр— коэффициент применяемости; п — общее количество типоразмеров из- делия; пе — количество типоразмеров стандартизованных изделий; пу — коли- чество типоразмеров унифицированных изделий; п3 — количество типоразме- ров заимствованных изделий; пп — количество типоразмеров покупных изде- лий; п0 — количество оригинальных типоразмеров; Лп — коэффициент повторяе- мости; У — общее количество составных частей изделия; Я — общее количество рассматриваемых изделий (проектов) (i = 1, 2..Я); п, — коли- чество типоразмеров составных частей в i-м изделии (проекте); Q — общее ко- личество типоразмеров составных частей, применяемых в группе из Я изделий (проектов); птах — максимальное количество типоразмеров составных частей одного изделия (проекта). Коэффициент применяемости задается в пределах 45—75%. ГЛАВА 3 МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭВМ 3.1. Общие сведения Весь процесс проектирования ЭВМ можно рассматривать как последователь- ность трех основных этапов: 1) структурное проектирование; 2) логическое проектирование; 3) техническое проектирование. Результаты, полученные на предыдущих этапах, служат исходными данны- ми для последующих. На первом этапе на основании ТЗ разрабатывается струк- турная схема ЭВМ, которая определяет основные функциональные части ЭВМ (устройства, блоки), их назначение и взаимосвязи. На этом этапе выбираются также система команд, система контроля, решаются вопросы обмена информа- цией между ЭВМ и внешними абонентами и др. На этапе логического проектирования иа основании данных, полученных на первом этапе, разрабатываются функциональные схемы устройств, которые разъясняют процессы, протекающие в функциональных цепях устройства н де- тализируют обмен информацией между ними. Одновременно с разработкой струк- турной и функциональных схем решаются вопросы выбора элементной базы, конструктивного исполнения ЭВМ и др. И, наконец, третий этап проектирования завершается выпуском конструкторской документации (принципиальных и мон- тажных схем, таблиц, чертежей, ТУ и т. п.), необходимой для изготовления образца ЭВМ. Параллельно с изготовлением этой документации разрабатывается также документация на наладочную н контрольную аппаратуру. Выполнение этих работ традиционными ручными методами приводит к затягиванию сроков разработки и к ухудшению качества проектирования. Необходимость сокращения сроков разработок, уменьшения затрат иа ма- кетирование систем и повышения качества проектирования привело к развитию методов машинного проектирования. Можно сказать, что развитие этих методов было вызвано появлением и разработкой ЭВМ третьего поколения. Процесс проектирования можно рассматривать как синтез некоторой струк- туры и ее последующий анализ. Целью анализа является определение количе- 44
ственных характеристик влементов, входящих в структуру. Было бы весьма за- манчивым возложить на ЭВМ решение задач как синтеза, так и анализа иа всех этапах проектирования ЭВМ. Однако формализация методов синтеза является исключительно сложной проблемой, разрешенной в настоящее время для срав- нительно узкого класса устройств (типа устройств управления ЭВМ). Решения, получаемые в процессе такого синтеза, не всегда оптимальны. Поэтому в настоя- щее время невозможно создать полностью автоматическую систему проектиро- вания, обеспечивающую выполнение структурного, логического и конструктор- ского проектирования по ТЗ на проектируемую ЭВМ. Технически наиболее просто решается задача анализа уже спроектирован- ной структуры. Этап анализа необходим, если структура получена с использо- ванием интуитивных, неформальных методов проектирования. В данном слу- чае целью анализа является не только оценка количественных характеристик элементов данной структуры, но и проверка правильности функционирования структуры — соответствия поведения структуры ее функциональному опи- санию. В настоящее время наибольшее внимание уделяется разработке таких аспек- тов машинного проектирования, которые позволили бы возложить на ЭВМ наи- более монотонные процедуры, не требующие высокой квалификации исполнителя, но чреватые ошибками и требующие больших затрат труда. Такими работами в первую очередь являются монтажно-коммутационное проектирование И моде- лирование логических схем. Но наиболее перспективным является разработка систем автоматизации проектирования, позволяющих ннженеру-проектировщн- ку активно вмешиваться в работу ЭВМ на всех стадиях проектирования. Оцен- ка результатов анализа и выбор структуры, подлежащей дальнейшей детализа- ции, возлагается на человека. Естественно, что прн дальнейшей детализации структуры решение задачи синтеза, если это возможно, возлагается на ЭВМ, но человек по-прежнему принимает участие в оценке полученной структуры. При- мерами систем такого типа могут служить система программ автоматизации проектирования 1ВМ/360 и система ПРОЕКТ. Не ставя цель дать подробный и полный анализ всех существующих си- стем автоматизации проектирования (что вряд ли было бы возможным), коротко опишем некоторые методы представления данных для автоматизации проекти- рования. 3.2. Логическое проектирование ЭВМ Исходными данными для этапа логического проектирования является описа- ние структуры ЭВМ и алгоритма функционирования этой структуры. В том слу- чае, когда й структуре удается выделить устройство управления, реализуемое микропрограммным автоматом, синтез этого устройства управления может быть осуществлен с помощью ЭВМ на основании методики, описанной в [3]. В процес- се проектирования прн этом последовательно решаются следующие задачи: — выбор структуры автомата; — * кодирование состояний автомата; — построение функций переходов и функций выходов; — реализация устройства управления в виде логической схемы в заданном схемотехническом базисе. Алгоритм функционирования такого устройства управления представляется в виде содержательного графа алгоритма микропрограммы. После рыбора типа автомата (автомат Мили или Мура) осуществляется переход к отмеченному за- кодированному графу алгоритма. Этот переход выполняется человеком. Цель его — подготовить граф алгоритма к виду, который может быть использован для ввода в машину. 3.3. Моделирование логических схем Моделирование логической схемы является одним из способов анализа схем и имеет целью оценить поведение схемы при заданном наборе входных сигналов. В настоящее время существует большое количество работ, описывающих моде- лирование логических схем на ЦВМ. Сложность моделирования и возможности 45
метода во многом зависят от способа построения модели схемы [3—6]. Наиболее простой является синхронная модель схемы. Эта модель строится в предположе- нии, что: — все сигналы в схеме принимают только значения 0 или 1; — задержки на всех логических элементах схемы равны нулю, т. е. реакция на выходе элемента появляется сразу после подачи возбуждения на его входы; — сигналы, подаваемые на нходы схемы, изменяются не раньше, чем про- изойдет изменение состояния элементов памяти. Естественно, что работа с такой моделью приводит к получению несколько идеализированных результатов, а именно: не отображается переходный процесс и рисковые ситуации, возникающие во время переключения элементов. Некоторое представление о переходном процессе можно получить, исполь- зуя для а нализ асинхронную модель схемы. В отличие от синхронной эта модель строится’ в предположении, что каждый элемент осуществляет задержку сигнала на величину Д^, кратную некоторой элементарной задержке Дт : = ЛДт, где k •= 1,2, 3,... Это означает, что ре- акция на выходе элемента появляется спустя некоторое времи после подачи воз- буждения на входы элемента. Синхронную модель схемы можно рассматривать как частный случай асин- хронной при k = 1. Для того, чтобы описать логическую схему для моделирования, необходимо указать: — тип логической функции, реализуемой каждым элементом; — связи между отдельными элементами. Такие связи могут быть указаны перечислением элементов, нагруженных на данный элемент, или перечислением элементов, на которые нагружен данный элемент. Для того, чтобы элементы иа схеме можно было отличать один от другого, они должны быть снабжены именами. В качестве имени может использоваться идентификатор или номер. Видимо, наиболее компактным способом описания схемы является последо- вательный список. Каждый элемент такого списка представляет собой описание одного логического элемента. < описание схемы > 11 = < имя схемы > < список элементов > < список элементов > !!=*< описание элемента > < список элементов > Допускаем, что схема может быть пустой (не содержащей ни одного логиче- ского элемента). Описание схемы начинается с имени схемы и заканчивается при- знаком конца с*>. Конечно, для задании этого признака можно выбрать и дру- гой способ. Для определенности предположим, что при описании связей элемента будет указан перечень элементов, нагруженных иа данный. Тогда < описание элемента >::=•< заголовок > : : < список входов > < заголовок > :; = < тип элемента > | < ими элемента > < список входов > : : = < имя элемента > | < список входов > Если в качестве имен элементов и независимых переменных использовать це- лые числа и элементы И, ИЛИ, НЕ—И, НЕ—ИЛИ < тип элемента > ;: = < И 1 ИЛИ | НЕ | НЕИ | НЕИЛИ > то список И1 : 100, 101 И2 : 101,102 ИЗ : 101, 103 И4 t 2,5 НЕИ 5 । б, 6 НЕИЛИ 6 : 1,4 будет описывать схему, приведенную на рис. 3.1. Информации, содержащейся в списке, достаточно для построения синхронной модели схемы. Исходным мате- риалом для построения списка является, как правило, схема. Если в схеме ис- пользуются жгуты, в описание могут вставляться фиктивные элементы, описы- вающие проводники жгута. < имяэлемеита> :: = < вмя логического элемента >|<имя проводника> < имя проводника >11= < имя жгута >< номер проводника в жгуте> 46
Схема на рис. 3.2 эквивалентна схеме на рис. 3.1. Назовем жгут, расположенный слева А, а справа — В. Тогда эта схема может быть задана списком! А1 : 100. А2 : 101. АЗ : 102. А4 : 103. В1 : 6. В2 : 5. И1 : Д!, А2. И2 : А2, АЗ. ИЗ : А2, А4. И4 i 2, В2. НЕИ5: 3,В1. НЕИЛИ6: 1,4 Рис. 3.1. Схема, размещаемая на печатной Ряс. 3.2. Схема, эквивалентна» схеме плате. рис. 3.L. В том случае, когда схема задается в матричной форме (рис. 3.3), она описывает- ся так же, как и для первого случая. При таком создании возникают затруднения с указанием направления сигналов, поэто- му этот способ чаще всего применяется для задания исходных данных при автоматиза- ции конструкторских работ, при автома- тизации размещения элементов на плате, при трассировке печатного монтажа. Форма элементов списка может быть различной, в зависимости от конкретных требований, предъявляемых к языку. В том случае, когда логические схемы строятся на интегральных схемах с высокой сте- пенью интеграции, в описании схемы мо- гут фигурировать модули, каждый из кото- рых имеет, возможно, не один выход и реа- лизует несколько логических функций. Однако в дальнейшем при подготовке опи- сания схемы к моделированию, каждый та- кой модуль разворачивается в группу од- новыходиых логических элементов. Выбор списковой структуры языка описаний логических схем позволяет использовать этот же язык (или несущественно измененный язык) и для монтаж- но-коммутационного проектирования. 3.4. Автоматизированные системы проектирования Наибольший эффект от автоматизации проектирования может быть получен в том случае, когда отдельные программы, используемые иа разных этапах син- теза и анализа, объединяются в систему автоматизации проектирования. Такая система не является просто механическим объединением отдельных программ. Вся 47
система должна быть ориентирована на единые принципы хранения и обработки данных. Предполагается, что при описании проектируемого устройства будет использоваться единый входной язык, возможно, Имеющий несколько уровней, для отображения проектируемого устройства с разной степенью детализации. Переход от одного уровня языка к другому при последовательной работе про- грамм проектирования не должен требовать дополнительных перекодировок. Си- стема будет иметь модульный характер, программы, реализующие от- дельные этапы проектирования, работают самостоятельно и при необходимости изменяются, и набор этих программ может быть расширен. Кроме того, данные, описывающие проектируемое устройство, также должны представляться бло- ками, модулями, позволяющими формировать нужную модель е нужной степенью детализации. В качестве примеров можно привести систему ПРОЕКТ и систему, базирующуюся на языке описания структурных алгоритмов и схем ОСС-2. Особенностью этих систем является раздельное описание структуры про- ектируемого устройства и алгоритма его функционирования. Обе части описания обрабатываются совместно. В процессе проектирования пользователь исполь- зует универсальную ЭВМ для анализа синтезированной структуры я для воз- можного разбиения структуры на более мелкие единицы. Язык системы ПРОЕКТ предполагает анализ структур, состоящих из функциональных блоков, опера- ционных блоков, управляющих блоков, элементарных блоков и регистров. Опи- сание блоков и алгоритмов их функционирования используется для разбиения блокои на более простые и последующее автономное проектирование получен- ных блоков. Такое последовательное разбиение продолжается до тех пор, пока в качестве блоков не будут фигурировать элементарные блоки или регистры. Состояние отдельных компонентов структуры, а также состояние входов и вы- ходов отображаются переменными. Описание структуры блока представляет собой имя блока, список переменных, используемых блоком, и перечень компонентов, входящих в блок. Для наждого компонента указывается перечень входных и выходных переменных. Соответствие между переменными компонентов и блока указывается путем задания связей. Выделение блоков из устройства пред- ставляет собой введение в описание дополнительных переменных, являющихся внутренними для проектируемого блока. Алгоритм функционирования блоке со- держит описание переменных функций, реализуемых блоком при появлении того или иного управляющего сигнала, и указание последовательности реализации этих функций. Выделение из блока нового компонента приводит к переоформле- нию алгоритма функционирования блока. При этом, как правило, происходит дооформление алгоритмов компонентов либо автоматически для простых типо- вых блоков, либо разработчиком, работающим в режиме диалога с ЦВМ. Полученное описание является исходным материалом для моделиро- вания. По окончании етапа логического проектирования осуществляется переход к конструкторскому проектированию. Применение системы ПРОЕКТ позволяет разработчику просмотреть не- сколько вариантов структуры устройства и выбрать наилучший из них. Характерной особенностью языка ОСС-2, также ориентированного иа ис- пользование в автоматизированной системе проектирования, является модульный принцип построения описания устройства. При этом предполагается, что любой модуль может включать в себя как составные части другие модули. Это означает, что различные компоненты устройства могут представляться с различной сте- пенью детализации, что позволяет анализировать варианты решений отдельных блоков. В языке предусмотрена возможность описания параллельно развиваю- щихся процессов. Состояние отдельных компонентов устройства отображается переменными — скалярами и векторами. Процесс функционирования устройства отображается алгоритмом, представляющим последовательности составных операторов. Каж- дый такой оператор определяет изменение переменных, соответствующих струк- турным единицам устройства. Изменения этих переменных происходят только при выполнении условий, определяемых управляющими переменными. Нужно сказать, что этот язык в большой степени ориентирован на решение задач анализа. 48
3.5. Автоматизация конструирования печатных плат ЭВМ Автоматическое конструирование имеет ряд преимуществ по сравнению с руч- ным. Основные из них: 1. Улучшение технической документации (уменьшается число ошибок). 2. Сокращается время проектирований при многократном применении от- лаженных программ, используемых в дальнейшем в качестве типовых программ. Сокращение сроков проектирования достигается ие только за счет более быстрого решения основных задач проектирования, но также с помощью умень- шения числа обратных связен в процессе проектирования, обусловленном мень- шим числом ошибок проектирования. Для реализации машинных методов про- ектирования, а также для составления и отладки программ на универсальных ЭВМ требуются высококвалифицированные инженеры-математнкн. 3. Сокращается штат разработчиков, занятых в сфере проектирования. 4. Оператор освобождается от монотонных и повторяющихся вычислений и вычерчиваний. 5. Создаются условия для более быстрого анализа различных вариантов реализации. 6. Облегчается получение технической документации и внесение изменений в нее. 7. Появляются возможности использования машинного метода проектиро- вания с прецизионным оборудованием, что позволяет получить высокоточные фотошаблоны. При этом повышается точность изготовления элементов. В настоящее время практические результаты достигнуты на этапе констру- ировании двухсторонних и многослойных печатных плат. Рассмотрим сущность и особенности процесса конструирования печатных плат с помощью ЭВМ. В связи с непрерывным усложнением схем и конструкций ЭВМ, увеличе- нием их номенклатуры и необходимостью сокращения сроков изготовления, особое значение имеет автоматизация этапа изготовления печатных плат. Про- ектирование и производство печатных плат отличается высокой сложностью, точ- ностью, большим объемом работы и продолжительностью. По этой причине авто- матизации проектирования печатных плат уделяется большое внимание. Опыт, накопленный в этой области к настоящему моменту, показывает, что применение универсальных ЭВМ при проектировании печатного монтажа, а также для управ- ления технологическим процессом его изготовления позволяет достигнуть зна- чительной экономии времени. Причем затраты иа разработку систем автоматиче- ского проектирования быстро окупаются. Разнообразие технологических процес- сов производства вычислительных машин, применяемого оборудования, конструк- тивных параметров изготовляемой аппаратуры на печатных платах — привадят также к необходимости непрерывного усовершенствования методов автоматиче- ского проектирования. Вместе с тем, несмотря на общность алгоритмических ме- тодов и возможных аналитических решений, требуется индивидуальное рассмо- трение конкретных задач автоматизации, возникающих на том или ином этапе конкретного технологического процесса, и создание новых специализированных систем автоматического проектирования. Автоматизация проектирования печатных плат сократит сроки разработки изделия. В настоящее время основное внимание уделяется созданию комплексных систем автоматизации, допускающих вмешательство конструктора, т. е. созданию систем «человек—машина». Такие системы включают, помимо универсальной ЦВМ, разнообразное внешнее оборудование, облегчающее конструктору оценку разрабатываемого варианта платы и позволяющее оперативно управлять про- цессом проектирования. Особое значение автоматическое проектирование приобретает в ЭВМ с при- менением, интегральных микросхем. Ошибки в проектной документации, неиз- бежно возникающие при ручном проектировании, ведут к большим затратам средств и потере времени на корректировку документации и повторное изготов- ление печатной платы. Интегральные схемы высокой плотности включают сотни компонентов и соединений между ними. В этих условиях ручное проектирование становится трудоемким либо просто невозможным ввиду ограниченных сроков на разработку и изготовление. ЭВМ, выполняющая сотни тысяч операций в се- кунду, способна справиться с этой работой менее, чем за час. 49
Таким образом, значение автоматизации проектирования и изготовления печатного монтажа не вызывает сомнений. Следовательно, целью автоматизации процесса проектирования печатных плат является сокращение времени проек- тирования н повышение качества за счет избавления от ошибок, вносимых про- ектировщиком, и использования эффективных методов проектирования. Автоматизация проектирования печатных плат включает следующие этапы: а) формализацию описания исходных данных с помощью какого-либо матема- тического аппарата; б) создание алгоритмов, описывающих различные этапы проектирования; в) реализацию этих алгоритмов на универсальной ЭВМ. Задачи проектирования печатных плат иосят комбинаторный характер н свя- заны с перебором всевозможных ситуаций и нахождением наиболее выгодной из них. Однако простой просмотр для схемы, содержащей до 200—300 модулей и имеющей несколько сот соединений, — задача неразрешимая даже для самой быстродействующей машины, так как это связано с перебором п ситуаций. При Рис. 3.4. Этапы проектирования типовой печатной платы. л = 20 л! > 2 • 1018. Этот пример дает представление о необходимости упоря- дочения перебора. Поиск наиболее эффективного метода решения задач проек- тирования печатного монтажа приводит к алгоритмизации этого процесса. Основные этапы конструировании и изготовления типовой печатной платы (по методу открытых площадок) приведены на рис. 3.4. Здесь большинство эта- пов этого процесса, как например, этапы 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 11 — выполняются, как правило, вручную. При этом наиболее трудоемкими из них являются этапы 2, 3, 4, 7, И. Этапы 2, 3 выполняются квалифицированным инженером-конструк- тором в течение нескольких недель. Другие этапы являются также трудоемкими, требуют высокой точности и в связи с этим связаны с большими затратами вре- мени. С использованием ЭВМ могут быть автоматизированы этапы 2 и 3. Этапы 4 и 5 с использованием ЭВМ и специального внешнего оборудования, предназна- ченного для вычерчивания резцом, световым лучом и карандашом, могут быть совмещены и в результате проведение их сократится до 0,5—1,5 ч, т. е. в десятки раз превзойдет скорость ручного проектирования. На этапе 7 отверстия могут быть получены на специальных станках с программным управлением, вся ин- формация для которых подготавливается ЭВМ. Это также позволяет не только повысить производительность на этом этапе в несколько раз, но и существенно повысить точность изготовления по сравнению с ручным методом. Этапы 6, 8, 9 полностью или частично могут быть автоматизированы с применением автомати- ческих линий, также управляемых ЭВМ. В настоящее время совершенствуются методы контроля, что позволяет в ближайшем будущем создавать полностью автоматизированный процесс про- ектирования и изготовления печатных плат. При этом вся необходимая докумен- тация может быть получена в процессе изготовления платы. Выбор конструкции платы (этап 1) является одним из важных и осуществляется одновременно с раз- работкой конструкции всего устройства на этапе проектирования, когда выби- раются размеры устройства, число плат, число элементов на платах и т. п. 60
Выбор конструкции существенно облегчается при использовании стандарти- зованных и нормализованных размеров и конструкций. Описание конструктивных параметров платы, схемы соединений между эле- ментами, конструктивных особенностей элементов, разъемов, связывающих платы с конструкциями более высоких уровней, задание последовательности проектирования и критериев оценки являются исходными данными для автома- тического проектирования печатных плат. 3.6. Особенности технологии изготовления однослойных и многослойных печатных плат Алгоритмические методы проектирования печатных плат в значительной сте- пени зависят от технологии их изготовления. Наиболее распространенными ви- дами печатного монтажа ЭВМ являются следующие: односторонний, двухсто- ронний монтаж и многослойный печатный монтаж. В свою очередь многослой- ный монтаж подразделяется на следующие виды: 1) склеивание отдельных слоев с печатными проводниками н последующая металлизация сквозных отверстий, соединяющих проводники одной электрической цепи; 2) последовательное нара- щивание слоев печатной платы, при этом соединения между проводниками, рас- положенными в разных слоях, осуществляются переходными медными столба- ми; 3) метод открытых контактных площадок, при котором все проводники цепи должны быть размещены в одном слое, а подключение их к контактам элементов осуществляется через перфорированные отверстия в верхних слоях. Наибольшее распространение в современных конструкциях ЭВМ третьего поколения получили двухсторонний и многослойный печатные монтажи. Недо- статками двухстороннего монтажа является необходимость введения большого числа переходных отверстий с одной стороны платы на другую и очень высокая плотность проводников,, в связи с чем некоторые соединения приходится выпол- нять навесными проводниками. Недостатком многослойного печатного монтажа является сложность технологии его изготовления. При проектировании двухсторонних печатных плат цепи плтання проекти- руются вместе с сигнальными соединениями. При проектировании многослойной печатной платы цепи питания стандартизуются и для них обычно отводится один слой. Элементы или модули чаще всего располагаются с Одной стороны печатной платы, а их контакты подсоединяются н контактам цепей, выведенных на ту же сторону платы. При проектировании многослойных печатных плат важным требованием является сокращение до минимума числа слоев и сокращение длин проводников, что позволяет уменьшить помехи от соседних проводников и умень- шить трудоемкость изготовления печатных плат. Рассмотрим основные этапы автоматического конструирования печатных плат и используемые при этом алгоритмические методы. 3.7. Этапы автоматического конструирования печатных плат ЭВМ Процесс конструирования печатных плат состоит из следующих Этапов: размещение элементов на плате, минимизация цепей, связывающих больше двух контактов, и выбор путей прокладки проводников (рис. 3.5). На каждом из этих этапов конструктор принимает решение, руководствуясь некоторыми критериями. Для автоматического конструировании выбор крите- рия является важным моментом. В зависимости от этого могут значительно из- меняться алгоритмические методы, а в случае неудачного выбора критерия, задача конструирования может стать вообще неразрешимой. При этом критерии выбираются самостоятельно на каждом из этапов, что позволяет сделать его бо- лее конкретным и существенно упрощает задачу. Вместе с тем следует учесть, что расчленение на отдельные самостоятельные этапы достаточно условно и осущест- вляется оно для того, чтобы облегчить решение задачи проектирования. По этой причине при выборе критерия желательно в какой-то степени предвидеть 51
влияние, которое оказывают результаты, полученные на некотором этапе кон- струирования, на последующие этапы. Наиболее общим, но не единственным критерием на этапе размещения яв- ляется сумма длин связей 1 N «7 = — (3.1) 2 1 между каждой парой i, / элементов. Здесь — расстояние между элементами на плате, — количество соединений между элементами. В этом критерии учитывается сложность трасс проводников, выбираемых на последующих этапах, а также трудоемкость изготовления пе- чатных плат, число слоев в многослойной печатной плате, помехоустойчивость и т. п. И действительно, зависимость этих факторов от величины W нелинейная, но, как показывает опыт, в большинстве случаев учет этих факторов сопровожда- ется сокращением длин проводников или величины функции 1F. По этой причине задача размещения может быть условно сформулирована как задача поиска неко- торого размещения элементов иа поле платы, минимизирующего функцию (3.1). Данная задача в случае однозначного задания координат мест размещения эле- х ментов на плате сводится к поиску пере- Рис. 3.5. К определению минимальной сум- становки п элементов на т возможных мы расстояний. местах на плате (т. е. к выбору одного из размещений из т элементов по п, где п < т), минимизирующей функцию 1F. При этом обычно бывают заданы геометрические размеры платы, координаты мест элементов на плате, геометри- ческие размеры элементов и расположение выводов на нем. Для упрощения Рис. 3.6. Граф прин- ципиальной монтаж- ной схемы. задачи предполагается, что плата плоская и элементы размещаются также только на плоскости. Кроме того, должна быть задана схема соединений между размещае- мыми элементами. При этом следует выбрать способ опи- сания электрических цепей, связывающих более двух контактов. Для соединения п контактов электрической цепи до- статочно только п — 1 соединение, одиако выбор любого из них из числа возможных равновероятен при задании схемы соединений между элементами. Поэтому задают ли- бо только контакт цепи, либо произвольные связи в цепи, предполагая, что в дальнейшем соединения между контак- тами цепи должны быть уточнены. Воспользуемся последним способом задания соедине- ний, тогда в качестве первого этапа, предшествующего размещению, будем рассматривать этап уточнения соединений между контак- тами цепей. Пусть задано некоторое начальное размещение п элементов на т местах, которое обычно выбирается при автоматическом проектировании произ- вольным или с учетом некоторых эвристических правил. Эти правила сводятся к тому, что элементы, наиболее сильно связанные с остальными, должны распо- лагаться на плате на местах, имеющих минимальную сумму расстояний до всех остальных мест. В частности, для платы, приведенной на рис. 3.5, наименее удаленными геометрическими местами являются 6 н 7, а для схемы рис. 3.6 наиболее сильно связанными — элементы 3 и 4. Таким образом, в начальном раз- мещении элементы 3 и 4 можно поместить соответственно на места 6 или 7. Для заданного начального размещения действительная схема соединений между контактами цепи может быть выбрана исходя из условия минимизации функции (3.1). При этом очевидно, если минимум функции будет достигнут, то 52
сумма для связей в каждой из цепей будет также минимальна. Выберем связи в цепи исходя из этого условия, т. е. рассмотрим задачу минимизации длины цепи. Минимизация цепей. Задача заключается в следующем: необходимо выбрать соединения между k контактами на печатной плате (рис. 3.7, а) таким образом, чтобы все контакты были соединены, число связей не превышало п — I н сумма длин связей была минимальной. При этом предполагается, что расстояние между Рис. 3.7. К минимизации цепей. каждыми двумя контактами может быть оценено н отмечается рядом с соединением на рис. 3.7, а. Тогда эвристический подход к решению данной задачи заклю- чается в следующем: I. Выбираем произвольный контакт, например 1, и находим ближайший к нему (в данном случае— контакт 2). Таким образом, выбрано первое соединение. 2. Выбирается контакт, ближайший к двум уже выбранным, т. е. контакт 3 (рнс. 3.7, б). 3. Затем выбирается контакт, ближайший к трем выбранным, т. е. контакт 4. На рис. 3.7, в приведена окончательно выбранная схема соединений между контактами цепи. Таким образом, алгоритм решения дан- ной задачи на ЭВМ можно сформулиро- вать в следующем виде: задана матрица рас- стояний между всеми контактами цепи. 1. Отметим (+) первый столбец н пер- вую строку (табл. 3.1). 2. Выберем минимальный элемент г/у нз числа тех, которые отмечены только по столбцу или только по строке, т. е. выбе- рем по столбцу контакт / = 2, ближайший к уже выбранным контактам i и /, но ра- нее не отмеченный. В данном случае эле- мент Гц= 1. Отметим элемент (*) (табл. 3.2). 3. Отметим (+) второй столбец и вто- рую строку (табл. 3.3). 4. Повторяем пункт 2 до тех пор, пока все строки и столбцы не будут отмечены. В результате отмеченные (*) элементы г1а, ггз и т. д. соответствуют связям между контактами оптимальной цепи. Учитывая то, что матрица расстояний симметричная, все рассмотренные операции можно произ- водить над треугольной матрицей, распо- ложенной ниже или выше главной диа- гонали. Оптимизация размещения элементов схемы. После того как уточнен список соединений между элементами, переходим к оптимизации размещения. Для вычисле- ния функции XV необходимо определить расстояние между элементами. Для уп- рощения задачи обычно принимают длину Таблица 8.1 53
соединения d/y равной расстоянию между геометрическими центрами элементов на плате. При этом, если все элементы разме- щаются на плате регулярно, т. е. напри- мер, в центрах одинаковых по размерам квадратов (рис. 3.5), то за единицу измере- ния расстояния может быть принято рас- стояние между центрами соседних (по го- ризонтали) квадратов. Например, расстоя- ние между элементами 1 и 2 равно d12 = 1; между элементами 1 и 3 равно d13 = 2. Для вычисления расстояний между эле- ментами, расположенными на печатной плате в различных строках и столбцах, мо- жет быть использовано соотношение (3.2) что соответствует проведению ортогональных проводников между элементами I и j, или = V (xt- , (3.3) что соответствует диагональным соединениям между элементами. Для регуляр- ного расположения мест иа плате, т. е. с постоянным шагом по столбцам и стро- кам, легко вычислить dtj с учетом номеров мест. В формуле (3.2) расстояние между элементами определяется суммой ортогональных отрезков, а в (3.3) — пря- мой, соединяющей точки i и j. По формуле (3.2) более точно можно определить длину проводника, соединяющего две точки мон- тажного пространства. Рис. 3.9. Минимальные влеятрнческие цепи для схемы (см. рис. 3.6). Одним из простейших алгоритмов оптимизации размещения является ал- горитм парных перестановок, который включает: 1) вычисление суммы длин связей при размещении i-го элемента иа i-м и /-м местах, т. е. суммы 8ц и Sy, а также /-го элемента на /-м и i-м местах, т. е. сумм Sj/ и Sjf, 2) вычисление оценки перестановки Г н /-го элементов, т. е. Д = ± 5/, — — 4- S j} — S /). Оценка считается положительной, если Д больше 0. В этом случае в ре- зультате перестановки изменение IT, равное | Д I, отрицательное, т. е. функция WZ убывает; 3) просмотр всех таких оценок и выбор независимых парных перестановок, имеющих наилучшую суммарную оценку; 4) перестановку выбранных элементов попарно и повторное вычисление, начиная с п. 1. При этом оптимизация заканчивается в случае, если отсутствуют положительные оценки. Данный алгоритм легко реализуем на ЭВМ, однако является приближенным. Алгоритм позволяет улучшить первоначально выбран. 54
ное размещение, но не дает глобального минимума. Следует отметить, что извест- ные алгоритмы размещения, реализуемые на ЭВМ, являются приближенными. Несмотря на это, условность выбранного критерия 1F также не оправдывает зна- чительных усилий, которые обычно затрачиваются на постановку сложных алго- ритмов и поиск глобального решения. Рассмотрим следующий пример, демонстрирующий эффективность алго- ритмического размещения в смысле принятых критериев. Задана схема соединений между элементами (рис. 3.7) и плата с регулярным расположением мест (рис. 3.8). В качестве начального размещения выбрано раз- мещение, представленное на рис. 3.8. Уточним схему соединений между элемен- тами для двух электрических цепей, соединяющих элементы 1, 2, 3 и 3, 4, 6, вы- деленных на рис. 3.7. Рис. 3.11. Схема соединений после первого шага улучше- ния начального размещения. Рис. 3.12. Окончательный ва- риант размещения элементов на плате. Рис. 3.10. Схема соединений элементов иа плате при йы« бранном начальном разме- щении. Для одной из электрических цепей выберем соединения в соответствии с рис. 3.9, а, а для второй — в соответствии с рис. 3.9, б. Схема соединений при выбранном начальном размещении приведена на рис. 3.10. Оценки всевозможных парных перестановок Аг/ даны в табл. 3.4 (треуголь- ная матрица). Здесь, например, = 2d12 = 2, S22 ~ 2d21 + d23 + d2i = 2 -f- 1 + 2 = = 5, Si2 = 2, S2j = 2 + 2 + 1=5, A12 - Sii — 4- S22 — S2j = 2 — -2+5—5 = 0. Среди допустимых парных перестановок (4,3), (5, 3), (5,4) (6,5) отсутствуют независимые. В связи с этим выберем одну из перестановок с максимальной оценкой+3, например (4,5). Тогда получаем размещение вида, представленного на рис. 3.11. В полученном размещении элементов существует только одна парная пере- становка (3,4) с положительной оценкой Д = +2. Выполняя эту перестановку, получаем окончательное размещение с меньшим на величину А = 5 значением функции 1F, чем исходное (рис. 3.12). Трассировка печатных проводников. На этапе проектирования печатных проводников необходимо выбрать трассы проводников в поле платы, на котором должны быть отмечены контакты различных элементов, контакты разъемов и трассы ранее построенных проводников. При этом должны быть учтены ограни- 55
чения на минимально допустимое расстояние между печатными проводниками и ширина проводников. Обычно с этой целью все поле платы разделяется регу- лярной прямоугольной сеткой на множество квадратных площадок (рис. 3.13}. Ширина стороны площадки равна ширине проводника плюс минимальное рас- стояние между проводниками. Отмечая площадки, занимаемые контактами и ра- нее построенными проводниками, формулируем задачу выбора трассы между двумя заданными площадками S; и Sj как задачу поиска пути в лабиринте из занятых площадок. При ручном выборе трасс конструктор визуально опреде- ляет, существует ли свободный путь, проходящий через незанятые площадки, между двумя заданными площадками и затем строит последовательно трассу проводника в выбранном направлении, отмечая последовательно соседние пло- щадки трассы. В случае прямоугольных проводников, изгибающихся в ортого- нальных направлениях, соседними считаются площадки, имеющие общую сто- аыборе трасс соединений. Сражение числовой аолиы а поле печатной платы. Рис. 3.IS. Выбор трассы про- водника. рону. В случае, если технологически удобно проводить и косоугольные провод- ники с углом поворота 45°, то соседние площадки могут иметь хотя бы одну общую точку (или общую вершину или сторону квадратной площадки). Таким образом, при алгоритмическом решении задачи трассировки необ- ходимо определить наличие свободного пути между заданными контактами и за- тем построить этот путь. С этой целью в поле строится числовая волна, источни- ком которой служит одна из заданных площадок. При построении волны каждой свободной площадке присваивается определенный вес, зависящий от веса со- седней с ней площадки. Источнику волны присваивают вес р = 0, всем соседним с ним площадк-ам — вес, равный р -J- 1 = 1, следующим площадкам — вес р = 2 и т. д. Таким образом, если при занесении веса р на некотором шаге достигнута вторая из заданных площадок, то путь, состоящий нз последова- тельности соседних площадок, существует (рис. 3.14). Для того, чтобы найти трассу проводника, необходимо выбрать последовательность из соседних площа- док, начиная с заданной, такую, чтобы веса в каждой из площадок убывали. Так, например, начиная с заданной площадки с весом р = 9, иыбираем любую из соседних площадок с весом р = 8, затем соседнюю с выбранной, имеющей вес р = 7 и т. д., пока не дойдем до источника волны (площадки с весом р = 0) (рис. 3.15). Если путь между площадками отсутствует, то в данном слое проводник не строится, а переносится в следующий слой. Таким образом, слои многослойной печатной платы могут быть выделены последоиательно по мере их заполнения проводниками. При трассировании проводников в двухсторонней печатной пла- те допускается пересечение трасс в одной точке, так как обычно все участки трасс разделяют на горизонтальные н вертикальные и располагают в разных слоях, объединяя их переходами. Эта особенность двухсторонних печатных плат позволяет на этапе трассировки использовать различные эвристические методы, существенно упрощающие и ускоряющие проектирование. В частности, в одном из методов конфигурации трасс выбираются среди заранее сформированных, так как число наиболее часто встречающихся конфигураций трасс может быть ограничено. Обычно для 5—10% проводников, имеющих более сложные конфи- гурации трасс, применяется волновой алгоритм. 56
3.8. Получение фотошаблонов и технической документации Важным достоинством автоматического проектирования является возмож- ность получения самой разнообразной документации и вывода результатов иа программно-управляемые внешние устройства. К числу таких внешних устройств относятся координатограф и сверлильный станок. Координатограф, схема прин- ципа действия которого приведена иа рис. 3.16, включает стол (/), иа котором располагается бумага, фотопленка или х стекло, покрытое специальной краской; г---------------за- головку (2), позволяющую вычерчивать линии тушью иа бумаге, высвечивать линии и разнообразные фигуры иа фо- топленке, вырезать заданный рисунок на краске и т. п. Головка может пере- мещаться по осям х, у, а также по диа- гонали прямоугольника, заданного при- ращениями Дх и Ду. Управление голов- кой осуществляется блоком управления (3). Наиболее совершенные координа- тографы имеют автоматический интер- рис. 3.16. Схема принципа действия Коор- динатографа. полятор, позволяющий вычерчивать сложные кривые с высокой точностью, а также вписывать буквы и цифры. Про- грамма работы координатографа задает- ся либо на перфоленте, либо иа магнитной ленте, и может быть получена ав- томатически иа ЭВМ. Общий вид одного из координатографов приведен па рие. 3.17. Широкие возможности координатографа позволяют получать непосредствен- но фотошаблоны для изготовления слоев печатной платы, минуя этап нзготовле- Рис. 3-17. Общий вид координатографа. иия фотооригинала, обычно необходимый прн ручном проектировании. Кроме того, на координатографе могут быть получены рисунки слоев, позволяющие визуально оценить качество раскладки проводников и часто используемые в виде документации иа проектируемую печатную плату. Необходимую документацию в виде разнообразных таблиц и рисунков по- лучают иа алфавитно-цифропечатающем устройстве. При этом выводимая доку- ментация может быть снабжена разнообразными пояснительными текстами. 57
Для автоматического высверливания сквозных отверстий используется про. граммно управляемый сверлильный станок, для которого задаются координаты отверстий и порядок их высверливания. Высокая точность и быстрота сверления являются важными достоинствами применения таких станков. Таким образом, применение ЭВМ и специального оборудования являются необходимыми условиями, обеспечивающими ускорение процесса конструирова- ния печатных плат. Вместе с тем сложность задачи конструирования и отсутст- вие общих методов, более эффективных, чем перебор различных вариантов при поиске наилучших решений, не исключают участие квалифицированного конст- руктора, опыт и интуиция которого позволяют выбрать экономическое решение с учетом самых разнообразных условий и критериев, которые не могут быть учтены ЭВМ. В этом случае с применением алгоритмических методов в не- сколько раз повышается производительность труда конструктора. 3.9. Аппаратурные автоматические средства черчения Чертеж, представляющий собой деталь, электрическую схему или схему алгоритма, является традиционным, естественным языком инженера. Для по- строения чертежей, схем, графиков и другой конструкторской документации в по- следние годы разрабатываются различные по своему оформлению чертежно- Рис. 3.18. Схема программного управления чертежно-графическим автоматом: 1 — фотосчитывающий механизм; 2 — распределитель входной информации; 3 — схема кон- троля-, 4— блок управления; 5 — вычислительный блок; 6 — блок управления головкой; 7 — генераторы импульсов; 8 — блок масштабирования; 9 — выходной блок; /0 — шаговые двига- тели; 11 — чертежные головки с перьями; 12 — набор поправок; 13 — ПЗУ (постоянное запо- минающее устройство). графические автоматы. Чертеж формируется с помощью встроенного в конструк- цию линейно-кругового интерполятора и зиакоформирователя. Программа для работы автомата подготавливается на ЭВМ на основании данных проектирования или расчета объекта вычерчивания. Носителем програм- мы является стандартная 17,5-мм перфолента. Комплекс чертежно-графического автомата состоит из трех основных частей: 1) программной системы, обеспечивающей автоматический синтез изображе- ния и формирования его метрического описания по заданному структурному описанию; 2) устройства графического воспроизведения (УГВ), преобразующего мет- рическое описание чертежа в визуальную форму; 3) средств для ввода информации о чертеже в ЭВМ, если в формировании структурного описания чертежа принимает участие оператор-разработчик. Рассмотрим схему работы чертежного автомата. Автомат формирует контур чертежа путем обхода чертежной головкой его опорных точек с заданным законом интерполирования между этими точками, 58
с прочерчиванием линии необходимого типа (или без прочерчивания). Аналогич- ным образом производится нанесение размерных линий и самих размеров, при- чем вычерчивание цифр, букв русского н латинского алфавитов, а также некото- рых знаков осуществляется по нх коду по специальным подпрограммам, зало- женным в самом автомате. Цифровое программное устройство автомата работает по приращениям, что эквивалентно переносу начала координат каждый раз в начало отрабатываемого отрезка траектории. Устройство цифрового программного управления выполняет следующие ос- новные операции: формирование отрезка прямой линии (операция «линия»); фор- мирование дуг окружностей (операции «дуга целая» и «дуга нецелая»); формиро- вание букв, цифр и некоторых знаков (операция «знак»). При этом перемещение Рнс. 3.19. Общий вид чертежных автоматов типа «Игекаи»: а — планшетный; 6 — рулонный. пишущей головкн может происходить как с вычерчиванием линии, так и без вычерчивания (простой линейный переход). Наносимые линии могут быть двух толщин (жирная и тонкая) и трех типов (сплошная, штриховая и штрих-пунктир- ная). Вычерчивание цифр и знаков производится в горизонтальном н вертикаль- ном направлениях, двух размеров. Информация о типе операции и ее разновидности, типе и толщине лннни (командная информация), а также необходимые числовые данные (числовая ин- формация) формируются вычислительной машиной прн составлении программы. Длина входного слова (кадра) программы — переменная и зависит от длины от- рабатываемого отрезка или радиуса дуги н разновидности операции. Исполнительным органом является чертежная головка // (рис. 3.18) с двумя перьями различной толщины, перемещаемая с помощью шаговых двигателей 10 в двух независимых взаимно перпендикулярных направлениях х и у. Считывание информации с перфоленты осуществляется стартстопным фотосчнтывающнм меха- низмом 1. Автомат вычерчивает тушью, цветными чернилами нлн карандашом на чер- тежной бумаге илн кальке. Количество видов линий по толщине — два; коли- чество типов линий — три (сплошная, пунктирная, штрнх-пунктнрная); коли- чество видов вычерчиваемых знаков — 104; ориентация вычерчиваемых знаков: горизонтальная и вертикальная. Известны две основные модели чертежных авто- матов типа «Итекан»: для бумаги, располагаемой на планшете и в рулоне (рис. 3.19). 59
Основные характеристики чертежных автоматов приведен^ в табл. 3.5. Таблица 3.5 Основные характеристики Тип чертежного автомата планшетный рулонный Размер планшета, мм 594 X 841 Размер бумаги: длина, м — 40 ширина, мм —- 420 Быстродействие, шаг/с 700 800 Величина шага перемещения пишущей головки, мм Масштаб вычерчивания 0,125 0,Г, 0,125 М: I; М : I ; 2 М : 1; М : I : 2 Питание от сети переменного тока 220 В, 50 Гц 220 В, 50 Гц Габаритные размеры, мм 1688 X Ю00 X Н80 — Связь чертежно-графических автоматов с ЭВМ может быть выполнена по одному из трех способов, изображенных на рис. 3.20. Примеры оформления чер- тежей на автомате приведены иа рнс. 3.21. 6 Рис. 3.29. Схемы связи чертежно-графических автоматов с ЭВМ: а — непосредственная; б —с помощью перфоленты; в — дистанционная. 60
Нет lih-f t {Z--=RH/L,J/ * lfiy/L.J/:=Ry/i,j/ | ♦ J . <7>7K ЛаТ' I/. :=/ + / \"F ~ <L>IK Д^Г— ЛаГТ > С 80 Нет <7 У Z < Нет г в Рис. 3.21. Документы, получаемые на автомате: с — схема транзисторного усилителя; б — функциональная схема контроля иа четность; *— схемд программы; г «-чертеж детали. 61
ГЛАВА 4 ДОКУМЕНТАЦИЯ ЭВМ 4.1. Конструкторская документация на ЭВМ Конструкторская документация на ЭВМ — это совокупность документов, которые полностью н однозначно определяют все необходимые я достаточные дан- ные для изготовления, наладки, приемки, эксплуатации и ремонта как ЭВМ в це- лом, так и всех ее составных частей. Состав документации на конкретное разра- батываемое изделие вычислительной техники устанавливается разработчиком по согласованию с заказчиком. Выполнение конструкторской документации на изделия вычислительной техники осуществляется на основе Единой системы конструкторской докумен- тации (ЕСКД) и имеет ряд особенностей, связанных с особенностями вычисли- тельной техники и методами выполнения документов. К изделиям вычислительной техники относятся устройства, построенные на различных принципах: электронные (арифметические устройства, устройства оперативной памяти н т. п.); электромеханические (накопители на магнитных дисках, устройства подготовки данных, алфавитно-цифровые печатающие устрой- ства и т. п.); механические (стойки, рамы и т. п.). Устройства вычислительной техники имеют модульную структуру. При проектировании семейств стационарных ЭВМ все механические конструкции: стойки, рамы, панели, ТЭЗы н т. п. — создаются типовыми, в виде базовых кон- струкций. Базовые конструкции имеют полные комплекты конструкторской доку- ментации, проходят необходимые испытания и могут быть номенклатурными изде- лиями. Это позволяет занмстврвать документацию прн проектировании электрон- ных устройств. В состав документации на электронные устройства ЭВМ входят, в основном, схемные и текстовые документы и сборный, габаритный н монтаж- ный чертежи. На основе конструкторской модульности создается функциональная модуль- ность ЭВМ (табл. 4.1). Таблица 4.1 Наименование конструктивного модуля Функциональное содержание модуля Интегральная схема (ИС) Типовой элемент замены (ТЭЗ) Панель Рама Стойка, пульт Логический элемент Функциональный элемент Функциональный блок Устройство Устройство или несколько устройств Каждый законченный функциональный модуль (например, ТЭЗ) имеет пол- ный комплект конструкторской документации. Особенности ЭВМ и методы их проектирования привели к созданию ряда специфических конструкторских доиументов. К ним относятся схемы алгоритмов, диаграммы временные, диаграммы микропрограммной логики, таблицы сигналов, таблицы идентификаторов сигналов, таблицы проверки параметров. Эти доку- менты входят либо в состав документации на изделие, либо помещаются и техни- ческое описание на него. При автоматизированном проектировании устройств вычислительной техни- ки основной комплект конструкторской документации, как правило, не изме- няется. Однако для обеспечения автоматизированного изготовления н контроля изделий могут создаваться документы как в традиционном виде (на бумаге, каль- ке), так и на машинных носителях (перфоленте, магнитной ленте). Существующая система конструкторской документации не предусматривает наличия документов 62
на машинных носителях. Вопрос об их включении в состав документации оста- ется открытым. В § 4.6 приведены общие принципы создания комплекта доку- ментации при автоматизированном проектировании. Примеры документации на изделия вычислительной техники приведены на рис. 4.1. Состав документации на изделия вычислительной техники и правила ее вы- полнения должны регламентироваться государственными н отраслевыми стан- дартами. Действие отраслевых стандартов, как правило, распространяется иа условные графические обозначения, схемную документацию, специфические до- кументы вычислительной техники, выполненные вручную и автоматизированным способом. Все отраслевые стандарты строятся на основе действующих стандар- тов ЕСКД и являются их развитием. Основные положения, чертежи, текстовая и эксплуатационная документация выполняются в строгом соответствии с ЕСКД. При создании одиночных образцов ЭВМ вновь вводимые условные графиче- ские обозначения, Документы и правила их выполнения необходимо приводить в техническом описании (ТО) на них. 4.2. ЕСКД. Основные положения. Обращение документации ЕСКД — комплекс государственных стандартов, устанавливающих взаимо- связанные правила и положения по порядку разработки, оформления и обраще- ния конструкторской документации. Распределение стандартов ЕСКД по классификационным группам приведено в табл. 4.2. Таблица 4.2 Шифр группы Содержание стандартов в группе Номера ГОСТов 0 Общие положения 2.001—2.099 1 Основные положения 2.101—2.199 2 Классификация и обозначение изделий в конструк- торских документах 2.201—2.299 3 Общие правила выполнения чертежей 2.301—2.399 4 Правила выполнения чертежей изделий машино- строения и приборостроения 2.401—2.499 5 Правила обращения конструкторских документов (учет, хранение, дублирование, изменение) 2.501—2.699 6 Правила выполнения эксплуатационной и ремонт- ной документации 2.601—2.699 7 Правила выполнения схем и условные графические обозначения, используемые в схемах 2.701—2.799 8 Правила выполнения документов строительных и судостроения 2.801—2.899 9 Прочие стандарты (разных правил оформления КД) 2.901—2.999 Изделием по ГОСТ 2.101—68 называется любой предмет или набор предме- тов производства, подлежащих изготовлению иа предприятии. Изделия, в зави- симости от нх назначения, делят на изделия основного и вспомогательного про- изводства. К изделиям основного производства следует относить изделия, предназна- ченные для поставки (реализации). К изделиям вспомогательного производства относятся изделия, предназначенные только для собственных нужд предприятия, изготовляющего их. Определение видов изделий и их структура приведены в табл. 4.3 н на рис.4.2. Конструкторские документы по ГОСТ 2.102—68 подразделяются на виды, указанные в табл. 4.4. 63
- Наименование документа Модель (комплекс! Устройства ЭВМ Рамы Стойки Панели Устройство питания Пульт управления Блоки питания Блоки управ- ления пита- нием ТЭЗ—типовой элемент замены Комплект Шифр доку мента процессор канаЛ опера'тив- наяпамять на ферри- тах Для процессора адаптер канал— канал оператив- ная па- мять для каналов память ключей защиты СБ Сборочный чертеж — • • • • • • • • • • • • • — гч Габаритный чертеж — • • • • • — • • • — — мч Монтажный чертеж • — — Э1 Схема электрическая структурная • • • • — • Э2 Схема электрическая функциональная — • • • • • ЭЗ Схема электрическая принципиальная — — — — — —- • Ж • • • —- Э4 Схема электрическая соединений • • • — — *- • — * — — — Э5 Схема электрическая подключения — • • • — • — — — — —- Эб Схема электрическая общая • — — — — — — — — — Э7 Схема электрическая расположения — • • • — • — — — МЭ Чертеж электромонтажный — — — — —- V V • • — — — Спецификация • • • • • • Ж • • • w • • • ВС Ведомость спецификаций • • • • • • 9 • • V V • — • А вд Ведомость ссылочных документов — • —- • —- — — — — — вп Ведомость покупных изделий • • • • • • W • V Ж • • ВИ Ведомость согласования применяемых — — — — • — — — — — изделий ТУ Технические условия • • • • • • — • V • • — пм Программа и методика испытаний • — — — — — — — • — — ТБ Таблица соединений — — — —» — — • V • • V V « • — ТБ Таблица проверки параметров — — — — — — — — ТБ Таблица сигналов — • • • • • — — — — — — Д1 Схема распайки — — — — — — — — — — — — ПФ Патентный формуляр • • • • • то Техническое описание • • • • • • — — • — V • — — иэ Инструкция по эксплуатации • • • А • • — — — V V — — ФО Формуляр • • • • • • ПС Паспорт —• —• — —- — — — — W — зи Ведомость ЗИП • • • • — — — — W — V — — эд Ведомость эксплуатационных докумек- • • • • • • — • — — — — — тов , Рис. 4.1. Примерный состав документации ив модель и устройстве ЭВМ,
Изделия Рис, 4.2. Виды изделий и их структура. Таблица 4.3 Вид изделия Определение Деталь Сбороч- ная единица Изделие, изготовленное из однородного по наименованию н марке материала, без применения сборочных операций, например: валик из одного куска металла; литой корпус; печатная плата; отрезок кабеля или провода заданной длины. Эти же изделия с покрытиями (защит- ным или декоративным), независимо от вида, толщины и назначения покрытия, или изготовленные с применением местной сварки, пайки, склейки, сшивки и т. п., например винт хромированный, трубка, спа- янная илн сваренная из одного куска листового материала, коробка, склеенная из одного куска картона Изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчи- ванием, сочленением, клепкой, сваркой, пайкой, спрессовкой, разваль- цовкой, склеиванием, сшивкой, укладкой н т. п.), например накопи- тель на магнитной ленте, микросхема, сварной корпус, маховичок из пластмассы с металлической арматурой К сборочным единицам так- же относят: а) изделия, для которых конструкцией предусмотрена разборка их на составные части предприятием-изготовителем, например, для удобства упаковки и транспортирования; б) совокупность сборочных единиц н (или) деталей, имеющих об- щее функциональное назначение и совместно устанавливаемых иа предприятии-изготовителе в другой сборочной единице, например электрооборудование самолета; в) совокупность сборочных единиц п (нли) деталей, имеющих об- щее функциональнее назначение, совместно уложенных на предприя- тии-изготовителе в укладочные средства (футляр, коробку н т п), которые предусмотрено использовать вместе с уложенными в них из- делиями, например готовальня. 65
Продолжение таблицы 4.3 Вид изделия Определение Комплекс Комплект Два и более специфицированных изделия, не соединенные на пред- приятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Каждое из этих специфицированных изделий, входящее в комплекс, служит для выполнения одной или нескольких основных функций, установленных для всего комплекса, например ЭВМ, автоматическая телефонная станция. В комплекс могут также входить детали, сборочные единицы и комплекты, предназначенные для выполнения вспомогательных функ- ций, например детали и сборочные единицы, предназначенные для монтажа комплекса на месте его эксплуатации. Два и более изделия, не соединенные на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющие собой набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного ха- рактера, например, комплект запасных частей, комплект инструмента и принадлежностей и т. п. Таблица 4.4 Вид документа Определение Чертеж детали Сборочный чертеж Чертеж общего вида Теоретический чертеж Габаритный чертеж Монтажный чертеж Схема Спецификация Ведомость специфика- ций Ведомость ссылочных документов Документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля Документ, содержащий изображение изделия и другие данные, необходимые для его сборки, изготовления и контроля. К сборочным чертежам также относят гидро- монтажные, пневмомонтажные н электромонтажные чер- тежи Документ, определяющий конструкцию изделия, взаи- модействие его основных составных частей и поясняю- щий принцип работы изделия Документ, определяющий геометрическую форму (об- воды) изделия и координаты расположения составных частей Документ, содержащий контурное (упрощенное) изо- бражение изделия с габаритным, установочными и при- соединительными размерами Документ, содержащий контурное (упрощенное) изо- бражение изделия, а также данные, необходимые для его установки (монтажа) на месте применения. К монтаж- ным чертежам также относят чертежи фундаментов, спе- циально разрабатываемых для установки изделия Документ, на котором в виде условных изображений или обозначений показаны составные части изделия н связи между ними Документ, определяющий состав сборочной единицы, комплекса или комплекта Документ, содержащий перечень всех спецификаций составных частей изделия с указанием их количества и входимости Документ, содержащий перечень документов, на кото- рые имеются ссылки в конструкторских документах из- делия 66
Продолжение таблицы 4.4 Вид документа Определение Ведомость покупных изделий Ведомость согласова- ния применения из- делий Ведомость держателей подлинников Ведомость техничес- кого предложения Ведомость эскизного проекта Ведомость техничес- кого проекта Пояснительная запис- ка Технические условия Программа и методи- ка испытаний Таблица Расчет Эксплуатационные документы Ремонтные документы Документ, содержащий перечень покупных изделий, примененных в разрабатываемом изделии Документ, подтверждающий согласование с соответст- вующими организациями применение покупных изделий во вновь разрабатываемом изделии, например, ведомость согласования применения подшипников Документ, содержащий перечень предприятий, на ко- торых хранят подлинники документов, разработанных Для данного изделия Документ, содержащий перечень документов, вошед- ших в техническое предложение Документ, содержащий перечень документов, вошед- ших в эскизный проект Документ, содержащий перечень документов, вошед- ших в технический проект Документ, содержащий описание устройств и принци- па действия разрабатываемого изделия, а также обосно- вание принятых при его разработке технических и технн- ко-эконойических решений Документ, содержащий потребительские (эксплуата- ционные) показатели изделия и методы контроля его ка- чества Документ, содержащий технические данные, под.чежа- щие проверке при испытании изделия, а также порядок и методы их контроля Документ, содержащий в зависимости от его назначе- ния соответствующие данные, сведенные в таблицу Документ, содержащий расчеты параметров н величии, например, расчет размерных цепей, расчет на прочность и др. Документы, предназначенные для использования прн эксплуатации, обслуживании и ремонте изделия в про- цессе эксплуатации Документы, содержащие данные для проведения ре- монтных работ на специализированных предприятиях Специфические документы, используемые при проектировании ЭВМ, ре- гламентируются отраслевыми стандартами и приведены в § 4.6. Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на проект- ные (техническое предложение, эскизный проект и технический проект) и рабочие (рабочая документация). Наименования конструкторских документов в зависимости от способа их выполнения н характера использования приведены в табл. 4.5. Документы, предназначенные для разового использования в производстве (документы макета, стендов для лабораторных испытаний н др.), допускается выполнять в виде эскизных конструкторских документов. Наименования эскиз- ных документов в зависимости от способа выполнения и характера использова- ния аналогичны приведенным в табл. 4.4. Комплектность конструкторских документов. Прн определении комплект- ности конструкторских документов па изделие следует различать: основной кон- структорский документ; основной комплект конструкторских документов; пол- ный комплект конструкторских документов. За основные конструкторские документы принимают: для деталей — чер- теж детали; для сборочных единиц, комплексов и комплектов — спецификацию. 67
Таблица 4.5 Наименование документа Определение Оригиналы Документы, выполненные на любом материале и предназиа- Подлинники ченные для изготовления по ни,м подлинников Документы, оформленные подлинными установленными под- писями и выполненные иа любом материале, позволяющем мно- гократное снятие копий. Допускается в качестве подлинника использовать оригинал, фотокопию или экземпляр образца, из- данного типографским способом, оформленные эаверительными Дубликаты подписями лиц, ответственных за выпуск документа Копии подлинников, обеспечивающие идентичность воспроиз- ведения подлинника, выполненные на любом материале, позво- ляющем снятие с них копий Копии Документы, выполненные способом, обеспечивающим их идентичность с подлинником (дубликатом), и предназначенные для непосредственного использования при разработке, в произ- водстве, эксплуатация и ремонте изделий Основной комплект конструкторских документов изделия объединяет кон- структорские документы, относящиеся ко всему изделию (составленные на все данное изделие в целом), например сборочный чертеж, принципиальная электри- ческая схема, технические условия, эксплуатационные документы. Конструктор- ские документы составных частей в основной комплект документов изделий не входят. Спецификация комплекса. I I Монтажный чертеж Схемы ведомость специфи- кации. Ведомость ссылочных т ведомость покупных изделий Технические условия Патентный, формуляр 7Z~]_____ Зксплуа та.- ционные документы Сборочный чертеж Монтажный, чертеж Схемы Эксплуата- ционные документы Монтажный чертеж Схемы Эксплуата- ционные документы Эксплуата- ционно <е документы ( Vep/nfж-u'Л (специфика^. ( Чертят Л (спецификаций ) \iemineu J \пнплекпивJ \Сед£„цц ) \ деталей ) \пнпл№то1) Рис. 4.3. Пример построения полного комплекта конструкторских документов комплекса. Полный комплект конструкторских документов изделия составляют (в об- щем случае) из основного комплекта конструкторских документов на данное изделие и из основных комплектов конструкторских документов на все составные части данного изделия, примененные по своим основным конструкторским доку- ментам. Пример построения полного комплекта конструкторских документов комп- лекса приведен на рис. 4.3. Номенклатура конструкторских документов, раз- рабатываемых на изделия в зависимости от стадии разработки, приведена в табл. 4.6. ГОСТ 2.105—68 устанавливает общие требования к выполнению текстовых документов на изделия всех отраслей промышленности. Текстовые документы подразделяются на документы, содержащие в основном сплошной текст (техии- 68
Таблица 4.6 Шифр докумен- тов Наименование документа Техническое предложение Эскизный проект Технический проект Рабочая документация на детали . 3 7 а о к GL Я и Е ф комплек- сы i ш ч с h Чертеж детали о1 е1 — СБ Сборочный чертеж — —- — — ф2 — — ВО Чертеж общего вида о о • — — — —— тч Теоретический чертеж — о о о О о гч Габаритный чертеж о о О1 о1 о2 о — мч Монтажный чертеж — —• — — О2 о —- По гост Схемы о о о — о о о 2.701—68 — Спецификация — — — — • • • ВС вд Ведомость спецификаций Ведомость ссылочных доку- — — — — о о о меитов — — — — о о о вп ВИ Ведомость покупных изделий Ведомость согласования при- — о о — о о о ДП меиеиия изделий Ведомость держателей под- — о о — О о о пт линииков Ведомость технического пред- — — — —— о О о ложеиия • — — — — — —— эп тп Ведомость эскизного проекта Ведомость технического про- — • — — — — — екта — —— • — — —• — пз Пояснительная записка АЗ — — — — ТУ пм Технические условия Программа и методика испы- — — — О о о о таний — О о о о о —. —• Таблицы о о о о о о 0 рр Расчеты о3 о3 о3 о о о 0 д... Документы прочие о о о о о о О ПФ Патентный формуляр о о о о о о — По ГОСТ Документы эксплуатационные — — — о о о 9 2.601—68 По ГОСТ 2.606—68 Документы ремонтные — — —- о о о 9 Условные обозначения: *—документ обязательный; О—документ состав- ляют по усмотрению разработчика;— —документ не составляют. Примечание. Документы, для которых над условными обозначениями проставлены одинаковые цифры, могут быть по усмотрению разработчика сов- мещены. ческие описания, паспорта, расчеты, пояснительные записки, инструкции и т. п.), и документы, содержащие текст, разбитый на графы (спецификации, ведомости, таблицы и т. п.). Текстовые документы выполняют в соответствии с установленными стандар- тами одним из следующих способов: — машинописным — иа одной стороне листа через два интервала. Шрифт машинки должен быть четким, лента — только черного цвета; — рукописным — основным чертежным шрифтом по ГОСТ 2.304—68, черной тушью; — типографским — в соответствии с требованиями, предъявляемыми к из- даниям, изготовляемым типографским способом. 69
Построение документов, содержащих в основном сплошной текст. Содержание документа при необходимости разделяют на разделы и под- разделы, а при большом объеме — на части. Каждую часть комплектуют отдельно. Всем частям присваивают обозначе- ние документа. Начиная со второй части, к этому обозначению добавляют по- рядковый номер арабскими цифрами. Нумерацию листов документа произво- дят в пределах каждой части. Разделы должны иметь порядковые номера, обозначенные арабскими циф- рами с точкой, в пределах всего документа (части). Подразделы должны иметь порядковые номера в пределах каждого раздела. Номера подразделов состоят из номеров раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце номера под- раздела также должна ставиться точка. Наименования частей и разделов должны быть краткими, соответствовать со- держанию и записываться в виде заголовков (в красную строку) прописными буквами. Наименование подразделов записывают в виде заголовков строчны- ми буквами (кроме первой прописной). Переносы слов в заголовках не допуска- ются. На титульном листе и при первом упоминании в тексте документа должно быть приведено полное наименование изделия. В последующем тексте допуска- ется употреблять сокращенное наименование. Наименования, приводимые в тексте документа и на иллюстрациях, должны быть одинаковыми. Оформление иллюстраций и приложений. Количество иллюстраций должно быть достаточным для пояснения излагаемого текста. Все размещаемые в доку- ментах иллюстрации, если их в данном документе более одной, нумеруют араб- скими цифрами в пределах всего документа (например, рис. 1, рис. 2 и т. д.). Ссылки на иллюстрации дают по типу: «рис. 2» или (рис. 3). Ссылки на ранее упомянутые иллюстрации: «см. рис. 3». Приложения оформляют как продолжение данного документа на последую- щих его листах или выпускают в виде отдельного документа. При наличии в до- кументе более одного приложения все приложения нумеруют арабскими цифра- ми (без знака №), например: Приложение 1, Приложение 2 и т. д. Цифровой материал, как правило, оформляют в виде таблиц. На все таблицы должны быть ссылки в тексте, при этом слово «Таблица» в тексте пишут пол- ностью, если таблица не имеет номера, и сокращенно — если имеет номер, на- пример: «табл. 1». Требования к текстовым документам, содержащим текст, разбитый на графы. Текстовые документы, содержащие текст, разбитый иа графы, при необходимости, разделяют иа разделы и подразделы, которые не нумеруют. Наименования разделов и подразделов записывают в виде заголовков строчны- ми буквами (кроме первой прописной) и подчеркивают. Расположение заго- ловков для ведомостей должно соответствовать требованиям ГОСТ 2.106—68, ГОСТ 2.108—68 и ГОСТ 2.601—68. Для остальных текстовых документов заголовки пишут в красную строку. В таблицах и других документах, имею- щих строки, все записи производят иа каждой строке в один ряд. Стандартом (ГОСТ 2.106—68) устанавливаются формы и правила выполне- ния текстовых документов. При разработке рабочих чертежей руководствуются ГОСТ 2.107—68. Рабо- чие чертежи должны содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и испытания изделия. Правила выполнения спецификации устанавливает ГОСТ 2.108—68. Пра- вила выполнения чертежей деталей, сборочных, общих видов, габаритных и мон- тажных устанавливает ГОСТ 2.109—68. Чертежи общего вида должны содержать изображения изде- лий с их видами, разрезами, сечениями, а также текстовую часть и надписи, необходимые для понимания конструктивного устройства изделия, взаимодей- ствия его основных составных частей и принципа работы изделия, а также дан- ные о составе изделия. На габаритном чертеже изделие изображают так, чтобы были видны крайние положения перемещающихся, выдвигаемых или откидывае- мых частей рычагов, кареток, крышек на петлях и т. п. На габаритном чертеже проставляют габаритные размеры изделия, уста- 70
новочные и присоединительные размеры и, при необходимости, размеры, опре- деляющие положение выступающих частей. Монтажный чертеж должен содержать: изображение монтируе- мого изделия; изображение предметов, применяемых при монтаже изделия, а также полное или частичное изображение устройства (конструкции фунда- мента), к которому изделие крепится; установочные и присоединительные разме- ры с предельными отклонениями; технические требования к монтажу изделия. Монтируемое изделие изображают на чертеже упрощенно. Подробно указы- вают элементы конструкции, которые необходимы для правильного монтажа изделия. Изображение монтируемого изделия выполняют сплошными основными ли- ниями, а устройство, к которому крепится изделие, — сплошными тонкими ли- ниями. г На монтажном чертеже комплекса указывают также размеры, определяю- щие взаимное расположение составных частей, непосредственно входящих в комплекс. В состав конструкторской документации введен новый документ — па- тентный формуляр (ГОСТ 2.110—68), предназначенный для оценки патентоспо- собности, патентной чистоты и технического уровня изделий, материалов, тех- нологических процессов, методов измерений н испытаний, стандартов всех ка- тегорий. Групповым конструкторским документом (ГОСТ 2.113—70) называется до- кумент, содержащий информацию о двух и более изделиях. Групповые докумен- ты составляются на изделия, обладающие общими конструктивными признака- ми с некоторыми различиями друг от друга. На таких документах указываются постоянные данные, общие для всех исполнений, и переменные данные с указа- нием, к каким исполнениям они относятся. Каждому исполнению присваивается самостоятельное обозначение, причем первому исполнению (условно принимае- мому за основное) присваивают обозначение как отдельному изделию. Для всех других исполнений к общей части через тире добавляют порядковый двухзнач- ный номер от 01 до 99, например, АБЗ ... 028—03. В конструкторские доку- менты записывается полное обозначение исполнения, а основной конструктор- ский документ находят по общей части обозначения. На групповом графическом документе (чертеже, схеме и т. п.) дожно быть полностью изображено основное исполнение. Переменные размеры наносят на чертеже буквенными обозначения- ми, а их конкретные значения указывают в таблице исполнения. В таблицу исполнений вносятся сведения о переменных изображениях, размерах, материа- лах, покрытиях, шифрах и др. Номера позиций наносят иа изображение основного исполнения. На изо- бражении других исполнений наносят номера позиций только тех частей, кото- рые отсутствуют в основном исполнении. Если все различия в исполнении от- ражены в групповой спецификации, то в" групповом сборном чертеже таблицу исполнений не помещают. Групповые документы записываются в спецификацию как единичные без указания наименования изделия. При выполнении групповых текстовых конструкторских документов (ве- домостей, таблиц и т. п.) вначале записывают постоянные данные, а затем пере- менные для каждого исполнении. Для ЭВМ различной конфигурации (например, с переменным составом пери- ферийного оборудования) целесообразно разрабатывать групповую специфика- цию. Технические условия (ТУ) должны содержать все требования к продукции, ее изготовлению, контролю, приемке и поставке, которые нецеле- сообразно указывать в конструкторской или другой технической документации. Состав ТУ и содержание определяются в соответствии с видом изделия. Более подробно это рассмотрено в гл. 2. ЕСКД установлен обезличенный принцип обозначения конструкторских документов (ГОСТ 2.201—68). До разработки классификатора ЕСКД следует пользоваться отраслевыми системами обозначений конструкторских документов, в частности междуведомственной нормалью «Система чертежного хозяйства». Учет и обращение документации. Все имеющиеся на предприятии подлин- ники, дубликаты и копии КД подлежат учету и храпению в отделе (бюро) технн- 71
ческой документации — ОТД (ГОСТ 2.501—68). При перекопировании не восп- роизводят размеры, надписи, графические изображения и т. п., зачеркнутые по «извещениям об изменении» в восстанавливаемом подлинвкке. Дубликаты КД изготовляются с подлинников предприятия — держателя подлинников и действуют иа правах подлинников только для снятия с них ко- пий (ГОСТ 2.502—68). Дубликаты состоят на учете предприятия — держателя подлинников и хранятся отдельно от подлинников. Внесение изменений в дубликаты вручную не допускается. Вносить изменения и аннулировать КД имеет право только предприятие — держатель подлинников на основании «извещения об изменении». При обнару- жении ошибки допускается немедленно вносить изменения в копии, необходимые для исправления, за подписью «ответственного лица» с последующим выпуском «извещения». Всем изменениям, вносимым в документ по одному «извещению», присваивают одну очередную литеру, обозначаемую строчной буквой русского алфавита: а, б, в, ... Изменения, внесенные в подлинник, отмечаются в таблице изменений в ос- новной надписи или в «месте регистрации изменения», предусматриваемом в текстовых документах. 4.3. Выполнение чертежей Чертежи всех изделий, относящихся к устройствам вычислительной техники, выполняются по стандартам ЕСКД. В табл.'4.7 приведен перечень стандартов, устанавливающих общие правила выполнения чертежей. Конструкторскую документацию на изделия с электромонтажом (по ГОСТ 2.413—72) выполняют в одном из четырех вариантов: А — для изготовления изделия, механическую сборку и электромонтаж которого целесообразно производить по одному и тому же чертежу, выпускают сборочный чертеж в соответствии с требованиями ГОСТ 2.109—68 и ГОСТ 2.413—72 и спецификацию; Б — для изготовления изделия, механическую сборку и электромонтаж которого по одному н тому же чертежу призводить нецелесообразно, выпускают документацию на самостоятельные сборочные единицы, которыми являются: изделие механической сборки; изделие с электромонтажом или совокупность составных частей, устанавливаемых при электромонтаже. На изделие механической сборки выпускают сборочный чертеж и специфи- кацию. На изделие с электромонтажом выпускают сборочный чертеж в соот- ветствии с требованиями ГОСТ 2.413—72 и спецификацию. На сборочную еди- ницу, Представляющую собой совокупность составных частей, устанавливаемых при электромонтаже, выпускают спецификацию в соответствии с требованиями ГОСТ 2.108—68 и ГОСТ 2.413—72; в таких случаях допускается отсутствие сборочного чертежа; В — для изготовления изделия, механическую сборку и электромонтаж которого производить по одному и тому же чертежу нецелесообразно н чертеж для электромонтажа выполнять как сборочный нерационально, выпускают: для механической сборки — сборочный чертеж и спецификацию, для электромонта- жа— электромонтажный чертеж. Г — для изготовления изделия, механическую сборку и электромонтаж которого производить по одному н тому же чертежу нецелесообразно и вы- пуск чертежа для электромонтажа при этом затруднителен или нерационален, выпускают сборочный чертеж для механической сборки; в технических требова- ниях чертежа приводят ссылку на документ, которым следует руководствовать- ся при электромонтаже. Электромонтажный чертеж, как правило, выполняется в том же масштабе, что и сборочный. При необходимости электромонтажный чертеж может быть вы- полнен в аксонометрии. Элементам, не указанным в электрической принципиальной схеме или схе- ме соединений, например переходным стойкам, лепесткам заземления и т. п., для указания адресов присоединения проводников присваивают очередные пози- ционные обозначения после элементов того же функционального назначения, изображенных на схеме. Таким элементам допускается присваивать обозначе- ния, состоящие из прописной буквы Э и порядкового номера. 72
Таблица 4.7 гост 2.301—G8 2.302—68 2.303—68 2.304—68 2.305—68 2.306—68 2.307—68 2.308—68 2.309—68 2,310—68 2.311—68 2.312—68 2.313—68 Наименование н краткое содержание Форматы. Устанавливаются форматы листов конструкторских документов, определяемых размерами внешней рамки, и их обо- значения. Приводится схема построения форматов. Масштабы. Устанавливаются допустимые масштабы (увеличе- ния и уменьшения) для изображения изделий в документации и правила записи масштабов в основной надписи чертежей. Линии. Устанавливаются начертания, основные назначения, наи- менования и толщина линий, используемых в чертежах. Шрифты чертежные. Устанавливаются формы и размеры чертеж- ных шрифтов для надписей, наносимых от руки на чертежи и дру- гие документы. Изображения-виды, разрезы, сечения. Правила изображения предметов (изделий, сооружений и их составных элементов) по методу прямоугольного проецирования, при этом предмет пред- полагается расположенным между наблюдателем и соответствую- щей плоскостью проекций. Обозначения графических материалов и правила их нанесения на чертежах. Устанавливаются графические обозначения материа- лов в сечениях и на фасадах, а также правила нанесения их на чертежи. Нанесение размеров и предельных отклонений. Устанавлива- ются правила нанесения размеров и предельных отклонений на чертежах и других технических документах. Указание на чертежах предельных отклонений формы и распо- ложения поверхностей. Устанавливаются правила указания пре- дельных отклонений формы и расположения поверхностей в конструкторских документах или в виде условных графических обозначений (предпочтительно), или в технических требованиях текстом. Нанесение на чертежи обозначений шероховатости поверхно- стей. Устанавливаются обозначения шероховатостей поверхности в виде специальных знаков и правила нанесения их иа чертежи Нанесение на “чертежи обозначений покрытий, термической и других видов обработки. Устанавливаются правила нанесения на чертежи изделий обозначений покрытий (защитных, декоративных, электроизоляционных, износоустойчивых и т. п.), а также пока- зателей свойств материалов, получаемых в результате термиче- ской и других видов обработки (химико-термической, наклева и т. п.). Обозначения покрытий на чертежах выполняют по ГОСТ 9791—68 и ГОСТ 9894—61. Изображение резьбы. Устанавливаются правила изображения н нанесения обозначения всех видов резьбы па чертежах. Условные изображения и обозначения швов сварных соедине- нений. Устанавливаются условные изображения швов сварных изделий на чертежах в зависимости от нормы подготовлениях кромок и характера выполненного шва и обозначения швов: основные, которые наносят на чертежах и других конструктор- ских документах, и дополнительные — буквенно-цифровые, ко- торые применяют при переписке и в нормативно-технической документации. Условные изображения и обозначения швов неразъемных соединений. Устанавливаются условные изображения и обозна- чения швов неразъемных соединений, получаемых пайкой, склеиванием, сшиванием и клепкой, на чертежах всех изделий. 73
Продолжение табл. 4 7 гост Наименование н краткое содержание 2,314—68 Указания на чертежах о маркировании н клеймении изделий. Устанавливаются правила указания места маркировки или клей- мения и состав данных для производства работ для нанесения маркировки или клейма любым способом. Приводятся бук- венные обозначения содержания маркировки или клейма и способов их нанесения. 2.315—68 Изображения упрощенные и условные крепежных детален. Устанавливаются упрощенные и условные изображения крепеж- ных деталей и их элементов на сборочных чертежах и чертежах 2.316—68 общих видов и принципы их использования. Правила нанесения на чертежи надписей, технических требо- ваний и таблиц, кроме Графического изображения предмета со всеми необходимыми размерами. Чертеж может содержать тек- стовую часть, состоящую из технических требований, надписи, таблицы. Устанавливаются общие требования и правила выпол- нения текстовой части чертежей. Приводится перечень допускае- мых сокращений слов, применяемых в основных надписях, техии- 2.317—68 веских требованиях и таблицах на чертежах и в спецификациях. Аксонометрические проекции. Устанавливаются правила выпол- нения в чертежах прямоугольной (изометрической, днметрнческой) и косоугольной (фронтальной изометрической, горизонтальной изо- метрической, фронтальной диметрической) проекции, условности и правила нанесения размеров. Если составная часть, являющаяся элементом электрической принципиаль- ной схемы изделия, должна быть подобрана при его регулировании, то на чертеже позиционное обозначение этого элемента наносят со знаком* (напри- мер, /?5*), а в технических требованиях чертежа помещают указание по типу: «’Подбирают при регулировании». На электромонтажных чертежах допускается: а) смещать изображение составных частей; б) условно изменять (укорачивать, удлинять и т. п.) очертания составных частей, если их изображения закрывают друг друга; в) если составные части изделия расположены на стенках, находящихся в разных плоскостях, то при выполнении чертежа по варианту Б илн В изо- бражать стенки развернутыми в плоскости чертежа; при этом на чертеже у соот- ветствующего места изображения помещают надпись: «Стенка развернута»; г) при выполнении чертежа по варианту Б или В для показа невидимых мест присоединения проводников к составным частям эти составные части изобра- жать повернутыми. Около таких изображений наносят надписи, определяю- щие направление и угол поворота относительно истинного положения сос- тавной части.- Прн условном изображении проводников допускается слияние линий, изо- бражающих одиночные провода, идущие рядом, в одну линию, а также слияние линии, изображающей группу одиночных проводов, с другими линиями, изобра- жающими одиночные провода и группы проводов. Слияние линий, изображающих жгут нли кабель и входящие в его состав проводники, с линиями, изображающими другие жгуты и кабели и их проводни- ки, не допускается Линию, изображающую два и более проводника, у мест обрыва обозначают одним порядковым номером римскими цифрами нли указывают у мест обрыва линии обозначения всех проводников, изображаемых этой линией. Линии, изображающие проводники, присоединяемые к многоконтактному изделию, допускается не доводить до изображений контактов и заканчивать у ли- 74
нии, показывающей внешние очертания изделия. Указания о присоединении про- водников к контактам приводят в этом случае одним из следующих способов: а) у контактов показывают концы линий, изображающих присоединенные проводники, н указывают обозначения проводников; б) у изображения многокоитактного изделия помещают таблицу с номерами контактов н обозначениями проводников (рис. 4.4). При недостатке места около изображения таблицу можно разместить на свободном месте поля чертежа илн на последующих листах; при этом над таблицей наносят позиционное обозначение многоконтактного изделия. Рис. 4.4. Упрощенное указание подсоединения проводов, жил, кабелей и проводов жгутов к контактам. Если контакты изделия, к которому должны быть присоединены проводники не имеют обозначений (маркировки), тона чертеже нм присваиваются обозначе- ния. Правила выполнении чертежей жгутов, кабелей и проводов устанавливает ГОСТ 2.414—68. Под чертежом жгута понимается сборочный чертеж собранных вместе изолированных проводов или кабелей, на концах которых имеются штеп- сельные разъемы, наконечники нли другие соединительные элементы. Ш1-номера контактов Номера проводов Наконечники. Ш 2-номера контактов---- Ш3-номера контактов----- ШЪ-нОмера. контактов---- Рис. 4.5. Схема раскладки проводов в жгуте. Провода, кабели и жгуты на чертежах изображаются упрощенно контур- ным очертанием нли условно одной сплошной линией, упрощенно изображаются- и все соединительные элементы (разъемы, наконечники н т. д.). Для изготовле- ния шаблона под жгут на чертеже проставляются все размеры жгута или чертеж выполняется в масштабе 1 : 1. На чертеже жгут изображается в одной плоскости, а особо сложные жгуты — в аксонометрии. Каждый провод или кабель на чертеже жгута имеет обозначение в соответст- вии с электромонтажным чертежом нли схемой соединений. При отсутствии по- следних провода и кабели обозначаются арабскими цифрами, а группы прово- дов — римскими цифрами в пределах чертежа. Обозначения наносятся на изо- бражения обоих концов проводов. Начало и конец каждого провода могут иметь обозначения соответственно Н и К с добавлением номера провода, иапрнмер; Hl, Н5, KI, К5. Номера проводов могут указываться или около изображения провода, жгута, кабеля, или на изображении бнрки. Вместо графического изображения мест присоединения проводов илн жил к соединительным элементам на чертеже может изображаться схема раскладки (рис. 4.5) илн специальная таблица, состоящая из следующих граф: номер провода, позиция, откуда идет, куда поступает. ГОСТ 2.417—68 устанавливает правила выполнения чертежей печатных плат. 75
Размеры и очертания печатных проводников и элементов, контактных пло- щадок, монтажных и контактных отверстий и т. п. на чертежах печатных плат указывают! а) нанесением координатной сетки н прямоугольной системе координат; б) нанесением координатной сетки н полярной системе координат при оп- ределенной последовательности расположений печатных проводников с радиаль- ной ориентацией (кодовые диски, роторы и т. п.). Номер отверстия 1 1 2 3 5 7 8 Координаты отверстия X 0 0 0 0 2 4 У 12 8 4 0 12 8 Допускается комбинированный способ указания размеров: — при помощи размерных и выносных линий и координатной сетки в пря- моугольной системе координат (рис. 4.6); — по углу (при помощи сетки и по диаметру) размерами окружностей рас- положения характерных точек печатных проводников и элементов или по диа- метру (при помощи сетки и по углу) размерами характерных точек печатных проводников и элементов. Чертежи печатных плат выполняют в масштабах 1:1; 2:1; 4:1; 5:1; 10 : 1. Применение четной кратности увеличения предпочтительно. Чертежи печатных плат с шагом координатной сетки, равным 0,5 мм, выполняют в мас- штабе не менее 4:1. На изображении печатной платы проводники, экраны, контактные площад- ки и другие печатные элементы штрихуют. При выполнении чертежей бескопиро- вочным методом изображения печатных проводников и элементов допускается зачернять. Контактные площадки, примыкающие к проводникам, изображенным сплошной утолщенной линией, не штрихуют. 76
Монтажные и контактные отверстия, в том числе имеющие зенковку, изо- бражают одной окружностью. Второй концентрической окружностью изобража- ют контактные площадки круглой формы, а также площадки, форма которых ие задана чертежом и определяется при нзготовленнн печатной платы. В послед- нем случае размеры окружности соответствуют минимальным размерам кон- тактной площадки. Промежуток между окружностями не штрихуют, если рас- стояние между линиями на изображении менее 2 мм. Обозначения материалов, наносимых на плату и образующих печатные про- водники и элементы, токопроводящий слой контактных отверстий, разделитель- ные изоляционные участки (кодовых дисков) н т. п., указывают в технических требованиях по соответствующим стандартам и другим нормативно-техническим документам. Технические требования на чертежах печатных плат излагают, группируя однородные и близкие по характеру требования. На чертежах печатных плат допускается: наносить позиционные обозначе- ния электро- н радиоэлементов, в технических требованиях пояс- нения о взаимодействии печатных проводников н элементов. Чертежи плат, в которых ука- зание размеров проводников и других печатных элементов за- труднено нли невозможно из-за сложности их очертаний или боль- шой плотности их графических изображений, вычерчивают с коор- динатной сеткой в прямоугольной системе координат. Координатную сетку наносят сплошными тонки- ми линиями. Если часть линий сетки велика, то рекомендуется выделять каждую пятую илн де- помещать электрическую схему или давать Рнс. 4.7. Главный вид многослойной печатной платы. сятую линии, увеличивая их тол- щину до 1/2 толщины контурных линий. Допускается линии сетки на- носить через одну с указанием об атом в технических требованиях чертежа. Шаг прямоугольной сетки — по ГОСТ 10317—62. За начало координат, как правило, принимают центр крайне- го левого- нижнего отверстия илн левый нижний угол платы. Координаты монтажных н контактных отверстий задают следующими спо- собами: а) указанием размеров координат в миллиметрах; б) нумерацией отверстий с занесением размеров их координат по осям х и у в миллиметрах в таблицу; в) нумерацией линий координатной сетки; При круговом расположении группы монтажных и контактных отверстий с совмещением их общего центра с узлом координатной сетки координаты от- верстий, центры которых не лежат в узлах координатной сетки, указывают на выносном элементе размерами от их общего центра. За главный вид многослойной платы принимают изображение платы после нанесения последнего слоя, при этом на главном виде изображают все элементы схемы и их электрические связи (рис. 4.7). Элементы, расположенные в разных слоях выделяют различной штриховкой, которую поясняют на чертеже. Допускается, если не требуется визуальная проверка взаимной связи эле- ментов, на главном виде изображать только последний слой и контактные пло- щадки. На каждый слой, как правило, дают отдельное изображение, над которым помещают надпись с указанием номера слоя, например: «1-й слой», «2-й слой». Чертежи пленочных микросхем выполняют в масштабе не менее 5 : 1. Обо- значения материалов слоев многослойных плат указывают в таблице на поле чертежа (табл. 4.8). 77
Таблица 4.8 Номер слоя Условное обозначе- ние Наименование слоя Обозначение материала Толщина слоя, мкм 1 Резистор Сплав Х20Н80.Н 48 ГОСТ 12766—67 2 Контактная площадка, про- Алюминий А6 ГОСТ 20 водник и 1-я обкладка кон- 11069—64 денсатора С 3 Диэлектрик Окись кремния 10 4 Контактная площадка, про- Алюминий Кб ГОСТ 20 водник и 2-я обкладка кон- 11069—64 денсатора С 5 Диэлектрик Окись кремния 10 4.4. Выполнение схем и условных графических обозначений Схемы в зависимости от основного назначения подразделяются на следующие типы: структурные, .функциональные, принципиальные, соединения, подключе- ния, общие, расположения. Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Ими пользуются при эксплуатации для общего ознакомления с изделием. Функциональней схема разъясняет определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом. Функцио- нальными схемами пользуются для изучения принципов работы изделий, а так- же при их наладке, регулировке, контроле и ремонте. Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связей меж- ду ними и, как правило, дает детальное представление о принципах работы из- делия. Принципиальные схемы служат основанием для разработки других конструкторских документов, например, схем соединений и чертежей и исполь- зуются для изучения принципов работы изделий, а также при их наладке, регулировке, контроле н ремонте. Схема соединений показывает соединения составных частей изделия и опре- деляет провода, жгуты, кабели или трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединения и ввода (зажимы, разъемы, фланцы и т. п.). Схемами соединений пользуются при разработке других конст- рукторских документов, в первую очередь чертежей, определяющих прокладку и способы крепления проводов, жгутов, кабелей или трубопроводов в изделии, а также для осуществления присоединений и при наладке, контроле, ремонте и эксплуатации изделий. Схема подключения показывает внешние подключения изделия. Схемами подключения пользуются для осуществления подключений изделий и при их эксплуатации. 78
Общая схема определяет составные части комплекса и соединения их между собой на месте эксплуатации. Общими схемами пользуются при ознакомлении с комплексами, а также при их контроле н эксплуатации. Схема расположения определяет относительное расположение составных частей изделия, а при необходимости — проводов, жгутов, кабелей и т. п. Схе- мами расположения пользуются при разработке других конструкторских доку- ментов, а также при изготовлении и эксплуатации изделий. Шифры схем, входящие в состав конструкторской документации изделий, должны состоять из буквы, определяющей вид схем, и цифры, обозначающей тип схемы. Виды схем обозначают буквами: электрическая —Э; гидравлическая — Г; пневматическая — П; кинематическая — К; комбинированная — С. Типы схем обозначают цифрами: структурная — 1; функциональная — 2; принципиальная — 3; соединений — 4; подключения — 5; общая — 6, распо- ложения — 7. (Например, схема кинематическая принципиальная — КЗ, схе- ма электрическая соединений — Э4.) В отдельных случаях допускается выполнять на одном графическом доку- менте два типа схем, выпущенных на одно изделие. Шифр совмещенного доку- мента должен состоять из буквы, определяющей вид'схемы, и цифры 0 (напри- мер, схема электрическая принципиальная и соединений — ЭО). Общие требования к выполнению схем. Схемы выполняют без соблюдения масштаба, действительное пространственное расположение составных частей изделий либо не учитывается вообще, либо учитывается приближенно. Количе- ство схем на изделие должно быть минимальным, но в совокупности они должны содержать сведения, достаточные для проектирования, изготовления, настрой- ки, регулировки, эксплуатации и ремонта изделия. Для изделий ВТ предпочтительными являются форматы 12, 22 и 24. На схемах должно быть минимальное количество изломов и пересечений линий свя- зи. Расстояние между соседними параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм. Элементы, составляющие функциональные группы или устройства, допу- скается на схемах выделять штрих-пунктирными тонкими линиями, указывая при этом наименование Функциональной группы, а для устройства — ПЯИМегютп- Нйе ШПГ ооозначение. Элементы, соста вляющие устройство, на кото рое имеете я самостоятельная принципиальная схема, выделяют на принципиальной схеме сплошной линией, вдвое толще линии связи. На схемах допускается помещать различные технические данные, характер которых определяется назначением схемы или расширяет область применения схемы (например, диаграммы последовательности временных процессов, таблицы сигналов, указания о специфических требованиях к монтажу и т. п.). Линии, изображающие связи между отдельными функциональными 4астя- ми изделия, провода, кабеЛИ, жгуты, трубопроводы и~т, п., которые должны пе- редо ЛИТЬ тиднш и листа~йа другой.'обрывают за пределами изоб»аженй'Я~СХеМЫ. Около jieCTa ббрив? указывают обозначение, присвоенное этой линии (номер цепи; провода) и в скобтах номер-листа (при выполнении схемы на нескольких листах) или обозначение документа [при выполнении схем самостоятельными документами), ня котором показывают продолжение линии. Если на схеме таких обозначений нет, то места обрыва должны быть условно обозначены буквами или цифрами. Между схемами одного комплекта документации должна быгь установлена однозначная связь, которая обеспечила бы возможность отыскания одних и тех же элементов, устройств, связей или соединений на всех схемах данного ком- плекта. Условные графические обозначения в схемах и линии графических соеди- нений. ЕСКД устанавливает условные графические обозначения (УГО) двоич- ных логических элементов, применяемых в схемах, выполненных вручную или автоматизированным способом. ГОСТ 2.743—72 определяет общие принципы по- строения УГО, а также УГО двоичных логических элементов, наиболее распро- страненных в цифровой вычислительной технике и дискретной автоматике. Двоичный логический элемент условно изображается в виде прямоуголь- ника, который может содержать три поля: основное и два дополнительных. 79
В основном поле помещают информацию о функции, выполняемой логическим влементом—символ функции, и другие данные. В дополнительных полях поме- щают условные обозначения входов и выходов, называемые метками. Входы ло- гического элемента изображают с левой стороны, выходы—с правой стороны пря- моугольника. Если в основном поле помещают только символ функции, состоящей не бо- лее чем нз трех знаков, то размеры основного поля должны быть в миллиметрах: минимальная высота—от 10 до 12; ширина — от 8 до 12. Если в основном поле помещают дополнительные данные с количеством зна- ков в строке ие более пяти, то размеры основного поля должны быть в миллимет- рах: минимальная высота—от 20 до 25; ширина — от 12 до 17. При необходимости поместить в условном графическом обозначении большее количество информации размеры основного поля допускается соответственно уве- личивать. Ширина дополнительного поля при записи меток, состоящих из одного знака, должна быть не менее 5 мм. При записи меток, состоящих более чем из одного знака, ширина дополнительного поля должна быть соответственно уве- личена. Примеры начертаний УГО см. в табл. 4.9. Таблица 4.9 Наименование Обозначение Основное поле с вводами н выводами Основное поле с правым дополнительным полем Основное поле с дополнительными полями. Правое дополни- тельное поле разбито на зоны Изображение нескольких УГО в колонке а) совмещенное изображение функционально не связанных эле- ментов б) совмещенное изображение функционально связанных эле- ментов в) разнесенное изображение г) использование линяй связи для разделения УГО Функцию или систему функций, выполняемую логическим элементом, обо- значают при помощи символа функции. Символ функции помещают внутри ос- новного поля в верхней его части. Если в основном поле записывают дополни- 80
тельиые данные, то их следует располагать ниже символа функции. Символы функ- ций, применяемых для обозначения некоторых логических элементов, приведены в табл. 4.10. Таблица 4.10 Наименование Обозначе- ние Наименование Обозначе- ние или 1 Сумматор SM и &(И) М2 Кодовый преобразователь Х/У Сложение по модулю 2 Эквивалентность Триггер Триггер двухступенчатый т тт Исключающее ИЛИ («1 н только 1>) Логический порог Мажоритарность Дешифратор Шифратор Сравнение Полусумматор = 1 >п М DC CD HS 1 Регистр Счетчик Задержка Генератор Одновибратор Пороговый элемент (триггер Шмитта) Формирователь сигнала RG СТ -JH) S (ST) F Примечание. В скобках указаны допустимые обозначения. Выводы логических элементов, не несущие логической информации, допу- скается изображать на левой и (или) иа правой стороне условного графического обозначения логического элемента (рис. 4.8). Примеры обозначений входов и вы- ходов приведены в табл. 4.11. Таблица 4.11 Нгименование Обозначение Наименование Обозначение Прямой статический вход и выход * Прямой динамический вход и выход или У- Г 1 Инверсный статический вход и выход Инверсный динамиче- ский вход и выход ж 1— Условное графическое обозначение логического элемента выполняют без левого и (нли) без правого дополнительных полей, когда: а) все входы (выходы) логически равноценны, т. е. взаимозаменяемы без из- менения функции элемента, при этом расстояния между соседними линиями вхо- дов (выходов) должны быть одинаковыми; б) имеются две группы входов (выходов) — равноценных прямых и равно- ценных инверсных входов (выходов), при этом допускается изображать группы в любом порядке и разделять их интервалом; в) все входные переменные логически равноценны, но каждой переменной соответствуют два входа, называемые парафазпыми входами, один из которых 81
воспринимает переменную в прямом значении, другой — ту же переменную в про* тивоположном (инверсном) значении; при этом пары входов для каждой перемен- ной должны быть разделены интервалами. Во всех перечисленных случаях логически равноценные входы (выходы) должны иметь одинаковые технические характеристики. Если все входы (выходы) логически неравноценны, то в дополнительном поле напротив линии каждого входа (выхода) должна быть указана метка. Метка должна условно обозначать функциональное свойство или назначение соответствующего входа (выхода) и может состоять из одного или нескольких знаков — букв, цифр или Специальных знаков, например; А, А2, РК, 12, о и т. д. Рис. 4.9. Изображение груп- повой метки для групп вхо- дов, Рис. 4.8. Электрическая связь между двумя элементами, не несущая логической инфор- мации. Рис. 4.10. УГО элемента о равноценными входами: а — И — НЕ (элемент Шеф* фера); б —логическая экви- валентная форма. Прн изображении сложных элементов, когда при помощи меток трудно по. казать функциональное назначение каждого входа (выхода), допускается поме- чать входы (выходы) последовательными числами илн буквами в алфавитном порядке. Если элемент имеет несколько групп равноценных входов, то метки указы- вают по отношению к группам (групповые метки). Групповую метку располагают вапротив линии первого входа в каждой группе. Графически группы входов дол- жны быть разделены интервалами илн зонами (рис. 4.9). Если необходимо показать метку, общую для нескольких групп входов (на- пример, Для обозначения симметричной операции, выполняемой над группами входов), то такве группы изображают в одной зоне, а общую метку располагают в верхней части зоны (см. рис. 4.9). Для комбинированных элементов, построенных иа основе логических опе- раций И, ИЛИ, НЕ, допускается применять две формы условных графических обозначений (логически эквивалентные формы). Пример комбинационных логических элементов с равноценными входами приведен на рис. 4.10, а с неравноценными — на рис. 4.11. В условном графическом обозначении триггера (рис. 4.12) выход «0» должен графически отличаться от выхода «1» наличием индикатора логического отрица- вня. Функциональное назначение входов триггера указывают с помощью спе- циальных меток согласно табл. 4.12. Индикаторы и метки входов и выходов указывают в соответствии с функцией (системой функций), выполняемой функциональной группой. Штриховые раз- делительные линии в дополнительных полях не проводят. 82
Таблица 4.12 Наименование Обозначение Вход для раздельной установки триггера в состоянии «1» Вход для раздельной установки триггера в состоянии «0» Вход для установки состояния «1» в универсальном УК-триггере Вход для установки состояния «0» в универсальном УК-триггере Счетный вход Информационный вход для установки триггера в состояние «1» или «0» Подготовительный управляемый вход для разрешения приема информации Исполнительный управляющий (командный) вход для осуществ- ления приема информации. Вход синхронизации S-вход К-вход У-вход К-вход '/’-вход D-вход Г-вход С-вход Рис. 4.II. УГО элемента с неравноценными входами: а — логическая структура; б —УГО элемента (импли- кация). L* Т Рнс. 4.13. УГО функциональ’ ной группы «Синхронный ЯС-трнггед»» построен ион из Двух элементов И — ИЛИ - НЕ, Рнс. 4.12. УГО триггера. Входы и выходы элементов, используемые для связей только внутри функ- циональной группы, изображают как выводы, не несущие логической информа- ции. Примеры изображения функциональных групп в виде единых условных гра- фических обозначений приведены на рис. 4.13. Перечень стандартов иа условные графические обозначения, используемые в документации на изделия ВТ, приведен в табл. 4.13. Стандартом (ГОСТ 2.751—68) устанавливаются правила графического вы- полнения линий электрической связи и линий, изображающих провода, кабели и шины, а также условные графические обозначения, применяемые при их изо- бражении. Обозначения электрических связей, проводов, кабелей и шин приве- дены в табл. 4.14. Примеры обозначений электрических связей в документации, выполненной на ЭВМ, показаны на рис. 4.14. Основные правила выполнения электрических схем, единые для всех изде- лий и всех отраслей промышленности установлены ГОСТ 2.702—69. Правила, характеризующие специфику изделий, устанавливаются отраслевыми стандар- тами. Структурная схема выполняется по ГОСТ 2.702—69 н ОСТ4 ГО. ООО. 037. Рекомендуемые форматы 12 илн 22. Схема может выполняться на одном или не- скольких листах. Функциональные части изделия изображаются в виде прямо- 83
а ж I I I I -------00------- I I I I S I I Х2------ I I I хз------ I I —КОРП ?. змл^— д Рнс. 4.14. Обозначения линий электрической связи и проводов, выполненные на печатающих устройствах ЭВМ; а — излом линии связи; б — линия связи с ответвлениями; в —• слияние линий связи; г — связь с корпусом; д — заземление. Таблица 4.13 ГОСТ Наименование 2.721—68 Обозначения условные графические в схемах. Обозначения 2.723—68 общего применеиня Обозначения условные графические в схемах. Катушкн ин- дуктивности, дроссели, трансформаторы, автотрансформаторы 2,724—68 и магнитные усилители Обозначения условные графические в схемах. 2.725—68 Электромагниты Обозначения условные графические в схемах. Устройства 2.727—68 коммутирующие Обозначения условные графические в схемах. Разрядники, 2.728—68 предохранители Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, кон- 2.729—68 деисаторы Обозначения условные графические в схемах. Приборы 2.730—68 электроизмерительные Обозначения условные графические в схемах. Приборы полу- 2.731—68 проводниковые Обозначения условные графические в схемах. Приборы 2.732—68 электровакуумные Обозначения условные графические в схемах. Источники 2.736—68 света Обозначения условные графические в схемах. Элементы 2.743—72 пьезоэлектрические и магнитострикционные. Лнини задержки Обозначения условные графические в схемах. Элементы и 2.747—68 устройства цифровой вычислительной техники Обозначения условные графические в схемах. Размеры услов- 2.750—68 иых графических обозначений Обозначения условные графические в схемах. Род тока и на- 2.751—68 пряжения, виды соединений обмоток; формы импульсов Обозначения условные графические в схемах. Линин элект- 2.752—71 2.770-68 рической связи, провода, кабели, шины н их соединения Обозначения условные графические в схемах. Телемеханика Обозначения условные графические в схемах. Элементы кине- матики 84
Таблица 4.14 Наименование Обозначение Линия электрической связи (провод, кабель, шина) — Линия групповой связи — Графическое слияние линий электрической связи (проводов) в линию групповой связи Примечания. А) Расстояние между соседними линиями, отхо- дящими в разные стороны, должно быть не менее 2 мм Б) Точка излома должна быть удалена от груп- повой линии связи ие менее чем на 3 мм Принцип обозначения линий показан условно бук- вами А и Б IL 1 1 1 J 5 | ь 1 г г п Пересечение линий групповой связи । R Обрыв линии электрической связи (провод) Примечание. На месте знака X указывают необходимые дан- ные о продолжении линки на схеме X Линия электрической связи с ответвлениями: а) одним б) двумя Допускается изображать ответвления под углом, кратным 45°, например: 4- При изображении ответвлений линий электриче- ской связи не допускается в качестве точек ответ- вления использовать элементы условных графиче- ских обозначений, имеющих вид точек, изломов, пересечений и т. д., например: _п~| 1 н 2 i г Г-' Линия электрической связи с ответвлением в не- сколько параллельных идентичных цепей. Внутри обозначения ответвления указывают общее коли- чество параллельных цепей, включая изображен- ную цепь. Например, изображению —EL 85
Продолжение табл. 4.14 Наименование Обозначение соответствует изображение Переход группы линий электрической связи, имеющих общее функциональное назначение, от однолинейного изображения к многолинейному IIIIII Группа линий электрической связи, четыре из которых осуществлены многожильным кабелем, а две — скрученными проводами о v — 4, Линии электрической . связи, осуществленные двумя скрученными проводами (витая пара) / —-f- Линия электрической связи, осуществленная гиб- ким проводом Пересечение провода (кабеля, шины) Примечание. Если необходимо показать взаимное расположе- ние пересекающихся проводов (кабелей, шин), то провода, в месте пересечения расположенные свер- ху, условно обозначают полуокружностью + Отводы (отпайки) от шины угольников или условных графических обозначений (табл. 4.15). В состав ком- плекта конструкторской документации на одно изделие (например, модель ЭВМ или устройство) может входить несколько структурных схем с различной сте- пенью детализации: функциональные части на одной схеме изображаются укруп- ненно (например, в виде блоков), а на другой—более детальйо (например, в виде узлов, функциональных элементов). Условные графические обозначения функциональных частей рекомендуется располагать таким образом, чтобы основные направления потоков информации отображались на схеме сверху вниз и слева направо. Входящие в лист линии ре- комендуется располагать слева и сверху, а выходящие из листа — справа и снизу, 86
Таблица 4.15 Наименование Функциональная часть. Общее обозначение Комбинационный элемент. Общее обозначение Сумматор на два числа Сумматор на п чисел Визуальное устройство вывода и ввода — вывода Устройство ввода — вывода, использующее в ка- честве носителей информации перфоленту Устройство ввода—вывода, использующее в ка- честве носителя информации перфокарты Накопитель на магнитной ленте Накопитель на магнитном барабане Накопитель на магнитных дисках Накопитель матричного типа Обозначение При изображении узлов (регистров, сумматоров, счетчиков и т. п.) горизон- тальный размер условных графических обозначений следует выбирать пропор- циональным числу разрядов узла, условное графическое обозначение которого принято за базовое в пределах данной схемы. В остальных случаях размеры ус- ловных графических обозначений функциональных частей одного уровня и на- значения в пределах схемы следует выбирать одинаковыми. В поле условного графического обозначения функциональной части разре- шается сплошными тонкими линиями выделять ее составляющие (например, узлы н функциональные элементы), а также указывать связи между ними. Для упрощения допускается сливать отдельные линии в общую. При слия- нии линий в схеме они, как правило, должны быть пронумерованы одинаковыми числами на обоих концах каждой линии. Если общая линия подходит к функ- циональным частям изделия не разветвляясь, линии не нумеруются. Если к функциональной части изделия должно быть подведено несколько линий, вхо- дящих в общую линию, ответвление может быть изображено только одной ли- нией с перечислением номеров ответвляющихся линий. На схеме разрешается изображать условные графические обозначения вплот- ную, если выходы одной функциональной части полностью соответствуют входам другой (рис. 4.15). Линии сигналов и потоков должны быть подведены к контуру условного графического обозначения. При необходимости разрешается около условного графического обозначения размещать горизонтальную линию — полку, ограни- ченную вертикальными отрезками, и линию сигнала нли потока подводить к полке (рнс. 4.15). Размеры полки должны быть одинаковыми с горизонталь- ным размером условного графического обозначения. 87
катор функциональной части, после Рис. 4.15. Схема структурная. (Иденти- фикаторы сигналов, шифры устройств приведены условно.) Когда необходимо указать, что информация относится к какой-либо части узла, то над (или под) условным графическим обозначением следует изображать полки. При этом длина полок должна соответствовать длине выделенных частей узла. На концах полок могут быть указаны границы выделенной части узла (на- пример, номера разрядов). Пример приведен иа рис. 4.15. Линии управляющих сигналов следует подводить слева или справа к контуру условного графического обозначения. При большом количестве таких линий раз- решается продолжать соответствующую сторону условного графического обо- значения или полки тонкой вертикальной линией (см. рис. 4.15). В поле условного графического обозначения следует указывать индентифи- которого — полное или сокращенное на- именование, тип, обозначение функ- циональной части или ее идентифи- катор. При изображении узлов в по- ле условного графического обозначе- ния в случае необходимости указы- вается их разрядность. Над линиями сигналов рекомендуется указывать полные идентификаторы сигналов. Линию, объединяющую функ- циональные части, изображенные на одном листе, разрешается обрывать, указывая идентификатор (список идентификаторов) функциональной части (функциональных частей), к которой или от которой она идет. Дополнительные разъяснения о какой-либо функциональной части даются на поле схемы или на отдель- ном листе, который считается одним из последующих листов схемы. При- мер структурной схемы см. рис. 4.15. Выполнение принципиальных и функциональных схем. В изделиях ВТ функциональные и принципиальные схемы выполняются для изделий цифровой ВТ, построенных на осно- ве двоичных логических элементов, по ГОСТ 2.708—72, для всех осталь- ных изделий — по ГОСТ 2.702—69. Общие требования. При выпол- нении функциональных и принци- пиальных схем изделий цифровой логические элементы изображают в виде вычислительной техники двоичные условных графических обозначений по ГОСТ 2.743—72. Все внешние линии связи подразделяют на входящие и выходящие. Входя- щие линии изображают на листе слева, выходящие линии —справа. При большой насыщенности листа условными графическими обозначениями и линиями связи допускается входящие и выходящие линии обрывать в средней части листа в вертикальных колонках (рис. 4.16). Для удобства стыковки линий связи при выполнении схемы на нескольких листах в колонках, предназначенных для выходящих линий, можно помещать вертикальные шкалы с делениями. Если поле листа разбито на зоны, то цифровые обозначения делений шкалы допускается повторять в пределах высоты каждой зоны, например: 0, 1,2, 3, 4, 0, 1, 2, ... и т. д. (рис. 4.17). Расстояния между де- лениями шкалы должны быть не менее 5 мм для схем, выполняемых вручную, и не менее 4 мм для схем, выполняемых автоматическим способом. Обозначение, присвоенное на листе выходящей линии, указывают над соот- ветствующей линией около места ее обрыва. Перед обозначением линии в скоб- ках указывают номер листа, иа котором показано продолжение линии, например: (2) IК2 —линия 1К2 переходит иа второй лист. Если линия переходит на ие- 88
сколько листов схемы, то в скобках указывают номера этих листов, разделяя их запятыми, например; (2,6) 1К2. Если непосредственное электрическое соединение выходов нескольких ло- гических элементов в одну общую цепь приводит к образованию логической связи между этими выходами (по И или по ИЛИ), то такое соединение на схеме изображают в виде псевдоэлемента монтажной логики по ГОСТ 2.743 — 72. Над линиями связи указываются наименования сигналов, адреса внешних подключений и другие данные. При выполнении схем автоматическим способом все текстовые данные, от- носящиеся к линиям связи (обозначения линий, номера листов, наименования сигналов н т. д.), допускается помещать в разрывах соответствующих линий. Выполнение принципиальных схем. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы, необходимые для осуществления и контроля в нзде- частично, допускается лии заданных электрических процессов, элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи (разъемы, зажимы и т, п.). Электрические эле- менты, как правило, указываются на схеме в отключенном положении. Элементы на схеме изображаются в виде УГО. Элементы, используемые в изделии изображать на схеме не полностью, изображая лишь используемые ча- сти. УГО в схемах выполняют либо совмещенным способом, когда Со- ставные части элементов изображают на схеме в непосредственной близо- сти друг от друга, либо разнесенным, когда составные части элементов все связи между ними и электрические располагают В разных местах схемы Рис. 4.16. Обрывы линий связи в схеме: для обеспечения наибольшей нагляд; 1 и 2 — обозначение мест обрывов. ности. — Схемы выполняют в однолинейном нли многолинейном изображении. При однолинейном способе все цепи, выполняющие одинаковые функции, изображают одной линией, а аналогичные элементы, содержащиеся в указанных цепях, — одним УГО. При многолннейном способе изображаются все цепи и элементы. При большом формате и плотной насыщенности поле схемы допускается разби- вать на зоны для облегчения поиска элементов. 'Обозначение зон указывается в пе- речне элементов. Линии связи, как правило, показываются полностью. Допускается обрывать линии связи удаленных друг от друга элементов (например, цепи накала ЭВП). Обрывы линий заканчивают стрелками с обозначением мест подключения. Ли- нии связи, электрически не связанные между собой, допускается сливать в общую линию, но при подходе к контактам каждая линия связи изображается отдельной линией. Каждый элемент, входящий в изделие и изображенный на с^еме, доджен иметь буквенно-цифровое позиционное о&ознйЧёйи^, которое состоит ЙЭ букйби- ного ооозначения (таол. 4.1b). позиционные обозначения проставляют на сХеме рядом с У1 U элементов по возможности с правой стороны илн над ними. На схе- ме изделия, в состав которого входит несколько одинаковых функциональных групп, элементам рекомендуется присваивать позиционные обозначения в пре- делах каждой группы. При выполнении УГО разнесенным способом позиционное обозначение элемента проставляется около каждой его составной части. На принципиальной схеме допускается помещать сведения о марках, се- чениях и расцветках проводов и кабелей, которыми должны быть выполнены сое- динения элементов, а также указания о специфических требованиях к электри- ческому монтажу изделия. На принципиальных схемах изделий цифровой вычислительной техники все устройства, предназначенные для выполнения в изделии логических операций (интегральные микросхемы, микромодули и т. д.), изображают в виде двоичных логических элементов, составляющих эти устройства.. 89
so с I at \oz I оз I о» 105 \ об \07 ТоГУоТУю \ 11 I zz T/j I /» Г/5 I /оР? \18 is \ го \ st I 22 123 I 24 I A — В - С — Г — Е - Г — G — И — К - Рис. 4.17. Пример выполнения принципиальной электрической схемы,
Таблица 4-16 Наименование Обозначение* Резистор (нерегулируемый, регулируемый), терморезнстор, тен- зометр Конденсатор (нерегулируемый, регулируемый) Катушка индуктивности Амперметр Миллиамперметр Микроамперметр Вольтметр Милливольтметр Вольтамперметр Ваттметр Варметр Омметр Мегомметр Частотомер Волномер Фазометр Счетчик ватт-часов Счетчик ампер-часов Счетчик вольт-ампер-часов реактивный Батарея аккумуляторная, гальваническая; батарея из термо- элементов Выключатель, переключатель, разъединитель, контроллер, авто- мат защиты сети Генератор Гнездо (контрольное) Диод полупроводниковый; вентиль полупроводниковый Дроссель Прибор звуковой сигнализации (звонок, сирена, гудок, звонок- ревун, трещотка электромагнитная) Искатель Прибор измерительный (общее обозначение) Соединение разъемное электрическое (клемма, винт, болт, за- жим) Кнопка Прибор электронный (лампа, трубка); прибор ионный; прибор осветительный (лампа газоразрядная, лампа накаливания, 2? С L /1 т А М V mV VA № var Q М Q Hz A, Ф Wh Ah Varh Б В Г Гн Д Др Зв и нп Кл Кн лампа дуговая) Линия задержки Микрофон Трубка микротелефонная Соединители монтажные (планка, колодка, гребенка, рамка, рейка) Приспособление контактное (например, токосъемник) Прибор полупроводниковый Предохранитель Реле, контактор, пускатель Разрядник Триод полупроводниковый, транзистор Телефон Элемент ферромагнитный Л Лз Мк МТ п ПК пп Пр р Рр Т Тф ФЭ • С 1.1, 1977 обозначения должны соответстровать ГОСТ 2.710—74. 81
Продолжение табл. 4.1 6 Наименование Обозначение Устройство соединительное (разъем штепсельный, колодка, вставка) Ш Шунт Шн Электромагнит, муфта электромагнитная Эм Элементы разные Э Примечание. В схемах сильного тока для обозначения выпрямительных устройств допускается применять обозначение Вп. В основном поле условного графического обозначения логического элемен- та, кроме символа функции, помещаются дополнительные данные, как например, тип устройства, в состав которого входит логический элемент, условный шифр логического элемента и др. Для сокращения записи тип устройств можно указывать сокращенно или присваивать устройствам различных типов условные обозначения. В этих слу- чаях применяемые обозначения и условные цифры, присваиваемые логическим элементам, должны быть пояснены на схеме или установлены в соответствующей НТД. Зоны обозначают сочетанием букв и цифр, например: А01, Е12, К45 н т. д. Если изображение элемента занимает по высоте несколько соседних зон, то ука- зывают обозначение верхней зоны. Порядковые номера присваивают логическим элементам в пределах всей схемы в соответствии с расПбЛоЖёйием условных графических обозначений на схеме, считая, как правило, сверху вниз в направлении слева направо. Конструктивные обозначения указывают для связи принципиальной схемы с конструкцией изделия, например: Е2 — микросхема находится в колонке Е и~иторо»4 горизонтальном ряду на плате ячейки. Способ записи конструктивных обозначении должен быть разъяснен на поле схемы илн установлен в соответ- ствующей н 1Д. Если логический элемент, изображенный на принципиальной схеме Изделия, составляет часть устройства (например, микросхемы), то допускается к пози- ционному (или конструктивному) обозначению добавлять через дефис порядко- вый номер, условно присвоенный этому логическому элементу в устройстве, на- пример: У5-2 — второй логический элемент пятого устройства, А2-1 — первый логический элемент микросхемы, расположенный в позиции А2, и т. д. Функциональные группы, состоящие из нескольких элементов и (или) уст- ройств н выполняющие логические функции, изображаются или совмещенным способом, разделяя изображения отдельных логических элементов, составля- ющих функциональную группу штриховыми линиями (см. рис. 4.13), или в виде самостоятельных условных графических обозначений, построенных в соответ- ствии с требованиями ГОСТ 2.743—72. Если логический элемент имеет группу равноценных входов (выходов), то обозначения выводов (номера контактов) для таких входов (выходов) допускает- ся указывать в произвольном порядке. Обозначения выводов у входов и выходов функциональных групп разрешает- ся не указывать, если связь условного графического обозначения функциональ- ной группы с ее принципиальной схемой (или схемой соединений) может быть однозначно установлена через метки и индикаторы условного графического обо- значения. Пример выполнения принципиальной схемы приведен на рис. 4.17. Выполнение перечня элементов. Конструктивные обозначения, состоящие из букв или букв и цифр, записывают в перечень элементов в алфавитном порядке буквенных обозначений и по возрастанию цифровых обозначений. При выпол- нении принципиальной схемы с разбивкой на большое число зон допускается в перечень элементов графу «зона» не помещать. 92
Выполнение функциональных схем. Функциональная часть (ФЧ) изобра- жается преимущественно в виде условных графических обозначений (УГО) или прямоугольников. Для каждой ФЧ на схеме указывается ее наименование, обо- значение или тип, для каждого элемента — его позиционное обозначение, присвоен- ное ему на принципиальной схеме. На схеме помещают поясняющие надписи, таблицы, временные диаграммы и т. п. На функциональных схемах в виде условных графических обозначений изо- бражают двоичные логические элементы, являющиеся функциональными груп- пами в устройствах илн устройствами, имеющими определенное функциональное назначение, например: дешифраторы, триггеры, регистры, счетчики, кодовые преобразователи и т. д. В основном поле условного графического обозначения логического элемента, креме символа функции по ГОСТ, можно помещать дополнительные данные, аналогичные принципиальной схеме. Если все логические элементы, изображенные па -одном листе схемы, входят в одно устройство, то допускается не обводить нх штрих-пунктирным конту- ром. При этом на поле листа указывается конструктивное обозначение и тип устройства. Пример выполнения функциональной схемы приведен на рис. 4.18. , Схемы соединения, подключения и общая схема. К схемам соединений отно- сятся: а) схемы внешних соединений, на которых изображаются все устройствам элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (разъе- мы, зажимы и т. п.), к которым присоединяются провода, жгуты и кабели внеш- него монтажа, а также соединения между этими устройствами и элементами; б) схемы внутренних соединений, на которых изображаются все элементы, входящие в состав изделия, а также соединения между этими элементами. Устройства и элементы на схеме изображаются в виде прямоугольников, а входные и выходные разъемы, клеммы и т. п. — в виде УГО. Элементы, исполь- зуемые в изделии частично, как правило, на схеме изображаются полностью с указанием задействованных и незадействованных частей. При изображении разъемов с помощью УГО, когда не показаны отдельные компоненты, около обозначения разъема помещается таблица с указанием подключения кон- тактов. Если жгут (кабель) соединяет одноименные контакты входных и выходных элементов, то таблица помещается около одного конца изображения жгута (ка- беля). Если сведения о подключении контактов приведены в таблице соединений, то возле УГО разъема таблица не помещается. Если входные и выходные элементы замаркированы на конструкции устройств и элементов, то эту маркировку повторяют иа схеме. Устройства н-элементы с одинаковыми внешними подключениями могут изо- бражаться на схеме с указанием подключения только для одного такого устрой- ства или элемента. На схеме изделия внутри прямоугольников илн внешних очертаний, изо- бражающих устройства, допускается показывать нх структурные, функциональ- ные или принципиальные схемы. При отсутствии принципиальной схемы изделия отдельным элементам, ко- торые ие вошли в принципиальные схемы составвых частей изделия, на схеме соединений присваиваются позиционные обозначения. Эти элементы записывают- ся в перечне элементов по форме, установленной для принципиальных схем. Надписи, предназначенные для нанесения на изделия, на схеме заключа- ются в кавычки. Отдельные провода, жгуты и кабели на схеме соединений-пока- зывают полностью и отдельными линиями каждый. На схеме изделия, имеющего в своем составе миогоконтактные элементы, допускается линии,изображающие провода и жилы кабелей, доводить до контура графического обозначения элемента и обрывать, не показывая присоединения их к контактам. При этом у изображений контактов следует помещать обозначе- ния присоединяемых проводов или жил кабелей. Допускается линии, изобра- жающие провода, жгуты и кабели, обрывать вблизи мест их присоединения либо вообще не изображать. В этом случае на схеме возле места присоединения про- вода (или жилы кабеля) указывают адрес присоединения его противоположного конца. Возможно возле-мест присоединения указывать только обозначения про- 93
1 01 I 02 I 03 1-0* I 05 I 06 T07 I 08 I 09 I 10 T 11 I 12 T 13 I l<t I 15 I 16 I 17 I 18 I 19 I 20 I 21 I 22 I 23 I 24 Рис. 4.18. Пример выполнения функциональной схемы. 94
водов и жил кабелей, а адреса присоединения их обоих концов помещать в табли- цу, совместно с этими обозначениями. Схема соединений должна содержать сведения о марках, сечениях и, при необходимости, расцветке проводов, а также о марках кабелей, количестве сече- ний и занятости жил. Если в состав изделия входят жгуты или кабели, заранее изготовленные по чертежам, то около их изображений на схеме или в таблице соединений указывают их обозначения. Обозначения проводов, жгутов и кабелей на схеме соединений должны совпадать с обозначениями соответствующих про- водов, жгутов и кабелей на других конструкторских документах (схеме подклю- чения, общей и др.) Данные о проводах и кабелях (марки, сечения) указываются около изобра- жений соединения. При большом числе электрических соединений все данные о проводах и ка- белях, а также об адресах их присоединений сводятся в таблицу, именуемую таблицей соединений. Таблица соединений помещается на первом листе схемы иад основной надписью или выполняется в виде последующих листов. Выбор формы таблицы производится в зависимости от сведений, которые необходимо в ней поместить, например: номер провода, расцветка; откуда идет (устройство, разъем, контакт); куда поступает; данные провода (марка, сечение). На схеме соединений помещаются необходимые технические указания, относящиеся к электрическому монтажу изделия, например: требования о недопустимости со- вместной прокладки некоторых проводов и кабелей; величины минимально до- пустимых расстояний между проводами и кабелями; данные о специфичности прокладки и защиты кабелей; о заземлении и амортизации элементов и устройств. Информация о внешних подключениях изделия задается на схеме путем ука- зания наименований либо адресов присоединения внешних цепей, либо адресов присоединения проводов и кабелей. На схемах стандартизованных или унифицированных изделий, а также из- делий, входящих в определенную систему, но имеющих многократное примене- ние в ней, приводится наименование или характеристика внешних цепей. На схеме изделия, предназначенного для определенного использования только в одной системе, одном комплексе, на концах проводов и кабелей должны быть указаны адреса их внешнего присоединения. Методы показа элементов, устройств, проводов и кабелей на общей схеме одинаковы с методами, применяемыми на схемах соединений. Расположение УГО устройств й элементов на схеме, а также УГО мест при- соединения проводов, жгутов и кабелей внутри изображений устройств и эле- ментов должны примерно соответствовать их действительному расположению в изделии. На общей схеме указываются сведения об элементах и устройствах—их на- именования, типы, шифры, а также обозначения (номера документов, по которым они применены), которые помещаются непосредственно возле изображений уст- ройств и элементов. При большом количестве элементов и устройств на схеме г.< помещают в таблицу, именуемую «Перечнем устройств и элементов». 4.5. Эксплуатационная и ремонтная документация Эксплуатационные документы (ГОСТ 2.601—68), предназначенные для из- учения изделия и установления правил его эксплуатации, должны быть рассчи- таны на обслуживающий персонал, прошедший специальную подготовку по тех- ническому использованию и обслуживанию изделий. Номенклатура эксплуа- тационных документов для конкретного изделия устанавливается ведомостью эксплуатационных документов (ЭД). Каждый эксплуатационный документ должен иметь перечень вклеенных и (или) вложенных схем, чертежей, фотоснимков, таблиц и т. п. В эксплуатацион- ных документах дают ссылки только на документы, включенные в ведомость эк- сплуатационных документов для данного изделия. При ссылке на стандартизо- ванные изделия или материалы указывают обозначение соответствующего стан- дарта. Эксплуатационные документы составляют на изделия, монтаж (установка), использование, техническое обслуживание которых, а также транспортирование 95
и хранение или применение в других изделиях могут быть обеспечены только при наличии сведений о составе, устройстве, технических параметрах, действии этих изделий и специальных указаний об их эксплуатации. Эксплуатационные документы разрабатывают, как правило, иа изделие в це- лом, независимо от наличия эксплуатационных документов на его составные ча- сти, при этом в эксплуатационных документах на изделие не повторяют содержа- ние документов иа его составные части, а дают иа них ссылки. Номенклатура эксплуатационных документов приведена в табл. 4.17. Таблица 4.17 Шифр доку- мента Наименование документа Вид изделий детали сборочные единицы комп- лексы комп- лекты то Техническое описание о о о иэ ио Инструкция по эксплуатации Инструкция по техническому обслу- — О О о им живанию Инструкция по монтажу, пуску, регу- лированию и обкатке изделия на о о ФО месте его применения — о о — Формуляр —- о о о ПС Паспорт о о о эт Этикетка о о — —- зи • Ведомости ЗИП — О о — эд Учебно-техннческие плакаты Ведомость эксплуатационных доку- — о о о По ГОСТ 2.102—68 ментов — о о о Прочие документы — о о о Условные обозначения: О—необходимость составления документа устанавливается по согласованию с заказчиком,-документ не составляют. К прочим эксплуатационным документам относят: а) памятку по обращению с изделием; б) инструкции для отдельных специалистов обслуживающего персонала; в) инструкции по технике безопасности (например, по радиационной безо- пасности, по защите от высокочастотных электромагнитных излучений и т. п.); Г) инструкции по проверке специальных контрольно-измерительных прибо- ров и специального оборудования; д) ведомости различного содержания (например, ведомости размещения ЗИП); е) каталоги (например, чертежей, схем и другой конструкторской докумен- тации). Комплект эксплуатационных документов для конкретных изделий в зави- симости от их вида, сложности н условий эксплуатации устанавливается разработ- чиком в соответствии с ГОСТ 2.601—68 и согласовывается с заказчиком. Для удобства пользования сведения, необходимые для эксплуатации изде- лия, допускается оформлять как один документ под наименованием «Руководство по эксплуатации» (шифр РЭ). Техническое описание (ТО) предназначено для изучения изделия и должно содержать описание его устройства н принципа действия, а также технические характеристики и другие сведения, необходимые для наиболее полного изучения изделия. ТО должно состоять из разделов, располагаемых в установленной стандар- том последовательности. Содержание ТО, количество разделов н их состав за- висят от конкретного изделия. 96
В приложение могут входить временные диаграммы функционировапич устройств блоков оперативной памяти (блока управления, регистра инфор- мации и т. п.). В инструкции по эксплуатации (ИЭ) излагают сведения, необходимые для правильной эксплуатации ( использования, транспортирования, хранения и тех- нического обслуживания) изделия и поддержания его в постоянной готовности к эксплуатации. Описание работ и операций, проводимых с изделием, приводят в техноло- гической последовательности нх выполнения, при этом указывают способы вы- полнения работ, необходимые приборы, инструмент, принадлежности и спе- циальное оборудование, изменения показаний соответствующих приборов, меро- приятия, проводимые обслуживающим персоналом прн сбоях или отказах из- делий. При описании работ особо выделяют операции, время на выполнение ко- торых ограннчено-требованнями мер безопасности, а также приводят указания, направленные на предупреждение повреждения изделия. Прн описании указа- ний по разборке, сборке, настройке, регулированию, проверке и работе изделия смысловой глагол в повелительном наклонении в предложении должен стоять на первом месте, например: «Снимите....», «Включите...» и т. д. ЙЭ должна состоять из разделов, располагаемых в установленной стандар- том последовательности. В состав ИЭ могут входить приложения, используемые при эксплуатации изделий. В инструкции по техническому обслуживанию (ИО) излагают порядок и правила технического обслуживания изделий для различных условий эксплуа- тации. В ИО должны быть приведены указания по техническому обслуживанию изделий, выполнение которых обеспечивает постоянную исправность и готов- ность изделий к использованию по прямому назначению. Все специальное оборудование, стенды, приборы, специальный инструмент и принадлежности, необходимые для проведения технического обслуживания, должны быть включены в соответствующие комплекты ЗИП. Для нзделнй и их составных частей, находящихся в интенсивной эксплуатации, порядок техни- ческого обслуживания в ИО оговаривается особо. Инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия на месте его применения (ИМ) должна содержать сведения, необходимые для технически правильного проведения монтажа, пуска, регулирования н обкатки изделий, монтаж которых должен проводиться только на месте применения. В инструкции должны быть изложены также правила демонтажа изделия и его составных ча- стей. Формуляр (ФО) является документом, удостоверяющим гарантированные предприятием-изготовителем основные параметры и технические характеристики изделия, отражающим техническое состояние данного изделия и содержащим сведения по его эксплуатации (длительность и условия работы, техническое об- служивание, виды ремонта и другие данные за весь период эксплуатации). Содержание разделов формуляра оформляют в виде таблиц. Паспорт (ПС) является документом, удостоверяющим гарантированные предприятием-изготовителем основные параметры и характеристики изделия. Ведомость запасных частей, инструмента и принадлежностей (ЗИ) является документом, устанавливающим номенклатуру, назначение, количество и места укладки запасных частей, инструментов, принадлежностей и материалов (ЗИП), которые необходимы для эксплуатации и ремонта данного изделия. Основными комплектами ЗИП, в зависимости от их назначения и особенно- стей использования, установлены: — одиночный (индивидуальный) комплект ЗИП, поставляемый с каждым изделием и используемый на месте эксплуатации этого изделия; — групповой комплект ЗИП, поставляемый самостоятельно, отдельно от изделий, и предназначенный для обеспечения эксплуатации и ремонта группы изделий. Его хранят на складах или базах или на месте эксплуатации изделий; — ремонтный комплект ЗИП, поставляемый самостоятельно, отдельно от изделий и предназначенный для обеспечения среднего и (или) капитального ре- монта изделия или группы изделий. Его хранят на складах, базах или в ремонт- ных органах. 97
Ремонтные документы — это рабочие конструкторские документы, пред- назначенные для подготовки ремонтного производства, ремонта и контроля из- делия после ремонта. Ремонтные документы разрабатывают на изделия, для которых предусмат- ривается технически возможное и экономически целесообразное восстановление технических параметров и характеристик, изменяющихся при эксплуатации и определяющих возможность использования изделия по прямому назначению (табл. 4.18). Таблица 4.18 Вид документов Пояснения Литеры Документы опытно- Документы, предназначенные для ремонта за- - РО го ремонта ранее установленной партии изделий или для ремонта изделий в течение определенного сро- ка, проверенные опытным ремонтом одного или нескольких изделий и последующим испытани- ем их. -Документы, проверенные опытным ремонтом, с последующей корректировкой их РО1, РО2 и т. д. Документы устано- вочной ремонтной се- рин Документы, отработанные на основе ремонт- ных документов опытного ремонта по резуль- татам ремонта и испытаний определенной пар- тии (установочной серии) изделий и предназна- ченные для ремонта последующих партий из- делий или для организации серийного или мас- сового ремонтного производства РА Документы устано- вившегося серийного или массового ремонт- ного производства Документы, окончательно отработанные н проверенные в ремонтном производстве по утвержденному н полностью оснащенному тех- нологическому процессу. РБ Примечание. Ремонтным документам, предназначенным для разового ре- монта одного изделия или ограниченного количества изделий, присваивают лите- ру РИ. Комплект конструкторских документов для ремонта конкретных изделий в зависимости от их сложности, вида и особенностей ремонта устанавливают по ГОСТ 2.602—68 и в необходимых случаях по дополнительным НТД, отражающим специфику комплекта ремонтных документов на отдельные изделия или группу изделий. 4.6. Специфические документы В состав конструкторской документации на изделия вычислительной тех- ники входит ряд документов, ие регламентированных ЕСКД. Наличие таких до- кументов обусловлено либо спецификой, либо методами проектирования. Наибольшее распространение среди таких документов получили: схема (диаграмма) алгоритма, схемный алгоритм, структурный алгоритм, диаграмма микропрограммной логики, временная диаграмма, таблица сигналов, таблица проверки параметров (диагностический тест). Правила выполнения большинства таких документов устанавливаются стандартами отрасли вычислительной техники, а при отсутствии отраслевых стандартов приводятся в ТО. Специфические документы могут выполняться или вручную, или автоматизированным способом, или и тем, и другим способом. Развитие автоматизации проектирования и изготовления изделий позволило часть информации, обработанной на ЭВМ, не выводить на печать для создания традиционных документов, а выполнять на машинных носителях информации (например, перфолентах, магнитных лентах). Такая документация на машинных 98
носителях информации используется наравне с конструкторской документацией, выполненной по существующим правилам. Особое место занимает документация математического обеспечения, которая включается в состав эксплуатационной документации на ЭВМ. Схема алгоритмов дает наглядное представление об алгоритмах функцио- нирования системы устройства, о процессах обработки потоков информации, об алгоритмах аналитического решения задачи. Для выполнения схем алгоритмов используются блочные символы, каждый из которых условно отображает функцию нли производимое действие (табл. 4.19). Рис. 4.19. Пример выполнения схемы алгоритма. Схема алгоритма, как правило, выполняется на бланке, разбитом на зоны, где размещается один блочный символ. В зависимости от формата листа в поле документа может быть выделено 24 (11 формат) или 50 (12 формат) зон. Зона ха- рактеризуется координатами ее расположения (столбцы помечаются цифрами, а строки буквами). Таким образом, каждое поле блочного символа имеет на листе свой идентификатор, состоящий нз буквы н цифры, которым отмечаются блочные символы. В верхней части блочного символа может быть указано и имя детализи- рующей схемььалгоритма, и адрес ее расположения в комплекте документов. Внутри каждого символа помещается информация, характеризующая про- изводимое действие. Отдельные совокупности действий или этапы некоторого процесса на ук- рупненных схемах алгоритма могут отображатьси одним блочным символом, на- пример: «Решение», «Ввод — вывод». Линин потока информации, связывающие блочные символы, подводятся только к середине сторон контуров символов. Направление потока информации показывается сверху вниз н слева направо. Пример выполнения схемы алгоритма приведен на рнс. 4.19. Описание уст- ройства, как правило, производится по функциональным блокам, операциям, со- 99
Таблица 4.19 Наименование блочного символа Г рафическое обозначение блочного символа Определение Процесс Комментарий, анно- тация Ввод — вывод Соединитель Межстраничный со- единитель Линия потока Группа общих блочных символов Обобщенная функция обработки информации, т. е. процесс выпол- нения одного или нескольких дей- ствий, в результате которых изме- няется величина, форма или место- расположение информации Указание комментария или анно- тации Обобщенная функция ввода — вывбда данных Вход в некоторую часть (выход из некоторой части) схемы алго- ритма, расположенную на этом же листе Вход в некоторую часть (выход из некоторой части) схемы алго- ритма, расположенную на другом листе Функция связи блочных симво- лов Группа программных блочных символов Решение (ветвление по условию) Подготовка Ранее определенный процесс (подпрограм- ма) Операция решения или переклю- чения, определяющая пути ветвле- ния Модификация инструкции или группы инструкций, например из- менение положений переключателя, индексного регистра Обращение к ранее определенно- му процессу, недетализироваиному в данной схеме алгоритмов 100
Продолжение табл. 4.19 Наименование блочного символа Графическое обозначение блочного символа Определение Пуск, останов Параллельные дей- ствия 1 1 ГТ Краевая точка в алгоритме, т. е. начало, окончание илн точка прерывания Начало или окончание двух илн более совместных операций Группа системных блочных символов Документ Комплект перфори- рованных карт Колода перфокарт Файл перфориро- ванных карт Магнитная лента Перфорированная лента Неавтономная память Функция ввода — вывода с до- кумента (все разновидности доку- ментов) Функция ввода — вывода с пер- фокарт (все разновидности перфо- карт) Набор перфокарт Определенный набор записей, на- несенных иа перфокарты Функция ввода—вывода с маг- нитной ленты Функция ввода — вывода с пер- фолент (все разновидности перфо- лент) Обобщенная функция ввода — вывода с определенного типа памя- ти, работающей в неавтономном режиме, например с магнитной ленты, магнитного барабана, маг- нитного диска 101
Продолжение табл. 4.19 Наименование блочного еимвола Графическое обозначение блочного символа Определение Магнитный диск Магнитный сердеч- ник Магнитный барабан Ввод с клавиатуры Слияние Извлечение Группировка Сортировка Автономная память Функция ввода — вывода с маг- нитного диска Функция ввода — вывода с маг- нитных сердечников Функция ввода — вывода с маг- нитного барабана Операция, использующая устрой- ство с клавишным приводом, на- пример, перфорирование, проверка, печать Функция объединения двух или более наборов единиц информации в один набор Функция извлечения одного илн нескольких определённых наборов единиц информации из одного на- бора Функция слияния с извлечени- ем, т е. образование двух или бо- лее наборов единиц информации из двух пли более других набо- ров Расположение набора единиц ин- формации в определенной последо- вательности Функция храпения данных в па- мяти, работающей в автономном режиме, независимо от носителей информации 102
Продолжение табл. 4.19 Наименование блочного символа Графическое обозначение блочного символа Определение Визуальное устрой ство (дисплей) Ручной ввод Ручная операция Местная операция Передача по кана- лам связи Функция, использующая ннфор- мацню прн визуальном представ- лении ее во время обработки с по- мощью индикаторов и видео- устройств Функция ручного ввода данник в процессе обработки с помощью пишущей машинки, переключате- лей и кнопок Операция, производимая в авто- номном режиме со скоростью руч- ного выполнения без использова- ния механических средств Операция, выполняемая оборудо- ванием без непосредственного управления от процессора Функция передачи данных став которых и основные сведения об нх алгоритмической структуре приводятся в соответствующих схемах алгоритмов И (ИЛИ) в ТО. Структурный алгоритм строится в соответствии со схемой алгоритма. Структурные алгоритмы по своему содержанию позволяют в более лакони- чной форме, чем схема алгоритма, описывать все особенности функционирова- ния устройства. Пример выполнения структурного алгоритма приведен на рис. 4.20. Составной оператор Номер состав- ного оператора Номер эффек- тивного оператора Условие Действие Длитель- ность Коммен- тарий 1 RG17: = RGS1 12 13 RG3 [1/3] =7 RG3 [2]: =RGS[9] «GTs 1 Рис. 4.20. Пример выполнения структурного алгоритма. Схемный алгоритм отображает состав, связи и логические условия работы отдельных элементов и функциональных узлов устройства и является описанием структурной схемы устройства, представленной с максимальной степенью дета- лизации, т. е. на уровне сумматоров, регистров, счетчиков и т. п. При описании схемного алгоритма используются те же идентификаторы функциональных ча- стей (переменных), что и в структурном алгоритме. 103
Схемные алгоритмы выполняются при отсутствии структурных и помещают- ся в техническое описание. Диаграмма микропрограммной логики изображает последовательность вы- полнения алгоритма в виде последовательности микрокоманд. Диаграмма выполняется на листах с нанесенной координатной сеткой с тем, чтобы каждый блочный символ имел полную координату в виде «номер листа», «координата на листе». Часть микропрограммы, выполняющей определенную микрокоманду, изо- бражается в виде прямоугольника. Размеры блочного символа в пределах одной диаграммы одинаковы, а их размер выбирается Рис. 4.21. Расположение адрес- ных полей в блочном символе: / — адрес блочного символа на листе; 2 — адрес микрокоман- ды’, 3 — адрес следующей ми- крокоманды; 4 — указатель пе- рехода. из необходимости размещения в блочном симво- ле требуемой информации. По периферии блочного символа в углах располагается четыре адресных поля, и которых указываются: адрес блочного символа на листе, адрес микрокоманды, адрес микрокоманды, сле- дующей за данной, и указатель перехода (рис. 4.21). Поле указателя перехода содержит двоич- ное значение младших разрядов адреса микро- команды, следующей за данной. Если микроко- манда во время работы изменяет определенные разряды указателя перехода, то в поле указателя перехода на месте каждого из разрядов ставят знак «х». Если указатель перехода не указан, это означает, что он не изменяется. На диаграмме поток информации отображают слева направо и сверху вниз. Все входы относительно блочного символа располагают слева, а выходы — спра- ва. При этом блочный символ может иметь несколько входов, но всегда только Рис. 4.22. Пример выполнении диаграммы микропрограммной логики. один выход. В поле блочного символа записывается информация, разъясняющая действие микрокоманды, а комментарий записывается над блочным символом. Пример выполнения диаграммы микропрограммной логики приведен на рис. 4.22. Временные диаграммы, как правило, включаются в техническое описание. На одной временной диаграмме показываются временные развертки некоторой совокупности функционально связанных между собой сигналов. Для изображения логического состояния каждого сигнала иа диаграмме отводится полоса, на верх- 104
ией границе которой фиксируются «единичные» состояния сигналов, а на иижн£й границе — «нулевые» состояния. Изменение состояния сигнала во времени изображается прямоугольной ступенькой. Когда изображение сигнала существенно для отображения процесса, сигналы изображают в конкретной форме, например, синусоидальной или пило- образной. Каждый сигнал на диаграмме сопровождается его идентификатором (наименованием). При необходимости можно указать конкретную форму сигнала («снимок сигнала») Рис. 4.23. Пример выполнения временной диаграммы. Рис. 4.24. Пример выполнения временной диаграммы. Временные диаграммы удобнее всего выполнять на бланке. В верхней части бланка располагается шкала, на которой задается масштаб в реальных и (или) условных единицах времени. Для наглядного изображения взаимного влияния сигналов применяются линии связей, которыми соединяют соответствующие точки временных развер- 105
ТПП ТЭ34 ЕС -4035/0022 Ц53.082.007-422 27/03/72 ЛИСТ 5 1 1 1 ВХОДНЫЕ КОНТАКТЫ ТЭЗ 1 ЗИАЧ. СИНХР. I УСТ. I КОНТ, вых -ТЭЗ I 1 ВР ЗАДЕР 1 1 ITECTIHA6 1 1 1 1 I 1 0 1 1 X 1 1 1 1 -X 1 С1 I I I 1ФДЗЫ1 ЭК8.1 13НАЧ1 1 С2 IX-X 1 НАГ Р,| КОНТ1 вых.1 1 1 1 1 -1 1 КООРДИНАТЫ ПРОВЕРЯЕМЫХ БЭ 1 1 110 10 1 I 1 1 ПР . 1 1 1 1 1 1 1 I 2 I 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 I 9 I 1О| 1 I 3 |°7| I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 28 | 0 |38-1I38-2I1Д |4Д-1|5Д | I I I I I I 1 21 | 1 |09|10|32 1 1 1 1 |07| '115| 1 1 0 1 2 1 1 I 14 | •X |28 |48 |10-2|5С-2|5С-1|5в I I I I I I 1 22| 1 |09|13|32 1 1 1 1 |07| |1б| 1 1 0 1 2 I 1 I 14 | •X |И-1|48 | 1 с-2 |5е-2|5с-1 | 58 I I I I I I s !. 25| 1 |3Z| 1 1 1 1 1 |29| |23| 1 1 0 1 2 I 1 1 42 | -X 11Д |1Е |5Е-г|56-1|5И I I I I I I ) С5 1 24| 1 |5в[ | 1 1 1 1 |24| 1 1 1 0 ( 1 1 1 1 I 54 I X Нс-фк. I | I | I I I I i i 1 25| 1 106|37|Si 1 1 1 1 |24| 1 1 1 о 1 I 1 I 1 I «5 | -X |lP 1 001|2р-г|3р |5У I I I I I i । 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 84 | 1 I I I I I I I I I "| i । г I 1 । 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 74 | 1 I I I I I I I I "| I i i 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 I 25 | 1 I I I I I I I I I i i 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 I 11 I 1 I I I I I I I I I " 1 L 1 2б| 1 |32| | 1 1 1 |23| |26| 1 1 » 1 г I 1 I 25 I X |1Д |4Д-2|4Д-1|5д | | I I I ' I " 1 I Рис. 4.25. Пример выполнения таблицы проверки параметров*
ток сигналов. При этом, если сигнал изменяется с учетом анализа состояния не- которого сигнала, то факт анализа разрешающего условия отмечается на разверт- ке сигнала знаком «О», а запрещающего условия — знаком «х». На диаграмме могут быть указаны любые необходимые комментарии. При- меры выполнения временной диаграммы приведены на рис. 4.23 и 4.24. Таблицы сигналов. Для удобства прн наладке и эксплуатации изделий, име- ющих большое количество документов, оказывается необходимым установить более простую свизь между структурными, функциональными, принципиаль- ными схемами, схемой соединений н временными диаграммами. В этом случае выпускается документ под названием «Таблица сигналов». По содержанию этот документ может заменять схему соединений на устройство. Таблица сигналов может состоять из двух частей. В первой из них все сиг- налы перечисляются по алфавиту с сообщением конструктивного адреса источ- ника сигнала. Во второй части указываются: идентификатор сигнала, конструк- тивный адрес, признак контакта и схемный адрес, а сигналы перечисляются по конструктивным признакам в соответствии с конструктивной иерархией уст- ройства. Таблица сигналов может быть выполнена только в виде первой части, вторая часть выполняется с шифром схемы соединений. Таблица проверки параметров. Применение интегральных микросхем при проектировании современных ЭВМ и увеличение их интеграции в пределах од- ного ТЭЗа послужило причиной изготовления еще одного специфического доку- мента—таблицы проверки параметров или диагностического теста. Полнота проверки параметров изделия определяется методами и средствами составления и использования таких документов. Правила выполнения таких таблиц не рег- ламентируются и могут описываться в ТО. Пример выполнения таблицы приве- ден иа рис. 4.25. Документы, расположенные на машинных носителях информации. С появ- лением различных станков-автоматов, управление которыми задается програм- мно с помощью перфокарт, перфолент или магнитных лент, появился новый вид документов, расположенных на машинных носителях информации. Большинство из них предназначено для изготовления отдельных деталей н узлов ЭВМ (напри- мер, для изготовления плат с печатным монтажом) и их пооперационного контро- ля. Однако при эксплуатации и ремонте такие носители могут использоваться для контроля отдельных сборочных единиц и устройства в целом (например, проверяющие или диагностические тесты). В этом случае машинные носители ин- формации включаются в комплекты документации, сопровождающей устройство. Основную надпись на таких документах разместить рекомендуется в начале документа за 50 см до начала информационного поля. В основной надписи ука- зывается наименование документа, его обозначение и отмечено, для какого ав- томата или ЭВМ он предназначен. Правила использования таких документов оговариваются в соответствующих инструкциях комплекта эксплуатационной и ремонтной документации, а внд и расположение информации определяются структурой входного языка соответствующего автомата. ГЛАВА 5 ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СТАЦИОНАРНЫМ ЭВМ В настоящей главе рассматриваются технические требования, предъявляе- мые к стационарным ЭВМ общего назначения: 1) условия эксплуатации н транспортирования; 2) помехозащищенность; 3) электрическая прочность н электрическое сопротивление изоляции; 4) условия хранения; 5) обеспечение безопасности эксплуатации; 107
6) использование комплектующих элементов; 7) требования к конструкции и конструкторской документации: 8) требования к укладке, упаковке и отправке; 9) общие требования технической эстетики и инженерной психологии. Конкретные технические требования при разработке новой модели ЭВМ или ряда машин приводятся в ТЗ на разработку. 5.1. Требования по условиям эксплуатации и транспортирования 1. Стационарные ЭВМ разрабатываются с учетом круглосуточной работы в отапливаемых помещениях. При транспортировании и эксплуатации они долж- ны выдерживать воздействия механических нагрузок и климатических факторов, приведенных в табл. 5.1. Таблица 5.1 Воздей с тв у ющие факторы Эксплуатация ЭВМ, категории Транспортировка ЭВМ (в упаковке), категории А А Б 1емпература окружающе- го воздуха °C 10—35 5—40 —50—(-50 —50—(-50 Относительная влажность воздуха при 30° С, % Атмосферное давление. 40—90 40—95 40—95 40—95 Па (мм рт ст ) Ударные нагрузки много кратного действия: 9,75-107— 10,55 107 (730—790) 6,20-107— 10,55-Ю7 (460—790) 9,75. Ю7— 10,55-10’ (730—796) 6,20 10’— 10,55 10’ (460—790) ускорение, g — — 15 15 длительность импуль са мс 5—10 5—10 В зависимости от условий эксплуатации стационарные ЭВМ принято делить на две категории А и Б. ЭВМ категории А предназначены для нормальной работы в помещениях с постоянным кондиционированием, а категории Б — в помещениях с отоплением и вентиляцией без кондиционирования воздуха. В настоящем спра- вочнике речь идет только об ЭВМ третьего поколения категории А. 2. Запыленность воздуха в помещениях для установки ЭВМ не должна пре- вышать 75 мкг/м3 при размере частиц не более 3 мкм, а в конструкции ЭВМ должны быть предусмотрены средства, предохраняющие чувствительные в элек- трическом и механическом отношении элементы конструкции от оседания на них пыли. 3. Питание стационарных ЭВМ осуществляется от сети переменного тока на- пряжением 380/220 В частотой 50 ± 1 Гц с отклонением от номинального напря- жения на +10, —15%. 4. В технических условиях (ТУ) на каждую ЭВМ должны быть указаны количественные значения показателей надежности, которые обеспечиваются как при непрерывной (круглосуточной) эксплуатации, так и прн эксплуатации с пе- рерывами и контролируются при испытаниях. Такими показателями являются: — наработка на сбой (7cg) и на отказ (Г) в часах; — коэффициент технического использования (Кт); — среднее время восстановления на один отказ (7’в). Кроме того, указы- ваются: 108
а) метод оценки результатов испытаний ЭВМ иа надежность; б) место и условия испытания на надежность; в) количество опытных образцов, подготавливаемых для испытания на на- дежность; г) требования к запасным комплектам; д) технические и программные средства, обеспечивающие заданные показа- тели надежности, а также точность отыскания неисправных элементов. 5. ЭВМ должна выполнять предназначенные ей функции, т. е. решать такие математические задачи по специально разработанным программам или условиям, при которых одновременно, последовательно или смешанно осуществляется про- верка работоспособности всех или основных узлов (приборов, блоков, устройств и пр.) ЭВМ — в пределах требований ТУ с учетом профилактических меро- приятий, оговоренных в инструкции по эксплуатации ЭВМ или вычислитель- ного комплекса. 6. Расчет ЗИП должен производиться по установленным нормам. 7. Во время транспортирования стационарной ЭВМ в упаковке всеми ви- дами транспорта должны обеспечиваться меры по предохранению ее от меха- нических повреждений, проникновения влаги, пыли и грязн. 8. Средний срок службы стационарной ЭВМ должен быть не менее десяти лет. 5.2. Требования к помехозащищенности 1. При разработке ЭВМ должны предусматриваться меры защиты от влия- ния на нх работу внешних промышленных и взаимных помех, В ТУ на ЭВМ указываются максимально допустимые значения электрического и магнитного полей, которые не сказываются на надежности работы ЭВМ. Узлы и блоки, которые могут быть источниками помех, должны иметь средства, эффективно подавляющие эти помехи. Источник помех и средства их подавления рекомен- дуется размещать в общем металлическом кожухе, обеспечивающем надежную экранировку. 2. Уровень радиопомех, создаваемых ЭВМ в момент включения и вовремя работы, ие должен превышать норм, предусмотренных в п. 9 табл. 1 (для телеграф- ной и фототелеграфной аппаратуры) «Общесоюзных норм допускаемых инду- стриальных помех» № 1 — 63, утвержденных Межведомственной комиссией по радиочастотам при Министерстве связи СССР. 3. Переходное сопротивление в местах электрического соединения деталей с корпусом ие должно превышать 0,004 Ом. 4. Кабельные жгуты межблочных и внешних соединений должны выпол- няться минимально возможным числом кабелей, проложенных по кратчай- шему пути. Помехонесущие цепи рекомендуется выделять в отдельные кабели и при необходимости дополнительно экранировать. 5. Цепи питания, являющиеся источниками помех, должны быть надежно экранированы. Вводы и выводы из блоков кабелей должны обеспечивать надеж- ный электрический контакт экранирующих оболочек кабелей с корпусами бло- ков (переходное сопротивление в месте контакта ие должно превышать 0,004 Ом). Экранирующие оболочки кабелей, входящих в корпуса блоков и узлов, рекомен- дуется заземлять непосредственно у входа внутри корпуса блока (узла). 5.3. Требования к электрической прочности и сопротивлению изоляции 1. Электрическая прочность изоляции между токопроводящими цепями, а также между токопроводящими цепями и корпусами должна выдерживать без пробоя и поверхностного перекрытия изоляции в нормальных климатических условиях испытательное напряжение, равное 500 В при максимальном рабочем напряжении Цраб до 100 В и равное 3 Цраб (но не менее 500 В) при максималь- ном рабочем напряжении от 100 до 1000 В. Конкретные значения испытательных напряжений оговариваются в ТУ. Нормальными климатическими условиями 109
эксплуатации для ЭВМ третьего поколения категории А являются температура 25 ± 10° С, относительная влажность 65 ± 15%, атмосферное давление (101 ± 4) • 103 Па. 2. Сопротивление изоляции между разобщенными токопроводящими цепями в нормальных условиях эксплуатации должно быть не менее 20 МОм при мак- симальном рабочем напряжении до 500 В и не менее 100 МОм при максимальном рабочем напряжении от 500 до 1000 В. 3. Максимальное значение контактного (переходного) сопротивления в ме- стах непосредственного соединения металлических деталей между собой не должно быть более 6 • 10-4 Ом, а в местах заземления ЭВМ (через перемычки, шины, замки и т. д.) — суммарное не более 2 • 10_? Ом. 5.4. Требования к условиям хранения 1. Стационарные ЭВМ должны быть устойчивы к хранению в капитальных отапливаемых помещениях при температуре воздуха от +5 до +35° С и относи- тельной влажности от 35 до 80%. Продолжительность хранения оговаривается в ТУ. 2. Для хранения ЭВМ предусматривается влаго- и пыленепроницаемая упа- ковка. 5.5. Требования по безопасности Эксплуатация ЭВМ 1. Стационарная ЭВМ должна быть выполнена так, чтобы при эксплуатации обеспечивалась безопасность обслуживающего персонала. 2. Основные требования по технике безопасности и особенностям эксплуа- тации должны быть изложены в виде специальных табличных записей, разме- щаемых в доступных для наблюдения местах. 3. Все элементы, узлы, блоки и источники электропитания, находящиеся под напряжением 36 В и выше по отношению к заземленному корпусу, а также движущиеся части механизмов ЭВМ должны иметь автоблокировку (кожухн, щиты, приспособления и т. д.), обеспечивающую защиту обслуживающего пер- сонала от случайных прикосновений во время эксплуатации машины. Специаль- ные виды работ оговариваются в инструкциях по эксплуатации. Конструкция ЭВМ должна исключать возможность попадания электрического напряжения на наружные металлические ручки и рукоятки органов управления. 4. В высоковольтной аппаратуре (свыше 1000 В, если установившиеся зна- чения тока превышают 5 мА) защитные съемные и открывающиеся крышки, кожухи, двери должны быть связаны с блокирующими устройствами, обеспечи- вающими безопасность обслуживающего персонала при открывании защитных крышек, кожухов и дверей, а также при выдвижении блоков из шкафов. В вы- соковольтных цепях должна быть предусмотрена блокировка. Защитные при- способления должны иметь надпись нли знаки, предупреждающие персонал об опасности. Защитные средства должны быть включены в состав ЭВМ, а также в состав оборудования машинного зала. 5. Должны быть приняты меры, исключающие попадание внутрь блоков в узлов ЭВМ посторонних предметов. 6. Если в состав блоков и узлов ЭВМ входят элементы, находящиеся под напряжением свыше 380 В, то в инструкцию по эксплуатации включаются соот- ветствующие требования по технике безопасности. Специальные требования без- опасности должны быть оговорены в ТУ. 7. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала при эксплуа- тации ЭВМ, имеющих не защищенные от прикосновения людей токопроводящие части, которые находятся под напряжением, в комплект аппаратуры должны входить защитные средства; резиновые перчатки, резиновые коврики, щнпцы для установки предохранителей и т. п. 8. Уровень СВЧ излучения в местах постоянного илн периодического пре- бывания обслуживающего персонала не должен превышать значений, приведен- ных в табл. 5.2. ПО
Таблица 5.2 Время нахождения обслуживающего персонала в машинном зале в течение суток, ч Мощность СВЧ излучения, мкВт/см* 8 и более 1 j 10 2 100 0,3 (с использованием защитных очков) 1000 9. Интенсивность рентгеновского излучения на рабочих местах обслужи- вающего персонала не должна превышать 2 мР/ч. 10. Уровень акустических шумов, создаваемых ЭВМ, указывается в ТУ на разработку комплекта ЭВМ (но не более 85 дБ), в местах размещения операторов не должен превышать 55 дБ иа частотах 50—400 Гц и 45 дБ — на частотах свы- ше 400 Гц. 11. В ТУ на ЭВМ должны быть указаны предельно допустимые значения освещенности рабочих мест операторов. 12. Состояние ЭВМ должно удовлетворять требованиям пожарной безопас- ности. При размещении оборудования вычислительного центра обязательно пре- дусматривается полуавтоматическая или автоматическая система пожароту- шения. 13. Стационарная ЭВМ должна разрабатываться с таким расчетом, чтобы обеспечивалась возможность эксплуатации ее минимальным числом единиц об- служивающего персонала. Защита от аварийных режимов работы 1. Автоматическая блокировка должна исключать возможность повреждения узлов и блоков ЭВМ или возникновения аварийных режимов при неправиль- ных манипуляциях органами управления. 2. Короткие замыкания вторичных цепей и пропадание фаз первичных и вторичных цепей питания одновременно со срабатыванием сигнализации должны автоматически отключать ЭВМ от питающей сети или переключать ее на автоном- ные источники питания. При этом должна быть обеспечена сохранность массивов информации, если это требование оговорено в ТЗ. 3. При аварийном отключении приточной системы вентиляции ЭВМ должна выполнять предназначенные ей функции не менее двух часов, если не оговорено другое время. 5.6. Требования к использованию комплектующих элементов 1. Сборочные единицы серийных ЭВМ изготавливаются, как правило, из по- купных комплектующих элементов, материалов и изделий отечественного про- изводства, без специального отбора их по выходным параметрам. 2. Срок хранения комплектующих элементов с момента их изготовления до момента установки в серийные ЭВМ не должен превышать двух лет. Комплек- тующие элементы, срок хранения которых менее двух лет, должны устанавли- ваться в изделие по истечении не более 25% срока хранения. 3. Комплектующие дискретные элементы собственной разработки (трансфор- маторы, переключатели, кнопочные ряды, задержки, штепсельные разъемы, рамки матриц и т. п.), входящие в состав ЭВМ и их сборочных единиц разных уровнен, должны удовлетворять требованиям действующих па них ТУ, а также ГОСТ 16962 — 71 и 18052 — 72 для условий эксплуатации стационарных ЭВМ. 4. Запрещается использовать в ЭВМ комплектующие элементы в режимах и условиях, более тяжелых, чем это указано в ТУ на эти элементы. 111
5.7. Требования к конструкции и конструкторской документации Наиболее общие требования к конструкции ЭВМ и вычислительным комплек- сам изложены в гл. 2. Рассмотрим более подробно требования, предъявляемые к принципам унификации, к конструкции приборов, узлов и деталей, к выбору материалов и покрытий и т. п. Требования к конструкции блоков, узлов и деталей. 1. Создание ЭВМ должно быть основано иа решениях, использующих прин- цип унификации в части электрических и конструктивных параметров сопряга- емых устройств; внешнего оформления конструкций всех устройств ЭВМ в со- ответствии с требованиями эргономики и технической эстетики. 2. Конструктивное решение ЭВМ должно обеспечивать: заменяемость съем- ных конструкций в процессе эксплуатации; единство конструктивных разъем- ных соединений устройств, подключаемых к каналам через интерфейс; установку ЭВМ в помещениях с различной планировкой; организацию серийного произ- водства. 3. Время, отводимое для проведения контроля работоспособности ЭВМ и на профилактические работы, должно быть по возможности минимальным и не пре- вышать значений, указанных в ТУ. . 4, Конструкция ЭВМ должна обеспечивать удобный доступ ко всем элемен- там, модулям, узлам и блокам и местам их электрического соединения, требую- щим замены или регулировки в процессе эксплуатации, а также возможность быстрой замены сменных элементов и узлов во время ремонта и настройки в про- изводственных условиях. При необходимости внешнего контроля в конструкции устройств ЭВМ должны быть предусмотрены контрольные гнезда н разъемы, позволяющие подключать средства контроля. У контрольных гнезд должны ука- зывать^ значения напряжения (или тока), а при необходимости их осцилло- граммы. ЭВМ должна быть сконструирована и изготовлена с учетом ее ремонто- пригодности. 5. Поверхность защитного покрытия не должна иметь отслоений, трещин, вмятин, пробелов, пятен, загрязнений, инородных вкраплений, царапин, выбоин н других дефектов, ухудшающих влагостойкость и внешний вид ЭВМ н ее сбороч- ных единиц. Выбранные конструктором цвета наружной окраски щитов, дверей, пультов, лицевых панелей и их отдельных частей (блоков и других сборочных единиц) должны отвечать требованиям технической эстетики (см. § 5.9). Изготов- ляемые в производстве детали должны соответствовать утвержденному контроль- ному образцу или эталонам окраски. 6. Электрический монтаж должен быть выполнен по нормам и точно соот- ветствовать электрической схеме и схеме соединений на изделие. При наличии утвержденного образца монтаж сборочных единиц и всего комплекса должен соответствовать монтажу контрольного образца. 7. Органы управления, индикации и контроля необходимо располагать так, чтобы иметь удобный н безопасный доступ к ним. Все ручки управления и регулирования должны быть надежно закреплены на осях и поворачиваться без заедания, трения. Прн повороте ручки по часовой стрелке должно происходить увеличение регулируемого параметра. 8. Максимальные габариты неразборных элементов стационарных конструк- ций должны обеспечивать возможность проноса их в дверные проемы размером 1,8 X 1,1 м и разворота на 90° из коридоров шириной 1,1 м, в дверные проемы и лестничные клетки шириной до 1,1 м. 9. Основным элементом конструкции стационарных ЭВМ третьего поколе- ния является плата с печатным монтажом. Основные размеры плат, методы раз- мещения корпусов ИС специальных элементов, а также внешних соединений и разъемов приводятся в технических требованиях на соответствующий сборочный элемент. Печатный монтаж должен быть выполнен в соответствии с требованиями нормалей и стандартов. 10. Съемные устройства и узлы на ИС должны иметь конструктивные эле- менты (ключи), предотвращающие их неправильную установку н включение; следует предусматривать устройства, обеспечивающие фиксацию блоков и устройств ЭВМ в стойке или тумбе в положении, удобном дли их осмотра и про- верки. 112
11. Конструкции сборочных единиц ЭВМ на микросхемах должны обеспечи- вать возможность их установки для контроля и ремонта на рабочем столе без повреждения навесных элементов и монтажа. 12. Электрические соединения сборочных элементов иа панелях могут осу- ществляться: гнездными колодками разъемов под печатные ламели и штырьевы- ми колодками разъемов, а также проводным монтажом (пайкой, накруткой или обжимом), печатным или комбинированным монтажом. Контактные выводы долж- ны иметь антикоррозионное покрытие. 13. Для внешних соединений Ъа панелях должны предусматриваться пере- ходные колодки или разъемы. Их конструкция должна обеспечииать возможность соединения: — методом накрутки или другими способами для постоянных соединений; — с помощью разъемов для постоянных соединений и соединений при конт- роле и наладке панелей в производстве. Электрические соединения на конструктивный узел могут быть выполнены одним из трех методов: перемычками, в жгутах или печатными проводниками. 14. Для обеспечения охлаждения как при наладке, так и при эксплуатации конструкция панелей ЭВМ должна предусматривать образование замкнутых вертикальных воздушных каналов. 15. Отдельные блоки ЭВМ, как правило, должны изготовляться массой не более 30 кГ, если увеличение массы не вызвано, конструктивными особенностя- ми. Переносные блоки должны иметь ручки; ручки рекомендуется «утапливать». 16. Все блоки и узлы ЭВМ должны иметь надежное крепление. Способы и конструкция креплений, прочность неразъемных и разъемных соединений и раз- меры крепежных деталей должны быть согласованы с размерами, массой и про- странственным положением закрепленных сборочных конструкций с учетом воз- действия внешних факторов (таких как вибрации, ударные и линейные ускорения н т. п.) при транспортировании и эксплуатации. 17. Конструкция и расположение разъемных резьбовых соединений в уз- лах и блоках ЭВМ должны допускать возможность удобного пользования сле- сарно-монтажным инструментом, предназначенным для разборки и сборки этих соединений. 18. Для предохранения крепежных деталей разъемных соединений от само- отвинчивания допускается кернение, расклепка, пайка и другие аналогичные методы фиксации. Крепежные винты, часто отвинчиваемые при эксплуатации, должны быть невыпадающими и иметь отличительные зцрки. Самопроизвольное расчленение разъемных узлов недопустимо. При наличии фиксирующих и стопо- рящих положений органов управления конструкция их должна обеспечивать надежную и четкую фиксацию. 19. Номенклатура используемых стандартных резьб должна быть минималь- ной. Специальные резьбы допускаются только в технически обоснованных слу- чаях. 20. В конструкции ЭВМ должны быть предусмотрены специальные присое- динительные устройства для заземления; клеммы заземления должны обозна- чаться знаком J_, 21. Конструктивные модули, узлы и блоки ЭВМ, требующие защиты от вибрации, должны быть амортизированы. 227 Электрические разъемы устройств, если это необходимо, должны иметь обозначения, которые позволяют определить части разъемов, подлежащих сое- динению. Ответные части одного и того же разъема должны иметь одинаковые обозначения, располагаемые непосредственно на корпусах ответных частей разъ- емов илн на кабелях около частей разъемов. 23. Коммутационные, регулировочные, установочные н индикационные эле- менты должны быть в минимальном, но достаточном количестве с удобным рас- положением и необходимыми четкими надписями. 24. В комплекте ЭВМ должно быть предусмотрено запасное имущество (ЗИП), состоящее из инструментов, принадлежностей, эксплуатационных мате- риалов (смазки н т. п.), а также изделий и блоков, подлежащих замене в про- цессе эксплуатации. Состав ЗИП уточняется конструктором. 25. Элементы конструкции, чувствительные в электрическом и механичес- ком отношении, должны быть защищены от оседания пыли предохраняющими приспособлениями. 113
Требования к конструкционным материалам и покрытиям. 1. Материалы, применяемые при разработке конструкций ЭВМ, должны со- ответствовать требованиям государственных стандартов, междуведомственны» нормалей или технических условий. Номенклатура и сортамент используемых в конструкции материалов для конкретных моделей ЭВМ должны быть минималь- ными. Предпочтение следует отдавать материалам, освоенным промышленностью. 2. Конструкционные материалы и покрытия должны быть стойкими к воз- действию горючих, смазочных и химически^ веществ. Эти вещества оговари- ваются в ТУ. 3. При использовании материалов, обладающих недостаточной коррозион- ной стойкостью, необходимо предусмотреть защитные покрытия деталей и сборок. 4. Материалы деталей, соприкасающихся между собой, должны быть подоб- раны так, чтобы гальваноконтактные напряжения, возникающие между ними, не вызывали коррозионных разрушений. 5. Картон, бумага, текстолит, текстильные и т. п. материалы, обладающие повышенной гигроскопичностью, могут применяться в качестве электроизоляции только после пропитки их лаками, компаундами и т. п. 6. В конструкциях ЭВМ находят применение три вида покрытий: защитные, защитно-декоративные и специальные. Защитные покрытия предохраняют метал- лические детали и узлы конструкций от коррозии; защитно-декоративные — предохраняют детали и узлы от коррозии и придают конструкционным элементам красивый внешний вид; специальные покрытия применяют для придания поверх- ностям деталей и узлов конструкций специальных свойств, например износо- устойчивости, электропроводности, теплопроводности, влагостойкости, твердо- сти и др. Выбранные покрытия должны обеспечивать необходимую корро- зионную стойкость деталей и узлов ЭВМ в заданных условиях эксплуатации и хранения. 7. Детали и узлы, изготовленные из металлов, подверженных коррозии, должны иметь защитные или защитно-декоративные покрытия, предохраняющие эти детали от коррозионного разрушения. Если в процессе изготовления покры- тие было нарушено, то незащищенные места деталей и узлов покрывают лаками, красками или другими веществами. 8. Лакокрасочные покрытия узлов и блоков ЭВМ, подвергающихся воздейст- вию солнечной радиации, должны быть стойкими к тепловому и к ультра- фиолетовому излучению. 9. Покрытия внешних поверхностей кожухов, должны выбираться такими, с которых легко удаляется пыль. 10. Материал (покрытие) ручек управления должен быть износоустойчи- вым. И. Покрытия, вредно влияющие иа детали и узлы (например, вызывающие их коррозию) или обладающие токсичностью, не должны применяться в конструк- циях ЭВМ. Требования к конструкторской и технологической документации 1. Конструкторская документация должна быть выполнена в соответствии с требованиями стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и быть пригодной к микрофильмированию. Технические условия (ТУ) должны быть изложены и оформлены в соответствии с государственными стандартами. 2. Состав конструкторской документации на опытные образцы ЭВМ уста- навливается на стадии рабочего проектирования (см. гл. 4), состав конструктор- ской эксплуатационной документации, подлежащей согласованию с заказчиком, согласуется в порядке, определяемом ГОСТ 2.902—68. Комплектность докумен- тации, поставляемая вместе с ЭВМ (нли ее сборочной единицей), должна соответ- ствовать ЕСКД, согласовываться с заказчиком и определяться ТУ на это из- делие. 3. Технологическая документация на основные технологические процессы должна быть выполнена в соответствии с требованиями Единой системы техно- логической документации (ЕСТД). В процессе изготовления опытных образцов, установочных партий или серийной продукции технологией производства долж- ны быть предусмотрены специальные проверки, выявляющие дефекты изделия, и тренировки. 114
4. Изменения конструкторской и технологической документации произво- дятся в установленном порядке. 5. ЭВМ должна поставляться с комплектом эксплуатационной документа- ции, системой математического обеспечения и необходимыми сопроводительными документами. 5.8. Требования к укладке, упаковке и маркировке ЭВМ 1. Упаковка должна обеспечивать защиту ЭВМ и ЗИП от воздействия удар- ных нагрузок и климатических факторов во время транспортирования и хране- ния. При выборе метода упаковки учитывается способ транспортирования. 2. Маркировка ЭВМ должна быть выполнена в соответствии с ГОСТ 14192— 71 и содержать следующую информацию: наименование или тип ЭВМ, товар- ный знак предприятия-изготовителя, заводской номер и год выпуска., 3. Если ЭВМ состоит из отдельных стоек (блоков), то маркируют каждую стойку (блок), входящую в комплект ЭВМ. В каждый ящик вкладывается упако- вочная ведомость с указанием товарного знака изготовителя, даты упаковки и обозначения стойки (блока) и названия ЭВМ. 4. Маркировка наносится на несъемных частях отдельных устройств ЭВМ, доступных для обзора. 5. Упаковка ЭВМ должна производиться только после выравнивания тем- пературы ЭВМ с температурой воздуха помещения, где производится упаковка. 6. Распаковку ЭВМ в зимнее время необходимо производить в отапливае- мом помещении, предварительно выдержав ящики в этом помещении не распако- ванными в течение 4 часов. 7. Требования к укладочным н тарным ящикам и к подготовке изделий, подлежащих упаковке, оговариваются в конструкторской документации и соот- ветствующих стандартах. 8. ЭВМ могут находиться на хранении в складских помещениях при темпера- туре воздуха от 5 до 35° С и относительной влажности воздуха до 85%. 5.9. Общие требования технической эстетики и инженерной психологии Основные требования художественного конструирования. Рассмотрим ос- новные требования художественного конструирования. 1. Конструкция н внешний вид отдельных ЭВМ и их блоков должны преду- сматривать их гармоничное сочетание в комплекте вычислительной машины, а при изготовлении серии ЭВМ — обеспечивать их гармоничное сочетание в мо- делях серии. 2. Для обеспечения единого стиля двери и облицовочные панели ЭВМ одной серин выполняются по единому технологическому процессу. 3. Прн проектировании серии ЭВМ необходимо применять детали внешнего оформления (органы ручного управления и индикации, запасные устройства и фурнитура, вентиляционные решетки, обрамление и т. п.), не нарушающие еди- ного стиля для данной серии машин. 4. Пульты внешних устройств, рамы и другие аналогичные детали выпол- няются на легкосъемных шарнирных соединениях. Для обеспечения удобства и безопасности эксплуатации подвижных элементов блоков памяти и устройств ввода — вывода применяют прозрачные ограждающие щитки. 5. Конструкция стоек должна предусматривать возможность установки их в прямую линию, в виде трех- нли четырехлучевой звезды илн П-образно (рис. 5Я). 6. Нельзя применять для оформления излишние детали, а следует исполь- зовать лишь те, которые органически принадлежат изделию. Радиусы кривизны кромок и углов сборных единиц во многом зависят от вкуса конструктора и от габаритов устройства. Известны конструкции, выполненные как с очень закруг- ленными, так и с довольно острыми углами. Внешний вид ЭВМ во многом опреде- 115
лается качеством отделки ее поверхностей и цветом покрытия. Обычно отдают предпочтение гладкой отделке. Перечисленные эстетические требования распространяются не только на ЭВМ в целом или на их внешние детали, но также и иа внутренние части конст- рукции, красивое оформление которых свидетельствует о высокой культуре конструирования и производства. 7. В качестве декоративно-защитного покрытия современных ЭВМ отечест- венного производства применяется преимущественно эмаль типа «Шагрень» со следующим сочетанием цветов покрытия: белый (общий) — голубой (допол- нительный); белый — красный; белый — серый. Предпочтительно сочетание цве- тов белого и голубого. Рис. 5.1. Общий вид конструкции стоек. На выбор цвета влияют: назначение, габариты и форма ЭВМ. Распределение цвета при декоративно-защитном покрытии серии машин должно отвечать требо- ваниям технической эстетики и функциональным особенностям каждого устрой- ства. Рабочее место оператора. В зависимости от положения оператора во время работы выбираются габариты и компоновка пульта. Примеры оформления пуль- та, предназначенного для работы оператора в положении «сидя» и «стоя» приве- дены на рис. 5.2. С учетом требований эксплуатации ЭВМ, при конструировании пульта опе- ратора и компоновке панелей стремятся к выполнению следующих требований: 1. Количество переключателей, приводимых в действие оператором, должно быть минимальным, а наиболее важные и чаще всего применяемые органы управ- ления размещаются в зонах наибольшей доступности (рис. 5.3). 2. Число рабочих движений и их траектории сокращаются до минимума, а при работе оператора с помощью обеих рук его движения должны быть сим- метричны и синхронны. 3. Избегать такого расположения приборов, органов управления и индика- ции, при котором оператору приходится скрещивать или менять руки. 4. Органы ручного управления, а также визуальные индикаторы целесооб- разно располагать группами таким образом, чтобы в рабочем режиме они нахо- дились перед глазами оператора в виде простейших сочетаний букв или индексов. Б. На рабочем столе оператора или нескольких операторов предусматри- вается площадка для блокнота или журнала, с наклоном в сторону оператора на 10—15°. 116
6. Для изменения позы прн длительной непрерывной работе за пультом в конструкции предусматривается пространство для ног, подножка. Расстояние от пола до середины клавиатуры пишущей машинки выдерживается в преде- лах 650—700 мм. 7. При размещении за одним пультом двух операторов ширина рабочего места каждого из них должна быть не менее 800—1000 мм. Рабочее пространства Оптимальная зона, зритель- ного наб- людения Оптимальная зона для размещения органов ''управления Зона. удоБ- нога раз- мещения устройств, обслужи- ваемых руками. 5 Рис. 5.2. Схема ра смещения зон наибольшей доступности: а — для работы сидя; б — для работы стоя. 8. Экранное устройство ЭВМ рекомендуется устанавливать так, чтобы ли- ния зрения оператора была перпендикулярна к поверхности экрана в его центре (см. рнс. 5.2). 9. При разработке экранного устройства необходимо учитывать следую- щие условия: а) уровень клавиатуры от пола должен быть 650—700 мм; б) клавиатура должна отвечать требованиям эргономики и конструкции клавиш пишущих машинок и располагаться на отдельной выносной панели; в) для удобства эксплуатации рекомендуется, чтобы индикатор отображения имел возможность поворота относительно вертикальной оси; г) для лучшего визуаль- ного восприятия информации индикатор отображения должен быть снабжен щитком или блендой; д) панель клавиатуры должна иметь угол наклона 12—15°. 117
Органы ручного управления и индикации. 1. Конструкция пультов управления и индикации ЭВМ должна отвечать требованиям эргономики. 2. Обслуживание ЭВМ должно максимально приближаться к возможно- стям и особенностям восприятия среднего человеки. Это прежде всего относится к шкалам, ручкам управления и маркировкам. 3. Следует различать органы управления: легко доступные для управле- ния и использующиеся только при установке или регламентных работах. 4. Органы управления, которые могут изменить режим работы ЭВМ, долж- ны находиться в стороне от часто употребляемых ручек. 5. Органы управления, расположенные иа задней стенке блока или внутри него, должны при работе с ними находиться в поле зрения оператора. Рис. 5.3. Зоны основных движений: Л, — зона легкой доступности; обзор без поворота головы; Аг — зона максимальной досягае-» мости; Б — зона сравнительно легкой доступности; обзор с поворотом головы. Зоны вспомога- тельных движений; В — для доступности зоны требуется движение всей рукн; обзор возможен прн повороте головы; Г — для досягаемой зоны и обзора требуется поворот туловища. Лома- ная линия — возможное положение а плане трех вертикальных панелей одного щита или пульта. При ббльшем числе вертикальных панелей взаимное расположение их (в плайе) может соответствовать ломаной линии, ограничивающей с внешней стороны зоны Аг, Б, В и Г. 6. Узлы и механизмы ЭВМ, нуждающиеся в периодической проверке, долж- ны быть доступны н удобны для осмотра. 7. Чем сложнее конструкция, тем строже должны предъявляться требова- ния к простоте обслуживания. 8. Ручки основных (оперативных) органов управления рекомендуется раз- мещать на передних панелях устройств. Органы настройки, с помощью которых осуществляется регулировка н настройка ЭВМ при производстве и ремонте, а также при проведении регламентных работ, могут быть размещены на любых панелях и внутри ЭВМ при условии обеспечения легкого доступа к этим органам (при регламентных работах — без снятия ЭВМ со своего места). 9. Для органов автоматического н ручного управления, контроля и инди- кации недопустимо самопроизвольное изменение положения во время эксплуа- тации. 10. Для приведения в действие органов ручного управления многократного пользования должны затрачиваться минимальные усилия; но эти усилия не долж- ны снижать у оператора четкости в осязании движения нлн срабатывания орга- нов управления. Предельные значения усилий обычно оговариваются в техни- ческих требованиях на изделии. Рекомендуемые предельные значения усилий приведены в табл. 5.3. 11. Около органов ручного управления, настройки и контроля рекомендует- ся делать надписи нли обозначения, указывающие назначение н действие этих органов. В необходимых случаях указываются эпюры сигналов. 12. Устанавливаются следующие значения положений н направлений дви- жения ручек органов электрического управления: а) нажатая кнопка нлн поло- жение ручки вверх или вправо (например, переключателя) означает: включено, пуск; отпущенная кнопка или положение ручки вниз или влево означает; вы- 118
Таблица 5.3 Органы управления в индикации Усилие, н Кнопки Рычажные (перекидные) ручки электрических переключателей Ручки, захватываемые пальцами; щеточные и галетные пере- ключатели Рычажные механические устройства; для одной руки для двух рук Маховички с ручками н вращаемые рукоятки, требующие плавного хода при пользовании: 10-30 5—25 3-5 до 150 до 250 кистью руки рукой до локтя всей рукой до 10 до 40 до 100 а. 5 Рис. 5.4. Схемы расположения кнопочных органов ручного упраалення: а — в два ряда; б — а одни ряд. ключено (отключено), остановка; б) поворот ручек по часовой стрелке — озна- чает увеличение, в обратную сторону — уменьшение регулируемого параметра; в) направление вращения или другого перемещения ручек, как правило, должно совпадать с движением индика- торов, наблюдаемых оператором, например с движением стрелки приборов. 13. На измерительных и ин- дикаторных приборах рекомен- дуется помещать цветные метки, ограничивающие нормальный ра- бочий диапазон измерений или показаний, а в необходимых слу- чаях — предельные и опасные значения их. Надписи на инди- каторах должны быть видны без подсветки. 14. Кнопочные органы ручно- го управления располагаются в порядке, совпадающем с после- довательностью выполнения рабочих операций (рис. 5.4) на пульте ЭВМ. 15. Клавиши и кнопки рекомендуется конструктивно группировать в обой- мы и блоки. 16. Конструкция кнопок, клавиш, окон подсветки должна обеспечивать мон- таж и демонтаж каждого органа управления отдельно; крепление нх на лицевой панели недопустимо. 17. Кнопки, клавиши и другие органы управления должны отличаться друг от друга символами, надписями н цветом окраски. Кнопки (клавиши) разного функционального назначения, размещенные на одной панели, различаются ок- раской корпуса, подсветкой, формой, цветом ободка (единичных и групповых клавиш) и с помощью графического разделения панели на участки. 18. Чтобы предохранить кнопку от случайного нажатия, ее ограждают приподнятым ободком или располагают ниже поверхности панели. 19. Для высвечивающих букв и Цифр на клавишах и окнах подсветки ис- пользуют следующие цвета: желтый, желто-зеленый и белый. 20. Минимальное расстояние между двумя соседними тумблерами должно быть не менее 12 мм при выключенном состоянии и не менее 20 мм — при вклю- ченном состоянии. 21. В зависимости от прилагаемого усилия размеры органов управления (ручки, кнопки, клавиши) выбираются 10, 15 илн 35 мм, а для плавного регули- рования диаметр ручки выбирается не менее 50 мм. Тип визуальной индикации выбирается в зависимости от вида информации по табл. 5.5. 119
Таблица 5.4 Информация Тип визуаль- ной индикации Достоинства вида информации Пример Работает Не работает Ст^п Включено Выключено Лампочки Просто определить со- стояние включено или вы- ключено и о о рА о / Предупреждение Предостережение Лампочки Более яркие сигналы или их мигание Словесная инст- рукция (последо- вательность опера- ций) Сигнальное табло Четкое и однозначное указание уменьшает время принятия решения Включить Приближенная количественная оценка Измеритель- ный прибор с движу- щейся стрелкой Положение стрелки позволяет определить количество и относитель- ную скорость измеряе- мого параметра хИГх fOOj IL <\ Гм) I7 Шкала регуля- тора количества Измеритель- ный прибор с движущей- ся стрелкой Наглядная связь меж- ду движением органа управления н стрелкой прибора 22. Условия работы модулей ЭВМ фиксируются цветной индикацией: ава- цвет; внимание, поиск — желтый; нор- рийная ситуация, останов — красный мальный режим работы — зеленый. Таблица 5.5 Расстояние до глаз, м Высота букв, мм важные надписи обычные надписи 0,7 2,5—5,0 1,2—4,0 1,0 3,3—6,6 1,5—4,5 2,0 6,6—12,0 3,3—Го 6,0 22—43 11—33 Надписи, цифры, буквы, деления 1. Надписи и обозначения в самом кратком и ясном изложении помещаются в поле зрения обслуживающего персо- нала и читаются слева направо. 2. Надписи на ны быть видны без 3. Отношение высоте буквы нли дающих надписях для светящихся знаков на черном фо- не; 1:6 — для черных знаков на свет- лом фоне. Размеры букв для надписей выбираются из табл. 5.5. Высота букв для больших расстояний считывания равна L, умноженному на коэффициент 5. Надписи органов управления и обозначения их положения относятся к числу важных. Указания и обычные инструкции, необходимые для первоначального ознакомления, относятся к разряду обычных надписей. Компоновка вычислительного комплекса и рабочей зоны оператора. Исход- ными данными для планировки машинного зала являются; — площади, занимаемые модулями конструкции; 120 индикаторах долж- подсветки. ширины штриха к цифры в сопровож- выбирают: 1 : 10 —
— функциональные связи между модулями и устройствами вычислитель- ного комплекса; — схема работы обслуживающего персонала, а также зоны обслуживания и профилактики. При планировке учитывают средние антропологические дан- ные обслуживающего персонала. При компоновке вычислительного комплекса предусматривается ряд основ- ных участков планировки машинного зала: 1. Композиционным центром машинного зала и основой стилевого решения всех модулей ЭВМ явлиется участок, занимаемый процессором, представляю- щим собой различные варианты сочетании стоек и пульта оператора. 2. Группы устройств ввода и вывода размещаются раздельно, но в непос- редственной близости от оператора. Рис. 5.5 Ориентировочные размеры рабочею места при наладке и ремонте ЭВМ. 3. Устройства памяти композиционно выделяются в самостоятельную груп- пу, с приближением к оператору, в первую очередь быстродействующих устройств памяти, за работой которых необходимо вести периодическое наблюдение. 4. Участок сервисного оборудования располагается в непосредственной бли- зости от оборудования, нуждающегося в сервисном обслуживании. 5. Группа математического обеспечения, как правило, располагается в изо- лированном от машинного зала помещении, но желательно в непосредственной близости к нему. 6. Площади рабочей зоны, необходимые для выполнения наладки, ремонта и обслуживания ЭВМ, приведены на рис. 5.5. 7. Передвижное кресло оператора должно регулироваться по высоте, в за- висимости от роста оператора. ГЛАВА в ИНТЕРФЕЙС ВВОДА—ВЫВОДА. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ ЭВМ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ Интерфейс — система связей и сигналов между каналами ввода — вывода и управлением внешними устройствами. Интерфейс ввода — вывода обеспечивает единые принципы обмена данными, формат информации, последовательность управляющих сигналов — унифици- рованные средства сопряжения и управления различными УВУ. Различная информация: данные, команды, адреса внешних устройств (ВУ), сигналы управления, информация состояния и уточненного состояния ВУ — передается в обоих направлениях посредством десятков функционально-разде- 121
леииых линий интерфейса. В этой системе все сигналы взаимосвязаны с соот- ветствующими ответными сигналами. Разработка и внедрение интерфейса — одни из характерных отличительных признаков ЭВМ третьего поколения. Введение интерфейса обеспечивает: 1) простое программирование операций ввода — вывода информации для широкого диапазона ВУ; 2) возможность подсоединения различных УВУ; 3) стандартность выполнения операций ввода — вывода как в мультиплекс- ном, так н в монопольном, режиме передачи; 4) иозможность подключения разнообразных ВУ. Внешние устройства (ВУ} - это устпойстая внопа — пывлпя информации, внешняя Память и различные устройства связи ЭВМ с внешним миром. ВУ под- соединяется к &ВМ посредством УВУ и каналов ввода — вывода различными способами, которые будут рассмотрены ниже. Канал — это устройство, управляющее потоком информации между ВУ и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ). Каналы могут быть селекторными или мультиплексными: а) селекторный канал — это канал, который может работать только и монопольном режиме. Он предназначен для связи процессора с высо- коскоростными внешними устройствами типа магнитных барабанов и лент, причем на время участия одного устройства в обмене все остальные устройства блокируются; б) мультиплексный кана л — это канал, в котором связь с раз- личными абонентами осуществляется одновременно в режиме разделения вре- мени. Через интерфейс, чередуясь, пересылаются части различных сообщений от разных ВУ. Управление внешними устройствами (УВУ) осуществляет изанмодействие канала с внешними устройствами и преобразует сигналы любого ВУ к стандарт- ному виду. УВУ может быть конструктивно выполнено отдельно либо как одно целое с внешнйм устройством: УВУ может осуществлять работу с одним или не- сколькими ВУ. Все сигналы, за исключением сигналов управления выборкой ВУ, поступают в канал и из канала по общим линиям, т. е. любой сигнал, выданный каналом, доступен сразу всем устройствам. Однако в данный момент времени только одно ВУ может быть подключено к каналу. Выбор ВУ для подключения его к каналу осущестиляется в результате выдачи каналом специального сигнала выборки,’ который последовательно, в соответствии с установленным приоритетом, прохо- дит через все подсоединенные к нему УВУ. УВУ остается логически подклю- ченным к каналу, пока оно не окончит передачу или пока канал ие сигнализи- рует ему о необходимости отключения. Управление выдачей и сбросом всех сигналов интерфейса производится взаимосвязанными ответными сигналами. В этой главе будут рассмотрены сопряжения каналов ввода — вывода ин- формации со всеми типами управлений внешними устройствами на примере раз- работки единой системы ЭВМ. Вопросы сопряжения внешних устройств с управ- лениями этими устройствами, а также сопряжения каналов непосредственного обмена информацией между процессорами и между процессором и оперативной памитью подробно рассмотрены и ряде работ по вычислительной технике [14, 15] и здесь рассматриваться не будут. 6.1. Линии интерфейса ввода— вывода и способы передачи информации 1. При технической реализации интерфейса ввода — вывода в ЕС ЭВМ используется 38 функционально разделенных линий, предназначенных для пере- дачи информации: а) от канала к десяти или менее УВУ (рис. 6.1); б) от десяти илн менее УВУ к каналу (рис. 6.2); в) по цепи: канал — УВУ; УВУ — УВУ; УВУ — канал (линий «выбор- ка» — «обратная выборка») (рис. 6.3). Типы и наименование линий интерфейса ввода — вывода приведены в табл. 6.1, 122
Канал УВУ УВУ СС~схема согласования Рис. 6,1. Схема передачи информации от канала к УВУ. УВУ с приоритетом УВУ с последним УВУ с приоритетом Канал Выборки. №1 приоритетом Выборки Выборки П Положение контактов реле показано при Включенном питании в УВУ Рис. ьл. Схема передачи информации по цепн. 123
Таблица 6.1 Тип линий Наименование линий Условные обозначе- ния Тип линий Наименование линий Условные обозначе- нии Информационные шины канала Шина канала контроль Шина канала 0 Шина канала 1 Шина канала 2 Шина канала 3 Шина канала 4 Шина канала 5 Шина канала 6 Шина канала 7 Резервная шин-кк шин-ко ШИН-К1 ШИН-К2 шин-кз ШИН-К4 ШИН-К5 ШИН-Кб ШИН-К7 Шины идентифика- ции Адрес от канала Адрес от абонента Управление от канала Управление от абонен- та Информация от канала Информация от або- нента Резервная АДР-К АДР-А УПР-К УПР-А ИНФ-К ИНФ-А 1 Шины управле- ния Работа канала Работа абонента Разрешение выборки Выборка Обратная выборка Блокировка Требование абонента Резервная РАБ-К РАБ-А РВБ-К ВБР-К ВБР-А БЛК-К ТРБ-А Информационные шины абонента Шина абонента конт- роль Шина абонента 0 Шина абонента 1 Шина абонента 2 Шина абонента 3 Шина абонента 4 Шина абонента 5 Шина абонента 6 Шина абонента 7 Резервная ШИН-АК ШИН-АО ШИН-А1 ШИН-А2 ШИН-АЗ ШИН-А4 ШИН-А5 ШИН-А6 ШИН-А7 Специаль- ные шины Изменение от канала Изменение от абоне- нта Смена состояния Резервная ИЗМ-К ИЗМ-А СМС-к В первом разделе табл. 6.1 приведен состав информационных шли канала, предназначенных для передачи информации (данные, адреса ВУ, команды) от канала к абоненту. Абонентами принято называть все устройства, подключенные к каналу с помощью интерфейса. Состав информационных шин абонента приведен во втором разделе табл. 6.1. Эти шины предназначены для передачи информации (данные, адреса внешних устройств, информация о состоянии абонентов) от абонентов к каналу. Для определения и управления информацией, находящейся на информа- ционных шинах канала и абонента, для взаимной блокировки сигналов и спе- циальных последовательностей сигналов используются линии идентификации в составе, указанном в третьем разделе табл. 6.1. Состав шин для управления выборкой абонента с целью сканирования и управления подключением абонента к каналу приведен в четвертом разделе табл. 6.1. 2. При переключении питания в отдельных УВУ передача сигнала по линии «выборка» должна осуществляться по прямому или обходному пути, которые формируются посредством замыкания илн размыкания механических контактов соответствующих реле (см. рис. 6.3). 6.2. Характеристики линий передачи интерфейса ввода—вывода ЕС ЭВМ 1. В линии передачи используется двоичный сигнал. Верхний уровень постоянного напряжения соответствует логической единице («1»), нижний уро- вень напряжения в линиях соответствует логическому нулю («О»). Минимальный уровень постоянного напряжения, соответствующий логической «1», должен быть не менее 2,25 В для всех линий. Исключение составляют линии «выборка» и 124
«обратная выборка». В этих линиях минимальный уровень постоянного напря- жения в линии, соответствующей логической «1», должен быть не менее 1,85 В, т. е. на 0,4 В меньше всех остальных линий. Максимальный уровень постоянного напряжения, соответствующий логи- ческому «0» во всех линиях интерфейса, должен быть не более 0,15 В. Схемы замещения линии интерфейса в состоянии «1» и «0» приведены на рис. 6.4. Уровни постоянного напряжения измеряются относительно «земли» усилителя-передатчика (УПД). Рнс. 6.4. Схема замещения в линии связи: а — в состоянии «I»; б — в состоянии <0>. 2. Наибольший уровень импульсных помех, наводимых в любой сигнальной линии интерфейса (рис. 6.5), не должен превышать ± 0,4 В. Уровни помех измеряются на входе усилителя-приемника (УПМ). 3. Максимально допустимое смещение нулевого уровня между активным УПД и любым УПД в одной линии интерфейса не должно превышать ± 0,15 В (см. рис. 6.4). 4. Волновое сопротивление линии интерфейса ввода — вывода должно быть в пределах 82—110 Ом. Рве. 6.5. Максимальные значения параметров импульсной помехи иа выходе У ПМ: а — в состоянии «1»; б — в состоянии «0». 5. Все линии передачи интерфейса должны быть согласованы на обоих кон- цах, как это иллюстрируют рис. 6.1 и 6.2. Исключение составляют линии «выборка» и «обратная выборка». Эти две линии согласовываются на одном приемном конце, как это иллюстрирует рис. 6.3. Согласование линий осуще- ствляется с помощью резистора. 6. Измеренное между крайними усилителями интерфейса сопротивление всей сигнальной цепи (7?ш) Должно быть не более 200 Ом (см. рис. 6.4 и 6.5), а для линий «выборка» и «обратная выборка» сопротивление, измеренное между УПД и УПМ в канале, должно быть не более 35 Ом. Внутреннее сопротивление сиг- нальной цепи не должно превышать 1 Ом для каждой сигнальной линии. Ис- ключение составляют линии «выборка» и «обратная выборка», для которых общее внутреннее сопротивление не должно превышать 1,2 Ом. 7. Задержка сигнала, измеряемого между штырьками входного и выходного разъемов для всех линий одного УВУ, кроме двух линий «выборка» и «обратная выборка», должна быть не более 10 нс. Для любой пары внутренних линий разб- рос времени задержки должен быть не более 1 ис. 125
6.3. Требования к усилителям интерфейса ввода—вывода 1. Для передачи сигналов в линию интерфейса и приема сигналои из линии должны использоваться специальные усилители, работающие на кабель — УПД и принимающие сигнал с кабеля — УПМ. Усилитель-передатчик (УПД) со стороны входа и усилитель-приемник (УПМ) со стороны выхода должны быть сопряжены с интегральными схемами (ИС) ЭВМ. Усилители интерфейса нвода — вывода, сопрягающиеся с ИС, принято обозначать так: усилитель-передатчик УПД-Л, усилитель-приемник УПМ-Л. При сопряжении с другими ИС обозначения соответственно изменяются. Все усилители УПД по выходным параметрам и все усилители УПМ по вход- ным параметрам должны быть совместимы. 2. Напряжения питания (и колебания напряжений питания) для схем уси- лителей интерфейса виода — вывода должны соответствовать напряжениям пи- тания и допустимым отклонениям напряжений питания для применяемых се- рий HG. 3. В случае одной неисправности схемное и конструктивное исполнение уси- лителей и взаимное размещение шин питания и линий интерфейса должно исклю- чать появление на линиях интерфейса напряжений более 6 В и менее — 0,15 В. Конкретные требования к усилителям-передатчикам и усилителям-приемни- кам оговариваются в ТУ на их разработку. 6.4. Требования ко времени обработки при передаче одного байта данных Таблица 6.2 Максимальная скорость рабо- ты внешнего устройства, байт/с Максимально допустимое время обработки» нс в УВУ Руву) в канале ( ^кап + ^кан) 1300 215 380 1200 255 420 800 465 630 400 1090 1255 Расчет времени обработки информации производится по следующим урав- нениям: t max доп “ Climax- (6.1) Максимальный интервал времени обработки информации складывается из суммы задержек времен: fmax = ^УВУ“Мкан + ^кан+ ^каб’ (6-2) где /Каб — время передачи фронтов и спадов сигналои информации от абонента (ИНФ-А) и информации от канала (ИНФ-К) в кабеле; /кан — время обработки фронта и спада сигнала ИНФ-А н канале, включая задержку на УПМ (для сиг- нала ИНФ-А) и УПД (для сигнала ИНФ-К) без учета /*ан; /уву — время обработки фронта и спада сигнала ИНФ-К в УВУ, включая задержку иа УПМ (для сигнала ИНФ-К) и УПД (для сигнала ИНФ-А); ^ан—время задержки и канале для компенсации разбросов вы- дачи (приема) сигналов в УВУ, выдачи (приема) сигналов в канале, разбросов за- держек снгиалов в УПМ, УПД и кабеле. Данные распределения времени обра- ботки сигналов ИНФ-А и ИНФ-К в канале и УВУ при передаче байта дан- ных одной из систем ЭВМ и качестве примера приведены в табл. 6.2. 6.5. Требования к усилителям интерфейса ввода—вывода при работе в разных режимах Рассмотрим требования, предъявляемые к состоянию усилителей передатчи- ков и приемников при работе УВУ в режимах: «Работа», «АнТономиая работа» и при Включении и выключении питания в УВУ. 1. В режиме работы УВУ, именуемом «Работа», все усилители передатчика 126
(УПД) должны быть подключены к линиям интерфейса. УВУ в режиме «Авто- номная работа» не должно мешать работе канала с другими УВУ, подключен- ными к линиям интерфейса. Переход УВУ с режима «Работа» на режим «Авто- номная работа» и наоборот не должен вызывать ошибок в работе системы ЭВМ. 2. При отключении питания в одном илн нескольких УВУ остальные УВУ должны нормально функционировать. Выходными каскадами УПД должны быть эмиттерные повторители. В УПД должна быть предусмотрена возможность установки состояния «О» на выходе с помощью внешнего переключения контакта реле, обеспечивающего отсутствие помех в линиях интерфейса во время включе- ния и выключения напряжения питания в УВУ. Выходные каскады всех УПД в отключенном УВУ должны быть заперты путем замыкания контакта реле (рис. 6.6). При отключении питания во всех УВУ сигнал «выборка» должен возвращать- ся в канал. Р1 Включении питания'’ Рис. 6.6. Вариант схемы передачи сигнала по линии «выборка» для положительной логики и при отсутствии инверсии в УПМ. 3. Включение и выключение питания в УВУ не должно оказывать влияния на выполнение операций с другими УВУ, подключенными к данному интерфейсу. Включение и выключение питания в УВУ производится только после включения обходного пути сигнала ВБР-К и предварительной блокировки всех выходных УПД (рнс. 6.6). При переключении питания в УВУ и связанной с ним коммутации линии «выборка» соблюдается определенная автоматическая последовательность пере- ключения контактов реле, оговариваемая в описании интерфейса. 6.6. Типы и параметры кабелей и разъемов 1. В интерфейсах ввода — вывода в качестве линии передачи обычно ис- пользуются высококачественные кабели, параметры которых характеризуются следующими данными: — волновое сопротивление — от 82 до НО Ом; — погонная задержка — не более 5,2 нс; — сопротивление сигнального проводника — не более 0,3 Ом/м; — сопротивление экранизирующего проводника — не более 0,004 Ом/м; — внешний диаметр — не более 6,5 мм. 2. Линин интерфейса внутри УВУ могут выполняться кабелем любой мар- ки, удовлетворяющим требованиям п. 1 §6.6. Внешние части линий интерфейса (части линий между УВУ) должны выполняться коаксиальным кабелем с одина- ковым номинальным значением волнового сопротивления при допуске не более 20 Ом. 3. Для присоединения многожильного кабеля к устройствам используются многоштырьковые разъемы. Наиболее часто — прямоугольные комбинированные разъемы (представители этой серин приведены на рнс. 6.7), их параметры даны в табл. 6.3. 127
Рис. 6.7. Общий вид прямоугольного комбинированного штепсельного разъема; а — тип Р1И7П; б — РШ7ПКП.
о)
Таблица 6.3 Параметр Величина Количество контактов: всего, шт. в одной колодке, шт. Тип колодки Максимально допустимый ток через контактную па- РУ. А Переходное сопротивление контактной пары не бо- лее, Ом 40 4 Низкочастотный 10 0,01 Ориентация контактов в штырьевых разъемах интерфейса ввода — вывода должна соответствовать рис. 6.8. 4. Коммутация токов н напряжений в линиях «выборка» и «обратная выбор- ка» при переключении питания в УВУ осуществляется с помощью реле с герме- тизированными контактами. А Рис. 6.8. Схема расположения координат контактов и ШР интерфейса ввода — вывода. 129
6.7. Передача сигналов по линиям интерфейса ввода — вывода на большие расстояния 1. Для передачи сигналов на расстояния, большие чем указаны в предыду- щем параграфе, применяют специальные ретрансляторы сигналов. Ретранслятор не должен инвертировать ретранслируемый сигнал. 2. При использовании кабеля типа ИКМ-2 ретрансляторы сигналов должны устанавливаться через каждые 65 м. 3. Конструктивно ретрансляторы сигналов обычно оформляются в самостоя- тельный блок. 6.8. Требования к монтажу интерфейса 1. Схемы подсоединения усилителей интерфейса к кабелю иллюстрируют рнс. 6.9, а и б, а схема подключения канала и УВУ к линиям интерфейса — рис. 6.9, в. Коаксиальный кабель Рис. 6.9. Схема размещения оборудования и подключения линий интерфейса: а — усилители интерфейса расположены вдали; б — усилители интерфейса расположены близ' ко; в —схема подключения канала и УВУ к линиям интерфейса, 130
2. Усилители УПД и УПМ, как правило, .располагаются за согласующим резистором. Расстояния между УПД и УПМ н согласующим резистором не долж- но превышать 15 см. 3. Длина отвода, соединяющего усилитель с УПД (или УПМ) с кабелем, должна быть ие больше 15 см (/2), а суммарная емкость, шунтирующая кабель, не больше 20 пФ. 4. Расстояние между УПМ, присоединяемыми к одной линии, должно быть не менее 1,5 м. 5. Каждая сигнальная линия и каждый экран кабеля должны подключать- ся к отдельным контактам разъема, а на всех устройствах монтируются только штыревые части разъемов. 6. К монтажу экранирующих цепей и заземляющих контуров предъявля- ются следующие требования: а) экраны коаксиальных кабелей должны заземляться в каждом устройстве в месте подключения к усилителям интерфейса ввода — вывода; б) каждое отдельное устройство должно иметь три изолированных друг от друга точки для подключения нуля сети, схемной земли и корпуса, а вторичные цепи источников питания каждого отдельного устройства должны быть электри- чески изолированы от корпуса устройства и от первичной сети питания. 7. В конструкции^ устройств должна быть предусмотрена возможность: а) электрического соединения точек схемной и корпусной земли; б) подключения внешнего экрана кабельного жгута к корпусу стойки через контакты /—5, 2—5 разъемов 1 и 2 (см. рис. 6.8); в) радиального соединения корпусов всех уст- ройств с корпусом канала или процессора с помощью медной шипы. 6.9. Общие требования к системе электропитания ЭВМ 1. Требования, предъявляемые к стационарным ЭВМ, целиком распростра- няются и иа систему их электропитания (см. гл. 5). 2. В состав системы электропитания ЭВМ может быть включен агрегат бес- перебойного электропитания (АБП) с устройствами: а) переключения вводов сети; б) регистрации отклонения напряжения питающей сети (самописцем), в) зву- ковой и световой сигнализации при отклонении напряжения питающей сети боль- ше допустимого. 3. Система электропитания в случае пропадания напряжения питающей сети должна обеспечивать сохранность массивов информации в ОЗУ. Необходимость сохранения массивов информации во внешних устройствах и функции системы электропитания по данному пункту указываются в ТЗ па разработку конкретного устройства. 4. Требования к силовым распределительным электроустановкам, защите и автоматике, размещению устройств защиты и автоматики, установке электроиз- мерительных приборов и коммутирующих аппаратов, их конструкции и установ- ке в помещениях, к шинам, проводам и кабелям, силовой разводке, вторичным цепям, заземлению; частям, подлежащим заземлению, заземляющим проводни- кам, их соединениям- и присоединениям, заземлению переносных электропри- емников должны соответствовать «Правилам устройств электроустановок», ут- вержденным Государственным производственным комитетом по энергетике и электрификации СССР, а также отраслевым нормалям. 5. Состав и параметры контрольно-измерительной и наладочной аппаратуры должны оговариваться в ТЗ на систему электропитания конкретной ЭВМ. 6. Конструкция узлов, блоков и устройств системы электропитания должна удовлетворять требованиям, изложенным в гл. 5. 7. Показатели надежности системы электропитания: средняя наработка на отказ, средняя величина времени восстановления, время готовности, — должны быть указаны в ТЗ конкретной модели ЭВМ. 6.10. Интерфейс электропитания ЭВМ Под термином интерфейс электропитания принято понимать совокупность электрических линий, электрических сигналов и механических средств, позво- ляющих соединить между собой функциональные части системы электропитания с целью обеспечить электропитанием устройства вычислительной машины. 131
Координата места Рис. 6.10. Схема расположе- ние линий управление на разъеме РШ1П. Состав, назначение и функциональные характеристики линий интерфейса электропитания охватывают устройства до уровня не ниже управлений внешними устройствами (УВУ). I. Для дистанционного управления включением и отключением электропи- тания устройств в ряде разработок используются линии, имеющие следующие наименования и условные обозначения: Источник блока А01 Аварийное отключение электропитания А02 Координата места выключения электропитания АОЗ Источник системы А04 Захват по электропитанию А05 включения электропитания А06 2. Электрическая линия управления «Источник блока» предназначена для соединения источника включаемого блока с линиями «Аварийное отклю- чение электропитания» и «Захват по электропита- нию». А сама линия «Аварийное отключение элек- тропитания» предназначена для аварийного отключе- ния электропитания устройств при отключении ава- рийного выключателя системы. 3. Линия «Окончание включения электропита- ния» предназначена для замыкания с линией «Ис- точник системы» в одном из двух случаев: а) вы- ключатель включаемого устройства находится в по- ложении «местное»; б) выключатель находится в по- ложении «дистанционное» и включение электропи- тания устройства закончено. 4. Линия «Источник системы» предназначена для соединения источника системы с линией «Окон- чание включения электропитания». 5. Линия «Захват по электропитанию» предназ- начена для поддержания электропитания включа- емого устройства до отключения электропитания си- стемы (выключатель «местное/дистанцнонное» нахо- дится в положении «дистанционное»). 6. Линия «Начало включения электропитания» служит для замыкания с линией «Захват по элек- тропитанию», если управление электропитанием си- стемы дает команду на включение соответствующего устройства. Замкнутое соединение сохраняется до момента отключения электропитания системы. По- ложение переключателя на индексе «местное» не дол- жно допускать дистанционного включения электро- питания. 7. Наименование и условное обозначение линий дистанционного управления профилактическим конт- ролем процессора и оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) следующие: Профилактический контроль на максимум А07 на минимум А08 8. Линии профилактического контроля имеют следующие служебные функ- ции: линия «Профконтроль максимум» предназначена для дистанционного уп- равления режимом профилактического контроля при максимальном напряжении электропитания устройств, а линия «Профконтроль минимум» — для тех же це- лен при минимальном напряжении электропитания устройств. Линия «Проф- контроль» управляет световой сигнализацией о режиме профилактического конт- роля устройства. 9. Для режимной и аварийной сигнализации используются ляпни сигнали- зации, наименование и условное обозначение которых следующее: Электропитание включено А09 Авария А10 132
Профконтроль Звуковая аварийная Дистанционное включение АН А12 А13 10. Линия «Электропитание включено» управляется световой сигнализацией. Линии «Авария» и «Звуковая аварийная» предназначены для световой сигнализа- ции об аварийном режиме электропитания соответствующего устройства. Рис. 6.lf. Общий вид штепсельного разъема: а — розетка; б — вилка, И. Линия «Дистанционное включение» служит для световой сигнализации о дистанционном включении электропитания соответствующего устройства. 12. Для ввода питающей сети в устройство электрического соединения кор- пусов устройств с контуром защитного заземления используются линии ввода 133
питающей сети, наименование и условное обозначение которых следующее: Фаза «а» сети «3» 50 Гц 380/220 В А14 Фаза чЬт> сети «3» 50 Гц 380/220 В А15 Фаза «с» сети «3» 50 Гц 380/220 В А16 Нулевой провод электросети А17 Корпус А18 Рис. 6.12. Структурная схема подсоединения внешних устройств в ЕС ЭВМ* 13. Линия «Корпус» предусмотрена для электрического соединения корпуса устройства с контуром защитного заземления. 14. Для управления включением и отключением электропитания устройств и для дистанционного ручного аварийного отключения для электрических линий должен использоваться уровень нулевого потенциала, условно названный «схем- ная земля». Включение нулевого потенциала свидетельствует о наличии сигнала, а его отключение — об отсутствии сигнала. Для аварийного отключения электро- питания устройств ЭВМ следует использовать отключение нулевого потенциала. 134
Схема расположения линий управления па разъеме иллюстрируется ряс. 6.10. Общий вид и конструкция розетки и вилки приведены на рис. 6.11. Параметры колодок разъема типа «Набор» даны в табл. 6.4. Таблица 6.4 Параметр Штыревые Г нездные Ш41 UI2T IU5T Г4Т Г2Т Г5Т Вес колодки, не более, г Количество контактов Диаметр штыря, мм Внутренний диаметр гнезда, мм Усиление расчленения контактной па- ры, кГс Переходное сопротивление контактной пары не более, Ом Диаметр хвостовика колодки под пай- ку -мм Токовая нагрузка на контактную пару Рабочее напряжение (эфф.) в нормаль- ных условиях, В 12,5 11 1,5 1,5 0,075- 0,3 0,005 1,5 10мкА 10 А 0,001 11,2 18 1,0 1,1 0,05— 0,2 0,01 1,0 ЮмкА 5 А 0,001 5,4 3 2,5 2,5 0,15— 0,6 0,003 2,6 ЮмкА 30 А 0,001 10,3 11 1,5 1,5 0,075- о,з 0,005 1,5 ЮмкА 10 А 0,001 9,5 18 1 1,1 0,05— 0,2 0,01 1,0 ЮмкА 5 А 0,001 4,5 3 2,5 2,5 0,15— 0,6 0,003 2,6 ЮмкА 30 А 0,001 Капил Пинии канала УВУ с приоритетом УВУ с' последнам- выборки П°1 приоритетом выборки [ II Аинии^ i 1 Т канала УВУ с приоритетом выборки, п_____, СС УПД Дании абонента УПМ УПМ УПМ СС \УПД\ упд СС ВБР-К СС УПМ \УПД\ Схема, управления выборкой Схема выборки Схема. Выборки ВБР-А Пинии абонента ВБР-К УПМ УПД Схема. Выборки. УПД УПМ ВБР-А _______________________________________I УПМ-усалителк-приемник, УПД-усилитель-переватчик, СС-схема согласования . Рис. 6.13. Схема связей н управлении выборкой УВУ интерфейса ввода — вывода. СС t Е Г Г 15. Минимальное значение вероятности безотказной работы разъемов типа «Набор» в течение 1000 ч и 500 сочленений — расчленений в заданном режиме испытаний при достоверности, равной 0,9, должно быть не меиее 0,99. Структурная схема подсоединения внешних устройств в единой системе ЭВМ приведена на рис. 6.12, а схема связей и управления выборкой УВУ ин- терфейса ввода — вывода — на рнс. 6.13. 135
ГЛАВА 7 СИСТЕМА ИНДЕКСАЦИИ ЭВМ. УРОВНИ КОНСТРУКТИВНЫХ МОДУЛЕЙ И АДРЕСАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ 7.1. Система индексации ЭВМ и сложных вычислительных комплексов Прн разработке ЭВМ, а также сложных вычислительных комплексов необходим единый подход к индексации изделий. Индексное обозначение (шифр) — это условное обозначение модели ЭВМ нли изделия сложного вычисли- тельного комплекса, присвоенное им в соответствии с классификатором. Шифры, заменяющие нанменованне изделий ЭВМ, используются прн учете и маркировке ЭВМ н при учете и идентификации конструкторской документации. Рассмотрим основные принципы индексации изделий. 1. Шифры изделиям присваиваются отделами стандартизации органнзацн1ь разработчиков. 2. Моделями изделиям, обладающим одинаковыми параметрами н характе- ристиками, но разрабатываемым самостоятельно различными странами (напри- мер, по линии СЭВ) нли организациями различных ведомств (министерств), при- сваиваются разные шифры. 3. Аннулировать н изменять шифры можно только на этапе разработки из- делий; аннулированные шифры могут быть использованы для наименования из- делий того же вида. 4. Шифры изделий, переданных в серийное производство, изменению не подлежат. 5. Место шифра на изделии указывается в конструкторской документации на это изделие. Шифры, присвоенные изделиям, проставляют на титульных лис- тах и в основной надписи соответствующего конструкторского документа в гра- фе «Наименование». 6. Шифр образуется из букв алфавита и четырехзначных цифр. Первая циф- ра устанавливает класс изделия. Три последующие цифры — вид изделия. Пред- шествующие буквы показывают принадлежность изделия к определенному вы- числительному комплексу. Обычно классификаторы содержат перечень всех сборочных единиц вычислительного комплекса. В табл. 7.1 как пример приведен перечень классов изделий и диапазонов шифров, установленных изделиям ЕС ЭВМ. Таблица 7.1 Шифр изделия Наименование изделия ЕС—1001—1999 ЕС—2001—2999 ЕС—3001—3999 ЕС—4001—4999 ЕС—5001—5999 ЕС—6001—6999 ЕС—7001—7999 ЕС—8001—8999 ЕС—9001—9999 Модели ЭВМ Центральные процессоры Оперативные запоминающие устройства Каналы Накопители Устройства ввода Устройства вывода и ввода — вывода Устройства систем телеобработки данных Устройства подготовки, дублирования, сортировки, контроля ЕС—0001—0999 и хранения носителей информации Устройства питания, специальные, разные устройства 7. В состав изделий входят конструктивные узлы, шифр которых состоит нз двух частей. В первой части проставляется шифр изделия, а для унифицированных узлов—класс изделий, в которых они применяются. Вторая часть шифра со- стоит нз четырех позиций, первая нз которых (буква) характеризует вид узла, а остальные три — номер разработки (см. табл. 7.2). 136
Таблица 7.2 Наименование изделия Шифр изделия Шифр позиции (;.ря написании) 1 2 3 4 Ячейка (ТЭЗ) 0—9 0—9 0—9 0—9 Панель В 0—9 0—9 0-9 Рама Р 0—9 0—9 0-9 Конструктивные узлы различного иаз- начения Е 0—9 0—9 0—9 Примером результирующего документа, отражающего использование из- делий в модели ЭВМ, может служить табл. 7.3. Таблица 7.3 Наименование модели ЭВМ Шифр изделия Шифр изделий, комплектующих данную модель ЭВМ Основная характеристика модели ЭВМ Обозначе- ние изде- лий*) ЭВМ Р-20 Ячейка ЕС— 1020 У н ЕС—7000/0016 Модели ЕС —2020 ЕС—3220 ЕС—4032 i ф и ц и ро ва н ЭВМ Производительность 20 тыс. операций в се- кунду ные изделия Усилитель считывания применяется в УВВ ’> В графе указывается идентификатор документа, присваиваемый в соответствии с нор- малью отрасли 7.2. Уровни конструктивных модулей стационарных ЭВМ При разработке конструкции стационарных ЭВМ третьего поколения весьма важным является вопрос разбиения механической части конструкции на уровни сборки. Чаще всего конструкцию ЭВМ подразделяют иа пять конструктивных модулей. Но могут быть и другие варианты. Один из возможных вариантов деления конструкцив стационарной ЭВМ на уровни приведен на рис. 7.1 и в табл. 7.4. Таблица 7.4 Уровень модули стацио- нарной коиструкпнн ЭВМ Краткое содержание модуля Первый Корпус интегральной микросхемы, дискретные навес- ные элементы, специальный элемент в микроминиатюр- ном исполнении Второй Третий Четвертый П ятый Ячейка, блок, типовой элемент замены Панель, страница Рама Стойка, тумба, пульт 137
Первый уровень включает в себя ИС, транзисторы, диоды, конденсаторы, ре- зисторы и специальные элементы (в модульном исполнении). Второй уровень содержит блок, ячейку или типовой элемент замены (ТЭЗ). Он предназначен для компоионки модулей первого уровня (интегральных схем), специальных элементов в модульном исполнении и дискретных элементов в соот- ветствии с принципиальной электрической схемой. Третий уровень представляет собой панель. Четвертый уровень — рама (средняя — стационарная, крайние — поворот- ные). Рама предназначается для установки модулей третьего уровня и блоков, размеры которых равны или кратны размерам блока панели (блоки питания, управления и т. п.). Пятый уровень — стойка, тумба, пульт. Стойки используются для размеще- ния электронного оборудования отдельных устройств. Тумба и пульт — пред- Хорпус интегральных микросхем Дискретные навесные элементы Специальные элементы в микроминиа опорном исполнении Интегральные элементы памяти Уровни конструктивных модулей Первый Рнс. 7.1. Уровни конструктивных модулей стационарной ЭВМ. назначены для размещения оборудования ввода — вывода, органов управления ЭВМ и другого вспомогательного и дополнительного оборудования ЭВМ. Узлы и блоки различного назначения, как например, блоки питания, индикации, вен- тиляции и др. размещаются в типовых каркасах. При проектировании конкретных стационарных ЭВМ применяются типовые чертежи, разработанные для конструктивных модулей, входящих в состав ЭВМ. В комплект типовых входят две категории чертежей: рабочие, предназначенные для изготовления типовых увлов и деталей в производстве, и справочные, яв- ляющиеся примером оформления конструкторской документации иа конкретные изделия. Узлы и детали, изготовленные по типовым чертежам, могут служить заготов- ками с последующей доработкой применительно к конкретным изделиям. В справочных чертежах дается сводная спецификация на ячейки (блоки или ТЭЗ), платы, панели, рамы, стойки и номенклатура материалов нормализованных и комплектующих изделий, которые рекомендуется использовать. Состав конст- рукторской документации на конкретные изделия определяется специальными перечнями. При конструировании стационарных ЭВМ используется четыре типа габаритов каркасов: 1; 1/2; 1/4; 1/8, которые по своим размерам должны быть рав- ны размерам панели третьего уровня либо кратны им. Каркасы типогабарнтов 1 и 1/2 должны устанавливаться непосредственно в раму на отведенные места соответствующих панелей. Каркасы типогабарнтов с размерами, кратными 1/4 138
и 1/8 основного размера, должны непосредственно устанавливаться с помощью переходной направляющей рамы. ЭВМ, установленные на подвижных объектах, также разбиваются иа модули, но в отличие от стационарной конструкции внешние размеры, рамы, стойки, пуль- ты и т. п. выполняются с учетом габаритов и конфигурации выделенного монтаж- ного пространства, а также с учетом требований эксплуатации. Рассмотрим'адресуемые уровни конструкции. Под конструктивным адре- сом принято понимать условную запись по определенным правилам координат расположении навесных элементов, конструктивных узлов или устройств элект- ронного и электромеханического оборудования в стационарной ЭВМ. Конструк- тивный адрес используется в конструкторской документации для указания мест расположения конструктивных единиц и их контактов для электрического под- ключения. Рис. 7.2. Адресуемые уровни конструкции. Стационарные ЭВМ по конструктивным признакам подразделяются на адре- суемые уровни, обозначаемые через у1г ..., у& (рис. 7.2). Каждая конструктивная единица, включаемая в адресуемый уровень, должна, как правило, обладать конструктивной законченностью и иметь средства дли электрического подключе- ния к другим сборочным единицам (ковтакты, клеммы, колодки, разъемы и т. п.)_ В качестве примера конструктивно законченной сборочной единицы можно при- вести: интегральную микросхему, куб памяти, типовой элемент замены, блок, ячейку. Кроме того существуют: 1) сборочные единицы, не обладающие конструктивной законченностью, по у которых предусмотрены средства для электрического подключения. Пример: несколько одинаковых или различных электрических схем (дешифраторов, уси- лителей, регистров и т. п.), размещенных на одной плате. На плате каждой схеме отведена своя зона и предусмотрены средства для электрического подключения, как например колодки, гребенки, клеммы и т. п. 2) сборочные единицы, обладающие конструктивной законченностью, по у которых отсутствуют средства для электрического подключения. Пример: устройство питания конструктивно оформляется в виде стойки, элементы для его электрического присоединения расположены на других конструктивных уз- лах, входящих в данную стойку, на рамах или даже на панелях. Рассмотрим адресуемые уровни конструкции более подробно. К первому адресуемому уровню конструкции, обозначаемому через yt, относятся такие кон- структивные единицы электрического оборудования, которые, полностью вы- полняя заданные служебные функции, не могут быть разделены на более мелкие сборочные единицы. Такие сборочные единицы имеют собственные средства для электрического подключения. Примеры: резистор, диод, конденсатор, транзис- тор, трансформатор, разъемный соединитель и т. п. Ко второму адресуемому уровню конструкции у2 может быть отнесена кон- структивная единица, состоящая из устройств первого уровня и имеющая соб- ственные средства электрического подключения. В качестве примера можно при- 139
нести: ячейку, блок или типовой элемент замены (ТЭЗ). Возможна разновид- ность, когда ко второму уровню относят конструктивные единицы третьего уров- вя у3, если их адресация условно произведена, как для первого уровня (рис. 7.2, а). Третий адресуемый уровень конструкции у3 состоит из конструктивных еди- ниц второго уровня уг и, как правило, имеет собственные средства для электри- ческого подключения. В качестве примера можно привести панель. Возможна модификация, когда конструктивная единица у3 может быть составлена из конструктивных единиц того же уровня и (или) единиц четвертого уровня yit если их адресация условно производится так же, как и для второго уровня у2 (рис. 7.2, б). Четвертый адресуемый уровень конструкции yt состоит из единиц третьего уровня у3 и, как правило, имеет собственные средства для электрического под- соединения (рис. 7.2, в). Конструктивная единица, принадлежащая у4, может включать в себя конструктивные единицы, принадлежащие тому же уров- ню (см. рнс. 7.2, в). Например, рама, конструктивно объединяющая панели н устройства, выполненные в виде съемных блоков. Пятый адресуемый уровень конструкции у3 состоит преимущественно из еди- ниц четвертого адресуемого уровня конструкции у4и,как правило, имеет соб- ственные средства для электрического подключения (рис. 7.2, г). Примеры: стой- ка, тумба, пульт. Шестой адресуемый уровень конструкции ув, состоящий в основном из закон- ченных блоков, содержит конструктивные единицы пятого уровня (рис. 7.2, 3). В составе шестого уровня могут быть также конструктивные единицы, принадле- жащие третьему и четвертому уровням. Для него характерным"является наличие только электрических соединений между блоками, а для уровней у2 — - механическое и электрическое объединение составляющих их сборочных кон- структивных единиц. Примеры: группа устройств, ЭВМ. 7.3. Характерные части конструкции стационарной ЭВМ При адресации элементов конструкции стационарной ЭВМ условно принято различать лицевую, тыльную и боковую части, или стороны. Схематическое обо- значение сторон показано на рис. 7.3. Лицевая сторона машины определяется от- Рис. 7.3. Типовая конструкция ЭВМ: 7 —боковая; 2 —лицевая часть; 3—-тыльная часть; 4 — тыльная сторона боковой части-. 5 — лицевая сторона боковой части. носительно положения оператора, эксплуатирующего ЭВМ. Если две стороны конструкции могут быть определены одинаково как лицевые или как тыльные, то в этом случае одну из сторон условно называют лицевой, а противоположную— тыльной. 140
Для стационарной ЭВМ лицевой стороной принято считать: — конструктивный модуль второго уровня — сторону установки инте- гральных микросхем и навесных элементов; — конструктивный модуль третьего уровня — сторону установки модуля второго уровня; — конструктивный модуль четвертого уровня •— сторону, на которую ориен- тированы лицевые стороны панели. 7.4. Методы адресации элементов конструкции В сложных конструкциях, к которым относятся ЭВМ, необходима опреде- ленная система построения конструктивного адреса. Для записи адреса кон- структивного элемента используется буквенно-цифровая индексация: буквы алфавита А, В, С, D, Е, Н, К, М, Р, Т, X, У; цифры от 0 до 9 и разделительные знаки .—/-f- д. Иногда используют знаки >< #; ( ). Рис. 7.4. Схема построения конструктивного адреса координатным методом: а — расположение конструктивных единиц иа одной плоскости координатной сетки; б — раз- мещение нескольких шкал иа одной из осей координат; в — конструктивная единица занимает более одной зоны координатной сетки. Известны три метода построения конструктивного адреса: координатный,по- зиционный, комбинированный из первых двух (координатно-позиционный). Рассмотрим каждый из этих методов. Координатный метод применяется тогда, когда конструктивные сборочные единицы располагаются на одной плоскости в координатной сетке, как показано на рис. 7.4,а. На одной из осей координат допускается устанавливать несколько шкал одновременно. Шаг сетки, как правило, выбирается постоянным. Допус- кается переменный шаг (рис. 7.4, б). При использовании координатного метода адресации необходимо: — выбрать начало и направление осей координат. ,— обозначить координатные осп цифрами или буквами, 141
— каждой конструктивной сборочной единице присвоить адрес, который составляется из обозначений абсциссы и ординаты, написанных рядом (см. рис.7.4, а и б). Если конструктивная единица занимает более одной зоны координатной сет- ки, обозначение конструктивного адреса производится по координате левой верхней зоны координатной сетки. На рис. 7.4, е приведены примеры выполнения обозначения конструктивного адреса. Рис. 7-5. Позиционный метод построения конструктивного адреса: о — в одной плоскости; б —в трех плоскостях; 1 — лицевая; 2 — боковая; 3 — тыльная стороны. Позиционный сации изделий. В метод во многих отраслях техники — основной метод адре- производстве ЭВМ им пользуются лишь в простейших вариан- тах конструкции. Сущность позиционного метода состоит в том, что адресом каждой конструк- тивной единицы является буквенное или цифровое обозначение места ее располо- ______________________________ жения на конструкции, фиксируемое х чертежом и произвольно определяемое конструктором. В конструкторской до- кументации ЭВМ третьего поколения этот метод используется только тогда, когда расположение конструктивных единиц нерегулярно, а применение ко- ординатного метода нецелесообразно (рнс. 7.5, а и б). Комбинированный координатно-пози- ционный метод. При его использовании Рис. 7.6. Координатно-позиционный метод регулярно расположенные конструктив- построения конструктивного адреса. иые единицы ИЛИ группы конструктив- ных единиц адресуют координатным ме- тодом, а конструктивные единицы, распо- ложенные нерегулярно, в пределах одной группы, — позиционным, отделяя коор- динаты от позиции дефисом. Пример адресации комбинированным методом иллю- стрирует рнс. 7.6. Обозначения мест расположения элементов с учетом методов адресации конструктивных модулей 2, 3 и 4 уровней приведены на рис. 7.7. Для конструктивного модуля второго, третьего и частично четвертого уров- ней может быть использован один из трех методов адресации, а четвертый, пятый и шестой уровни используют только позиционный метод адресации. Маркировка 142
адресных обозначений может быть нанесена на любую из сторон изделия, лоне вую, тыльную или боковую, в местах, доступных для обозрения при настройке н эксплуатации. Мелкие элементы конструкции, в том числе многочисленные контакты, мар- кировать сложно, а иногда и не представляется возможным. В этих случаях А В Лицевая часть 1 2 3 V х Лицевая часть Тыльная часть Тыльная часть а £ ^0 Лицевая часть □/? 2 □7^ □ о Тыльная часть Рис. 7.7. Схема расположения элементов а — координатный с учетом методов адресации модулей уровлей 2, 3 н 4: метод; б, в — позиционный. выделяется группа элементов или контактов, относящихся к одному массиву, и в обозначении указывается начальный и конечный номер элемента или кон- такта. Группа элементов заключается в скобки, например (01—26). 7.5. Способы построения конструктивного адреса Конструктивный адрес может быть записан несколькими способами: — полный конструктивный адрес; — неполный конструктивный адрес; — неполный сокращенный конструктивный адрес. Полный конструктивный адрес — буквенно-числовая запись, фиксирующая место расположения адресуемого уровня и принадлежащего сборочной единице контакта для электрического подключения в пределах устройства или ЭВМ. В общем виде структура полного конструктивного адреса записывается так: Л; — Ci, где Ai — место расположения па конструкции адресуемого уровня; Ct — сведения об элементах электрического подключения (адресное обозначение элемента для электрического включения (табл. 7.5) и сведения о контактах). При построении полного конструктивного адреса пользуются двумя спосо- бами: синтаксическим и фиксированным. При синтаксическом-способе структура полного конструктивного адреса имеет вид: Л, — Сг = Лг- — PiEK, где Р, — место расположения на уг элемента, обладающего контактами для электрического подсоединения; Е — адресное обо- значение этого элемента (см. табл. 7.5); К.— сведения о контакте для электри- ческого подключения. 143
Таблица 7.5 Наименование Адресное обозна- чение элементов по ГОСТ 2.702-69 Переключатели (общее обозначение) п Выключатель, переключатель в Кнопка Ки Искатель И Реле, контактор, пускатель Р Приборы полупроводниковые пп Диод полупроводниковый д Интегральная микросхема пп Транзистор т Приборы электронные э Выпрямитель Вп Дроссель Др Индикатор л Катушка индуктивности й Конденсатор (нерегулируемый) с Линия задержки Лз Предохранитель Пр Резистор (регулируемый, нерегулируемый) R Трансформатор Тр Элемент ферромагнитный ФЭ Элементы контроля и сигнализации Гнездо контрольное Гн Г ромкоговоритель Гр Прибор звуковой сигнализации Зв Элементы для электрического подключения Клеммы у2, уд, у4, у6 Кл Колодки у2. Уз, yt. Уз, колодка разъема, колодка шлейфа П Разъемы у2, у3, ylt уь Ш Плоский кабель э Если при проектировании на второй адресуемый уровень конструкции в ка- честве элементов для электрического подключения используются контакты дио- дов, электролитических конденсаторов или полупроводниковых приборов, то эти контакты могут быть обозначены так: «+» — положительная полярность, К — коллектор, В — база и т. п. Для тех случаев, когда в конструкторской документации рассматривается множество конструктивных единиц одного адресуемого уровня, обладающего одинаковыми элементами для электрического присоединения, в структуре полно- го конструктивного адреса вводится уточнение, часть Е заменяется знаком «/», иапрнмер Лг- — PilK. Если конструктивная единица содержит в себе конструктивные единицы того же уровня, обозначения их мест расположения отделяются от обозначений более низких уровней знаком «д», например Д;Л2Л2 д Л3 ...Ai — PiEK. С учетом высказанных замечаний запись полного конструктивного адреса имеет вид: AtA~2...Ai — Р,ЕК. Примеры записи с использованием синтаксического способа будут рассмотре- ны ниже. При фиксированном способе во второй части конструктивного адреса (С;) адресные обозначения не указываются, и структура полного конструктивного адреса имеет вид: Л; — Р,1К. Если Р^К принадлежит у^, то позиции в Aiy^-i, y^-i и т. п. до у2 в пре- делах одного объекта проектирования заполняются нулями, например 144
УЪ 00... — Рг/К. Знаки «—» и «/» могут быть заменены другими, если об этом упоминается в конструкторской документации. Сокращенный конструктивный адрес отличается от полного тем, что часть адреса, общая для конкретно рассматриваемого множества адресуемых уровней одного порядка, не повторяется в каждом адресе, а выделяется в виде заголовка, о чем в конструкторской документации делается соответствующая отметка. Запись сокращенного конструктивного адреса имеет внд: Л2...Л,-Рг FK Ai-PtLK PiEK. Неполный конструктивный адрес отличается от полного тем, что в нем от- сутствуют сведения о контактах и могут отсутствовать сведения об элементах электрического подключения. Запись неполного конструктивного адреса имеет внд: At Аг...........At—Pt Е At Аг...........At—Pt (А, А2 ...At Pt). Неполный сокращенный конструктивный адрес — часть сокращенного кон- структивного адреса, в которой отсутствуют сведения о контактах н могут от- сутствовать сведения об элементах для электрического подключения. Запись неполного сокращенного конструктивного адреса имеет вид: А2... At —Pt Е А2... At—Р{ (Лj— At Pi) At—PtE Ai-Pt (At Pi). 7.6. Обозначения и маркировка частей и контактов элементов конструкции ЭВМ При координатном методе построения адреса контактов элементов для элект- рического подключения строятся следующим образом! XtXyt, гдех; н yt — коор- динаты по осям х н у соответственно, X — разделитель. Особенности обозначения отдельных разновидностей элементов для их электрического подключения иллюстрирует рнс. 7.8. Так, на рнс. 7.8, а приведено изображение контактов при использовании координатного метода их расположения на плате. Отсчет контактов в этом слу- чае произвольный, определяемый технологическими особенностями изготовле- ния сборочной единицы. Прн позиционном методе обозначения (рис. 7.8, б) появляется возможность устанавливать дополнительные контакты. Способы обозначения печатных ламелей однорядных разъемных соедине- ний изображены на рнс. 7.8, в. У двухрядных разъемов (рис. 7.8, гид) вводится числовое или буквенное обозначения четной и нечетной стороны, с учетом распо- ложения ответной части разъема. Примеры обозначений расположения контактов на разъемах, колодках и гребенках показаны на рис. 7.8, е, ж, з. Для удобства пользования обозначе- ниями в производстве н прн эксплуатации изделия вводят деление нумерации контактов на четную и нечетную стороны двухрядных разъемов. Обозначение контактов на промежуточных разъемах и на наборе разъемов иллюстрирует рис. 7.8, и н к. На промежуточных разъемах контакты обозна- чаются в соответствии с выбранной системой, а иа наборе разъемов для каждого 145
X У х^————----- а Рис. 7.8. Координатный (а) и позиционный (б) методы обозначения контактов. Обозначение разъема (г), иа двухрядном — с делением разъемов иа стороны А и Б (б); условие обозиа- рндных разъемов (ж)[ двухрядных н миогорядных разъемов а использованием заглавных 146
печатных ламелей: на однорядном разъеме (в), на двухрядном — с учетом ответной части чення на схеме: номеров контактов на панели (гребенке) (е); четной н нечетной сторон двух- букв алфавита (з); промежуточных разъемов (и); набора разъемов (\), 147
Таблица 7.6 Адресуемый уровень конструк- ции Обозначение элементов Уз т Уз в 1/4 р 1/5 G места установки разъемов вводится позицион- ное обозначение. Буквы, включенные в адресное обозначе- ние элементов для электрического подключе- ния (разъемов, колодок, гребенок н т. п.), при синтаксическом способе построения конструк тнвного адреса в зависимости от адресуемого уровня конструкции принято обозначать в соответствии с табл. 7.6. Ответные части соответствующих разъ- емов должны иметь одинаковые обозначения. 7.7. Примеры обозначения конструктивных единиц Рассмотрим примеры обозначения конструктивных единиц ЭВМ. 1. К первому уровню, относятся такие конструктивные единицы электри- ческого оборудования, которые, полностью выполняя заданные служебные функ- ции, не могут быть разделены на более мелкие сборочные единицы. Такие сбо- в рне. 7.9. Примеры обозначения в технической документа- ции мест расположения элементов конструкции при ис- пользовании координатного (а), позиционного (б) и коор- динатно-позиционного (в) методов. рочные единицы имеют собственные средства для электрического подключения, например резистор, диод, конденсатор, транзистор, трансформатор, разъемный соединитель и т. п. 2. Адресация мест размещения конструктивных единиц первого уровня (z/j) на элементах второго уровня (z/2) может быть произведена координатным, позиционным или комбинированным методом. В адресе, отводимом для записи адреса конструктивных единиц, принадле- жащих первому уровню (z/J — PJ, количество позиций не должно превышать пяти (с учетом дефиса). Примеры обозначения конструктивных единиц, располагаемых на втором адресуемом уровне конструкции, приведены в чертежах табл. 7.7. 3. Условное обозначение мест расположения конструктивных единиц, принадлежащих второму уровню у2, на конструктивных единицах третьего уров- ня может быть произведено с применением тех же трех методов: координатного, позиционного и смешанного. Примеры обозначения конструктивных единиц, располагаемых на третьем адресуемом уровне конструкции, приведены на рис. 7.9. 148
Таблица 7.7 Метод обозначения конструктивных единиц Чертеж Структура конструктив- ного адресе Способ написания адреса мест расположения элементов конструкции контактов синтакси- ческий фиксиро- ванный Координатный Позицион- ный 1 At Ai-K 6S 6Л-08 6В 6Л/08 Позиционный —• 2 Р.ЕК Л2КТ15 Л2/15 Координатно-позиционный — 3 Ai-PtE Ai-PtEK 2Д-01ЕР 2В-01 ТТЕ 2Л 01 2S-01/E Координатно- позиционный Координат- ный 4 At-PiK К ЗС 01FC 10X03 ЗС-01 10X03 Чертеж 1 Чертеж 2 Чертеж 3 Чертеж 4 !/1 149
Пример построения конструктивных адресов при электрическом объедине- нии уровней у3 иллюстрируется рис. 7.10, а способы написания адреса приведе- ны в табл. 7.8. Таблица 7.8 Стр у к тура конструктив- ного адреса Способ написания адреса синтакси- ческий фиксиро- ванный 4,-Р, ЕК 1415-01РГ23 1415-01/23 а\-р\ ек 1А16-01РГ15 1416-01/15 ArPt ЕК 1А17-01РГ24 1417-01/24 Ai Pi ЕК 5А-07РВ49 5400-07/49 АГР{ ЕК I4-01PB13 1400-01/13 А.-Р. ЕК 5A-0IPBI3 5A00-01/I3 Таблица 7.9 Структура конструктив- ного адреса Способ написания адреса синтакси- ческий фиксирован- ный Al-Pi ЕК АЗА-02РВ16 4003 400-02/16 A.-Pt ЕК 4-02РР25 А0ООООО-О2/25 АгРг ЕК ВАХ I 2-01PBI5 B4I200-01/I5 ArPt ЕК ВАХ 12-02РВ35 BAI 200-02/35 а\.р\ ек CIXI426 01PT49 С11426-01/49 Aj-P[ ЕК В-03РР35 В000000-03/35 Рис. 7.10. Пример построения конст- руктивного адреса при электриче- ском объединении уровней у3. Рис. 7.П. Пример построения конструктивного ад- реса. 4. Примеры обозначения мест расположения элементов конструкции, распо- лагаемых на четвертом адресуемом уровне конструкций, приведены на рис. 7.12. Количество позиций, необходимых для записи мест расположения в адресе конструктивных единиц у3 на yt или yt на yt без учета знака разделителя «Х> не должно быть более двух. Пример построения конструктивного адреса для схемы, изображенной на рис. 7.11, приведен в табл. 7.9. 5. Адресация мест расположения конструктивных единиц, принадлежащих четвертому уровню конструкции и располагаемых на пятом уровне конструк- ции ys, производится с применением только позиционного метода. В табл. 7.10 приведены примеры записи конструктивного адреса в соответствии с чертежами. Для записи мест расположения конструктивных единиц используется одна позиция. 150
Таблица 7.10 Структура конструктив- ного адреса Способ написания адреса Чертеж| .интаксический фиксированный At-PtEK 01Л-02РР17 01Л0000-02/17 1 Ai-PjEK А5Е-15РВ25 Л5Е00-15/25 1 Ai-PtEK 02-I2PC74 0200000-12/74 1 At-PiE 04СЗ-15РР 04С30000-15 2 Ai-Р.Е 04С-27РР 04С00000-27 2 АГР;Е О4-15РС 04000000-15 2 At 03E0I-04P71 03Е01-04 3 A;-P,EK 03Е08-72РВ15 03Е0800-7'2/15 3 Чертеж 1 Чертеж 2 Чертеж 3 Таблица 7.И Структура конструктивного Способ написания адреса адреса синтаксический фиксированный EC-Ai-PiE 7022 . 01-05РС 7022 • 0100000-05 EC-Ai-PtE 3053.01В-07РР 3053 • OIBOOOO-07 EC-ArPiE 4312 • 01-02РС 4312 • 0100000-02 EC-AfPiE 3067 • 01Л1Е-17РВ 3067 • 0М1Е00-17 НУ-EC-ArPiE 01 • 2055 • 01-13PG 01 • 2055 . 0100000-13 НУ-EC-At-PtE 01 • 2055 • 01-09РС 01 . 2055.0100000-09 НУ-EC-At-PtE 02 • 2055 01-1IPC 02.2055.0100000-11 НУ-EC.At-PtE 01 >6011 • 0I-27PG 01 - 6011 . 0100000-27 НУ-EC.Ai-PtE 02 • 6011 • 01-15РС 02.6011 • 0100000-15 EC-At-PtE 0612 • 03-15РВ 0612 . 0000300-15 EC.At-PiE 0987 • Л-01РР 0987 - 00Л0000-01 151
Рама С(ц^ a Рис. 7.12. Пример обозначения в технической доку ментацнн вычислительных комплексов — мест рас- положения элементов конструкции прн использовании: координатного метода н расположения изделия в од- ной плоскости (о); координатного метода н располо- жении элементов конструкции в трех плоскостях (б); позиционного метода для обозначения объемных кон- струкций (в); координатного метода (г) и позиционно- го (д). 152
Рис. 7. 13. Пример обозначения мест рас- положения элементов конструкции. Рис. 7.14. Пример обозначения разъемных соединений, 6. Адресация устройств, входящих в шестой уровень уе, производится с при- менением только позиционного метода. Примеры обозначения разъемных соеди- нений элементов конструкции, располагаемых на шестом конструктивном уровне, в соответствии со схемой, представлены на рис. 7.14 и в табл. 7.11. ГЛАВА 8 МАТЕРИАЛЫ И КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В КОНСТРУКЦИЯХ ЭВМ Электронные вычислительные машины состоят из десятков н сотен тысяч деталей и элементов и относятся к классу сложных систем. Для изготовления конструкции ЭВМ используется широкий ассортимент материалов и комплек- тующих изделий. Применяются черные и цветные металлы, магнитные материалы, пластмассы, бумажные, текстильные, резиновые, кожевенные и минеральные ма- териалы, керамика и стекло. Для защиты от влияния внешних воздействий на элементы конструкции предусматриваются металлические, неметаллические (не- органические) и лакокрасочные покрытия. Весьма широк ассортимент комплектующих элементов и приборов, который регулярно пополняется и расширяется. Приведем сведения о специфических материалах, наиболее часто используемых в конструкциях ЭВМ. Более полные сведения о материалах даются в соответствующих стандартах, нормалях и техни- ческих условиях. 8.1. Материалы, используемые в конструкциях интегральных гибридных пленочных микросхем 1. Для изготовления подложек микросхем применяют: — ситалл СТ-50-1, НТХО.027.078; — ситалл СТ-38-1, НТХО. 027.112; — керамический вакуум-плотиый материал марки «Поликер», НТХО.027. 0.27 ТУ; 153
— керамический вакуум-пластный материал марки 22ХС» ЯС.027.002 ТУ; — глазурь Г900-1, ЩИ0.027.010.ТУ; — стекло электровакуумное С48-3, НПО.027.600; — стекло электровакуумное С41-1, НПО.027.600, • 2. При изготовлении резисторов в пленочном исполнении используют: — сплав МЛТ-ЗМ, 6КО.028.005 ТУ; — специальный сплав №3, ОЖО.021.0Ю ТУ; — сплав PC-3001, ЕТО.021.019 ТУ; — сплав PC-3710, ЕТО. 021, 034 ТУ; — сплав ннхром (проволока) Х20Н50, ГОСТ 12766—67, ГОСТ 8803—58; — хром, ГОСТ 5905—67; — кермет К-50С, ЕТО. 021.013 ТУ; — тантал ТВЧ, РЭТУ 1244—67. 3. Для изготовления пленочных конденсаторов применяют: а ) для обкладок — алюминий А99, ГОСТ 11069—64; — титан ВТ1-0, АМТУ-475—2—67 (подслой для нижней обкладки); — тантал ТВЧ, РЭТУ 1244—67. б ) для диэлектрика — моноокись германия, ЕТО.021.014 ТУ; — боросиликатное стекло, ЕТО. 035.015 ТУ; — стекло электровакуумное С41-1, НПО.027.600; — моноокись кремния, 6КО. 028.004.ТУ; — пятиокись тантала (электрохимическое анодирование). 4. Печатные проводники и контактные площадки (проводящие пленки) из- готовляют из: — золота Зл. 999,9; ГОСТ 6835—56; — меди вакуумной плавки МВ, МРТУ 14-42—56; — алюминия А99, ГОСТ 11069—64; — тантала ТВЧ; РЭТУ 1244—67. 5. Для покрытий проводников и контактных площадок используют: — серебро Ср. 999,9; ГОСТ 6836—54; — никель МРТУ 14—14—46 —65; — припой Пер ОСЗ-58, 8-07—024—7ОТУ. 6. Улучшение адгезии токопроводящих материалов при напылении провод- ников и контактных площадок на подложки изеиталла, стекла и керамики обес- печивается напылением подслоя из: — хрома ЭРХ, МРТУ 14—5—5—65; — нихрома (проволока) Х20Н50, ГОСТ 12766—67; — ванадия, ЦМТУ 05-31—66. Параметры, наиболее широко применяемых гибридных пленочных элемен- тов (резисторов, конденсаторов, межслойной изоляции и защитного слоя) при- ведены в табл. 8.1—8.3. 8.2. Материалы корпусов интегральных микросхем Материалы, наиболее часто используемые для изготовления конструкций корпусов гибридных и полупроводниковых интегральных микросхем, приведены в табл. 8.4. 8.3. Магнитные материалы Наиболее часто в элементах ЭВМ используют ферриты 0,12 ВТ; 0,7 ВТ; 1,3 ВТ; 1,5 ВТ. Параметры тороидальных магнитных сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса выполненных из этих материалов приведены в табл. 8.5 (в соответ- ствии с нормалью. Допуски на диаметры (£> и d) выдерживаются в пределах ±(3—4)%, допуск на высоту h = ±(7 4- 10)%. Электрофизические характеристики наиболее рас- пространенных марок феррита, используемых при изготовлении элементов ЭВМ, приведены в табл. 8.6. 154
Таблица 8.1 Матерная для напыления реаи- стнвноб пленив Материал контактных площадок сопротивление квадрата рези* i стивной пленки 1 д.- ом/а Диапазон номинальных значений со- противлений, Ом ТКС>10*; -С-1, в интервале температур Максимально до* пустнмая удель- ная мощность рассеяния Ро, Вт/с* от —60 до +25 от +25 ДО +125 Нихром, прово- лока Х20Н80 0,3—0,8 мм, ГОСТ 12766—67 Медь 300 50—30000 ±1,0 ±1,0 — Нихром, прово- лока, ГОСТ 8803—58 Золото с подслоем хрома 10 50 1—10000 5—50000 —2,0 —2,5 — Сплав МЛТ-ЗМ, 6КО.028.005.ТУ Медь с подслоем ванадия (луженая) Медь с подслоем нихрома (защищен- ная никелем) 500 50—50000 ±2 ±2 2 Специальный сплав № 3, ОЖО.021.010ТУ Золого с подслоем хрома (нихрома) 500 350 100—500; 500—5000; 5000—50000 +2 4-2 2 0,2-0,5 0,2-0,5 Хром, ГОСТ 5905—67 Медь (луженая) 500 50—30000 0,6 0,6 1 Кермет К-50С, ЕТ0.021.013ТУ Золото с подслоем хрома (нихрома) 3000 1000—10000 3 —4 —5 3 —4 —5 2 5000 500—2000000 10000 1000^10000000 Тантал ТВЧ; леита толщиной 0,3—3 мм, РЭТУ 1244—67 Алюминий с под- слоем ванадия 20—100 100—100000 —2 —2 3 Медь с подслоем нихрома 100 50—100000 Тантал 10 10—15000 Сплав РС-3001, ЕТО.021.019 ТУ Золото с подслоем хрома (нихрома) 1000 2000 100—50000 —0,2 —0,2 2 200—100000 Сплав PG-3710, ЕТО.021.034 ТУ т Золото с подслоем хрома (иихрома) 3000 1000—200000 —3 —3 155
Таблица 8.2 Материал для напыления диэлектрика Материал для напыления обкладок Сопротивление квад- рата пленки обкла- док Re, Ом/О Удельная емкось Со. пФ/см2 Рабочее напряже- ние и» В Диэлектрическая проницаемость в на частоте 1 кГц Т ангенс угла диэлек- трических потерь t₽6 иа частоте 1 кГц Электрическая прочность Е»10“"6, В/см Рабочая частота f, 1 МГц, не более ТКЕ °C В HHTf темпе от —60 до +25 .10», -L I ‘рвале ратур от +25 до +125 Моноокись кремния 6KO.028.OOi ТУ 5000 10000 60 30 5,0 — 6,0 0,01 — 0,02 2 — 3 500 2 2 Моноокись германия. ЕТО.021.014 ТУ Алюминий А99, ГОСТ 11069 — 64 0.2 5000 10000 15000 10 7 5 11 — 12 0,005— —0,007 1.0 3 3 Боросиликат- ное стекло. ЕТО.035.015 ТУ 2500 5000 10000 15000 24 15 10 8 4 —0,001 —0,0015 3—4 300 0,35 0,36’) Стекло элек- тровакуумное С4 1 -1, НПО-027.600 15000 20000 12,6 Ю—12.6 5.2 0,002— —0,003 0,5 — — 1,0 1,5- -1.8’1 30000 40000 6.3—10 6,3 Пятнокись таигала (электрохими- ческое аноди- рование) Тантал ТВЧ, ленте толщи- ной 0.3—3 мм РЭТУ 1244 -67 (нижняя обкладка) I- 10 60000 100000 15 10 23 0,02 2 0 , I 4 4 Алюминий А99. ГОСТ I 1069 — 64 (верхняя об- кладка) с подслоем ванадия 0,2 200000 3 *) В интервале температур от 4-25° до 4-155° С. Таблица 8.3 Параметр диэлектрика Негативный фото- резист ФН-1 03 ХАО, 028.007 ТУ Моноокись кремкня 6К0.028.004 ТУ Удельная емкость Со, пФ/см2, не более 1200 1700 Тангенс угла диэлектрических потерь tg6 на частоте 1 кГц, не более 0,01 0,03 Удельное сопротивление р, Ом-см, не более Электрическая прочность е-10-в, В/см 1011 1012 1,0 ю12 ТКЕ • 104, “С-1 в интервале температур от — 60 до G, не более 5 5 156
Таблица 8.4 Обозначение корпуса Наименование деталей корпусов Тип и ти- поразмер корпуса ГОСТ 17467 — 72 основание крышка ВЫВОД подложка микро- схемы изолятор 252МС14-1 Лента 29НК-Т Лента 29НК-Т Проволока 29НК Ситалл СТ-50-1 Стекло С49-2 К151 252МС15-1 Лента 29НК-Т-0.3 ГОСТ 14080—68 Покрытие: Н9 Лента 29НК-Т-0.3 ГОСТ 14080—68 Проволока 29НК-ВИ-0.4 ГОСТ 14081—68 Покрытие: Н9 Лужение ПОС-61 ГОСТ 1499-54 Ситалл СТ-50-1 ТХО.735.015 ТУ Буса. Стекло С49—2 капилляр 1;4_0 2х0,4 НПО.27.601 1 К151 252МС15-2 Лента 29НК-Т Лента 29НК-Т Проволока 29НК Ситалл СТ-50-1 Стекло С49-2 Стеклотаблетка 1 К151 252МС15-3 Лента 29НК-Т Лента 29НК-Т Проволока 29НК Снталл СТ-50-1 Стекло С49-2 Стеклотаблетка 1 К151 253МС15-1 Лента 29НК-Т-0,3 ГОСТ 14080—68 Покрытие: Н9 Лента 29НК-Т-0.3 ГОСТ 14080—68 Проволока 29НК-ВИ-0.4 ГОСТ 14081—68 Покрытие: Н9 Лужение ПОС-61 ГОСТ 1499 — 54 Ситалл СТ-50-1 ТХО-735.015 ТУ Буса. Стекло 149 — 2 капилляр 1,4_0 2 Х0,4 НПО.027.601 1 К153 254 БМС15-1 Лента 29НК-Т-0.3 ГОСТ 14080 — 68 Покрытие: Н9 Лента 29НК-Т-0,3 ГОСТ 14080 — 68 Проволока 29НК-ВИ-0.4 ГОСТ 14081—68 Покрытие: Н9 Лужение ПОС-61 ГОСТ 1499 — 54 Ситалл СТ-50-1 ТХО.735.015 ТУ Буса. Стекло 149 — 2 капилляр 1,4_о 2 х °-4 НПО.027.601 1 К155 301ПЛ14-1 Эпоксидный компаунд, опрессовка Лента 29НК Кремний Эпоксидный компаунд 11 К 201
Продолжение таблицы 8.4 Обозначение корпуса Наименование деталей корпусов Тип и ти- поразмер корпуса ГОСТ (7467 — 72 основание крышка вывод подложка микро- схемы изолятор 401МС8-2 Лента 29НК-Т Лента 29НК-Т Проволока 29НК Кремний Стекло С49-2 Стеклотаблетка III К301 401МС12-1 Лента 29НК-Т Лента 29НК-Т Проволока 29НК Кремний Стекло С49-2 Стеклотаблетка Ill кзо1 101СТ14-1 Стекло С49-2 Стекло С49-2 Лента 29НК Кремний Стекло С49-2 IV К401 101MG14-1 Стекло С49-2 Лента 29НК-Т Лента 29НК Кремний Стекло С49-2 IV К401 Тропа Керамический Материал 22хс Лента АО-0,3 ГОСТ 7870—56 Проволока ММО.5 ГОСТ 2112—62 Керамический Материал 22хс Компаунд — Посол Лента 29НК-Т Лента 29НК-Т Проволока 29НК Ситалл СТ-50-1 Стекло С49-2 Стеклотаблетка — Пенал Пластмасса Лента АО ГОСТ 7870—56 Латунь Ситалл СТ-50-1 Компаунд — Акция Пластмасса Лента АО ГОСТ 7870—56 Латунь Ситалл СТ-50-1 Компаунд — Вага 1Б Лента 29НК-Т и стекло Лента 29НК-Т Проволока 29НК Стекло Стекло —
Таблица 8.5 D, мм d, мм Л, мы 1, см 5-10-2, см» V-10— 2, см> 0,6 0,4 0,2 0,157 0,02 0,00314 0,8 0,6 0,25 0,22 0,025 0,0055 1.0 0,7 0,35 0,267 0,0525 0,014 1,2 0,8 035(0,25) 0,314 0,14 0,044 1,4 1,0 0,6 0,377 0,12 0,0452 2,0 1,3 0,7 0,52 0,245 0,127 2,0 1,4 0,8—1,0 0,535 0,24—0,3 0,16 0,119 2,4 1,8 0,6 0,66 0,18 0,48 3,0 2,0 1,2—1,4 0,785 0,6—0,7 0,55 0,326 3,0 2,2 1,0 0,815 0,4 0,92 4,0 2,5 1,2—1,5 1,02 0,9—1,12 1,14 0,77 4,0 2,8 1,2—1,3 1,07 0,72—0,78 0,835 1,88 5,0 3 1,5 1,25 1,5 5,2 7,0 4 2,0 1,73 3,0 3,76 7,0 5 2,0г—3,0 1,88 2,0—3,0 3,65 8,8 8 6 2,0 2,20 4 10,20 10 6 2,0—4,0 2,52 4-8 Примечание: D— внешний диаметр, d —внутренний диаметр то- роида, h — высота, S — сечение, V — объем. Таблица 8.6 Марка феррита Коэрци- тивная сила А/м Остаточ- ная индукция В, Т Коэффи- циент прямо- угольности «п Динами- ческое пороговое поле Нл, А/м Коэффи- циент переклю- чения А*мкс/м Удельное электри ческое сопротив- ление. Ом» см Темпера- тура Кюрн, °C 0.12ВТ 9,5 0,20 0,91 55,7 27,8 6- 10е 140 0.16ВТ 12,7 0,20 0,93 55,7 39,8 5-10* 145 0.27ВТ 21,5 0,20 0,90 39,8 35,8 2-10* 145 О.ЗВТ 23,9 0,21 0,93 95,4 47,7 175 0,37ВТ 29,4 0,14 0,93 95,4 47,7 1.10» 2 0,44ВТ 35,0 0,16 0,93 143,0 43,7 2-Ю4 215 0,7ВТ 55,7 0,23 0,93 159,0 43,7 2.104 280 0,9В Т 71,4 0,25 0,92 135,0 47,7 2.104 270 1,ЗВТ 103,0 0,23 0,91 159,0 51,8 25-Ю4 280 1.5ВТ 119,0 0,22 0,91 175,0 51,8 5-104 280 2ВТ 159 0,18 0,90 207,0 43,7 5-10" 290 Примечание. Допуск по параметрам Нс и В составляет ±15%. 159
8.4. Материалы плат печатного монтажа Для плат печатного монтажа широко используются следующие материалы (табл. 8.7). Таблица 8.7 Материал Марка, ТУ Толщина, мм tg б прн 10« Гц 8 ПрИ 10’Ги*1 Ро« Ом* см материала фольги А. Для плат с двухсторонним печатным монтажом Низкочастотный фоль- гированный диэлектрик НФД- 180—2 ту нж 44—65 ±0,2 1,5 4-0,005 0,05 0,007 0,0 0 5,5 4-Ю14 Стеклотекстолит фоль- гированный гальвано- стойкий СФГ-2 ±0,2 1,5 Б. Для плат с многослойным печатным монтажом (МПП) Фольгированный диэ- лектрик для МПП ФДМТ—1 ту иж 67—70 4-0,03 0,5 —0,02 0,025 5 101» 1019 Стеклоткань прокла- дочная, травящаяся СПТ—3 ТУ нж 66—70 0,06**’ 0,025**’ *) После сборки плат и лакировки их лаком УР—231 принимается 8= 5,8. »*> Стеклоткань с нанесенным связующим веществом имеет исходную толщину: для 0,064-0,1 1 — 0.14 мм; для 0,0254-0,06—0,07 мм. После прессовки пропитанная стеклоткань теряет 40—45% начальной тол- щины. Для платы (после склейки) принимается е = 5,5. 160
S.5. Пластмассы Таблица 8.8 Навмеиоваиве Марка Номер документа Применяемые размеры Пример записв в чеотежах Фенопласт К-21-22 К-18-2 ГОСТ 5689 — 66 Группа Э Группа 03 Фенопласт ОЗ/К-18-2 ГОСТ 5689—66 Прессованный материал АГ-4 С ГОСТ 10087—62 — Прессматериал АГ-4-С ГОСТ Ю08?» G0 20437-75 Текстолит листовой электро- технический А Б ГОСТ 2910—67 0,5; 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 12; 15; 20; 25 Текстолит А лист 1,5 ГОСТ 2910—67 ВЧ 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8 СТ 1; 2; 2,5; 3 Текстолит поделочный птк ГОСТ 5—52 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10 Текстолит ПТК лист 8 ГОСТ 5 — 52 Стержни текстолитовые норм. точн. ГОСТ 5385 — 68 8; 13; 18; 25; 40; 60; Текстолит круг 8 ГОСТ 5385—68 Гетинакс электротехнический листовой I ГОСТ 2718—66 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 8: 10; 12; 15; 20 Гетииакс VIII лист 2 ГОСТ 2718—66 VIII 1; 1,5; 2; 3 Стеклотекстолит листовой СТЭФ-1 ГОСТ 12652 — 67 1,5; 2; 2,5; 3 Стеклотекстолит СТЭФ-1 лист 1,5 ГОСТ 12652—67
Продолжение табл. 8.8 Наименование Марка Номер документа Применяемые размеры Пример записи в чертежах Стеклотекстолит фольгиро- ванный СФ-1 СФ-2 МРТУ-16- 509.001 — 64 ГОСТ 10316 — 62 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 Стеклотекстолит СФ-1 МРТУ16—509.001—64 лист 1,5 ГОСТ 10316—62 Гетинакс фольгированный ГФ-1-П, ГК-2-П МРТУ16— 509.001—64 ГОСТ 10316—62 1,5; 2; 2,5; 3 Гетинакс ГК —2 — П МРТУ16—509.001—64 лист 1,5 ГОСТ 10316—62 Низкочастотный фольгиро- ванный диэлектрик НФД-180-1, НФД-180-2 ТУ ИЖ44 —65 1,5; 2; 2,5; 3 Диэлектрик НФД—180—2—1,5 ТУ ИЖ44—65 Фольгированный диэлектрик для многослойных печатных плат ФДМ-1 ФДМ-2 ТУ ИЖ51-66 0,2: 0,25 Диэлектрик ФДМ-1-0,2 ТУ ИЖ51—66 Фольгированный диэлектрик для многослойных печатных плат ФДГ-2 ВТУИЖ 38 — 62 1,5; 2 Диэлектрик ФДГ-2-2 ВТУИЖ 38—62 Стеклотекстолит ВФТ-С ТУ 35 —ХП — 814 — 65 1; 1,5; 2; 2,5; 5; J0 Стеклотекстолит ВФТ — С лист 1 ТУ 35—ХП —814 —65 Стеклотекстолит СВФЭ-2 ТУ 35—ЭП — 211—63 0,5; 1,0; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 Стеклотекстолит СВФЭ — 2 лист 1,0 ТУ 35—ЭП—211—63 Полиэтилен ПЭ-490 стабилиз. тип I ВТУМХП № 4138—55 — Полиэтилен ПЭ — 490 стабил. тип I ВТУМХП № 4138—55
Продолжение табл. 8.8 Наименование Марка Номер документа Применяемые размеры Пример записи в чертежах Полиэтилен высокой плот- ности (низкого давления) П4070-Л МРТУ 6—05—890—65 — Полиэтилен П4070-Л МРТУ 6—05—890—65 Пенопласт плиточный, тер- мореактивный ФК-20 СТУ14—419—63 0,17; 0,21 Пенопласт ФК-20 Плита 0,21 СТУ14-419—63 Фольгированный диэлектрик ФДМЭ-1 ТУ ИЖ 54-67 0,1 ±0,03 Диэлектрик ФДМЭ—1 0,1 ТУ ИЖ 54 — 67 Аминопласт А Тип I Тип 11 Б ГОСТ 9359-60 Для изделий: Тип 1 — полупрозрачных Тип 11—прозрачных Тип Б — непрозрачных Аминопласт А-П . . . (цвет) ГОСТ 9359 — 60 Пленка полиэтиленовая А Б ГОСТ 10354 — 63 0,1; 0,15: 0,2 Пленка полиэтиленовая нестаб. (стабил.) А-0,2 ГОСТ 10354—63 Лента полиэтиленовая, с липким слоем Общего назначения СТУ30 — 14222 — 64 Толщина 0,065—0,095 Ширина от 30 до 150 Лента полиэтиленовая, липкая 30 СТУЗО—14222 —64 Полипропилен ПП-1 СТУ —36 —13— 126-65 — Полипропилен марки ПП-1 СТУ—36—13—126—65 Винипласт листовой вн ГОСТ 9639 — 61 2,5; 3,5; 5; 8; 10; 20 Винипласт ВН . . . (цвет) лист 5 ГОСТ 9639—61 Лента полнхлорвиниловая, изоляционная ПХЛ-020 ПХЛ-030 ТУ МХП 2898—55 0,2 0,3 Лента ПХЛ-020 син. ТУ МХП 2898-55
Наименование Марка Номер документа Пленка упаковочная В-118 ТУ —мхп № М—786-57 — Трубки полихлорвиниловые S Рецептура 230 и 230Т МРТУ 6—05—919—63 Лента полихлорвиииловая Рецептура 230 и 230Т МРТУ6— 05—919—63 Фторопласт- 4 Б ГОСТ 10007—62
Продолжение табл. 8.8 Применяемые размеры Пример запаси в чертежах Толщиной 0,19—0,27 Пленка В-128 ТУ МХП № М —786—57 0вн. 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 — толщина стенок 0,3—0,5 Трубка полихлорвиииловая . . . (цвет) 230 3X 0,3 МРТУ6—0,5—919—63 0вн. 4; 4,5; 5; 6; 7; 8—толщина стенок 0,5—0,7 0вн. 10; 12; 14— толщина стенок 0,6—0,8 0вн. 16—толщина стенок 0,8— 1 0вн. 20; 25— толщина стенок 1—1,3 0вн. 30—толщина стенок 1,3—1,5 толщина 0,5 — 0,8 ширина 10 Лента полихлорвиииловая . . . (цвет) 230 10X0,5 МРТУ6—0,5—919—63 — Фторопласт—46 ГОСТ 10007 — 62
Продолжение табл. 8.8 Наименование Марка Номер документа Применяемые размеры Пример записи в чертежах Пленка конденсаторная из фторопласта-4 — ГОСТ 10536 — 63 0,01; 0,02; 0,04 Пленка конденсаторная из фторопласта-4 0,01 ГОСТ 10536 — 63 Пленка электроизоляцион- ная из фторопласта-4 (ориен- тир. и неориеитир.) — ТУ № М — 461 — 55 0,02; 0,05 Пленка Ф-4 ориентир, (иеориеитир.) 0,05 ТУ № М —461—55 Пленка из фторопласта-4 — ВТУ № М — 784—57 0,2; 0,4; 0,6; ширина 50—120 Пленка из фторопласта-4 0,2X5,0 ВТУ № М —784 —57 Полистирол блочный (Д и Т) эмульсионный (А) А* Д* Т* ГОСТ 9440 — 60 — Полистирол блочный Д ГОСТ 9440—60 Пенопласт плиточный ПС-1 СТУ — 9—91— 61 Толщ. 40—60 объемн. вес 0,2±0,02 Пенопласт ПС-1 плита 40, объемный вес 0,2 СТУ9—91—61 Сополимер САМ МРТУ6 № М—828 — 61 — Сополимер САМ МРТУ6 № М—828—61 Сополимер МСН А* МРТУ6—05— 960 — 65 — Сополимер МСН-А МРТУ6— 05 — 960 - 65 Сополимер СНП гранулиро- ванный — СТУ —30— 12514—63 — Сополимер СНП гранулир. (цвет) СТУЗО—12514—63 Стекло органическое поде- лочное Прозрач. не- окрашен. Сорт ПА ТУ № 26—54 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 16; 18 Стекло органическое ПА лист 5 ТУ № 26—54
Продолжение табл. 8.8 Наименование Ма рка Номер документа Применяемые размеры Пример записи в чертежах Стекло органическое листо- вое техническое СОЛ сорт А МРТУ—01 — 47—65 3; 6 Стекло органическое СОЛ сорт А лист ЗМРТУ6—01—47—65 Литьевой полиметилмета- крилат ЛПТ-1 МРТУ6 — 05 — 871—66 — Литьевой полиметилметакрилат ЛПТ-1 МРТУ6—05—871 —66 Пленка электроизоляцион- ная триацетатная слабопласти- фицированная — ТУ № 1676 Толщина 0,07 ширина 500 Пленка электроизоляционная триацетатная слабопластофици- рованная 0,07 ТУ № 1676 Целлулоид технический, прозрачный т ГОСТ 576-41 0,5; 1 Целлулоид Т (цвет) лист 0,5 ГОСТ 576—41 Смола полиамидная 68 68-С ГОСТ 10589 - 63 — Смола полиамидная 68-С ГОСТ 10589 — 63 Смола капроновая Б ТУ УХП № 69—58 — Смола капроновая В ТУ УХП № 69—58 Поропласт полиуретановый, эластичный А ТУ 35ХП № 395 —62 Объемн. вес —45 Толщ. 10; 15; 20; 30 Поропласт А45 . . . (цвет) лист 15 ТУ 35ХП № 395 - 62
Продолжение табл. 8.8 Наименование Марка Номер документа Применяемые размеры Пример записи в чертежах Смолы эпоксидио-диа новые, неотвержденные ЭД-5 ЭД-6 ГОСТ 10587 — 63 — Смола. ЭД-5 ГОСТ 10587 — 63 Пленка электроизоляцион- ная ПЭТФ МРТУ6 № 11—30—65 0,01; 0,015; 0,02; 0,025 Пленка ПЭТФ электроизоля- ционная 0,015 МРТУ6 № 11—30—65 Пластикат кабельный (для профилей полихлорвиниловых) 1017 СТУ — 9— 222-62 Цвет материала по заказу Пластикат кабельный 1017. . . (цвет) СТУ—9—222—62 Пресс-материал АГ—4 В ГОСТ 10087—62 — Пресс-материал АГ-4В ГОСТ 10087 — 62 Пресс-материал ДСВ-2-Р-2М л МРТУ Б —11—74—67 — Пресс-материал ДСВ-2-Р-2М МРТУ6—11—74—67 Полиамид 68, наполненный тальком — МРТУ6— 05—1034—66 — Полиамид 68Т20, сорт А МРТУ6 —05—1034—66 Стеклонаполненный полиа- мид 68ВС ТУ № П —510—68 — Стеклонаполиенный полиамид 68ВС Мелалит К-79-79 ГОСТ 9359 — 60 — Пресс-материал К-79-79 ГОСТ 9359 — 60 Сополимер СНК — ТУ № П—124—68 — Сополимер СНК ТУ № П—124—68
Таблица 8.9 8.6. Покрытия металлические и неметаллические (неорганические) S Вид покрытия Материал деталей Чистота поверх- ности де- талей до покрытия, ие ниже Условия эксплу- атации Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия в технической документации Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Цинковое черное Сталь, медь н медные сплавы V4 п н 6—9 15—18 Цч 6 Цч 15 Получение светопоглоща- ющей поверхности Различные детали Цинковое Сталь ?4 п н 6—9 15—18 Ц 6 Ц 15 Защита от коррозии де- талей, подвергаемых пайке и точечной сварке Корпуса, крышки, ко- жухи. панели, основа- ния, кронштейны, шас- си, экраны, планки, прокладки и др. П, Н, А 9—12 Ц9. хр. Защита от коррозии Пружины, пружиня- щие и прочие детали при толщине материала свы- ше 1 мм П 6—9 Ц6. хр. Резьбовые крепежные детали с шагом резьбы свыше 0,4 до 0,8 мм включительно П. Н. А 9—12 Ц9. хр. То же с шагом резьбы свыше 0,8 мм Кадмиевое Сталь ?4 Н, Т-П 15—18 Кд 15.хр Защита от коррозии в морских условиях Кожухи, крышки, кор- пуса, основания, крон- штейны, шасси, рамы, экраны, прокладки и др. н.гт-п, Т-Н, Т-А 9—12 Кд Э.хр Пружины и пружиня- щие детали при толщи- не материала до 1 мм
Продолжение табл. 8.9 Вид сокрытая Материал деталей Чнатжа поверх- ности дета- лей до покрытия, не ниже Условия •кеплу- ставив Голщивв покрытия, мкм Обеаяачевне покрытия в технической документации Назмчеаяе покрытая Рекомендуемая область прнмеиенвя некрытая Кадмиевое Медь и медные сплавы V4 Н, А Т-П.Т-Н, Т-Я 12—15 КД 12 Специальные цели Для выводов сопротив- лений, конденсаторов и др. Медное Сталь П 90—100 М90 Специальные цели и за- щита от коррозии для де- талей, подвергаемых глубо- кой вытяжке Экраны 9—12 М9 Различные детали 24—30 М24 Придание притирочных свойств и улучшение элек- тропроводности при изго- товлении биметаллических пластин 21—60 М Защита от науглерожи- вания при цементации Н икелевое Сталь, ко- вар, супер- инвар ?6 п н 9—12 21—24 Хим. Н Хим. Н21 Зашита от коррозии и декоративная отделка Различные детали и детали сложного профи- ля с глухими отверсти- ями Медь и медные сплавы V5 п 6—9 Хим. Н6 Никелевое Медь и медные сплавы ?6 А, Т-П, Т-Н, Т-А 12—15 Н12 Для декоративной отдел- ки деталей с одновременной защитой от коррозии Корпуса, ручки, отра- жатели. диски, обоймы, держатели, контакты и ДР-
Продолжение табл. 8.9 Вид покрытия Материал деталей Чистота поверхно- сти дета- лей до покрытия, не ниже Условия эксплу- атации Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия в технической документации Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Никелевое Сталь 77 н, т-п 36—42 Медь 24 Никель 12 М24 Н12 Для декоративной отдел- ки деталей, работающих иа трение с незначительными нагрузками и одновремен- ной защитой от коррозии Корпуса, ручки, отра- жатели, диски, обоймы, держатели и др. Никелевое Медь и медиые сплавы 76 н 6—9 Н6 Резьбовые крепежные детали с шагом резьбы свыше 0,4 до 0,8 вклю- чительно п, н, Т-п, А, Т-Н, Т-А 9—12 Н9 То же с шагом резьбы свыше 0,8 мм 75 Н 6—9 Н6 Для внутренних деталей аппаратуры, не подвергаю- щейся в условиях эксплу- атации воздействию мор- ского тумана Лепестки, резисторы и др. П 6—9 Н6 Для декоративной отделки деталей с одновременной защитой от коррозии Корпуса, ручки, отра- жатели, диски, обоймы, держателя, контакты и др- Н 9—12 Н9 Алюминий и алюми- ниевые сплавы АМг, АМц, Д16, В95 75 П 24—30 Н24 Защита от коррозии и специальные цели Различные детали 9—15 Никель Медь 3 Никель черный Н6. М3. Нч1 Получение светопоглоща- ющей поверхности н деко- ративная отделка Детали оптических приборов
Продолжение табл. 8.9 Внд покрытия Материал деталей Чистота поверхно- сти дета- лей до покрытия, не ниже Условия эксплу- атации Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия в технической документации Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Хромовое Сталь, медь и медные сплавы V6 п, н Указывается в зависимо- сти от кон- структивных требований X Декоративная отделка с одновременной защитой от коррозии и специальные цели Различные детали Сталь ?6 н 36—42 Медь 24 Никель 12 Хром до 1 М24.Н12Х Декоративная отделка с одновременной защитой от коррозии Корпуса, ручки, огра- ничители, кольца, пет- ли и др. Медь и медные сплавы 12—15 Никель 12 Хром до 1 Н12.Х Сталь элек- тромагнит- ная п, н, т-п т-н 30—36 Никель 3 Медь 3 Никель 24 Хром до 1 НЗ.МЗ. Н24.Х Для специальных целей Экраны, сердечники, якори, корпуса и др. Сталь н 36—42 Х36 тв Увеличение твердости де- талей, работающих на тре- ние с давлением до 25 кгс/см2 при условии смазки Оси, втулки, валы, стержни, вспомогатель- ные инструменты, пресс- формы и др.
м s Вид покрытия Материал деталей Чистота поверх- ности деталей до покры- тия не ияже Условия эксплу- атации Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия в технической документации Хромовое Сталь V7 п 18—21 XI8. мол. н 36—42 Х36. мол. 18—21 Х18. мол. Медь и медные сплавы V5 п 6—9 Никель 6 Хром до 1 Н6.Х V6 П, Н, А Т-П,Т-Н, Т-А 9—12 Никель 9 Хром до 1 Н9.Х Оловянное Медь н медные сплавы 74 П, Т-П Т-Н 18—24 Никель 9 Олово 9 Н9.09 п, Т-П, Т-Н 6—9 06.0 пл. п, т-п, Т-Н, Т-А 9—12 09
Продолжение табл. 8.9 Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Увеличение твердости де- талей. работающих на тре- ние, качение н скольжение прн небольших нагрузках, с одновременной защитой от коррозии Осн, втулки, валы, стержни, вспомогатель- ные инструменты, пресс- формы и др. Защита от коррозии Резьбовце крепежные детали с шагом резьбы свыше 0,4 до 0,8 мм включительно То же, с шагом резьбы свыше 0,8 мм Улучшение пайки Квнгакты, колпачки, лепестки, крышки, мем- браны, прокладки и др. Улучшение электропро- водности деталей, требую- щих заземления Резьбовые крепежные детали с шагом резьбы свыше 0,8 мм
Вид покрытия Материал деталей Чистота поверх- ности деталей до покры- тия, не ниже Условия эксплу- атации Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия в технической документации Сплав медь — цинк (латунь) Сталь V6 Н, А 24—30 Никель 21 Медь Цинк 3 Н21.М-ЦЗ Сплав олово— свинец Медь и медные сплавы V4 П 3-6 О-С (40)3 ОПЛ Н, А 12—15 О-С(40) 12 Палладие- вое Ковар V7 П, Н, А, Т-П Т-Н Т-А 3—4 ПдЗ 6—9 Пдб Родиевое Медь и медные сплавы 6-9 Серебро 6 Родий до 1 Ср 6 Рд 12-15 Серебро 9 Родий 3 Ср 9 РдЗ
Продолжение табл. 8.9 Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Обеспечение сцепления с резиной при гуммировании с одновременной защитой от коррозии негумироваи- ных участков Различные детали Для электроконтактных деталей, подвергающихся пайке с одновременной за- щитой от коррозии Лепестки, наконечни- ки монтажные провода и др. Увеличение твердости де- талей жидкостных переклю- чателей и других деталей, к которым предъявляются требования поверхностной твердости Контакты, пружины, лепестки н др. То же, для деталей, ра- ботающих в условиях тре- ния Повышение твердости кон- тактных трущихся деталей, требующих постоянства пе- реходного сопротивления
Продолжение табл. 8.9 Вид покрытия Материал деталей Чистота поверх- ности деталей до покры- тия, не ниже Условия эксплу- атации Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия в технической документации Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Покрытия металлические и неметаллические, наносимые химическим способом «ь Никелевое Сталь, ко- вар, инвар V6 Н 21—24 Хим. Н21 Защита от коррозии и декоративная отделка Различные детали и детали сложного профи- ля с глухими отверстия- ми V7 А, Т-П, т-н 30—36 Хнм. Н-30 Медь и медные сплавы V5 — Указывается в обозначе- нии покры- тия на чер- теже изделия Хим.Н . . . Придание поверхностям деталей антифрикционных свойств п 3—6 Хим. НЗ Защита от коррозии, де- коративная отделка Резьбовые крепежные детали с шагом резьбы до 0,4 мм включительно п, н 6—9 Хим. Н6 То же, с шагом резь- бы от 0,4 до 0,8 мм включительно П, Н, А Т-П,Т-Н, Т-А 9—12 Хнм. Н9 Защита от коррозии То же, с шагом резь- бы свыше 0,8 мм Сплав никель — кобальт ЛС 59-1 Л62, М3, Д16 V8 п, н, Т-П, Т.н Указывается в обозначе- нии покры- тия иа чер- теже изделия М.Н.-Ко Для придания магнитных свойств Диски и барабаны магнитной записи
Продолжение табл. 8.9 Вид покрытия Материал деталей Чистота поверхно- сти дета- лей до покрытия, ие ниже Условия эксплуата- ции Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия в технической документации Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытая Серебряное ы СП Медь и медные сплавы В состоя- нии по- ставки п 0,5—1 Ср. 0,5 Для деталей высокоча- стотной аппаратуры, тре- бующих пайки и сварки Монтажные провода, шииы и др. V6 н, т-п, Т-Н, Т-А 9—12 Ср. 9 Улучшение электропро- водности деталей, ие под- вергающихся трению Различные контактные детали, обоймы, втулки, детали волноводных трактов, лепестки и др. V5 п 3—6 Ср. 3 Улучшение электропро- водности Резьбовые крепежные детали с шагом резьбы до 0,4 мм включительно 6-9 Ср. 6 То же, с шагом резь- бы свыше 0,4 мм до 0,8 мм включительно Серебряное Бронза V5 п 12—18 Медь 3 Серебро 9 МЗ.СрЭ Улучшение электропро- водности Для токоведущих кон- тактирующих деталей Золотое Медь и медные сплавы V6 п, Н, А, Т-П, Т-Н, Т-А 5—6 Зл5 Улучшение электропро- водности деталей, к которым предъявляются требования низких значений переход- ных сопротивлений Контакты, пружины, лепестки и др. 3—4 ЗлЗ Для токопроводящих пру- жин и пружинящих деталей особого назначения (в зави- симости от толщины или диаметра материала) 9—12 Зл9
Продолжение табл. 8.9 Вид покрытая Материал деталей Частота поверхно- сти дета- лей ДО покрытия, не ниже У«ловня эксплу- атации Толщина покрытия* км Обозначение покрытия в технической документации Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Окисное to* S Алюминий н алюмини- евые сплавы АМг, АМц, Д16, Д1, В95, АД1-Н V4 н, А, Т-П, Т-Н, Т-А — Хим. Оке. токопро- водное лкп Сохранение токовровод- ности Детали, требующие то- копроводности на отдель- ных участках — Хим. Оке. лкп Защита от коррозии Различные детали Сталь Н, А — Хим. Оке. лкп Декоративная отделка и защита от коррозии Различные детали Медь и медиые сплавы Н — Хим. Оке. прм. Магний и магниевые сплавы П, Н, А — Хнм.Окс.хр. ЛКП Защита от коррозии Окисно- фосфатиое Алюминий и его сплавы V4 п — Хим. Оке. фос. Получение поверхности с малым сопротивлением Контактирующие по- верхности высокочастот- ных трактов И, А, Т-П,Т-Н, Т-А — Хим. Оке фос. ЛКП Фосфатное Сталь V4 н, А, Т-П,Т-Н, Т-А — Хим. Фос. хр. лкп Защита от коррозии Различные детали Н, А — Хим. Фос. ЛКП
Продолжение табл. 8.9 Вид покрытия Материал деталей Чнетота поверхно- сти дета- лей до покрытия, не ниже Увловвя эквплу- атацин Толщина покрытия №U Обозначение покрытая в технической документации Назначеаие покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Пассивное Окисное Стали леги- рованные типа Х1ВН9 V7 н, А, Т-П,Т-Н, Т-А — Хим. Пас. Защита от коррозии Хомутики, планки, прокладки, пластины, шайбы, заклепки, скобы, ручки, буксы, пружины и др. бом Корпуса оси, буксы, колонки, штепсельные разъемы, различные фре- зерованные детали, а также детали, сопрягае- мые по 2-му и 3-му клас- сам точности Медь и медные сплавы Пок Медь и медные сплавы V6 рытия ме1 V5 Н, Т-П галлическг П ie и неметал Хим. Пас. лические, ва1 Ан. Оке. То же и декоративная отделка юсимые аиодизационным спосс Защита от коррозии Н, А, Т-П,Т-Н, Т-А — Ан. Оке. ЛКП Алюминий и его дефор- мируемые сплавы Д-16, АМц, АМг П — Аи. Оке. п, н — Ан. Оке. хр Корпуса, рамы, крон- штейны, стаканы и дру- гие детали, в том числе шильдики — Ан. Оке. (цвет) кра- сителя Алюминий и его дефор- мируемые сплавы А00, АМг, АМц Не ого- варива- ется н, А, Т-П Т-Н, Т-А Ан. Оке. хр. ЛКП Различные детали
Продолжение табл. 8.9 Вид покрытия Материал деталей Чистота поверх ио* сти дета- лей до покрытия, ие ниже Условия эксплу- атации Толщина покрытия» мкм Обозначение покрытия в технической документации Пааначенне покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Окисное Алюминие- вые дефор- мируемые сплавы АОО, АМц, АД1, Д16 V7 П, Н, А Т-П, Т-Н 15—60 Ан. Оке, тв. Повышение механической прочности деталей и секций высокочастотных трактов Оси, втулки, диски, цилиндры и др. 00 Сплавом ПОС Магниевые сплавы Сталь, медь и медные сплавы V5 Не ого- варива- ется П, Н Покрыти! П, Н, А. Т-П, Т-Н Т-А - металличес» Ан. Оке. ЛКП сие, иаиосимь Гор. ПОС . . . Защита от коррозии ie горячим способом Защита от коррозии, а также улучшение пайки от- дельных участков поверхно- сти, имеющих гальваничес- кое покрытие цинком, ни- келем, оловом или медью Различные детали Монтажная проволока, детал н, изготовленные из черных и цветных металлов способом литья, а также баллоны диодов Д2, Д219 и других из- делий сложной конфи- гурации Покрытия металлические иа диэлектриках Вид покрытия Способ иа несения Материал деталей Условия эксплуатации Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия в технической документации Назначение покрытия Рекомендуемая область применения покрытия Медное Контактный Гетинакс, текстолит, пресс- материалы К-211-3, ЛГ-4, по- листирол, оргайическое стекло, эбонит, керамика, фторопласт, полиэтилен, резина, эпоксид- ные компаунды П Конт. М Создание токопрово- дящих слоев Печатные схемы плоскостные, монтаж- ные платы, панели и другие радиодетали Источник: НП0.014.001
Таблица 8.10 8.7 Покрытия лакокрасочные Условное обозначение (шифр) Наименование» марка в цвет Номер втандарта. Условия эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура. °C время Покрытия перхлорвиииловые Эм. ХС-77 черный Эмаль ХС-77 В ТУ—УХП Т-Н 25±10 | 2 ч глубоко-матовы й черный глубоко- 35—58 Т-П или II. Т-Н матовый А 50 | 1ч н дли тропиков п 25±10 | 3 ч или 60 | 1 ч Покрытие глубоко-матовое, прочное, средней твердости с хорошей адгезией к металлу и дереву, негорючее. Стойкое к постоянному воздействию температуры от —60 до +90°С. Предназначается для покрытия приборов из черных и цветных металлов, покрытых грунтом ФЛ-ОЗ-К нли АГ-10С, а также для покрытия де- ревянных поверхностей и защиты мест паек припоями ПОС-40 и ПОС-61 по грунту АГ-ЮС. Эм. ХСЭ-26, Эмаль ХСЭ-26, гост Т-Н 25±10 | 1 ч красно-корнчие- вый. Лак ХСП.П.Х красно- коричневый 7313—55 Т-П А Н П В НЛИ 60 | 30 мид для тропиков 25±(0| Зч или 60 | 1ч Покрытии полуматовые, механически прочные. Удовлетворительная адгезия к металлам и дереву, защитные свойства наступают через 5—7 суток после вы- держки покрытий при температуре 25±10рС нли через 5—6 ч при температуре 60°С. Покрытия стойкие к атмосфере, содержащей агрессивные газы химических и других производств, к длительному воздействию слабых растворов, минеральных кислот и щелочей при нормальной температуре. Покрытия высокой стойкости к морской атмосфере, к периодическому воздействию минерального масла, бен- зина, к недлительному воздействию пресной и морской воды при нормальной температуре. Выдерживают воздействие температуры от —60 до 4-90° С. По- крытие лаком ХСЛ увеличивает химическую стойкость покрытия и дает глянец. Лак ХСЛ, бесцветный. III.X. Лак ХСЛ, бесцветный ГОСТ 7313—55 X хс хщ п в 25±10 | 1 ч или 60 I 30 мин Покрытие глянцевое, средней твердости, механически прочное, устойчиво к воздействию слабых растворов минеральных кислот, солей и щелочей, а также (Иресснвных газов (SOs, СОг, СЬ), к периодическому воздействию концентриро- ванных кислот, щелочей, паров минеральных кислот, минерального масла, морско- го тумана. Выдерживает воздействие температур от —60 до +90°С. Предназна- чается для покрытия окрашенных химически стойкими эмалями поверхностей металла и дерева, подвергающихся воздействию минеральных кислот, щелочей и др. 179
Продолжение табл. 8.10 Условное обозначение (шифр) Наименование, марка и цвет Номер стандарта. ТУ Условия эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура, °C время ЭМ. ХВ-124, серый, II. Т-А Эмаль ХВ-124 серый (б.ПХВ-715) гост 10144—62 Т-А Т-Н Т-П А Н п В 25±10 и. 60 2 Ч пи 1 ч ЭМ. ХВ-124, ко- ричневый II. Т-Н Эмаль ХВ-124, коричневый (б. ПХВ-715Т) для тропиков ЭМ. ХВ-124 беже- вый, II. Т-Н Эмаль ХВ-124, бежевый 25±10 и. 60 3 ч пи 1 ч ЭМ. ХВ-124, голубой, 11. Т-Н Эмаль ХВ-124, голубой (6.ПХВ-715Т) Эм. ХВ-16, черный, 11.А Эмаль ХВ-16, черный (б.ХВЭ-20) МРТУ6— 10—705-67 А Н П 25±10 и 60 1 ч . 30 мин. ПИ 1 Ч. Эм. ХВ-16, серо-голубой, 11.А Эмаль ХВ-16, серо-голубой (б.ХВЭ-16) SM. ХВ-16, темно-серый, II.А Эмаль ХВ-16, темно-серый, (б.ХВЭ-12) Покрытия полуматовые средней твердости, механически прочные, эластичные, негорючие. Покрытии стойкие в атмосфере, загризненной газами химических и дру- гих производств, стойкие в условиях тропического климата к длительному воз- действию воды и к периодическому воздействию минерального масла, бензина, кислот, щелочей при температуре 25±10°С. Выдерживают воздействие температур от —60 до +90°С. Удовлетворительней адгезии к металлам и дереву, защитные свойства насту- пают через 5—7 суток выдержки покрытия на воздухе при температуре 60°С. Стечением времени указанные свойства повышаются. Эмали предназначаются для покрытии металлических и деревянных поверхностей по грунту, в частности, ре- комедуютси для покрытия деревянной тары .тропического исполнения. Эмаль ХВ-124, серии, наиболее атмосферостойкая из всей группы эмалей марки ХВ. Эмали ХВ-16 предназначаютси для покрытии деревянных и металлических, пред- варительно загрунтованных поверхностей, а также для покрытия оргстекла. Лак МЛ-92, золотистый Н.Э Покрытия меламиноалкидиые Лак МЛ-92, золотистый МГ—ту УХП 13—57 Э Т-Н 105—1101 2—3 ч или (б. МГМ-16) Т-П А Н П М 120 1—2 ч Покрытие глянцевое, механически прочное, обладает хорошими электроизо- ляционными свойствами, устойчиво к периодическому воздействию бензина и ми- нерального масла. Выдерживает температуры от —60 до +60°С и периодическое воздействие температуры до 150°С, 180
Продолжение табл. 8 10 Условное обозначение (шифр) Наименование, марка и цвет Номер стандарта, ту Условна эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура, °C время Электрическая прочность в кВ/мм, ие менее: 1) в нормальных условиях —60, 2) после пребывания в воде в течение 24 ч. — 30. Удельное объемное сопротивление, Ом-см, ие менее: 1) в нормальных усло- виях — 5-Ю13, 2) после пребывания в условиях относительной влажности 97±2% и температуре 20±5®С в течение 24 ч. —5-Ю’1. Предназначается для электроизоляционной защиты деталей из алюминиевых и медных сплавов для покрытия гетинакса и текстолита с целью повышения вла- гостойкости и улучшения их диэлектрических свойств. При применении покрытия как электроизоляционного его необходимо сушить при максимально допустимой температуре. Покрытия меламиноалкидные Эм. МЛ-12-80, под слоновую кость 1. Т-А Эмаль МЛ-12-80, под слоновую кость (б. 880) ГОСТ 9754—61 Эм. МЛ-12-87, под слоновую кость 1. Т-А Эмаль МЛ-12-87, под слоновую кость (б. 887) Эм. МЛ-12-21, зеленый I. Т-А Эмаль МЛ-12-21, зеленый (б. 821) Эм. МЛ-12-53, бежевый I. Т-А Эмаль МЛ-12-53, бежевый (б. 853) Эм. МЛ-12-89, светло-серый 1. Т-А Эмаль МЛ-12-89, светло-серый (б. 889) Эм. МЛ-12-29, светло-бирюзо- вый I. Т-А Эмаль МЛ-12-29, светло-би рюзовый (б. 829) Эм. МЛ-12-77 серый I. Т-А Эмаль МЛ-12-77, серый (б. 877) Эм. МЛ-12-00 черный I. Т-А Эмаль МЛ-12-00, черный (б. 800) Эм. МЛ-12-01, белый I. Т-А Эмаль МЛ-12-01, белый (б. 801) Эм. МЛ-12-79, светло-дымчатый I. Т-А Эмаль МЛ-12-70, светло-дымчатый (б. 870) Эм. МЛ-12-71, дымчатый I. Т-А Эмаль МЛ-12-71, дымчатый (б. 871) Т-А Т-Н Т-П А Н П Первый слой 130—1401 20 мин Второй слой 25±10 | 16 мин Третий слой 130—135| 35 мин Для тропиков Первый слой 130—1401 30 мии Второй слой 25± 10 | 10 мии Третий слой 130—140 50 мин 181
Продолжение табл. 8.10 Условное обозначение (шифр) Наименование, марка и цвет Номер стандарта, ТУ Условия эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура, °C время Покрытия глянцевые, механически прочные, твердые, эластичные, с хорошей адгезией к металлам, обладают высокой декоративностью, хорошо полируются с увеличением глянца. Покрытия, стойкие к периодическому воздействию мине- рального масла, бензина и воды при нормальной температуре, выдерживают тем- пературы от —60 до + 100°С, стойкие к недлительному воздействию температуры не выше 150°С. Срок службы покрытий при эксплуатации в атмосферных условиях умеренного климата — 3 года. Предназначаются для окраски предварительно загрунтованных металлических поверхностей и как подслой под молотковые эмали — для тропических условий эксплуатации. Эмаль МЛ-12-71 применяется также для покрытия конденсаторов, эксплуати- руемых прн температуре до 120°С Покрытия можно наносить распылением в электростатическом поле. Эм. МЛ-12-86, песочный I. Т-А Эмаль МЛ-12-86, песочный (б. 886) ГОСТ 9754—61 Т-А Т-Н Т-П А Первый слой 130—140| 20 мии Второй слой Эм. МЛ-12-10, светло-салатный I. Т-А Эмаль МЛ-12-10, светло-салатиый (б. 810) Эм. МЛ-12-79, серо-голубой I. Т-А Эмаль МЛ-12-79, серо-голубой (б. 879) Эм. МЛ-12-88, светло-серо- голубой 1. Т-А Эмаль МЛ-12-88, светло-серо- голубой (б. 888) 25±10 Трети 130—135 Для т 10 мин i слой 35 мии ропиков Эм. МЛ-12-84, светло-кремовый I. Т-А Эмаль МЛ-12-84, светло-кремовый . (б. 884) Н Первы 130—140 й слой 30 мии Эм. МЛ-12-90, красный I. Т-А Эмаль МЛ-12-90, красный (б. 890) Эм. МЛ-12-32, синий I. Т-А Эмаль МЛ-12-32, синий (б. 832) Покрытие глянцевое, механически прочное, обладает хорошими электроизо- ляционными свойствами, устойчиво к периодическому воздействию бензина и ми- нерального масла. Выдерживает температуры от —60 до +60°С и периодическое воздействие температуры до 150°С. Электрическая прочность в кв/ мм, не менее: 1) в-нормальных условиях —60, 2) после пребывания в воде в течение 24 ч. —30. Удельное объемное сопротивление, Ом-см, не менее: 1) в нормальных усло- виях — 5-10”, 2) после пребывания в условиях относительной влажности 97±2% и температуре 20±5°С в течение 24 ч. — 5-Ю12. Предназначается для электроизоляционной защиты деталей из алюминиевых и медных сплавов для покрытия гетинакса и текстолита с целью повышения вла- гостойкости и улучшения их диэлектрических свойств. При применении покрытия как электроизоляционного его необходимо сушить при максимально допустимой температуре. 182
Продолжение табл 8.10 Условное обозначение (шифр) Наиме аование. марка н цвет Номер стандарта. ТУ Условия эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура, *С время Эм. МЛ-12-02 «белая ночь» I. Эмаль МЛ-12-02, «белая ночь» (б. 802) гост 9754—61 Т-А Т-Н Т-П Т-А 1 Первый слой 130—140| 20 мнн Второй слой 25±10 | 10 мин Третий слой 130—135| 35 мин Для тропиков Первый слой 130—1401 30 мин Второй слой 25±10 | 10 мии Третий слой 130—140| 50 мин Эм. МЛ-12-54 светло-бежевый 1. Эмаль МЛ-12-54 светло-бежевый (б. 854) Эм. МЛ-12-94, Ривьера Эмаль МЛ-12-94, Ривьера (б. 894) Эм. МЛ-12-51, темно-бежевый Эмаль МЛ-12-51, темно-бежевый Покрытия глянцевые, механически прочные, твердые, эластичные с хорошей адгезией к металлам, обладают высокой декоративностью, хорошо полируются с увеличением глянца. Покрытия, стойкие к периодическому воздействию мине- рального масла, бензина и воды при нормальной температуре, выдерживают воздействие температур от —60 до +100° С, стойкие к недлительному воздействию температуры не выше 150°С. Покрытия эмалями светлых тояов при температуре свыше 130° С меняют оттенок. Срок службы покрытий при эксплуатации в атмосферных условиях уме- ренного климата — 3 года. Предназначаются для покрытия предварятельно загрунтованных металличе- ских поверхностей для залнвки гравировок. Эмали можно наносить распылением в электростатическом поле Эм. МЛ-158, светло-бежевый «Шагрень» Эмаль МЛ-158, светло-бежевый «Шагрень» П. А ВТУ Rs ОП— 285—67 А Н П 120 1 ч Эм МЛ-158. темно-синий «Шагрень» Эмаль МЛ-158, темно-синий «Шагрень» Эм. МЛ-158, коралловый (терракот) «Шагрень» Эмаль МЛ-158, коралловый ВТУ № ОП— 285—67 А Н П 120 1 ч Покрытия полуматовые, имеют характерный рисунок, средней твердости, механически прочные, атмосферостойкие, стойкие к повышенной влажности, к периодическому воздействию минерального масла, бензина, обладают большой водостойкостью. Выдерживают воздействие температур от —60 до + 150°С. i Предназначаются дли внешней отделки аппаратуры. I 183
Продолжение табл 8 10 Условное обознвченве (шифр) Немменовавве» марва я цвет Номер стандарта» ТУ Условия •ксплуа* тацвв Режим сушка темпера* гурв. °C время Покрытия молотковыми вмалями Эм. МЛ-165, серый, 11. Т-А Эмаль МЛ-165, серый '(б. МЛ-25) Эм МЛ-165, Эмаль МЛ-165, серебристый серебристый 11. Т-А (б. МЛ-25) Эм. МЛ-165, Эмаль МЛ-165, голубой голубой 11. Т-А (б. МЛ-25) ГОСТ Т-А 25±10 15 мин, 12034—66 Т-Н затем Т-П 120 1 я А Для тропиков Н 25±Ю 15 мин. П затем 120 1 ч 30 мин Покрытия эмалями МЛ-165 — полуглянцевые, эмалями МЛ-165М — полу- матовые. Покрытия имеют характерный рисунок, твердые, механически прочные, с хорошей адгезией к металлам, стойкие к периодическому воздействию мине- рального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживают воз- действие температур от —60 до + 150*С. Предназначаются для покрытия наружных металлических поверхностей, пред- варительно загрунтованных и окрашенных эмалью соответствующего цвета, пре- дусмотренной ТТП. Эмали можно наносить распылением в электростатическом поле. Покрытия эпоксядные Лак Э-4100, Лак Э-4100, ТУЯН ХЩ 150 I ч бесцветный, IV ХЩ бесцветный 35—58 Э Т-Н т-п н п Последг 150 1ИЙ слой 3 ч Покрытие высокой твердости, механически прочное с хорошей адгезией к ме- таллам. Стойкое к длительному воздействию горячих растворов, щелочей (100— 130), к недлительному воздействию воды при температуре до 30° С. Предназнача- ется для покрытия металлических поверхностей, подвергающихся действию горя- чих растворов щелочей, а также для покрытия гетннакса и текстолита. Покрытия полиуретановые Лак УР-231, Лак УР-231, Э 25±10 1 9 ч бесцветный бесцветный СТУ — 07 Т-А ИЛИ 1 11. Э. 116—65 Т-Н Т-П Первый слой 60 I 2 ч д Последний слой 60 | Зе н или п 120 I I ч — 11 ч. 30 мни Покрытие глянцевое, твердое, механически прочное, с хорошей адгезией к черным, цветным металлам н пластмассам. Выдерживает температуры от —60 до + 120°С. Предназначается для покрытия черных, цветных металлов, гетинак- са, текстолита, стеклотекстолита, пресс-материала, АГ-4 блоков, радиотехниче- ской и электронной аппаратуры с печатным монтажом как электроизоляционное влагозащитное покрытие, а также для защиты мест паек. Прн применении лака для защиты мест паек его можно подкрашивать раствором красителя красного жирового «С» (ТУ2117—49) в ксилоле. 184
Продолжение табл. 8.10 Условное обозначение (шифр) Наименование, марка и цвет Номер стандарта ТУ Условия эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура, °C время Покрытия фенольные Лак СБ-1с Лак СБ-1с, ТУ Э 60 4 ч бесцветный, бесцветный № 2785—54 Т-Н или III Э. Т-П 120 2 ч А для тропиков Н 150 2 ч П Покрытие глянцевое, твердое, механически прочное, с хорошей адгезией к металлам и пластмассам (гетинаксу, текстолиту и др.). Стойкое к периодиче- скому воздействию минерального масла, бензина и воды прн температуре 30°С. Выдерживает воздействие температуры от —60 до +100°С. Электрическая проч- ность цлеики (после сушки при температуре 60° С в течение 3 ч.), в кв/мм, не менее: а) сухой —60°С; б) после пребывания в воде (24 ч при температуре 20°С) — 20. Покрытия кремнийорганические Лак К-55, бесцветный, 111 Э. Лак К-55, бесцветный МРТУб- 02—316—64 Э Т-П А Н П 25±10 | 30 мии затем 200—250 30 мин Покрытия глянцевые, высокой твердости, устойчивы к кислотам, нефтепро- дуктам, стойки к периодическому воздействию температуры до 200°С. Выдерживают колебания температуры от —60 до + 200°С. Применяются как покрытие радиоэлементов. Покрытия пеитафталевые Эм АЛ-70, Эмаль АЛ-70, ТУ КУ Т-Н 150 1 ч серебристый. серебристый 312—53 Т-П Для тропиков III. Т° 300 А 150 2 ч Н ИЛИ П 170 2 ч м Покрытие серебристое, механически прочное, с хорошей адгезией к металлам, устойчиво к периодическому воздействию минерального масла, бензина. Неустой- чиво к воздействию кислот и щелочей. Выдерживает воздействие температуры —60° С н длительное воздействие температуры до +300° С. Предназначается для покрытия металлических поверхностей, работающих в условиях повышенных температур. 185
Продолжение табл. 8.10' Условное обозначение (шифр) Наименование, марка и цвет Номер стандарта, ТУ Условна эксплуа- тации Режим темпера* тура, °C сушки время Эм. ПФ-115, белый, 11. А Эмаль ПФ-115, белый (матовый) (б. ПФ-56) ГОСТ 6465—63 А Н П 25±10 HJ 100 48 ч 1И 2 ч Эм. ПФ-115, желтый. II.А Эмаль ПФ-115, желтый (б. ПФ-62) Эм. ПФ-115, голубой, И.А Эмаль ПФ-115, голубой (б. ПФ-58) Эм. ПФ-115, черный, 11. А Эмаль ПФ-115, черный (б. ПФ-68) Эм. ПФ-115, синий, 11. А Эмаль ПФ-115, синий (б. ПФ-60) Эм. ПФ-115, ' красный, 11 А Эмаль ПФ-115, красный (б. ПФ 67) Эм. ПФ-163, черный, II, Т-Н Эмаль ПФ-163, черный (б 2086Ф) ГОСТ 5971—66 н П 100 200 2 ч 30 мин. 1 ч Покрытия глянцевые, средней твердости, механически прочные, эластичные, с хорошей адгезией к металлу и дереву. Покрытия стойкие к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживают температуры от —60 до + 70°С и периодическое воздействие тем- пературы до 150°С. Предназначаютси для покрытия предварительно загрунтованных поверхностей металла и дерева. Покрытие эмалью ПФ-115 белого цвета применяется для окраски шкал из органического стекла. Покрытия можно наносить распылением в электростатическом поле. Лак 170, Лак 170, ТУМХП А 25±10 72 ч бесцветный, II. А. бесцветный 1308—45 Н П или 100 или 150 По л 150 3 ч 1 ч атуни 3 ч Покрытие глянцевое, средней твердости, механически прочное, эластичное, с хорошей адгезией к цветным металлам и дереву. Стойкое к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживает воздействие температур от —60 до +150° С. Покрытие горячей суш- ки более стойкое, чем холодной. В смеси с алюминиевой пудрой атмосферостой- кость и термостойкость покрытия повышаются. Предназначается для покрытия металлических и деревянных поверхностей, а также для получения глянцевой поверхности при покрытии пентафталевыми эмалями и для разбавления пентафталевых эмалей при нанесении последнего слоя. 186
Продолжение табл. 8 10 Условное обозначение (шифр) Наименование, марка в цвет Номер стандарта» ТУ Уеловия эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура. *С время Покрытия нитроцеллюлозные Эм. НЦ-25, белый, 1. П. Эмаль НЦ-25, белый (б. ДМ) ГОСТ 5406—60 П 25±10 2 ч Эм НЦ-25, зеленый, I. П Эмаль НЦ-25, зеленый (б. ДМ) Эм. НЦ-25, красный, I. П Эмаль НЦ-25, красный (б. ДМ) Эм. НЦ-25, серый, I. П Эмаль НЦ-25, серый (б. ДМ) Эм. НЦ-25, черный, 1. П Эмаль НЦ-25, черный (б. ДМ) Эм. НЦ-25, светло-шаровый, 1. П Эмаль НЦ-25, светло-шаровый (б ДМ) Эм. НЦ-25. синий. 1.П Эмаль НЦ-25, синий Покрытия полуглянцевые, средней твердости, механически прочные, способны полироваться с увеличением глянца, устойчивы к периодическому воздействию минерального масла и бензина при нормальной температуре. Выдерживают тем- пературы от —60 до +60°С. Покрытия нестойкие к повышенной влажности. Пред- назначаются для окраски загрунтованных металлических и деревянных поверх- ностей, в качестве фоновых грунтов при имитации дерева и металла под ценные породы, для покрытия полистирола и для окраски органического и силикатного стекла. Эм. НЦ-11-41, Эмаль НЦ-11-41 ГОСТ А 25±10 1 ч под слоновую под слоновую 9198—59 Н кость, I. А. кость (б. 1341сп) п Покрытие глянцевое, механически прочное, твердое, с хорошей адгезией к металлам, обладает высокой декоративностью, хорошо полируется с увеличе- нием глянца. Покрытие стойкое к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживает температуры от —60 до +60°С. Предназначается для окраски предварительно загрунтованных металлических поверхностей и для окраски силикатного стекла 187
Продолжение табл. 8.10 Условное обозначение (шифр) Наименование» марка н цвет Номер стандарта, ТУ Условия эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура, °C время Покрытия нитроцеллюлозные Эм. НЦ-11-00, Эмаль НЦ-11-00, ГОСТ Т-А 25+10 | 1 ч черный, I. Т-А черный (б. ЗООсп) 9198-59 Т-Н Для тропиков Т-П 25±10 | 10 мин А Последний слой Н 25±10 | 30 мин п затем 60 | 1 ч Покрытие глянцевое, механически прочное, твердое, обладает высокой де- коративностью, хорошо полируется с увеличением глянца. Покрытие, стойкое к периодическому воздействию минерального масла, бен- зина и воды при нормальной температуре. Выдерживает воздействие темпера- тур от —60 до +60° С. Предназначается для покрытия предварительно загрунто- ванных металлических поверхностей и для покрытия силикатного стекла. Лак НЦ-223, бесцветный, I. Н. Лак НЦ-223, бесцветный (б. Хи 375 м) ГОСТ 4976—63 Н П 25±10 1 ч Покрытие декоративное, глянцевое, средней твердости, механически прочное, хорошо полируется с увеличением глянца. Покрытие стойкое к периодическому воздействию минерального масла, бензина н смазок. Выдерживает температуры от —60 до +60° С. Предназначается для покрытия металлических и деревянных поверхностей, предварительно покрытых нитроэмалью нли непосредственно по дереву. Покрытия глифталевые Эм. 1426Ф, Эмаль 1426Ф, гост Т-Н 25±10 | 24 ч защитный, защитный 6745—53 Т-П или 11. Т-Н А 100 | 3 ч Н для тропиков п 150 | 2ч Покрытие глянцевое, твердое, механически прочное, эластичное, с хорошей адгезией к металлам, стойкое к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды прн нормальной температуре. Выдерживает воздействие температур от —60 до +70°С н периодическое воздействие температуры до 150° С. Пленка эмали гравируется без скалывания и Осыпания. Предназначается для покрытия различных приборов и инструментов из стали, алюмниня, дюралюминия по загрунтованной поверхности или непосред- ственно по металлу для изделий, работающих внутри помещения. Эмаль можно наносить распылением в электростатическом поле. Эм. ГФ-245, Эмаль ГФ-245, ГОСТ Н 60 b ч 30 мии серый, II. Н. серый (б. 2062) 5971—56 П НЛИ 80 2 ч 30 мни Покрытие глянцевое, механически прочное, средней твердости, с хорошей ад- гезией. Стойкое к периодическому воздействию минерального масла, бензина и во- ды -При^ормальной температуре. Выдерживает воздействие температур от —60 Предназначается для покрытия предварительно загрунтованных металличе- ских и деревянных поверхностей. • ' ” —И*"* *. I I _ I . . — „ 188
Продолжение табл. 8.10 Условное обозначение (шифр) Наименование, марка в цвет Номер стандарта, ТУ Условия эксплуа- тации Режим сушки темпера- тура. ®С время Покрытия алкидно-иитроэпоксидиые Эм. ЭП-51 серый, 11. Т-Н Эмаль ЭП-51 серый ГОСТ 9640—61 Т-Н Т-П А 25±10 | 3 ч или 70—80 |1 ч 30 мин Н для тропиков Эм. ЭП-51, Эмаль ЭП-51, П черный, II. Т-Н черный э 70—80 |1 я 30 мин Покрытия полуглянцевЫе, средней твердости, механически прочные, эластич- ные, с хорошей адгезией к металлу, керамике, стеклу. Стойкие к периодическому воздействию минерального масла, бензина, щелочных моющих растворов, воды, солевых растворов при нормальной температуре. Выдерживают воздействие тем- ператур от —50 до 100°С. Предназначаются для покрытия металлических и деревянных поверхностей. Покрытия предназначаются также для защиты: — головок крепежа; — сварных узлов после механической обработки; — трансформаторов и дросселей; — лицевых панелей из АМц с выпуклыми знаками, выполненными фотохи- мическим способом с последующей протиркой знаков и перекрытием лаком АК-113; и для заполнения гравировок на металле, органическом стекле, стекло- текстолите и др. Эмали наносят по грунту, а прн эксплуатации внутри помеще- ния — без грунта. Покрытия бутилметакрилатиые Лак АК-ПЗФ, бесцветный, 11. Т-Н Лак АК-ПЗФ бесцветный (б. 9-32Ф) МРТУ 6—10—473— 64 Т-Н Т-П А Н П 25± 10 | 2 ч Для тропиков 25±10] 2 ч Последний слой 25±10 | 24 ч или 100 | 2 ч Покрытие глянцевое, средней твердости, механически прочное. Стойкое к пе- риодическому воздействию минерального масла, бензина, воды при нормальной температуре. Выдерживает воздействие температур от —60 до + 120-Ь 150° С. Лак АК-113 предназначается для покрытия алюминия, латуни и кадмированной стали. Лак АК-ПЗФ — для алюминия, меди, латуни, бронзы, кадмированной стали и отпескоструенной стальной поверхности. Лак АК-11ЭФ предназначается также для защиты различных пластмасс после механической обработки, мест развальцовок и мест паек Покрытие полиэфирным лаком Лак ПЭ-220, бес- I Лак ПЭ-220, | СТУ 1 цветный, I. Н. j бесцветный |Ю4—329—64] Н 1 60±5 | 3 ч П I I Покрытие глянцевое, твердое, механически прочное, хорошо полируется с увеличением глянца. Предназначается для отделки деревянных футляров те- левизоров, радиоприемников и других деревянных изделий. Примечание. Рабочий состав лаков перед употреблением готовят в стро- гом порядке, предусмотренном ТУ (во избежание взрыва) 189
ГЛАВА 9 ДЕТАЛИ МЕХАНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ ЭВМ Рассмотрим основные технические требования, предъявляемые к деталям конструкций ЭВМ, изготовляемых из металлических и неметаллических мате- риалов. 9.1. Общие требования к деталям механических конструкций ЭВМ 1. Детали механических конструкций изготовляются по рабочим чертежам. Если на чертеже не указаны предельные отклонения геометрической формы и взаимного расположения поверхностей деталей, то эти отклонения не контро- лируются. Если на чертеже указан допуск на такие отклонения как: овальность, огранку, конусообразность, седлообразность, изогнутость, радиальное биение, торцевое биение, бочкообразность, неплоскостность, вогнутость, выпуклость, непараллельность плоскостей, неперпендикулярность плоскостей,— то отклоне- ния у изготовленных деталей не должны превышать величины допуска, указан- ного на чертеже. Если на чертеже указан допуск на такие отклонения, как: непараллельность, перекос, непересечение и неперпендикулярность осей поверхностей вращения, непараллельность или неперпендикулярность оси поверхности вращения и пло- скости, несоостность относительно базовой поверхности, несоостность общей оси, несимметричность, смещение осей, — то действительная величина взаимного расположения поверхностей у изготовленных деталей должна быть равна ука- занному на чертеже допуску плюс полусумма использованных величин допусков на размеры этих поверхностен. 2. Допуски на угловые размеры, не оговоренные в чертеже, выдерживаются при изготовлении по 10-й степени точности нормали. 3. Поверхности деталей не должны иметь забоин, сколов, вмятин, рисок, выходящих за пределы класса чистоты обработки деталей, а также заусенцев, рваных и острых кромок, трещин, расслоений материалов, следов коррозии. У деталей, которые перед окраской шпаклюются, могут быть незначительные дефекты, за исключением трещин, расслоения материала и коррозии. Разметоч- ные риски не являются дефектом, если они не искажают внешний вид. 4. Отклонения на такие размеры, как толщина листа, диаметр прутка или проволоки, размер квадрата или шестигранника и т. п. профилированные мате- риалы, а также качество нх поверхности (риски, царапины, вмятииы) регла- ментируются техническими условиями или требованиями стандарта на поставку материалов. 5. Следы и царапины от вытяжки и гибки, следы инструмента, связанные с обработкой давлением, не являются признаками брака материала. 9.2. Металлические детали, изготовляемые методами механической обработки 1. В местах перехода поверхностей.одного и того же размера, допускаются уступы в пределах допуска, а па полируемых деталях допускается завал острых кромок контура, кроме отверстий. 2. Накатка на деталях не должна иметь вмятин, забоии и сорванных мест. 3. Резьба крепежных деталей должна соответствовать требованиям ГОСТ 9150—59, а допуски на резьбы — ГОСТ 9253—59. Резьба на деталях должна быть чистой и полной. Допускаемая величина выкрашивания оговаривается в черте- жах. В деталях, подлежащих лакокрасочному покрытию, резьба должна быть предохранена от покрытия. 190
4. Допуски, припуски и кузнечные напуски на детали, изготовляемые ме- тодом горнчей объемной штамповки из черных металлов, нз углеродистой и ле- гированной стали свободной ковкой на молотах, из углеродистой и легированной стали свободной ковкой на прессах, регламентируются соответственно ГОСТ 7505—55, 7829—55, 7062—67. Детали, изготовляемые методом горячей штампов- ки или ковкн, не должны иметь окалины. 5. Допускаются колебания толщины материала до 0,3 его номинальной тол- щины (без учета допуска), а также гофры и следы от переходов величиной ие бо- лее допуска на толщину материала при изготовлении деталей методами вытяжки н выдавливания роликом. 6. На деталях, выполненных нз листового проката и профилей методами штамповки и резки на гильотиновых ножницах, допускаются: — односторонние завалы по наружному и внутреннему контурам, образо- вавшиеся в процессе вырубки; вмятины Рис. 9.1. Допустимые отклонений иа металлических деталях, — косые срезы а до 6° на сторону и вмятнны от инструмента вдоль срезан- ной кромки (рис. 9.1). При этом величина косого среза включается в размер толь- ко у наружных поверхностей; у наружных поверхностей входит в размер I, а у отверстия не входит в размер Ь (см. рис. 9.1); — в зоне гибки уменьшения толщины материала и наплывы по торцам, вы- ходящие за наибольший предельный размер иа несопрягаемых поверхностях. 7. Допускается след от среза и уступы в пределах допуска иа соответствую- щий размер — при обрубке фланца в размер окончательного диаметра вытяжки. 8. Металлические и неметаллические (неорганические) покрытия деталей должны соответствовать требованиям стандарта, а лакокрасочные покрытия — требованиям нормали. 9. Отверстия под штифты допускаются без покрытия. 10. В кадмированных и оцинкованных сваренных точечной сваркой кон- струкциях в местах соединений не должно быть хроматной пленки или темного налета, а на деталях из алюминиевых сплавов, имеющих поверхности с глубоким анодированием (в технических документах записывается Ан. оке.... твердые), допускается анодная пленка на местах, не подлежащих покрытию, в пределах размеров, заданных в чертеже. 11. Детали, прошедшие термическую обработку и не подвергающиеся даль- нейшей механической обработке, не должны иметь окалнн, окислов и трещин. Детали из магнитомягких материалов и пермаллоя после термической об- работки должны соответствовать требованиям нормалей НО.054.047 н НО.054.058. Детали, обработанные по технологическому процессу на магнитных приспо- соблениях (например, на магнитных столах), после обработки должны быть размагничены. 9.3. Металлические детали, изготовляемые методом литья 1. Детали из цветных металлов н сплавов изготовляются в соответствии с требованиями нормали. 2. Отливки должны соответствовать: — из высоколегированной со специальными свойствами стали — ГОСТ 2176-67; 191
• — конструкционной делегированной стали — ГОСТ 977—65; — конструкционной легированной стали — ГОСТ 7832—65; — из чугуна ковкого — ГОСТ 1215—59; — из чугуна серого (в том числе и модифицированного) ГОСТ 1412—54 и требованиям ТУ завода-изготовителя.. 3. Припуски иа механическую обработку, допуски на размеры отливок, толщину стеиок и ребер: а) стальных отливок должны соответствовать 3 классу точности ГОСТ 2009—55, если нет других указаний на чертеже; б) из серого чугуна — должны также соответствовать классу точности ГОСТ 1855—55, если нет других указаний на.чертеже. Допуски на размеры отлнвок из цветных металлов и сплавов должны соот- ветствовать нормали. 9.4. Детали из керамики и пластмасс 1. Детали, изготовляемые из керамических материалов прессованием, штам- повкой, литьем под давлением, литьем в гипсовые формы, протягиванием через мундштук и формовкой, должны соответствовать требованиям нормали. Отпечатки маркировочных знаков (буквы, цифры и т. п.) на деталях, оформ- ляемых пресс-формами, должны быть ясными, четкими, без изломов в выкраши- ваний и соответствовать нормали. 2. Детали из термопластических (термопласты) и термореактивных (реакто- пласты) пластмасс с арматурой и без нее, изготавливаемые литьем под давлением и прессованием, должны удовлетворять требованиям нормали. Резьбы на деталях из пластмасс изготавливаются в соответствии с ГОСТ 11709—66. 3. Допустимое коробление плат из слоистых пластмасс (например, гетинакса, текстолита), кроме плат с печатным монтажом или панелей, изготовленных механическим способом, не должно превышать стрел прогиба, указанных в табл. 9.1., если другие требования не оговорены в чертеже или технических условиях. Т а б л и ц а 9.1 Толщина платы, мм Стрела прогиСа плиты при длине до, мм 50 100 150 200 250 300 350 400 500 свыше 500 до 2 3,5 5 6 7 8 9,5 12 15 20 35 от 2 до 3,5 3 4,5 5,5 6,5 7,5 9 11 14 18 30 3,5—5 2,5 3,5 4,0 4,5 5,5 7,5 9 12 15 25 5—6 2 3,0 3,5 4,0 4,5 6.0 7 10 12 20 6-|0 1.5 2,5 3,0 3,5 4,0 5,5 6 9 10 16 10—15 1,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,5 5 7 8 14 свыше 15 0,8 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 4,5 5 6 12 4. Детали, изготовленные из листовых слоистых пластмасс, например, из текстолита и гетинакса, не должны иметь сколов, трещин и расслоений, а детали, изготовленные нз слоистых пластиков и покрытые одним из лаков марок МЛ-92, СБ-1С, УР-231, 3-4100 н др., должны иметь блестящую поверхность. Недопуска- ется на деталях наличие пузырей и засохших капель лака. В деталях из электроизоляционных материалов резьбовые отверстия до- пускается выполнять без покрытия. 5, У деталей, изготовленных из листовых слоистых прессованных материа- лов, для устранения сколов у поверхности листа по контуру и в отверстиях до- пускается обработка фасок под углом 45°, размеры фасок (в мм) указаны в табл. 9.2, 192
Таблица 9.2 Толщина мате- риала, мм До 1.5 1,5—5 5—10 10—20 20—30 30—80 80—120 Свыше120 Размер фаски, мм 0,3 0,5 1,0 1.5 2,0 3,0 4,0 5,0 9.5. Детали из кожи, войлока, текстиля, картона, бумаги, слюды, стекла и древесины 1. Допуски иа расстояния между центрами отверстий и расстояния от базы до центра отверстий у деталей из кожи, текстиля, войлока и бумаги контроли- руются размерами оснастки. 2. Детали, изготовляемые иа слюды, должны удовлетворить требованиям ГОСТ 10698—63. 3. Стекло, предназначенное для изготовлении деталей, выбирается в соот- ветствии с выполняемой функцией по ГОСТ. В деталях иа стекла во избежание сколов, сиимаютси фаски с двух сторон) размер фасок 0,2—0,5X45°. 4. Влажность древесины для изготовления деталей не должна превышать 15%, а фанеры — 10%. Качество файеры и слоистой клееной древесины для деталей должно удовлетворять требованиям ГОСТ 3916—69 и ГОСТ 9620—61. 9.6. Детали из резины У деталей из резины допуски на расстояния между центрами отверстий и рас* стояния базы до центра отверстий контролируются проверкой соответствующиа размеров оснастки. Отклонения от номинальных размеров при обработке деталей нз резины -при- ведены и табл. 9.3. Таблица 9.3 Кянтрелнруемый параметр Допусти- мое откло- нение, им Следы от толкателей и вставок пресс-форм ие должны выступать иад поверхностью деталей, а углубления и вмятины ие должны пре- 0,5 вышать Не допускаются иа резиновых деталях следы от обрезки, зарезы и вырезы в местах обработки заусенцев: — при толщине стенок до 5 мм, более — при толщине свыше 5 мм, более Наплыв резины на арматуру в виде пленки допускается толши- 0,5 1.0 ной ие более Допускаются точечные включения других материалов, кроме ме- таллических частиц, н следы от выпадения включений иа поверхно- стях резиновых деталей у деталей 0,3 с толщиной Степок до 5 мм, глубиной до с толщиной стенок свыше 5 мм, глубиной до По месту разъема пресс-формы у резиновых деталей допуска- 0,2 0,5 ются втянутые заусенцы и ужимы величиной до Допускаются на поверхности резиновых деталей углубления и возвышенности в отдельных местах (пузыри, следы от форм, от вы- едания паром, недопрессовка и т. п.) для изделий 1.0 толщиной до 5 мм, не более 0,3 толщиной свыше 5 мм, не более 0.5 193
Продолжение табл. 9.3 Контролируемый параметр Допусти- мое откло- нение, мм Если нет особых требований в чертежах и ТУ на изделия, то до- пускается отслаивание резины от арматуры глубиной до 1—4 Допускается просвет арматуры иа деталях с толщиной стенки не 1.0 более На поверхности резиновых деталей допускаются следы от талька, парафина и пластификаторов Могут иметь утяжку и бочкообразность детали, изготовленные из резины методом иырубкн. 9.7. Сборочные единицы механических конструкций ЭВМ В ЭВМ наибольшее распространение имеют неподвижные и лишь частично подвижные соединения. Рассмотрим общие технические требования к сборочным единицам н особенности требований к каждому типу соединений. 1. На сборку поступают только те детали, которые нзготоилены в полном соответствии с чертежами, а комплектующие изделия имеют клеймо ОТК или паспорт с отметкой о выполненном входном контроле. Антикоррозионные покрытия на поверхностях сборочных единиц должны удовлетворять требованиям нормалей: а) для покрытий, наносимых электролитическим, химическим и анодиза- ционным способами; б) для лакокрасочных покрытий; в) антикоррозионные покрытия сварных швов. В сборочные единицы недопустимо попадание металлической стружки, опи- лок, ворса н других частиц. 2. К неразъемным соединениям предъявляются следующие основные тре- бования: а) Все неразъемные соединения (заклепочные, прессовые и т. п.) должны работать без качки и проворачивания деталей друг относительно друга; б) Крепежные резьбовые соединения должны быть плотно и равномерно затянуты и предохранены от самоотиинчивания в соответствии с видом стопоре- ния по нормали, если нет других указаний в чертеже. Резьбовые крепежные детали перед сборкой смазываются смазкой ЦИАТИМ- 221 ГОСТ 6267-59 или другими смазками, если они не стопорятся грунтом нли краской. в) Грани головок болтов и гаек, а также шлицы в головках винтов не долж- ны быть сорваны и смяты. г) Крепежные резьбовые отверстия должны быть предохранены от попадания лакокрасочных покрытий. д) Заклепки должны плотно стягивать соединяемые детали, а головкн за- клепок должны иметь правильную форму. Заусенцы не допускаются. Зазор между соединяемыми деталями в зоне заклепки, разной двум диаметрам головки, недопустим. Вмятины вокруг Головок заклепок не должны превышать по глубине 0,2 мм и не должны располагаться за пределамн условной окружности, равной трем диаметрам головки заклепки. е) Развадьцоиываемые детали, как например, пустотелые и полупустотелые заклепки, резьбовые и нерезьбовые втулки н др. — не Должны иметь более двух радиальных разрывов, а заусенцы недопустимы. В местах развальцовки деталей из изоляционных материалов (гетииакса, текстолита, карболита и т. п.) расслое- ния не допускается. Вокруг места развальцовки допускаются осветленные участки шириной до 1 мм. ж) Места клепки, развальцовки, расчеканки покрываются лаком АК-ИЗФ или другим бесцветным лаком в соответствии с нормалью, если нет других ука- заний в чертеже. 194
з) Шрифтовые соединения выполняются в соответствии с требованиями нор- мали. я) Сварные соединения выполняются в соответствии с нормами. 3. К подвижным соединениям предъявляются следующие основные требо- вания: а) Откидные, выдвижные и съемные части сборочных единиц ЭВМ должны свободно откидываться, выдвигаться, сниматься и устанавливаться на свое преж- нее место, обеспечивая при этом совпадение имеющихся крепежных и других соединений, а подвижные части сборочных единиц ЭВМ (каретки, ползуны и т.п.) должны перемещаться плавно без заеданий и перекосов. Допускается засветление цинкового, кадмиевого и анодного покрытий н почернение поверхностей, покрытых химическим токопроводным оксидирова- нием. б) Детали передачи и ограничении движения, как, например, валики, махо- вички, рукоятки, звездочки, зубчатые колеса и т. п. — должны обеспечивать плавное вращение, без рывков и заеданий. Шум при равномерном движении ме- ханизмов допускается мойотонным. в) Фиксаторы и другие стопорные устройства должны четко фиксировать требуемое положение связанных с ним элементов конструкции. г) Ручки управления и регулировки, посаженные иа оси, не должны прово- рачиваться и качаться. д) Стопорные устройства конструкции (цанги, зажимы, пружины, стопор- ные винты и т.п.) должны обеспечивать неподвижное положение фиксируемых осей. е) Зубчатые передачи и подшипниковые узлы изготавливаются в соответст- вии с нормалью отрасли, если нет других указаний в чертеже. ж) Обращение с прецизионными шарикоподошипннками (расконсервация, сборка, монтаж, смазка и т. п.) регламентируется инструкциями Всесоюзного научно-исследовательского института подшипниковой промышленности. з)_ Подвижные регулируемые дисковые шкалы при отпущенных зажимных устройствах должны свободно проворачиваться на своей оси. Зазор между индек- сом и шкалой не должен превышать 0,5 мм, но в то же время не должно быть трения визира о шкалу. Подвижные дисковые шкалы не должны иметь радиального и торцевого биения более чем 0,3 мм (если нет других указаний в чертеже). н) В штурвалах и рукоятках допускается: — торцеиое биение ие более 0,5 мм на радиусе 50 мм, — эксцентриситет до 0,5 мм (если нет других указаний в чертеже). к) Величины моментов, необходимые для вращения отдельных кинемати- ческих цепей, прикладываемые к входным валикам или рукояткам механизмов, а также величины мертвых ходов и.ошибок перемещения (если предусмотрена их проверка) должны соответствовать величинам, указанным в кинематических схемах или сборочных чертежах. Г Л А В А 10 КОНСТРУКТИВНЫЙ МОДУЛЬ 1-го УРОВНЯ 10.1. Общие сведения К конструктивному модулю 1-го уровня принято относить! — монолитные интегральные схемы; — гибридные интегральные схемы; — специальные элементы ЭВМ в модульном и мнкромодульном исполнении; — дискретные электрорадиоэлементы — триоды, диоды, диодные матрицы, резисторы, конденсаторы и т. п., как в корпусном, так и в бескорпусном оформле- 195
Основным монтажным элементом модулей первого уровня является корпус. Он предназначен для защиты интегральных микросхем от механических, клима- тических и других воздействий. Конструкция корпуса должна удовлетворять следующим основным требо- ваниям: а) защищать полупроводниковые интегральные схемы и элементы гибрид- ных схем от воздействия окружающей среды н механических повреждений, а также обеспечить чистоту среды, окружающей элементы гибридных схем и р-л-переходы; б) обеспечивать удобство и надежность монтажа элементов гибридных схем и кристалла с р-п переходами; в) отводить тепло от микросхемы, размещенной внутри корпуса; г) обеспечивать надежное электрическое соединение элементов схемы и в то же время обеспечивать электрическую изоляцию между токопроводящими эле- ментами; д) обеспечивать надежное крепление корпуса в модулях более высокого уровня; е) обладать коррозионной н радиационной стойкостью; ж) быть простой и дешевой в изготовлении и обладать высокой надежностью. При разработке конструкции корпуса принимаются во вниманве следующие фа кторы: 1) способ герметизации (сварка или пайка — в металлических корпусах; заливка компаундами —в металлополимерных корпусах). 2) сопротивление изоляции между выводами, а также между корпусом и вы- водами; 3) допускаемое тепловое воздействие на микросхему в процессе герметиза- ции; 4) метод монтажа иа печатной плате (ручной, механизированный или авто- матизированный); 5) необходимость обеспечения взаимозаменяемости при монтаже на печат- ной плате корпусов одного типоразмера, но изготовленных различными метода- ми (штамповкой, прессованием и т. п.); 6) влияние технологии изготовления, процесса герметизации и антикорро- зионного покрытия на окончательные размеры корпуса; 7) выводы корпусов должны быть механически прочными. 10.2 . Типы конструкций корпусов интегральных микросхем В последние годы было разработано большое число корпусов разнообразных конструкций. Для обеспечения взаимозаменяемости н ограничения их номенкла- туры проведена унификация типов корпусов, учитывающая основные направле- ния разработок перспективных пленочных, полупроводниковых и гибридных микросхем. Конструкции корпусов могут быть разбиты па ряд групп в зависимос- ти от областей использования, формы и расположения выводов, используемых материалов. 1. Корпуса делятся на две группы: широкого применения (практически без ограничения) и ограниченного применения. Кроме того, конструкции корпусов делятся на корпуса для тонкопленочных и полупроводниковых микросхем и тол- стопленочных гибридных микросхем (табл. 10.1). Технические характеристики корпусов, используемых в тонкопленочных и полупроводниковых микросхемах, приведены в табл. 10.2. 2. По используемому материалу корпуса подразделяются на: металлические, металлостеклянные, стеклянные, металлокерамические, керамические, пласт- массовые и металлополимерные. К металлостеклянным корпусам относятся корпуса, изготовленные из ме- таллического основания с выводами, изолированными стеклом. Герметизация выводов в металлостеклянных корпусах осуществляется стеклянными бусами нли стеклотаблетками. Бусой изолируется каждый вывод в отдельности, а стекло- таблеткой — группа выводов. Стеклянными называются корпуса, основания которых изготовлены из стек- ла с впаянными в стекло выводами. Крышки у таких корпусов могут быть как стеклянными, так и металлическими. 196
Таблица 10.1 Тип корпуса для гибридных тонкопленоч- ных и полупроводниковых микросхем Тип корпуса для гибрид- ных толстопленочных микросхем без ограничении ограниченное использование I01CT14-1 Тропа К-150 К-151 101МС14-1 Посол К-153 К-156 252МС15-2 Пенал 252МС15-1 252МС15-3 Акция 253МС15-1 252МС14-1 401МС8-2 401МС12-1 301ПЛ14-1 Вага 1Б 254 ВМС 15-1 К-407 К-206-1 К-206-II В металлокерамических корпусах керамическая подложка является осно- ванием. Керамические корпуса изготовляются из керамики с герметизацией выво- дов стеклоэмалью или стеклоприпоем. Пластмассовые корпуса изготавливаются из пластмассы с выводами, впрес- сованными в процессе литья или герметизации. К металлополимериым корпусам относятся корпуса, в которых для защиты интегральных микросхем используется металлическая крышка, а выводы герме- тизируются заливкой компаундом. Конструктивное оформление корпусов интегральных микросхем приведено в табл. 10.3. Корпуса микросхем, используемых в ЭЦВМ, принято делить на две группы: корпуса, примеииемые без ограиичеиия, и корпуса ограниченного применения. При конструировании современных ЭЦВМ используется восемь типов кор- пусов без ограничения и пять ограниченного применения. Рассмотрим особен- ности каждой группы корпусов. Корпуса, применяемые без ограничения. Стеклянный корпус 101СТ14-1 изображен иа рис. а в табл. 10.3, тонкими линиями на нем показана технологическая рамка. В корпусе размещается полу- проводниковая интегральная микросхема. В металлостеклянном корпусе типа 101МС14-1 (рис. б) содержится полупро- водниковая интегральная микросхема. Металлостеклянные корпуса типов 252МС15-2 и 252МС15-3 (рис. в) содержат в своем составе интегральные гибридные тонкопленочные схемы. Допустимые от- клонения размеров между двумя любыми выводами составляют ±0,2 мм. Для корпуса 252МС15-2 hmax = 4 мм, т^п = 2,5 мм, а для корпуса 252МС15-3 ^тах 1=1 3,2 MM, /ij min --3 2,05 мм. В металлостекляииом корпусе 252МС14-1 (рис. г) размещается полупровод- никовая интегральная микросхема. Металлостеклянный корпус 401МС8-2 (рис. д) содержит в своем составе полупроводниковую интегральную микросхему. В металлостекляниый корпус 401М12-1 (рис. е) размещается полупроводни- ковая интегральная микросхема. Пластмассовый корпус 301 ПЛ 14-1 (рис. ж) содержит наиболее распростра- ненную микросхему в изделиях ЕСЭВМ. Отклонение размеров между осями двух любых выводов составляет: для корпусов 101CTI4-1 и 1О1МС14-2 в пределах ±1 мм; для корпусов 252МС14-1, ЗО1ПЛ14-1 — в пределах ± 0,2 мм; для корпусов 401МС8-2, 40IM12-1 — в пре- делах ±4°. 197
Таблица 10.2 Техническая Обозначение корпуса без ограничения использование ограниченное 101СТ14-1 252МС15-3 252МС15-2 101МС14-1 252MCI4-1 401МС8-2 401МС12-1 301ПЛ14-1 Тропа 1 Посол Пенал Акция Вага 1Б характеристика Масса (г) не более Максимальный раз* мер эоны крепления 0,4 1.6 1,9 0,52 3 ,3 1,25 1 . 4 0,9 1,5 1.1 2.5 1.8 4 платы bxl или d, мм Сопротивление изо- ляции при напряже- нки 100 В (Ом) не 2X5 6,8Х X 14,7 6,8х X 14 .7 2X4 8,2х X 16,2 3,0 3.5 1 ,8х X 1.8 — 6.8Х Х6.8 8,1 X X 20,1 10,1 X X 16. 1 — более Расчетная мощность рассеяния (Вт) при температуре окружа- 10’ 10’ 10’ 10’ 10’ 10’ 10’ 10’ 10’ 10’ Ю8 Ю8 Ю8 со ос ющей среды+20°С Герметичность (до- пустимое натекание после герметизации корпуса), л. мк/с Рабочий диапазон 0,2 6, IX X ю-6 1.5 5 - 1 0 —5 1 .5 5. 10“5 0.3 6 , 1 X X 10‘6 1,5 5 - 10"5 0,4 6, 1 X ХЮ’* 0.5 6,1 X X 10~6 0.54 0.3 1.0 5-10-5 0.6 0.5 2 5*1 О’"6 температур» ®С Способ крепления платы к основанию — 60 + 125 — 60 + 125 — 60 + 125 — 60 + 125 — 60 + 125 — 60 + 125 — 60 + 125 — 60 + 70 — 60 + 70 — 60 X 125 -60 + 70 — 60 + 125 — 60 + 140 корпусе Способ герметиза- ции корпуса после ус* Клей ХОЛОДА отверденн ого я Клей холодного отпердения, пайка эвтектическими припоями Пайка эвтекти- ческими припоя- ми Клей холе 1ДИОГО ОТВ ердения тановкн платы Пайка Контактная (конденсаторная) евврка Опрев- совка эпоксид- ным компаун- дом Заливка компаун- дом Контак- тная (конден- сатор- ная) сварка Заливка компаун- дом Арго- ио ду- говая евврка
с© со Корпуса, применяемые без ограничения Таблица 10.3 Тонкими линиями показана технологиче- ская рамка Тип корпуса, материал, микросхема Стеклянный корпус 101CT14-I полупроводниковая интегральная микросхема (а) Металлостеклянный корпус I0IMC14-1» полупроводниковая интегральная микросхема (б) Металлостеклянные корпуса 252МС15-2 , 252МС15-3, интегральная гибридная тонкопленочная схема («) Предельные отклонения размеров между осями двух любых выводов ±0,1 мм ±0,1 мм ±0.2 мм
to Продолжение табл. 10.3 QJmax 7,5*0,2 r Тнп корпуса, материал, микросхема Металлостеклянный корпус 252МС14-1, гибридная тонкопленочная интеграль- ная микросхема (г) Металлостеклянный корпус 401МС8-2, полупроводнико- вая интегральная микросхема (д) Металле стеклянный корпус 401 MCI2-1, полупровод- никовая интегральная микросхема (е) Пластмассовый корпус 301 ПЛ 14- (ж) Предельные от- клонения размеров между осями двух любых выводов ±0,2 мм ±4' ±4" ±0.2 мм
Продолжение табл. 10.3 с Корпуса ограниченного применения 1 ил корпуса. материал, микросхема ,Ме1аллополимерный корпус «Тропа», гибридная толе топлеиочная интегральная микросхема (в) Металлостекляниын корпус «Посол», гибридная тонкоп- леночная и толстопленочная интегральная микросхема (и) Металлополимерный корпус «Пенал», гибридная тонкопленочная интег- ральная микросхема (к) Предельные отклонения размеров между осями двух любых выводов ±0,1 мм ±0,2 мм ±0,1 мм
Продолжение табл. 10.3 ьэ о ьэ Г 2 3 k S 6 7 8 9 Тип корпуса, материал, микросхема Металлополимерный корпус «Акция», гибридная тонкопленочная интегральная микросхема (л) Металлостеклянный корпус «Вага 1Б», гибридная тонкопленочная интегральная микросхема (л) Предельные отклонения размеров между осями двух любых выводов ±0,1 мм ±0.2 мм
Корпуса ограниченного применения. В металлополимерном корпусе типа «Тропа» (см. рис. а) размещается гиб- ридная толстопленочная микросхема. ' Металлостеклянный корпус типа «Посол» (рис. и) содержит в своем составе гибридную тонкопленочную или толстопленочиую микросхему. В металлополимерном корпусе типа «Пенал» (рис. к) размещается гибридная тонкопленочная интегральная микросхема. Металлополимерный корпус типа «Акция» (см. рис. л) содержит в своем составе гибридную тонкопленочную интегральную микросхему. В металлостекляином корпусе типа «Вага 1Б» (рис. м) расположена гибрид- ная тонкопленочная интегральная микросхема. Предельные отклонения размеров между осями двух любых выводов находят- ся в следующих пределах: для корпусов «Тропа», «Пеиал», «Акция»— ±0,1 мм, а для корпусов «Посол», «Вага 1Б» — ±0,2 мм. 3. Форма корпуса и расположение выводов. Корпуса интегральных микро- схем принято делить на четыре типа в зависимости от формы проекции тела кор- пуса на плоскость основания и расположения выводов корпуса (табл. 10.4). Таблица 10.4 Тип Форма проекции тела корпуса иа плоскость основания Раеположение проекции выводов на плоскость основания Расположение выво- дов относительно плоскости основавия 1 Прямоугольная В пределах проекции тела кор- пуса Перпендикулярное 2 То же За пределами проекции тела корпуса То же 3 Круглая В пределах проекции тела кор- пуса по окружности • » 4 Прямоугольная За пределами проекции тела корпуса Параллельное Расположение выводов рассматривается на длине L. Если длина тела кор- пуса равна его ширине, допускается круглая форма проекции тела корпуса на плоскость основания в пределах установленных габаритных размеров при сохра- нении присоединительных размеров. 4. Параметры корпусов специальных элементов приведены в табл. 10.5. 5. Дискретные навесные элементы: диоды, диодные матрицы, триоды, со- противления, конденсаторы и др. — должны быть малогабаритными. Таблица 10.5 Параметр конструкции Величина параметра, мм Число выводов Шаг выводов Число рядов выводов Расстояние между рядами Максимальный диаметр выводов Фиксированное расстояние от плоскости печат- ной платы до корпуса элемента Максимальная высота корпуса над платой Любое Кратный 2,5 2 7,5±л 2,5, где л=0.1,2,3, ... 0,6 2,0 9,5 (рекомендуемая) 203
10.3 . Габаритные и присоединительные размеры корпусов интегральных микросхем По габаритным и присоединительным размерам типы корпусов подразделяют- ся на типоразмеры. В обозначение типоразмера включается индекс «К» (корпус) и двузначное число, обозначающее порядковый номер типоразмера, например К151, К403, К469. Габаритные и присоединительные размеры указываются на чертежах без учета специальных элементов или устройств для дополнительного отвода тепла от корпусов микросхем. Специальные элементы или устройства и способы их крепления указываются в технической документации на конкретные микросхемы. В дальнейшем изложении будут использованы следующие обозначения: Л2 — высота тела корпуса; 0а — диаметр окружности расположения осей выводов; L —длина вывода, пригодная для монтажа; £-1 —длина вывода, непригодная для монтажа; Lt — зона вывода,' обеспечивающая гарантийный зазор между плоскостью основания корпуса и установочной плоскостью; Ь — ширина вывода прямоугольного сечения на длине L; bi — ширина вывода прямоугольного сечения на длине Lt', 0Ь — диаметр вывода иа длине L; 0&1 — диаметр вывода на длине Lj (или диаметр окружности, описанной вокруг прямоугольного сечения вывода, на длине Lj) 062 — диаметр окружности, описанной вокруг прямоугольного сечения вывода, на длине L; С — толщина вывода прямоугольного сечения на длине L; Ci — толщина вывода прямоугольного сечения на длине Lt; D — длина тела корпуса; 0D — диаметр тела корпуса; Е — ширина тела корпуса; е — шаг выводов; ei- е2 — расстояние между рядами выводов; Еа — зона Вывода, в пределах которой установлено смешение плоскостей симметрии выводов от номинального расположения; Ьр — зона вывода, в пределах которой установлено смещение плоскостей симметрии выводов от номинального расположения; Q2 — высота, определяющая место выхода вывода; г1> г2 — расстояние от возможного номинального расположения оси (пло- скости) симметрии крайних выводов до края тела корпуса; ! — ширина механического ключа; k — длина механического ключа; h — высота (или глубина) механического ключа; MD — общая длина корпуса. Габаритные размеры, обозначаемые буквами Е, D, Аг и MD, не определяют конфигурацию корпуса. Рассмотрим параметры конструкции корпуса: Шаг выводов для корпусов разных типов выбирается из табл. 10.6. В попе- речном сечении выводы корпусов имеют круглую или прямоугольную форму. По длине вывода допускается переход от одной формы сечения к другой. Размеры поперечного сечения выводов принимаются с учетом толщины покрытия. Раэме- Таблица 10.6 Тип корпуса Шаг выводов, мм 1,2 2,5 4 1,25 3 под углом 30 и 45° ры поперечного сечения выводов опре- деляются нз табл. 10.7. Корпуса типа 1. а) Габаритные и присоединительные размеры корпусов типоразмеров КЮ1 — К142 выбираются нз табл. 10.8 и 10.9 и по чертежу рис. 10.1. В этих и после- дующих таблицах типоразмеры корпу- сов, не заключенные в скобки, при вы- боре являются предпочтительными. 204
Т а б л и ц а 10.7 Поперечное сечение Колебание диаметра, мм В обоснованных случаях» увеличи- вается до, мм При расстоянии между соседними выводами, мм Круглое Прямоугольное 0,3—0,5 0,4—0,6 (описанная окружность) 0,6 1,2 0,7 1,3 2,5 не менее 5 2,5 не менее 5 Таблица 10.8 Обозиаче- Значение, мм Обозиаче- Значение, мм ине раз- иаимень* иомииаль- иаиболь- ине раз- наимеиь- «омниаль- ванболь- мера шее ное шее шее ное шее ь о,3 0,5 е 2,5 0Ь 0,3 — 0,5 L 3,5 — 8,0 0b, Ь', dg — 1,5 Ц — — 1,0 0Ь2 С 0,4 0,2 — 0,6 0,4 й Л* — — 0,7 2,25 7 М2’1 Вариант М2-1 Рис, 10.1. Корпус тип 1. 205
Т а б л и ц а 10-9 Шифр типоразмера корпуса D, мм Е, мм А„ ММ наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее КЮ1 К.102 15,0 17,0 2,5 4,5 11,5 17,0 14,5 20,0 (кюз) (КЮ4) 5.0 7.0 11,5 17,0 14,5 20,0 К105 К106 7,5 9,5 11,5 17,0 14,5 20,0 (КЮ7) (КЮ8) 10,0 12,0 11,5 17,0 14,5 20,0 К109 КИО 2,5 4,5 11,5 17,0 14,5 20,0 (Kill) (KJ 12) 17,5 19,5 5,0 7,0 11,5 17,0 14,5 20,0 кнз КН4 7,5 9,5 11,5 17,0 14,5 20,0 КП5 КИ6 2,5 4,5 11,5 17,0 14,5 20,0 (К117) (KI 18) 20,0 22,0 5,0 7,0 И.5 17,0 14,5 20,0 КН9 К120 7,5 9,5 11,5 17,0 14,5 20,0 К121 К122 22,5 24,5 10,0 12,0 11,5 17,0 14,5 20,0 (К123) К124 2,5 4,5 П,5 17,0 14,5 20,0 (К125) (К 126) 25,0 27,0 5,0 7,0 11,5 17,0 14,5 20,0 (К127) (К128) 7,5 9,5 11,5 17,0 14,5 20,0 (К129) (К130) 30,6 32,0 2,5 4,5 11,5 17,0 14,5 20,0 (К131) (К132) 5,0 7,0 11,5 17,0 14,5 20,0 (К 133) (К134) 7,5 9,5 11,5 17,0 14,5 20,0 (К135) (К136) 10,0 12,0 11,5 17,0 14,5 20,0 (К137) К138 (К 139) (К 140) 2,5 4,5 11,5 17,0 14,5 20,0 50,0 52,0 5,0 7,0 11,5 17,0 14,5 20,0 (К141) К142 7,5 9,5 11,5 17,0 14,5 20,0 206
б) Габаритные и присоединительные размеры корпусов типоразмеров К150— К160 выбираются в соответствии с рис. 10.2 — 10.4 из табл. 10.8 и 10.10. Таблица 10.10 Шифр типоразмера корпуса D, мм Е, мм Л2> мм наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее (К 150) 7,5 9,5 12,5 14,5 3,о 5,0 К151 (К 152) К153 (К 154) К155 (К 156) 17,5 19,5 5,5 7,5 20,0 22,0 3,0 5,0 5,5 7,5 27,5 29,5 3,0 5,0 5,5 7,5 3,0 5,0 К157 (К158) (К 159) (К 160) 37,5 39,5 5,5 7,5 57,5 59,5 3,0 5,0 5,5 7,5 Z х . в В Рис. 10.2. Корпус тип 1. Рис. 10.3. Корпус тип I. Корпуса типа 2. а) Габаритные и присоединительные размеры корпуса типоразмеров K20I — К237 выбираются из табл. 10.11 н 10.12 в соответствии с рис. 10.5. Здесь и в по- следующих таблицах разность действительных размеров и должна быть не менее 0,2 мм. 207
Таблица 10.11 Обозначе- ние раз* мера Значение» мм Обозначе- ние раз- мера Значение, мм наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее ь 0,3 0,5 02 с Л 1,0 —. 1,5 L 3,5 — 5,0 0Ь .0,3 — 0,5 к — — 1,0 0Ь2 0,4 — 0,6 La — — 0,7 С 0,15 0,4 L, 0,8 — 1,8 е — 2,5 — г 2,25 Таблица 10.12 Шифр ти- поразмера корпуса D ММ Е ММ et, мм А, ММ наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее номиналь- ное наимень- шее наиболь- шее К201 6,0 7,5 7,5 0,5 4,0 К 202 К203 (К204) 17,5 19,5 7,5 12,5 12,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 К 205 К 206 (К207) 12,5 17,5 17,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 К208 К209 (К210) 27,5 29,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К211) К212 (К213) 7,5 12,5 12,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К214) К215 (К216) 37,5 39,5 12,5 17,5 17,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К217) К218 (К219) 22,5 27,5 27,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К220) К221 (К222) 12,5 17,5 17,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5.0 7,5 (К223) К224 (К225) 47,5 49,5 22,5 27,5 27,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К226) К227 (К228) 32,5 37,5 37,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К229) К230 (К231) 50,0 52,0 12,5 17,5 17,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К232) К233 (К234) 57,5 59,5 22,5 27,5 27,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К235) К 236 (К237) 32,5 37,5 37,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 208
I M2-1 Рис. 1П.4. Корпус тип С 209
б) Габариты и присоединительные размеры корпусов типоразмеров К240— К245 выбираются из табл. 10.13 и 10.14 в соответствии с рис. 10.6. Таблица 10.13 Обозначе- ние раз- мера Значение, мм Обозначе- ние раз- мера Значение, мм наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее ь 0,3 0,5 2,5 by — — 0,8 <?3 с — л2 0b 0,3 — 0,5 L 3,5 —• 5,0 0b2 0,4 — 0,6 Ly — — 1,0 С 0,2 0.4 La — — 0,7 е 2,5 — z — — 2,25 Таблица 10.14 Шифр типораз- мера корпуса D, мм Е, мм е2, мм Аг, мм наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее номиналь- ное наимень- шее наиболь- шее (К240) К241 (К242) 17,5 19,5 7,5 12,5 12,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 (К243) К244 (К245) 30,0 32,0 15,0 20,0 20,0 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7,5 Рис. 10.6. Корпус тип 2, 210
в) Габариты и присоединительные размеры корпусов типоразмеров К260— К274 выбираются из табл. 10.15 и 10.16 в соответствии с рис. 10.7. Таблица 10.15 Обозначе- ние размера Значение, ММ Обозначе- ние размера Значение, мм' наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее ь 0,3 0,5 с л4 bi 1,0 — 1.5 L 3,5 — 5,0 0b О.з — 0,5 М — — 1,0 0ъ2 0,4 — 0,6 La — — 0,7 С 0,2- 0,4 Т-2 0,8 — 1,8 е — 2,5 — Z, Zj — — 2,5 Таблица 10.16 Шифр типо- размера корпуса D. Е, мм мм мм наименьшее наибольшее номинальное наименьшее наибольшее (K2G0) К261 (К262) 17.5 22,5 22,5 0,5 3,0 5,0 2.5 5,0 7,5 (К263) К264 (К265) 27,5 32,5 32,5 0,5 3,0 5.5 2,5 5,0 7,5 (К266) К267 К268 37,5 42,5 42,5 0,5 3,0 5.5 2,5 5,0 7,5 (K2G9) (К270) (К271) 47,5 52,5 62,5 0,5 3,0 5.5 2,5 5.0 7,5 <К272) <К273> К274 67,5 62,5 62,5 0,5 3,0 5,5 2,5 5,0 7.5 211
Корпус типа 3. Габариты и присоединительные размеры корпусов типоразмеров К301 — К302 выбираются из табл, 10.17 и10.18 в соответствии с рис. 10.8. Таблица 10.17 Обозначе- ние размера Значение, мм Обозначе- ние размера Значение, мм наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее 0а 0Ь 0b, /1 / 0,3 0,3 0,7 5,0 0.5 1,0 0,8 0,9 k L Lt La 0,6 6,5 — 1,0 21,0 1,0 0,7 Таблица 10.18 Швфр типоразме- ра корпуса Аг, мм наименьшее наибольшее кзо1 К 302 3,0 5.5 5,0 7,5 РИС. 10.8. Корпус тип 3. 212
Таблица 10.19 Обозначе- • ние размера Значение, мм Обозна - чение размера Значение, мм наимень- шее номи- нальное наиболь- шее наимень- шее номи- нальное наиболь- шее ь 0,3 0,5 Q с bl — — 1,0 L 3.5+Q, — с 0,05 — о,3 Li — — 0,5 Cl С —, л2 Lp — — 0,7 е — 1,25 г — — 1,0 Таблица 10.20 Шифр типоразмера ко рпуса D, мм Е, мм Ал, мм наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее К401 К402 7,5 10,0 10,0 12,0 5,0 7,5 7,0 9,5 0,5 2.5 К403 (К404) 12,5 14,5 22,5 24,5 3.0 5,5 5,0 7,5 К405 (К406) (К407) (К408) 17.5 19,5 10,0 12,0 3,0 5,5 5,0 7,5 22,5 24,5 3,0 5,5 5,0 7,5 К409 (К410) К411 К412 22,5 24,5 10,0 12,0 3,0 5,5 5,0 7,5 22,5 24,5 3,0 5,5 5,0 7,5 К413 (К414) 30,0 32,0 15,0 17,0 3,0 5,5 5,0 7,5 (К415) (К416) 27,5 29,5 37,5 39,5 3,0 5,5 5,0 7,5 К417 К418 (К419) (К420) 32,5 34,5 22,5 24,5 3,0 5,5 5,0 7,5 55,0 57,0 3,0 5,5 5,0 7.5 К421 К422 35,0 37,0 22,5 24,5 3,0 5,5 5,0 7,5 К423 (К424) 52,5 54,5 22.5 24,5 3,0 5,5 5,0 7,5 К 425 (К426) 52,5 54,5 37,5 39,5 3,0 5,5 5,0 7,5 213
Корпус типа 4. а) Габариты и присоединительные размеры корпусов типоразмеров К401— К426 выбираются из табл. 10.19 и 10.20 в соответствии с рис. 10.9. Рис. 10.9. Корпус тип 4. Для типоразмера К401 предпочтительным является размер Z>max = 9,5 мм. б) Габариты и присоединительные размеры корпусов типоразмеров К440— К441 выбираются из табл. 10.21 и 10.22 в соответствии с рнс. 10.10. Таблица 10.21 Обозначе- ние размера Значение, мм Обозначе- ние размера Значение, мм наимень- шее номнналь- ное наиболь- шее наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее ь о,3 0,5 Q с л, bi — — 1,0 L 3, — с 0,05 — 0,3 М — — 0,5 С1 С — А, Др — — 0,7 е — 1,25 — — 9,5 Таблица 10.22 Шифр типоразмера корпуса D. ММ Е, ММ А 2, мм наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее наимень- шее наиболь- шее К440 5,0 7,0 2,5 4,5 0,5 2,5 К44! 5,0 7,0 5,0 7,0 214
Рис. 10.10. Корпус тип 4, Таблица 10.23 Обозначе- ние размера Значение, мм Обозна- чение размера Знамение, мм наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее наимень- шее номиналь- ное наиболь- шее ь 0,3 0,5 q2 с Лг Ьх — 1,0 L 3,5+Q2 — С 0,05 — о.з Li — — 0,5 с. С — Л, Lp — — 0,7 е — 1,25 — г, Z! — — 1,0 Таблица 10,24 Шифр- типораз- мера корпуса D, Е, мм А*, мм наименьшее наибольшее наименьшее наибольшее К460 (К461) 17,5 19,5 3,0 5,5 5,0 7,5 К462 (К463) 27,5 29,5 3,0 5,5 5,0 7,5 К 464 К465 37,5 39,5 3,0 5,5 5,0 7,5 (K4G6) (К 467) 47,5 49,5 3,0 5,5 5,0 7,5 (К468) К 469 57,5 59,5 3,0 5,5 5,0 7,5 215
в) Габариты и присоединительные размеры корпусов типоразмеров К460— К469 выбираются из табл. 10.23 и 10.24 в соответствии с рис. 10.11. Рис. 10.11. Корпус тип. 4, 10.4. Подложки, платы и контактные площадки гибридных интегральных пленочных микросхем Размеры подложек и плат, а также размеры и расположение контактных площадок для внешних выводов гибридных интегральных схем приведены с уче- том требований автоматизированного производства. а) Типовая конструкция подложки — прямоугольная пластина изображена на рис. 10.12, а размеры подложки выбираются из табл. 10.25. Рис. 10.12. Подложка. $ Таблица 10.25 н. ММ L, мм .S', мм номинальный размер предельное отклонение номинальный размер предельное отклонение номинальный размер предельное отклонение 48 60 96 —0,3 60 96 120 -0,3 0,6 —0,1 216
Выбор типоразмера подложки для реализации конкретной гибридной микро- схемы производится на основании расчета площадей, занимаемых пленочными и навесными элементами с учетом технологических зон установки и коэффициента заполнения площади подложки (fe > 0,5). Типоразмер подложки уточняется в процессе конструирования. б) Типовая конструкция платы гибридной микросхемы изображена на рис. 10.13, а ее раз- меры выбираются из табл. 10.26. Размеры плат микросхем образуются делением сторон подложки (заготовки) или той ее части, которая остается за вычетом обрезаемых технологических полей. в) Минимальные размеры контактных площа- док для внешних выводов приведены на рис. 10.14 и равны; Hmtn •= 0,8 мм, Lmtn = 1,2 мм, а рассто- яние до краев Cmtn = 0,1 мм. Рис. 10.14. Размеры контакт- ной площадки для внешних Контактные площадки располагаются равно- выводов, мерно вдоль края печатной платы и выбираются с учетом шага расположения выводов корпуса. Возможные варианты распо- ложения контактных'площадок приведены на рис. 2.1 Минимальное расстояние от края печатной платы до контактных площадок выбирается из табл. 10.27. Таблица 10.26 Н мм L, мм S. мм Типоразмер корпуса*) номинальный размер допуск номинальный размер ДОПУСК номинальный размер допуск 8 15 252МС15-2 252МС15-3 8 ±0,05 17 ±0,05 0,6 —0,1 252МС14-1 8 8,2 10 20 8,2 16 «Пенал» «Посол» «Акция» Приводится для справок. Таблица 10.27 Корпус Параметр Н/п in ^tnin | С . ^mtn Для всех типоразмеров корпусов 0,8 1.2 0,1 Для корпуса типа «Посол» 0,6 0,6 0,1 10.5. Большие интегральные гибридные микросхемы Дальнейшим развитием элементной базы ЭВМ с более высоким уровнем ин- теграции являются большие интегральные гибридные микросхемы (более 100 компонентов в одном корпусе). Они выполняются на основе тонкопленочной ком- мутационной платы с использованием навесных активных и пассивных элемен- тов. При проектировании БИГС ориентируются на существующие базовые кри- сталлы интегральных микросхем. Конструкция корпуса БИГС выбирается с учетом: — эксплуатационных требований; — метода компоновки нормализованных корпусов; 217
Таблица 10.28 Типоразмер корпуса Размер ПОДЛОЖКИ, мм 252МС15-1 8X15 253МС15-1 16X15 254БМС15-1 16X20 133МС14-1 10X16 137MC28-I 20X16 соединительные проводники в — требований к размерам корпуса, количеству выводов, обеспечению необ- ходимой мощности рассеяния и других специальиых~требоваиий к гибридным схемам. Конструирование БИГС сводится к выбору типа корпуса, размера подлож- ки и оптимальному расположению элементов микросхемы относительно друг друга. Размер корпуса гибридной интегральной микросхемы определяется из вы- бранного габаритного размера подложки с учетом дополнительных зои для несу- щей конструкции и выводов. В корпусах гибридных микросхем должны быть предусмотрены элементы механического крепления, так как они могут иметь достаточный вес и габариты. Размеры основ- ных типов нормализованных корпусов для БИГС приведены в табл. 10.28. Важным параметром конструкцив БИГС является число слоев коммутационной платы. Повышение слойности коммутационной платы приводит к увеличению числа перекрещива- ний соединительных проводников и к увели- чению числа переходов со слоя иа слой, а эти параметры определяют, в основном, надеж- ность коммутационной пленочной платы. Кро- ме того, для обеспечения минимально возмож- ных электростатических паразитных связей между элементами схемы необходимо, чтобы месте перекрещиваний имели минимальную ши- рину, в то время как обеспечение минимального сопротивления соединитель- ных проводников требует обеспечения их максимально возможной ширины. Таким образом, уменьшеийе слойности за счет увеличения площади коммута- ционной платы, которое сопровождается уменьшением числа перекрещиваний и переходов со слоя на слой, помимо увеличения надежности, снижает слож- ность конфигурации и упрощает профили соединительных проводников, что уп- рощает изготовление коммутационной платы. Расчет параметров БИГС. Параметры конструкции микросхем повышенно- го уровня интеграции, располагаемые на двух слоях платы, могут быть рассчи- таны по следующим формулам. Число вертикальных линий первого слоя (Р1Л), на которых группируются вертикальные соединительные проводники: Р1Л = £(1,8Ч-2,2)Й1У^. (10.1) Число горизонтальных линий Р2л. на которых группируются горизонталь- ные соединительные проводники Р2Л = Е (4,5 4- 5,5) УН. (Ю.2) Общая длина соединительных проводников первого слоя: L1 = (0,067-r 0,110)ft16V, (Ю.З) второго слоя: £2 = (0,090 -j- 0,165) W. (Ю.4) Общая длина шин питания: Ьшп = (т —1)6 + 2/. (Ю.5) Длина шни корпуса: Гшк = (л 4* 1) /+ 26- (10.6) Длина шин питания и корпуса: Гш — (/! 4*3) 1 + (tn +1) 6. (Ю.7) 218
Общая длина всех проводников: L = Z [(0,090 4- 0,165) tf+n+3] + 6 (0,067 4- 0,110) fe^+m + 1. (10.8) Число перекрещиваний шин питания с шинами корпуса: £ш=(т-1)(л-1)«#. (10.9) Число перекрещиваний соединительных проводов второго слоя с шинами питания: = Е (0,090 4-0,165) (т + 1)#. (10.10) Аналогично для первого слоя: F1=E(0,0674- 0,110)Мл+1И. (Ю-H) Общее число перекрещиваний соединительных проводов с шинами питания и корпуса: E11S = £ (0,090 4- 0,165)+(0,067 4- 0,110) Л, (10.12) Общее число перекрещиваний коммутационной платы: £ = -^-+Е (0,090 4- 0,165)+(0,067 4- О.ИО)^ 1/ Д-+(0,064-0,018) (10.13) Число переходов со слоя на слой: Q=(l 4- 1,5) ktN. Число координат, характеризующих коммутационную плату, изготовлен- ную методом фотолитографии: й=8£[21/ЛЛ+й|<Лга + (й+2Ри + 5) # + (0,251 4-0,176Л)]У#«+0,0Ш№,(10.14) изготовленную через маску: k = 8£ [2 У#+ 6,5k ¥n* + (fe + Рв+ 5) # + (0,378 4- 0,264А:)]УN3 + 0,03&№. (10.15) Размеры посадочного места: /1 = 1кр+2(а+0 1 „ (’1 = (’кр+2 (а+с) )’ Минимальные шаги установки кристаллов: /,rmjn = ^i4-ai4-2d1 | (jo hemin =^i + oi+ 2di J Число рядов кристаллов: n = £^/ лгА-1. (10.18) Число столбцов; N т = Е—+1. (10.19) п 219
Минимальные размеры посадочной площади на коммутационной плате: ^im=^i + (aiH-2di) (щ + l)j .JO 2Q) »1П +(«1+24,) («4-3)/' Количество контактных площадок вокруг кристалла, с размерами 1кр и бкр! _ с 2((кр4-&ир4-2а-|-4с) Ркв = £----------—---------- (10.21) Расстояние вдоль большей стороны кристалла, к которой присоединяются выводы (не используемое для размещения контактных площадок); j, 0.5(Ркв—Ра)х (а4~^1) То же вдоль мёньшей стороны; 0» 5 (Ркв — Pg) У (а ~Ь^1) 1 X-{-U Размеры суммарной свободной зоны под крис;аллами; l2 = xm (a-j-di) 1 &2 =£<«(<1-1-^) )* Число слоев вертикальных линий =£ (a,4-rf,) (лР|лЧ-«»Р;л) j “ 0,5 (Ркв—Ра} пт (a-j-dj^ Число слоев горизонтальных линий: £ —. £ («Р;л Н~щР2л) , ] 0,5 (Ркв — Ра) тп (а—|- dj Общее число слоев коммутационной платы; (10.22) (10.23) (10.24) (10.25) (10.26) /? = 2 £ (°1 + dl) ^Рщ+юРгл) , ] 0,5 (Ры — Ра) тп (a-f-dj Размер кристалла: lhp>fe Я(-J-dj 4-О,25Рц (Q-j-d,) —а —2с. Максимальное число столбцов: I— 2d т = Е-----------------------. ^кр 4'2a-f-di-|-2dl4-2c Максимальное число рядов: Ь — 2а — 2d п = Е-----------------------. ^кр+ 2а 4-01 +2di -j-2c Разрешающая способность коммутационной пленочной платы: (10.27) (10 28) (10.29) (10.30) _________________ lb~2(l + b)(a+d)__________________________ (7Кр-|-2а4-2с) (ZKp-}-2a + 2c)+(aI + 2d1) (ZKp4~М + 4а +4с) (10.31) 220
В этих формулах приняты следующие обозначения. а — сторона квадрата контактной площадки; ах — ширина соединительного провода; b и I — ширина и длина подложки; и lt — ширина и длина посадочного места кристалла; Ь2 и I» — размеры свободной зоны посадочного места под кристаллом; Ь3 и 1Я — размеры площади, необходимой для расположения горизонталь- ных и вертикальных соединительных проводов; i'll и — ширина и длина посадочного-места кристалла больших размеров; Ькр и 1кр — ширина и длина кристалла; с — минимально допустимое расстояние от края кристалла до края контактной площадки; d — технологическая зона; di — минимально допустимое расстояние между двумя пленочными элементами; Fix) —целочисленное значение х; hp — шаг установки кристаллов по горизонтали! hrmin—минимальный шаг установки по горизонтали) Л — шаг координатной сетки топологического чертежа; — шаг установки кристаллов по вертикали; Лвт/п — минимальный шаг установки по вертикали) J — уровень интеграции схемы; /э — уровень интеграции элементной базы; i — текущая переменная, принимающая значения от 1 до Nrt', j — текущая переменная, принимающая значения от 1 до Nc; k — число входов (средний коэффициент объединения по входу), уве- личенное на единицу; т — число вертикальных столбцов; л — число горизонтальных рядов кристаллов; N — число кристаллов; A/j — число типовых кристаллов, располагающихся на посадочном месте кристалла большого размера; Р — число задействованных выводов Кристалла; Pi — число проводников в первом слое (вертикальном); Р2 — число проводников во втором слое (горизонтальном); Ра — число выходных контактов в аппаратуре; Pin — число вертикальных линий, иа которых группируются провод- ники первого слоя; Рм — число горизонтальных линий, на которых группируются провод- ники второго слоя; Рсб — число внешних выводов панели; РКв — число возможных контактных площадок вокруг кристалла; Ри — число задействованных выводов интегральной схемы; х — число незадействованных контактных площадок по горизонтали посадочного места; у — число незадействованных контактных площадок по вертикали посадочного места. Нормы и требования при конструировании топологических чертежей БИГС. Пленочные конденсаторы, резисторы и пересечения пленочных проводников от мест установки навесных элементов должны располагаться не ближе 0,5 мм. При приварке проволочного вывода минимальное расстояние от контактной площадки до края навесного элемента 600 мкм. Минимальное расстояние между навесными элементами и между навесными проводниками 300 мкм. Минимальное расстояние между навесным проводником (проволочным вы- водом) и пленочным проводником 200 мкм. Минимально допустимые расстояния между контактными площадками для сварки и пайки 200 мкм. Минимально допустимые размеры контактных площадок для диаметра про- волоки 30—50 мкм (при сварке 150X250 мкм; при пайке 600X500 мкм). Конструктивные ограничения, лимитируемые процессами производства (табл. 10.29). 221
Таблица 10.29 Конструктивные параметр Мшгимальные размеры» ыкы о использо- ванием масок фотолито- графия Расстояние пленочных элементов от края подлож- ки единичного модуля проводников, контактных площадок и диэлек- 700 300 трика обкладок конденсаторов и резисторов 1000 300 Перекрытие для элементов, лежащих в разных 200 100 СЛОЯХ Расстояние от рабочей зоны конденсатора до края 400 100 диэлектрика Перекрытие нижней обкладки конденсатора отно- 200 100 сительно верхней Расстояние пленочных элементов от края под- 700 1500 ЛОЖКИ Расстояние между диэлектриком и контактными 500 100 площадками Размер контактной площадки для присоединения проволочных проводников методом сварки 300x300 300 x300 методом пайки 600X600 600x600 Размер контактной площадки для контроля пле- 300x300 300x300 ночных элементов Расстояние между элементами в одном слое 200 100 в разных слоях 200 100 Расстояние от края отверстий в диэлектрике до э—* 300 резисторов Расстояние между соседними контактными пло- щадками для сварки 200 100 для пайкн 500 500 Ширина пленочного резистора 200 50 ГЛАВА и КОНСТРУКТИВНЫЙ МОДУЛЬ 2-го УРОВНЯ 11.1. Общие сведения Конструктивный модуль 2-го уровня имеет несколько названий, ячейка, плата, «страница» — в «книжном* варианте конструкции, типовой алемеит за- мены (ТЭЗ) — в единой системе ЭВМ. Модуль 2-го уровня предназначен для ус- тановки электрической связи модулей 1-го уровня. Конструктивной основой этого модуля является плата с печатным монтажом. В дальнейшем будем пользоваться следующей терминологией, связанной с печатным монтажом: Печатная плата — изоляционное основание с нанесенным на нем печатным монтажом. Одно- и двухсторонняя плата — плата с одно- или двухсторонним печатным монтажом (ПП). 222
Многослойная печатная плата — несколько спрессованных через склеиваю- щие прокладки печатных слоев, имеющих межслойные соединения или открытый доступ к внутренним слоям (МПП). Печатный слой — печатный монтаж, лежащий в одной плоскости иа изоля- ционном основании и предназначенный для применения в многослойной плате. Печатный монтаж — система печатных проводников, обеспечивающих электрическое соединение элементов схемы или экранирование. Печатная схема — система печатных проводников и печатных электро- и ра- диоэлементов, нанесенная на изоляционное основание. Печатный проводник — участок токопроводящего покрытия, нанесенный на изоляционное основание. Элемент печатного монтажа — проводники (в том числе технологические), контактные площадки, зенковки, экраны, вырезы в экранах, аазоры, отверстия, маркировка н т.п. Печатный элемент— резистор, конденсатор, катушка индуктивности и дру- гие компоненты, получаемые на общем с печатными проводниками изоляционном основании. Навесные элементы — электро- и радиоэлементы, устанавливаемые на пе- чатной плате и имеющие электрический контакт с печатным монтажом. Контактная площадка — участок печатного проводника, предназначенный для электрического присоединения объемных проводников и выводов навесных элементов; при наличии монтажных отверстий этот участок окружает отверстия или примыкает к ним. Контактный переход — токопроводящий участок, обеспечивающий элект- рический контакт между проводниками, находящимися на различных сторонах или слоях платы. Переходное отверстие — контактный переход, выполненный в виде метал- лизированного отверстия, или электрическое соединение между проводниками, расположенными иа разных слоях платы. Металлизированное отверстие — отверстие в печатной плате, на стенки ко- торого нанесен слой металла. Монтажное отверстие — металлизированное или неметаллизированное отверстие, предназначенное для монтажа вывода навесного элемента. Крепежное отверстие — отверстие, предназначенное для крепления платы в блоке или элементов на плате. Технологическое отверстие — отверстие в печатной плате, предусмотренное для технологических целей н используемое при выполнении технологических операций. Координатная сетка — сетка, наносимая на чертеж платы и служащая для определения положения монтажных и переходных отверстий, а также печатных проводников и других элементов платы. Шаг координатной сетки — расстояние между соседними линиями коорди- натной сетки: — для сетки в прямоугольной системе координат — линейный шаг, одина- ковый по горизонтали и вертикали; — для сетки в полврной системе координат — шаг концентрических окруж- ностей и шаг радиальных линий. Узел координатной сетки — точка пересечения линий координатной сетки. Установочная плоскость — плоскость, на которую производится установка корпусов интегральных микросхем. Тело корпуса микросхемы — часть корпуса без выводов, ограниченная га- баритными размерами. Классы плат (А, Б, В) — условное разделение плат на категории по шагу вспомогательной координатной сетки, размерам и плотности монтажа: класс А — пониженная плотность, класс Б — повышенная и В — высокая плотность мон- тажа. 4 Лицевая сторона платы — сторона платы, иа которую устанавливают микро- схемы, навесные элементы, разъемы и т. п. Вспомогательная координатная сетка — условная координатная сетка, оп- ределяющая правила размещения осей печатных проводников, образующих пе- чатную схему или контуры элементов печатного монтажа. На изображение пе- чатных плат вспомогательная сетка не наносится. 223
Окно—вырез в проводящем элементе печатного монтажа вокруг металлизи- рованного отверстия нли контактной площадки, обеспечивающий отсутствие электрического соединения металлизированного отверстия с данным элементом печатного монтажа. Особо малогабаритная плата — плата, размеры которой не превышают 60Х Х90 мм. Малогабаритная плата — плата, размеры которой от 60 X 90 до 120Х 180 мм. Среднегабаритная плата — плата, размеры которой от 120X180 до 200Х Х240 мм. Крупногабаритная плата — плата, размеры которой от 200X240 до 240Х Х360 мм и 300 X 500 мм. Технологический проводник — временный печатный проводник, соединяю- щий отдельные элементы схемы для получении гальванического покрытия, уда- лиетси или разрывается после гальванизации. Свободные места — участки печатной платы, где при размещении проводни- ков могут быть выдержаны рекомендуемые значении ширины проводников и рас- стояний между проводниками и контактными площадками. Узкие места — участки печатной платы, где при размещении проводников ширина проводников, расстоииия между проводниками и контактными площад- ками выполняются меньшими, чем рекомендуемые (вплоть до минимально до- пустимых). Кабель гибкий печатный (ГПК) — совокупность печатных проводников, расположенных параллельно друг другу в ОДНОЙ плоскости иа электроизоля- ционном гибком основании. Кабель тканый плетеный — система объемных проводов, расположенных параллельно друг другу в одной плоскости и скрепленных нитями, ткацким методом или методом плетении. По оформлению конструкции платы с печатным монтажом принято делить на две группы! двухсторонние печатные платы и многослойные печатные платы (МПП). Платы с печатным монтажом, а особенно МПП, представляют собой сложные изделии, для изготовления которых, в зависимости от технологии, требуются более сотни различных материалов, а также применение сложного комплекса пре- цизионного оборудования, оснастка и длительный цикл изготовления. Печатный монтаж в ЭВМ повышает их надежность и обеспечивает воспро- изводимость параметров от образца к образцу, способствует механизации и авто- матизации производственных процессов. Рассмотрим нормы, общие требования и рекомендации по конструированию плат с печатным монтажом 1. Выбор метода изготовления пМт с печатным монтажом: а) метод изготовления плат выбирается иа стадии эскизного проектирования ЭВМ, в процессе которого определяются основные габариты и типоразмеры плат и требуемая плотность монтажа; б) краткая характеристика современных методов изготовления плат печат- ного монтажа приведена в табл. 11.1; в) при выборе метода изготовления исходит из электрических параметров схемы модуля, климатических и механических требований, предъявлиемых к его конструкции, и обеспечения необходимой надежности в различных условиях эксплуатации. 2. Материалы для изготовлении печатных плат. Для изготовления печатных плат используются материалы, приведенные в табл. 11.2. 3. Электрические характеристики печатных плат: а) зависимость сопротивления проводников от методов изготовления плат печатного монтажа приведена в табл. 11.3 и 11.4; б) плотность тока в печатном проводнике не должна превышать 20 А/мм5 — для наружных слоев и 15 А/ммг — для внутренних; в) емкость между слоями печатных проводников МПП по сравнению с одно- и двухсторонними платами увеличивается за счет уменьшения толщины слоев до 0,1 мм и непостоянна в пределах одной МПП. Это объясняется применением материала с различной толщиной и диэлектрической проницаемостью. Для по- верочного расчета емкости диэлектрическая проницаемость в для всех материа- 224
Таблица 111 Тип печатного монтажа платы Метод нагого аления Краткое описание метопе Односторонний Химический Травление фольгированного диэлектрика без последующей металлизации Двухсторонний (односторонний для сложных условий эксплу- атации) Комбинирован- ный (позитив- ный и иега тивиый) Травление фольгированного диэлектрика с металлизацией отверстий Многослойный печатный монтаж Попарное прессование Прессование двух заготовок, изготовлен- ных на двухстороннем фольгированном ди- электрике. Межслойные соединения выпол- няются в виде металлизированных отвер- стий Металлизация сквозных отверстий Одновременное прессование всех печат- ных слоев Межслойные соединения выпол- няются в виде металлизированных отвер- стий, соединяющих наружные и внутренние слои платы Послойное наращивание Последовательное наклеивание диэлек- трика (выполненье рисунка схемы), череду- ющиеся по количеству слоев. Межсловные соединения выполняются в виде металлизи- рованных переходов в перфорированном ди- электрике Выступающие выводы Одновременное прессование заготовок с нанесенным рисунком и перфорированны- ми окнами, в которых расположены выводы, выступающие из всех слоев печатной платы, отгибающиеся на наружную сторону гото- вой платы. Межслойные соединения в пла- тах отсутствуют лов, приведенных в табл. 11.2, нз теоретических соображений принимается рав- ной 6. Фактическая межслоевая емкость уточняется на опытном образце платы. 4. Общие требования к конструированию плат печатного монтажа: а) при разработке конструкции ЭВМ (или системы ЭВМ) следует стремиться к ограниченному количеству типоразмеров плат; б) действующими РТМ, нормалями и ГОСТами рекомендуется платы вы- полнять прямоугольной формы о соотношением сторон 1:1, 1:2; 3:2 и 5:2 при максимальных размерах 150X180, а в ряде изделий 500 X 300 мм. Для одно- и двухсторонних плат применяют размер 240 X 360 мм, для многослойных плат — 200X240 мм; в) все платы, в заиисимости от плотности монтажа, принято делить на три класса: А, В и В. Ширина проводников н расстояния между ними в узких местах находятся в пределак: 0,3—0,5 мм — для плат класса А; 0,3 — 0,4 мм — класса Б и 0,1—0,2 мм — класса В; г) рекомендуются платы толщиной 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 мм. Допустимые предельные отклонения: ±0,15 мм — при толщине до 1 мм; ±0,20 мм — прн тол- щине от 1 до 2 мм и ±0,30 мм — при толщине от 2 до 3 мм. 225
Таблица 11.2 Наименование Марка ГОСТ, ТУ илн нормаль Толщина материале, мм Толщина фольги, мкм Стеклотекстолит фольги- рованный СФ-1-35 СФ-2-35 СФ-1-50 СФ-2-50 СФ-1Н-50 СФ-2Н-5О ГОСТ 10316—70 0,8—3,0 0,8—3,0 0,5—3,0 0,5—3,0 0,8—3,0 0,8—3,0 35 35 50 50 50 50 Фольгированный диэлект- рик тонкий ФДТ-1 ФДТ-2 ТУ ИЖ47 —64 0,5 50 Фольгированный диэлект- рик для микроэлектронных устройств ФДМЭ-1 ТУ ИЖ54—67 0,1 35 Фольгированный диэлект- рик для многослойного пе- чатного монтажа ФДМ-1 ФДМ-2 ТУ ИЖ51—66 0,20 0,25 35 Фольгированный диэлект- рик для многослойного пе- чатного монтажа, травя- щийся ФДМТ-1 ТУ ИЖ67 — 70 0,10 0,20 0,25 35 Стеклоткань прокладоч- ная СП-1 СП-2 ТУ 16503085 — 71 0,025 0,060 — Стеклоткань прокладоч- ная, травящаяся СПТ-3 ТУ 16503085—71 0,060 0,025 — Лента медная Ml ГОСТ 1173—70 — 50; 80 Примечание. Допускается применение других материалов, про- шедших соответствующие испытания. Толщина плат выбирается с учетом метода их изготовления, исходя, в пер- вую очередь, из механических требований, предъявляемых к конструкции узла платы. Толщина МПП определяется толщиной электротехнических материалов и числом нх слоев. Отечественная промышленность выпускает диэлектрические основания для МПП толщиной от 0,1 до 0,8 мм и медную фольгу толщиной 0,035 и 0,05 мм. Суммарная толщина склеивающих прокладок рекомендуется не ме- нее двух толщин проводников, располагающихся на внутренних слоях; д) основной шаг координатной сеткн принят равным 2,5 мм, а дополнитель- ный — 0,5 мм. При устанонке многовыводных элементов с шагом выводов 1,25 мм применяется координатная сетка с шагом 1,25 мм. В узлах координатной сетки располагаются центры монтажных н переходных отверстий. Центры отверстий под выводы многоконтактных навесных элементов, когда выводы не подлежат дополнительной формовке и некратны шагу координатной сетки, располагают так: — если в конструкции навесного элемента имеются два и более выводов, расстояния между которыми кратны шагу координатной сетки, то центры отвер- стий под эти ныводы обязательно располагать в узлах сетки, а центры отверстий под остальные выводы располагать согласно чертежу на данный элемент (рис. 11.1); 226
Таблица 11.3 Метод изготовления платы Толщина провод- ника. мкм Ширина проводника, мм 0,3 0,4 | 0.5 | о.б | 0,7 | 0,8 1.0 1 1 ,5 Сопротивление (Ом) при длине проводника 1 м Химический 50 1 1,16 0,87 0,70 0,58 0,58 0,44 0,35 0,20 Комбинированный 80 90 0,83 0,74 0,62 0,55 0,50 0,44 0,41 0,37 0,35 0,32 0,31 0,27 0,25 0,22 0,17 0,14 Металлизация сквозных отвер- стий 35 50 1,66 1,16 1,25 0,87 1,00 0,70 0,92 0,58 0,71 0,50 0,62 0,44 0,50 0,35 0,33 0,20 Попарное прессо- вание 35 1,90 1,42 1,14 0,90 0,81 0,71 0,57 0,38 Открытые контакт- ные площадки 35 1,66 1,25 1,00 0,92 0,71 0,62 0,50 0,33 Выступающих вы- водов 70 0,72 0,54 0,43 0,36 0,31 0,27 0,21 0,14 Послойное нара- щива ние 35 2,01 1,80 1,50 1,31 1,00 0,80 0,60 0,40 Примечание. В реальной плате сопротивление проводников от- дельных слоев (например, внешних) уменьшается за счет гальванического нара- щивания. Таблица 11.4 Расстояние между провод- никами, мм 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 ,о 1,2 1.5 2,5 Напряжение, В, не более 50 75 100 125 150 175 200 250 300 400 500 Примечание. Для цепей с напряжением свыше 250 В МПП при- менять не рекомендуется. Рис. 11.1. Схема расположения отверстий под выводы миогоконтактных навесных элементов на печатной плате. — если в конструкции элемента не имеется выводов, расстояния между ко- торыми кратны шагу координатной сетки, то в узле сетки располагать центр одно- го из отверстий, принитого за основное, а центр одного из остальных отверстий располагать на вертикальной или горизонтальной линии координатной сетки. Как правило, центры крепежных отверстий располагаются в узлах коорди- натной сетки; 227
е) в одной печатной плате следует допускать не более трех различных диа- метров монтажных и переходных отверстий; ж) диаметры монтажных и переходных отверстий, а также, при необходи- мости, н диаметры зенковки отверстий платы выбираются из табл. 11.5. Таблица 11.В Номинальный диаметр отверстия мм Диаметр вывода навесного элемента при неметаллнзирован- ном отверстии платы, мм Платы с металлизированным отверстием Диаметр зенковки отверстий, мм диаметр вывода навесного элемента, мм, не более номинальная толщина платы, мм, не более 0,6 0+ 0,4 1,2 0,9 0,8 0,6 0,5 1,6 1,1 1,0 0,8 0,7 2,0 1,5 1,3 1,0 0,8 2,5 1,8 1,5 1,2 1,0 3,0 2,0 1,8 1,5 1,2 3,0 2,3 2,0 1,7 1,5 3,0 2,5 На печатных платах (слоях) толщиной меиее 0,8 мм вместо зенкования при- тупляются острые кромки. Допуск на обработку отверстий диаметром до 0,8 мм составляет +0,10 мм, а диаметром до 1,0 мм — +0,12 мм. Для зенковок всех диаметров металлизи- рованных отверстий допуск составляет +0,20 мм; з) к точности расположения переходных отверстий МПП предъявляются высокие требования, так как всегда имеет место смещение контактных площадок в слоях МПП относительно узлов координатной сетки и относительно друг друга, вызванное неточностью нанесения рисунка, совмещения и деформацией диэлектрических оснований слоев. Для многослойных и сложных плат класса Б рекомендуется использовать допуск в пределах ±0,1 мм. Отверстия на плате должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между краями отверстий (без учета зенковки) было не менее толщины платы; и) металлизированные отверстия на одно- и двухсторонних платах, а также на наружных слоях МПП должны иметь контактные площадки. Число контакт- ных площадок зависит от выбранного шага координатной сетки. Обычно контакт- ные площадки МПП ЭВМ имеют круглую или прямоугольную форму. Если есть внутренние слон, то контактные площадки должны быть у тех отверстий, кото- рые связаны с ними электрически, но допускается наличие контактных площадок на внутренних слоях у металлизированных площадок, электрически не связан- ных с этими слоями. Металлизированные отверстия всех видов должны распола- гаться в зоне контактной площадки. Контактные площадки отверстий рекомендуется выполнять в виде кольца с диаметром dK = d + с + 2b, где dK — диаметр контактной площадки; d — диаметр отверстия; с — суммарный коэффициент, учитывающий изменение диа- метров отверстий, контактных площадок, межцентрового расстояния и смещения слоев в процессе изготовления (величину с выбирают из табл. 11.6 в зависимости от метода изготовления печатных плат и допуска на межцентровые расстояния: для допуска +0,1 — ct и ±0,2 — с2); Ь — ширина контактной площадки в уз- ком месте (гарантированный поясок). Рекомендуется плавный переход провод- ника к контактной площадке; к) иа платах всех типов следует выдерживать расстояние между краем про- водника, контактной площадки, экрана и краем платы, в том числе краем неме- таллизированного отверстия, паза, выреза и т. п., равное толщине платы, с уче- том допуска на габариты платы: 228
л) печатные проводники рекомендуется выполнять преимущественно пря- моугольной формы. Допустима произвольная форма и скругление перегибов про- водников. Печатные проводники необходимо выполнять одинаковыми по ширине на всем их протяжении. Для прохождения узкого места допускается сужать про- водник до минимально допустимых значений его ширины на возможно меньшей длине. При необходимости прокладки проводника шириной 0,3—0,4 мм на всем его протяжении рекомендуется через 25—30 мм длины проводника предусматри- вать переходные отверстия или местное расширение проводника типа контактной площадки, размерами не менее IX 1 мм или с иным соотношением сторон, но прн сохранении величины площади. Рис. П.2. Вырезы в экранах наружных н внутренних слоев печатной платы: а, б,- в — для экранов наружных слоев; г — дЛя внутренних экранов; д — двухсторонние экра- ны внутренних слоев со смещенной сеткой. Пересечение проводников устраняется переводом на другую сторону платы с помощью монтажного или переходного отверстия. На платах с насыщенным монтажом допускается установка как в металлизированные, так и в неметалли- зированные отверстия перемычек, которые следует устанавливать по тем же правилам, что и навесные элементы. Перемычки, а также места пропайки пере- ходных отверстий с введением в каждое отверстие отрезка объемного проводни- ка необходимо указывать в чертеже печатного узла. Проводники шириной более 5 мм рекомендуется выполнять согласно правилам выполнения экранов; м) экраны как наружных, так и внутренних слоев следует выполнять с вы- резами. Экраны без вырезов допускаются только на наружных слоях. Вырезы могут иметь щелевидную или прямоугольную форму, форму овала, круга или «сетки». Форма вырезов определяется конструктором и показывается на чертеже. Для экранов наружных слоев размеры вырезов и расстояний между ними рекомендуется выдерживать в соответствии с рис. 11.2, а, б, в. Для внутренних экранов предпочтительной является форма «сетки» (рис. 11.2, г). Допускаются Двухсторонние экраны внутренних слоев со смещенной сеткой (рис. 11.2, д). Площадь вырезов должна быть не более 50% общей площади экрана. Вокруг отверстия, электрически связанного с экранами, рекомендуется вы- полнять 2—4 отдельных (секторных) выреза на расстоянии 1,0—1,5 мм от кромки или от зенковки. На экранах наружных и внутренних слоев при попадании в зону экрана отверстия, электрически с ним не связанного, следует сделать вырез («осво- бождение») вокруг этого отверстия с расстоянием до кромки или до зенковки от- верстия 1,0—1,5 мм; 229
и) возможность прокладки проводников по печатной плате на заданном рас- стоянии lmin с учетом технологических коэффициентов b, с, k, обеспечивающих возможность качественного изготовления плат, уточняется поверочным расчетом по одной из следующих формул в зависимости от заданного варианта выполнения отверстий и контактных площадок. Вариант первый. Контактные площадки, охватывающие металли- зированные и неметаллизированные зенкованные и незенкованные отверстия, занижаются в узких местах до минимально допустимой величины Ь, тогда для отверстий без зенковки: lmtn= 2 +fri+2S0-|-S (it— l)+^n+c + 2i,< (H D для отверстий с зенковкой: lmin = + 2S„ -}-S(n — 1) + + с+ 26. (11.1а) Для обеспечения величины b в коэффициент с входит удвоенное значение зада- ваемого конструктором допуска на межцентровое расстояние. Вариант второй. Контактные площадки у неметаллизированных отверстий отсутствуют (например, при методе выступающих выводов), а пло- щадки, охватывающие металлизированные зенкованные отверстия, занижаются до зенковки (т. е. b = 0), тогда для неметаллизированных отверстий без контакт- ных площадок: di+d., lmin = + Ifi-V 2а+ S (n— 1)4-kn 4-с, (11.2) а для металлизированных зенкованных отверстий с заниженной контактной площадкой: lmin = tn 4-2S04- S (n — 1) 4-Йп 4-C. (11.2a) Допуск на межцентровое расстояние входит в коэффициент с один раз. Для не- круглых отверстий, например прямоугольных, под dj и d2 подразумевается их ширина или длина в зависимости от способа прокладки проводников. Здесь t — ширина проводника, S — расстояние между проводниками; So — расстояние между контактными площадками или проводниками и контактной площадкой. Значения величин t, S, So, k, с, b — для каждого производства указаны в табл. 11.6. Таблица 11.6 Порядко- вый номер Метод изготовления Класс Расчетные коэффициенты Номер расчетной формулы 1 S k Al с ct Ci Ь а Для односторонних и двухсторонних плат 1 Химический |ВА 0,5 0,3 0,61 0,з| 0,510,15 о,3|о, 10 1 1 1 1 0,4 0,6210,2 0,60|0,15 — (11-3), (11.4) и Комби НН ро- 1А о,6 0, б| 0,5; 0,2 о,/|о,з — (11.5)— ванный 1 Б 0,3 0,41 0,3’ 0,1 0,5 0,7|0,15 — (11.10) 230
Продолжение табл. 11.6 Порядко- вый номер 1 Метод изготовления Класс Расчетные коэффициенты Номер расчетной формулы t S So k А, с Cl ь а ill Сквозных отверстий! наружный слой внутренний слой Дл А А Б 1 мн 0,6 0,5 0,3 эгосл 0,6 0,6 0,3 ойны 0,5 0,5 0,3 х пе 0,2 0,15 0,10 1 1 1 1 ых п лат 0,5 0,7 0,7 0,7 0,3 0,3 0,15 — (11.11)- (И.14) IV Попарного прессования А Б 0,6 0,3 0,6 0,4 0,5 о,з 0,2 0,15 — — 0,55 0,75 0,75 0,3 0,15 — (11.15)- (11.20) V Открытых КП А Б 0,6 0,5 0,5 0,4 — 0,1 0,1 — 0,5 0,5 — — — 0,5 0,5 (11.21), (11.22) VI Выступающих выводов А Б 0,6 0,5 0,5 0,4 — 0,1 0,1 — 0,5 0,5 — — — 0,5 0,5 (11.23), (11.24) VII Послойное наращивание Б 0,3 0,3 0,3 — 0,1 — о,! — — — (11.25) Примечание. Расчетные формулы приведены ниже. +1,25л+ 1,42; (U-3) /Б = -^±^--1'-0,7л + 1,0; (11.4) ^=^Т^+>.4п+1,7; (11.5) гБ=^А+0(8„+Ь0, (!1 6) 'л-‘,’1‘,” + 1.4«+Нб; <н.7> ,e=4!!±^+0,8„ + 1.0. (1|8) i A-rf31td32+i.4«+i.O; (И.9) d3i+d 2 1Б~ Т +0,8л + 0,7; (П.Ю) d, + d» 2 /а=-^+’.4п+1.7; (11.11) d1 + d2 2 (Б- 9 +0,7л + 1,1; (11.12) di 11 U9 1а- 7 1.25Л+1.7; (11.13) d1+d2 'в- 2 +0.7Л + М; (11.14) 7 +1,4л + 1,65; (11.15) ' d3i + d32 !б~ 'I Ч 0,85л + 1,05; (11.16) h= у" ' +1.4л+ 1,65; (11.17) 2 (A_fe±fe + 1.to + 1 да („.19) 'в- "t ”+o.ss»+i.os; (11.18) IA=~1 8 +1,2n +1,0; (11.21) 1Б- „ +0,85л+0,75; (11.20) dt ~\~do 1А~ 2 +1,2л + 1,0; (11.23) /Б= +1,0л+0,6; (11.22) 1 9 +0,7л + 0,4. (П.25) /б- г+1,0/г+0,6; (11.24) * 2 231
11.2. Особенности конструирования печатных плат, изготавливаемых разными методами 1. Химический метод. При этом методе печатные платы изготовляются путем травления фольгированного диэлектрика без последующей металлизации (рис. 11.3, а). При конструировании печатных плат, изготовляемых химическим методом, принимают во внимание: а) монтажные отверстия выполняются без зенковок. Со стороны установки навесных элементов допускается зенкование монтажных отверстий. Остальные отверстия могут иметь зенковку с двух сторон. Диаметр монтажных отверстий под заклепки выбирается из условия d = d3aKJI + 0,1 мм; б) контактные площадки (КП) могут быть уменьшены до величин Ь, указан- ных в табл. 11.6-1 с одной или с двух сторон. В Рис. П.З. Схематическое изображение пе- чатных плат (в разрезе), изготовленных различными методами: а — химическим (/ — контактная площад- ка, 2 — основание платы (диэлектрик), 3 — проводник, переходящий в контактную пло- щадку, 4—монтажные отверстия); б — комбинированным (/— КП, переходящая в проводник, 2 — металлизированное отвер- стие, 3 — основание платы (диэлектрик), 4 — проводник); в — методом металлиза- ции сквозных отверстий (/ — металлизиро- ванное (переходное нли монтажное) отвер- стие, 2 — проводник, 3 — диэлектрик): г — методом попарного прессования (/ —отвер- стие переходное с 1-го на З-й слой, 2 — от- верстие переходное с l-го на 4-й слой (мон- тажное), 3 — проводник, 4 — диэлектрик). 2 В случае уменьшения КП с одной или с двух сторон до 0,2 мм (платы класса А) площадь оставшейся части КП без учета площади отверстия должна состав- лять 4 — 6 мм2 и более. Для плат класса Б при уменьшении КП с одной или с двух сторон до 0,15 мм площадь оставшейся части КП без учета площади отверстия должна составлять 2 — 4 мм2 и более; в) расчет возможности укладки проводников следует производить по фор- мулам (11.3) и (11.4). 2. Комбинированный метод состоит в травлении фольгированного диэлект- рика с металлизацией отверстий (рис. 11.3,6). Особенности конструирования сводятся к следующему: а) металлизированные отверстия могут выполняться как с зенковкой, так и без нее. При отсутствии зенковки (для позитивного и негативного мето- дов) занижение КП до величины Ь производится в соответствии с табл. 11.6-11. У отверстий платы без зенковки допускается притупление острых кромок. При наличии зенковки отверстий допускается: — для позитивного метода — занижение контактной площадки до зенков- ки с одной или с двух сторон, — для негативного метода — занижение контактной площадки до 0,15 мм (от края зенковки); 232
б) поверочный расчет укладки проводников следует производить по форму- лам (11.5) — (11.10). 3. Метод металлизации сквозных отверстий (МПП). Основа метода состоит в изготовлении внутренних слоев химическим методом, прессовании слоев в мо- нолитную заготовку и изготовлении наружных слоев комбинированным, пози- тивным методом с одновременной металлизацией отверстий (рис. 11.3, в). При конструировании плат следует учитывать: а) металлизированные отверстия, как правило, следует выполнять без зен- ковки; б) диаметры КП на внутренних слоях должны быть не менее 1,5 мм, а диа- метры металлизированных отверстий для плат толщиною до 1,6 мм (включи- тельно) — не менее 0,8 мм; в) проводники между отверстиями, расположенными на расстоянии 2,5 мм, „е прокладывать. На наружных поверхностях проводники прокладывают по нормам класса А. На внутренних слоях платы между отверстиями, расположенными на рас- стоянии 2,5 мм, в узком месте следует прокладывать проводник шириной 0,3 мм независимо от наличия у отверстия КП. Расстояние от края металлизированного отверстия до края проводника на внутренних слоях платы должно быть не ме- нее 0,6 мм; г) поверочный расчет возможности укладки проводников на плате следует производить по формулам (11-11) — (11.14) и данным из табл. 11.6-111. 4. Метод попарного прессования (МПП). Сущность метода состоит в изго- товлении комбинированным методом двух плат-заготовок с переходными ме- таллизированными отверстиями н вытравленным рисунком проводников на одной нз сторон заготовок, которая в дальнейшем служит внутренним слоем, и после- дующем прессовании плат-заготовок с введением между ними изоляционных прокладок. Затем тем же методом получают монтажные отверстия-и печатные проводники на наружных слоях прессованных плат-заготовок (рис. 11.3, г). При конструировании печатных плат этим методом следует учитывать: а) металлизированные' отверстия могут выполняться в двух вариантах: с зенковкой или без зенковки. Если имеется зенковка отверстия, то допускается уменьшение КП до зенковки с одной или с другой сторон платы. При отсутст- вии зенковки КП следует уменьшать до величин Ь, указанных в табл. 11.6-1V. В отверстиях без зенковок допускается притупление острых кромок; б) расстояние от края металлизированного отверстия до края проводника на внутренних слоях платы должно быть не менее 0,6 мм; в) поверочный расчет возможности укладки проводников производится по формулам (11.15) — (11.20). 5. Метод открытых контактных площадок (МПП). Метод основан на одно- временном прессовании печатных слоев с перфорированными отверстиями. Связь выводов навесных элементов с контактными площадками внутренних слоев осу- ществляется через перфорированные окна вышерасположенных слоев. Межслой- ные соединения здесь отсутствуют (рис. 11.4, а). При конструировании плат учитывается следующее: а) КП предусматриваются под все выводы микросхем, независимо от того, предусмотрено ли использовать все выводы; б) проводники, принадлежащие одной цепи, следует располагать в одном слое и выводить к отверстиям в местах, не занятых КП других слоев; в) расстояние между краем платы или отверстия и проводником должно быть не менее 0,5 мм; г) поверочный расчет размещения проводников на плате производится по формулам (11.21) н (11.22). 6. Метод выступающих выводов (МПП). Сущность метода состоит в одно- временном прессовании перфорированных заготовок печатных слоев с введен- ными между ними изоляционными прокладками (фольгирование перфориро- ванной стеклоткани производится предприятием-изготовителем плат). Соедине- ния между слоями отсутствуют. Выступающие выводы, являющиеся продолже- нием проводников, выходят из внутренних слоев в перфорированные отверстия иа наружную поверхность платы и образуют контактные площадки или подпа- иваются к контактным площадкам наружного слоя (рис. 11.4,6). 233
Специфика конструирования этих плат сводится к следующему: а) из каждого отверстия платы, предназначенной для установки интеграль- ных микросхем, должны выходить концы проводников в количестве, равном чис- лу выводов микросхем. Те выводы интегральных микросхем, которые элект- рически не задействованы, следует присоединять к «фальш-проводникам», выхо- дящим на наружные слои, но электрически не соединенным с Проводниками внут- ренних слоев, из которых они выходят; Рис, П.4. Схематическое изображение печатных плат (в разрезе), изготовленных различными методами и способы расположении выводов: а — открытых площадок (7 «отверстие, 2— контактная площадка); б — выступающих выводов (7 —колодка. 2 — проводник, переходящий в выступающий вывод, 3 — отверстие); в — висту- пающнх выводов в отверстии; г — выступающих выводов за пределами платы. б) проводники, принадлежащие одной цепи, должны лежать в одном слое и выходить в отверстия нли на края платы в местах, не занятых выводами других сюев; в) если выступающий вывод присоединяется к контактной площадке на на- ружном слое платы, то сама контактная площадка не должна располагаться Рнс. 11.5. Разрезы печатных плат, изготовленных методами: о — послойного наращивания: 1 — площадка контактная первого слоя, 2 — переход контакт- ный; б — контактные площадки прямоугольной формы внутренних слоев (в двух плоскостях). ближе 0,5 мм от края отверстия, а ее площадь должна быть не менее 5,5 мм3 при присоединении к ней выступающего вывода н вывода микросхемы н не менее 3,5 мм3 при присоединении к ней только выступающего вывода. Длина вывода, присоединяемого к контактной площадке, должна быть не Менее 1,5 мм. Длина вывода, присоединяемого к накладной плате, должна быть не менее 2,5 мм. Выступающие выводы, лежащие на противоположных сторонах отверстий одного печатного слоя платы н идущие навстречу друг другу, не следует распо- лагать на одной линии (рис. 11.4, в и ?). 234
Допускается встречное расположение выступающих выводов, если длина вывода является достаточной для образования КП, при этом между выводами зазор должен быть не менее 0,3 мм. Как в отверстиях, так н по краям платы нельзя располагать друг вад другом выступающие выводы, относящиеся к разным слоям платы; г) расстояние между краем платы или отверстия и проводником должно быть не менее 0,5 мм; д) поверочный расчет размещения проводников на плате следует проводить по формулам (11.23) и (11.24). 7. Метод послойного наращивания (МПП). Сущность метода состоит в пос- ледовательном изготовлении печатных слоев электрохимическим осаждением меди на предварительно перфорированные заготовки диэлектрика. Межслонаые соединения следует выполнять металлизированными переходами в перфорациях диэлектрика (рнс. 11.5, а). При конструировании учитывается следующее: а) диаметры отверстий под контактные переходы должны быть не менее 0,8 мм; б) размеры КП внутренних слоев (рис. 11.5, бив) должны быть: круглый— не менее 1,2 мм; прямоугольный — не менее 1,2 X 1,8 мм. Контактные пере- ходы не должны выходить за пределы КП; в) прн переходе через слон контактный переход должен иметь КП на всех слоях; г) поверочный расчет укладки проводников на плате следует производить по формуле (11.25). 11.3. Платы с двухсторонним печатным монтажом В предыдущих разделах были рассмотрены общие требования и рекоменда- ции по конструированию плат с печатным монтажом, специфические особенности конструирования печатных плат, изготовляемых разными методами. В насто- ящее время известно большое количество вариантов конструкций многослойных печатных плат и плат с двухсторонним монтажом. Рассмотрим основные нормы и требования на конструирование печатного монтажа двухсторонних и многослойных печатных плат (слоев) одной нз наиболее распространенных моделей ЭВМ. Нормы и требования на конструирование монтажа в предлагаемом примере предусматривают возможность авто моти- вации и механизации процессов конструирования и изготовления плат с печат- ным монтажом. Переход к-автоматизацнн процесса конструирования потребовал учета ряда специфических требований к конструкции и геометрическим параметрам плат и элементов печатного монтажа. К таким требованиям относятся: ограничение типоразмеров печатных плат; ограничение типоразмеров элементов печатного монтажа (проводников, контактных площадок, отверстий и т. п.); ограничение на размещение элементов печатного монтажа (введение вспомогательной сетки, постоянного рисунка проводников цепей питания и т. д.). Введение дополнительных ограничений hq исключает возможности конст- руирования плат с печатным монтажом ручным нли полуавтоматическим методом. Рассмотрим наиболее распространенный конструктивный узел второго уровня ЭВМ — печатную плату — типовой элемент замены (ТЭЗ). Конструк- тивные параметры печатных плат ТЭЗ приведены в табл. 11.7. В табл. 11.8 приведены параметры разъемов, используемых в платах. Вдоль более короткой стороны платы конструктивного модуля второго уров- ня (140 мм) размещаются разъемные соединения, для связи платы ТЭЗ с дру- гими платами и узлами (внешние соединения). Для плат с двухсторонним монтажом предусматриваются печатные ламели или колодка разъема, а для многослойных печатных плат — колодка разъема. Под колодкой разъема понимается также колодка с подвижными элементами кон- тактной пары. Конструктивные параметры разъемов приведены в табл. 11.8. Навесные элементы в любых сочетаниях устанавливаются на монтажной плате в узлах основной координатной сетки. 235
Таблица 11.7 11араметр платы Величина параметра, мм Длина Ширина Толщина двухсторонней многослойной, не более Шаг основной координатной сетки для отверстий Расстояние между проводниками Шаг вертикальных рядов (по размеру 150) установочных мест корпусов ИС для группы А для группы Б Шаг горизонтальных рядов (по размеру 140) установочных мест корпусов ИС для группы А для группы Б Максимальная площадь размещения проводников Диаметр металлизированных отверстий не менее 150,0 140,0 1,5±0,2 2,0 2,5 Кратное 0,625*’ 32,5*> 20,0*’ 20,0 10,0 130x145,0 0,7 *> Рекомендуемые величины. Таблица 11.8 Конструктивный параметр Величина параметра ТЭЗ группа А группа Б 1-й тип 2-й тип Количество контактов 48 64 90 Шаг контактов, мм 5 3,75 2,5 Число рядов контактов 2 2 2 Расстояние между рядами, мм 5 5 5 Примечание: В таблице указаны конструктивные параметры гнездной части разъемов. Из этого основного правила возможны два исключения: — для многоконтактных элементов с жесткими выводами, не совпадающими с координатной сеткой, один из выводов необходимо устанавливать в узел координатной сетки; — допускается сдвиг основной координатной сетки на величину в 1,25 мм с сохранением шага между отверстиями для специальных конструктивных мо- дулей 2-го уровня (ТЭЗ па элементах). Навесные элементы не должны выступать над поверхностью монтажной платы выше чем на 9,5 мм. Собранный конструктивный модуль 2-го уровня должен иметь заводской номер, необходимые клейма контроля. Для извлечения модуля из сборочной единицы высших уровней пользуются съемником. Технические требования к платам ЕС ЭВМ с двухсторонним печатным монта- жом. 1. Допуски на габаритные размеры плат назначаются по 5-му классу. 2. Шаг основной координатной сетки выбирается равным 2,5 мм. 3. Для плат ТЭЗ и панелей за начало отсчета координат принимается центр иижиего левого крепежного отверстия платы, если смотреть на плату с тыльной стороны. При этом у плат ТЭЗ разъем должен находиться справа, а у плат пане- лей «ключ» должен быть слева. 236
4. Все отверстия платы размещаются в узлах основной координатной сет- ки, а межцентровые расстояния между базовым и любым из отверстий на чертеже не проставляются. 5. Отверстия под выводы многоконтактных навесных элементов, если шаг их некратный основному шагу, располагаются на плате следующим образом: — если в конструкции навесного элемента имеется два или более вывода, расстояния между которыми кратны основному шагу координатной сетки, то центры отверстий под эти выводы располагаются только в узлах сетки, а цент- ры отверстий под остальные выводы располагаются по чертежу на установку дан- ного навесного элемента. Пример оформления чертежа приведен на рис. 11.6, а; — если в конструкции навесного элемента не имеется выводов, расстояния между которыми кратны основному шагу координатной сетки, то центр одного из отверстий, принятого за основное (или условный Центр навесного элемента), располагается в узле сетки, а центр одного из основных отверстий — на верти- Рис. 11.6. Примеры установки многоконтактных элементов на печатной плате. калькой нли горизонтальной линии координатной сеткн. Пример оформления чертежа установки многоконтактных элементов приведен на рис. 11.6, б. 6. Все переходные и монтажные отверстия платы должны быть металлизиро- ваны. Для плат толщиной не менее 6,1 мм отверстия платы, подвергающиеся ме- таллизации, должны иметь диаметр не менее 1/3 толщины этой платы. 7. Исходя из требований получения зазора для пайки и надежности монтажа величина диаметра отверстий после металлизации определяется из следующего соотношения: de = dB-|-(0,14 4- 0,30),. (11.26) где dB — диаметр, вывода навесного элемента. (Здесь и далее размеры указаны в миллиметрах.) Дйаметр отверстия под металлизацию (по диэлектрику после сверления) определяется из соотиошеиия d = d0-|-(0,1 4-0,15). (11.27) 8. Расстояние между краями мест механической обработки элементов платы (пазы, вырезы, отверстия и т. п.) должно быть не менее толщины печат- ной платы с учетом допусков на изготовление платы, а расстояние между краем любого элемента печатного монтажа, полученного механической обработкой (от- верстия, вырезы и т. д.), и краем платы должно быть не менее 0,5 мм. 9. Для снятия заусенцев с краев монтажных и переходных отверстий перед их металлизацией допускается зенковка отверстий. Диаметр зенковки опреде- ляется из соотношений: для отверстий диаметром менее 1 мм ^зенк = + 0> 2, (11.28) для отверстий диаметром более 1 мм ^зени ~6, 5. (11.29) 237
10. Печатные проводники плат и их слоев размещаются по линиям основной и вспомогательной координатных сеток. Максимальное количество проводников, проходящих между соседними отверстиями, определяется из соотношения л=!^ЗЬ+1> (п.зо) *в где I — расстояние между центрами двух монтажных отверстий; Zj — номиналь- ное расстояние между осями контактной площадки и проводника Г>к max~F 2Smtn ~F tmax ... <2— 2 ’ (11.01) где DK max — максимальный диаметр контактной площадки наружного слоя; Smin — минимально допустимое расстояние между проводниками; tmax — максимально допустимая ширина проводника для данного метода изготовления плат; /в — шаг вспомогательной координатной сетки. Рис. 11.7. Выполнение углов печатного проводника; рекомендуемое (а); допустимое (б, в). Результат расчета округляется до ближайшего большего значения, кратного удвоенному шагу вспомогательной координатной сетки, прн этом учитываются особенности технологического оборудования и оснастки. Количество проводников, проходящих между соседними отверстиями двухсторонних плат, не должно превышать 3 при расстоянии 5 мм между центра- ми двух монтажных отверстий и о проводников при расстоянии между центрами, равном 10 мм. Это справедливо для случая, когда шаг вспомогательной координатной сет- ки tB = 1,25 мм, а диаметр контактной площадки наружного слоя £>к = (1,9 — —3,0) мм. 11. Исполнение углов печатного проводника иллюстрирует рис. 11.7. При соблюдении требований к минимально допустимым расстояниям между эле- ментами печатного монтажа допускается размещение печатных проводников под углом 45° к линиям основной координатной сетки. 12. Все металлизированные отверстия на наружных слоях должны иметь кон- тактные площадки, на внутренних слоях контактные площадки сохраняются, как правило, только у тех отверстий, к которым подходят печатные проводники. Геометрические размеры контактных площадок печатных плат определя- ются из следующих соотношений: DK mtn = d(l max4* 26О -|-2В -{-2б0-{- 2бц( (11 • 32) Вн max = 2^2 2бк — 2Smln — 26п— tmax< (11.33) где DKmin — минимальный диаметр контактной площадки наружного слоя, do max — максимальный диаметр отверстия после сверления (по медной фольге), do max — d + Sa = ±0,1 мм для диаметра отверстия до 0,8 мм, 6^ = = ±0,12 мм для диаметра отверстия более 0,8 мм, Sj — допустимое отклоне- ние диаметра отверстия под металлизацию (по диэлектрику после сверления), 60 — допустимое отклонение центров отверстий относительно номинального положения, В — ширина гарантированного пояска, 60 — возможные отклоне- ния центра контактной площадки в собранной плате, 6К—допустимое отклонение 238
центра контактной площадки относительно номинального положения, 6П — допустимое отклонение оси печатного проводника или центра контактной пло- щадки относительно номинального положения на слое. Схемы расчета диаметра контактной площадки приведены на рнс. 11.8. Результаты расчета номинальных диаметров контактных площадок печатных плат ТЭЗ и панелей в зависимости от диаметра отверстий приведены в табл. 11.9. Номинальное положение осей контактной, площадки и проводника возможно положение центра контактной площадки 6 готовой. плате ^отах клип а Возможное положение центра отверстия в готовой, плате Номинальное положение центра контактной площадки и отверстия Возможное положение оси. ' .Возможное положение оси про- водника, на. слог контактной площадки на. ff . слог Рис. 11.8. К расчету диаметра контактной площадки: а — минимального; б —- максимального. Таблица 11.9 Первый вариант Второй вариант °к Ок Ок °к °в 0,7+°-‘ 1,9 1,5 1,9 1,5 0,9+°'1 2,1 1,9 2,5 1,9 2 1,2+°.> 2,4 2,1 2,5 1,9 —. 1.6+0-1 2,8 2,4 3,0 2,5 — Примечание: DK—диаметр контактной площадки внутреннего слоя; DB—диаметр отверстия. 13. Размеры печатных проводников и их расположение при наличии спе- циальных электрических требований к линиям сигнальных цепей проверяются по формулам; Со = ke [пФ/см]; (11.34) 33 3 гв = —[см), (11.35) k У е где Со — погонная емкость проводника, k — коэффициент пропорциональности, определяемый из графика (рис. 11.9), г — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, выбирается из справочника для конкретного материала печатной 239
платы, Zb — волновое сопротивление проводника, Н — толщина диэлектрика между проводниками, a ilt t2 — ширина печатных проводников (рис. 11.9). 14. Монтажные отверстия и контактные площадки наружных слоев должны иметь покрытие, обеспечивающее качественную пайку выводов навесных эле- ментов. Таким покрытием является сплав О—С (61) 9 с последующей гальвани- зацией сплава ПОСВ50. 15. Основными методами изготовления печатных плат ТЭЗ являются: а) для двухсторонних печатных плат — комбинированный метод; б) для многослойных печатных плат—.металлизация сквозных отверстий, а для отдельных слоев плат (внутренних) — химический метод. Двухсторонние печатные платы по плотности монтажа выполняются в двух вариантах: — класс А — с нормальной плотностью монтажа с шагом вспомогательной координатной сетки, равным /в = 1,250 мм; — класс Б — с повышенной плотностью монтажа с /в = 0,625 мм. от параметра печатной платы. К платам с двухсторонним печатным монтажом предъявляются следующие основные требования: 1) габаритные и присоединительные размеры, а также допускаемые откло- нения на них ряда двухсторонних печатных плат иллюстрирует рис. 11.10. Схема расположения ламелей плат, соединяемых с разъемами различных типов, а также размеры и допускаемые на них отклонения приведены на рис. 11.11; 2) элементы печатного монтажа размещаются с обеих сторон платы по всему рабочему полю. Размеры рабочего поля печатной платы указаны на рис. 11.12. Размеры элементов печатного монтажа двухсторонних печатных плат ТЭЗ и до- пускаемые отклонения на них выбираются в следующих пределах: t — номиналь- ная ширина проводника 0,5 мм; So т,п — минимально допустимое расстоя- ние между контактными площадками 0,3 мм; 60 — допустимое смещение слоев относительно номинального положения ±0,05 мм; Ak — допустимое отклоне- ние диаметра контактной площадки ±g | мм; At—допустимое отклонение шири- ны печатного подводника + мм. Величины ft,,, Ak, At — используются только при расчетах; 3) в производстве печатных плат для ЭВМ принято располагать печатные проводники по оси х (горизонтально) на лицевой стороне платы и по осн у (вер- тикально) на тыльной стороне печатной платы. Печатные проводники шириной более 2 мм (экраны, дополнительные шины и т. п.) обычно располагаются на лицевой стороне печатной платы; 240
4) печатные проводники, расположенные по разные стороны платы, элект- рически соединяются через переходные (монтажные) металлизированные от- верстия. Эти отверстия могут располагаться по всему рабочему полю платы и в любом узле основной координатной сетки. Наиболее рациональные зоны размещения переходных отверстий приведены на рис. 11.13; Рис. 11.10. Габаритные и присоединительные размеры плат ТЭЗ с разъемами: о — типа I; б — типа 2; в — типа 3; г — оформление постоянно включенных контактов разъемоа. 5) при соединении проводников цепей сильноточных цепей учитывается, что сила верстие, не должна превышать 2,5 А; 6) под выводы корпуса интегральной монтажного отверстия после металлизации 0,7 ± 0,1 мм; типа «Земля», «Питание» и других тока, проходящего через каждое от- микросхемы типа 301ПЛ14 диаметр и покрытия выбирается в пределах 241
7) контактные площадки под первый вывод корпуса микросхемы или дру- гого элемента с многими выходами должны иметь форму или метку, отличаю- щую их от других контактных площадок; 8) отклонения межцентровых расстояний (между центрами первого и любого другого отверстия в группе отверстий под микросхему) ие должны превышать ±0,1 му Лицевая сторона. „Земля'1 Тыльная сторона. „Питание"- 5 В „Земля\ „Питание"-5В Рис. 11.11. Четыре схемы расположения ламелей печа1иых плат, соединяемых с различными разъемами. 9) маркировка на лицевой стороне отражает индекс платы, обозначение зон и номера крайних печатных ламелей разъема или отверстий под выводы разъе- ма, на тыльной стороне приводится та же информация, ио вместо индекса платы ставится регистрационный номер. 242
Рис. 11.12. Границы размещения рабочего поля платы. Зоны, рекомендуемые для размещена* переходных отверстий. -ф- Монтажные отверстия ^Переходные отверстия Рнс. 11.13. Зоны размещения переходных отверстий. Рнс. 11.14. Зоны заполнения двухсторонней платы: а— 1-я модификация (микросхемы 301 ПЛ 14); б — расположение групп отверстий под выводы микросхем, 243
В современных ЭВМ существует две модификации двухсторонних печатных плат ТЭЗ: I — платы, предназначенные для установки преимущественно микросхем в корпусе 301ПЛ14; II — платы, предназначенные для установки на них дискретных элемен- тов различных типов. Рассмотрим особенности требований, предъявляемых к каждому типу плат. Рнс. II. 15. Зоны размещения элементов на платах печатного монтажа <1-я моди- фикация): а — отверстия под установку конденсато- ров; б шнны «Земля»; в—Шины «Пита- ние», Требования к первой модификации плат. 1. Рабочее поле платы разбивается на 24 зоны, как это указано на рис. 11.14, а. Расположение групп отверстий под выводы интегральных схем постоянно н фиксировано (рис. 11.14,6). В одной зоне размещается не более одной группы отверстий. В зонах А и Н, а также в зоне 4 расположены отверстия под установку кон- денсаторов развязки.Эти эоны зафиксированы за этими элементами (рис. 11.15, а). В зонах А и //размещаются также печатные шины «Земля» (на лицевой стороне платы) и «Питание» (на тыльной стороне платы). Конфигурация шнн и способы их расположения иллюстрируются рис. 11.15,6 и в. Для установки навесных шин «Земля» и «Питание* также закреплены постоянные координаты, указанные на рис. 11.16. 211
2. Диаметр монтажных отверстий под навесные ши- пы выбирается в пределах 0,7 — 0,1 мм. 3. Допустимые откло- нения межцентрового рас- стояния между нижним и любым отверстием в группе для монтажа навесных шин не должны превышать ±0,1 мм. Требования ко второй модификации плат имеют много общего с требования- ми, предъявляемыми к пер- вой модификации плат, по- этому здесь рассмотрим только их особенности. 1. Монтажные отвер- стия под выводы навесных элементов могут распола- гаться по всему рабочему полю платы на расстоянии 5 мм друг от друга. 2. Проводники «Земля» и «Питание» располагаются на лицевой стороне платы. Ширину печатных шин «Земля» и «Питание» раз- личных потенциалов выби- рают из следующего пред- почтительного ряда разме- Рис. П.16. Зоны размещения навесных шин «Земля» ров: 1,2; 1,9; 2,1; 2,4; 2,8 и «Питание». в 5,0 мм. 3. Адресация монтажных отверстий выбирается в соответствии с методикой, изложенной в гл. 7. Обозначение навесных элементов, устанавливаемых на на- ружных слоях платы, позиционное. 4. Размеры рабочего поля платы ТЭЗ позволяют разместить до 110 навесных элементов, что соответствует по площади 110 резисторам типа МЛТ-0,5. При автоматическом изготовлении фотошаблонов (с помощью фотоперфо- ратора типа ФПУ-2М) размеры элементов печатного монтажа (в мм) выбирают в следующих пределах: /в = 1,25; d0 = 0,7 — 1,6; t = 0,5; S„lln = 0,3; Som!n= = 0,3; Z2 = 2,5; 60 = ±0,2; = ±0,1; &k = н &t = 11.4. Платы с многослойным печатным монтажом Многослойные печатные платы, так же как и двухслойные, выполняются в двух модификациях; Первая модификация — платы, предназначенные для установки преиму- щественно интегральных микросхем в корпусе 301ПЛ14, в специально отведен- ных зонах. Вторая модификация — платы, предназначенные для установки на них навесных дискретных элементов. Рассмотрим вначале общие требования к обеим модификациям плат, а затем особенности требований, предъявляемых к каждой нз них. 1. Габаритные размеры типовой многослойной печатной платы приведены на рис. 11.17, а. Печатные проводники плат размещаются на отдельных слоях платы по всему рабочему полю слоя по линиям вспомогательной координатной сетки, имеющей шаг 1,25 мм. Границы рабочего поля приведены на рис. 11.17, б. 2. Количество проводников, прокладываемых между двумя соседними от- верстиями на рабочем поле платы, показано в табл. 11.10. 245
Таблица 11.10 1, мм Диаметры соседних контактных площадок, мм 1.5— ,5 | 1,9-1,9 | 2,5-2,5 3,0—3,0 1,5-1,9 | 1,9-2,5 2,5-3,0 и 2,5 1 0 0 0 0 0 0 5,0 3 1 1 1 2 1 1 7,5 5 3 3 3 4 3 3 10,0 7 5 5 5 6 5 5 3. Наибольшее число слоев, включая наружные защитные слои платы, не должно превышать 10 (по технологическим соображениям). На наружных слоях печатные проводники не размещаются. На них размещаются контактные площадки металлизированных отверстий, маркировочные цифры и знаки. Рис. 11.17. Многослойная печатная плата: а — габаритные размеры платы; б — границы размещения рабочего поля платы* 4. Размещение слоев с проводниками «Земля» и «Питание» иллюстрирует рис. 11.18. Проводники потенциалов «Земля» и «Питание» выполняются иа от- дельных слоях. 5. Максимальная плотность тока, протекающего по печатному проводнику, не должна превышать 20 А/мм2. Эта величина учитывается и является опре- деляющей при выборе размеров печатных проводников. Размеры элементов печатного монтажа сигнальных слоев многослойных печатных плат при отсутствии специальных требований к проводникам сигналь- ных цепей определяются расчетным путем или из эксперимента. 6. Размер гарантированного пояска на внутренних слоях платы должен быть не менее 0,05 мм. 7. Если требуется получить погонную емкость печатных проводников в пре- делах 1 — 1,2 пФ, используется структура платы, приведенная на рис. 11.19. Толщина диэлектрика между соседними слоями платы определяется на- бором изоляционных прокладок из стеклоткани и вычисляется по формуле H=h^ajhc, (11.36) 246
где ft — толщина диэлектрического основания печатного слоя; а — количество прокладок стеклоткани; f — коэффициент, учитывающий изменение толщины стеклоткани после пропитки и прессования; ftc — толщина стеклоткани в исход- ном состоянии (по ТУ ИЖ66-70). Величина Л определяется из выражения ft = ftfl — Лм» (11.37) где Ад — толщина диэлектрика с фольгой; Лм — толщина фольги. Принимается: f = 1,48 при ftc = 0,025 мм; f — 1,20 при hc — 0,06 мм. Рис. 11.18. Размещение слоев многословной печатной платы с проводниками «Земля» и «Питание». / — слой питания 0 В; 2 — слой специаль- ного питания и питания 0 В; 3 — слой стандартного и профилактического пита- ния. Лицевая Сторона Рис. 11.19. Структура многослойной печатной платы при наличии специальных требований к проводникам: / — защитный слой; 2 — сигнальный слой; 3 — сигнальный слой; 4 — слой питания 0 В; 5- слой специального питания и питания 0 В; 6- слой стандартного и профилактического пита- ния; 7, 8, 9 — сигнальные слои. Между соседними слоями платы рекомендуется прокладывать не менее двух прокладок. Суммарнаи толщина готовой платы должна быть от 1,5 до 2,0 мм с допуском +0,3 мм. Она обеспечивается набором дополнительных прокладок, равномерно распределяемых между слоями. 8. Максимально допустимая сила тока, протекающего через одно металли- зированное отверстие — 1,5А. Это учитывается при соединении проводников «Земля» и «Питание». 9. После металлизации и покрытия диаметр монтажных отверстий под вы- воды корпуса 301ПЛ14 равен О,7±0,1 мм. 10. Форма или метка контактной площадки под первый вывод интегральной схемы должны отличаться от других контактных площадок группы. 11. У многослойной печатной платы предусматривается маркировка: — иа тыльной стороне платы ТЭЗ — клеймо ОТК; — на всех слоях платы вне ее контура проставляется десятичный номер платы (слоя), к которой данный слой относится, и порядковый номер слоя. Слои в плате располагаются в порядке возрастания их номеров; — на каждом слое платы вне ее контура предусматривается простановка штампа (клейма) ОТК. Требования, предъявляемые к первой модификации многослойных печат- ных плат ТЭЗ. К первой модификации относятся микросхемы с корпусами 301 ПЛ 14. 247
Тыльная сторона Рис. 11.20. Зоны размещения микросхем иа МПП. К131211103 8 Q Рис. 11.21. Расположение групп отверстий: а — под выводы микросхем, б — под конденсаторы развязки. \ и (земля) 1 iTiJ? l0C!!0h f I? U3 (специальное) Цр(земля) —~ио (земля) млГГ""^/2-5в {пр мри локти чес кое) Рис. 11.22. Расположение отверстий под постоянно задействованные выводы МПП: а — выводы разъема; б—-слой земли (сетчатый]. Ц1—58(асновное) 83 < __________ ф. Ор (земля) а 248
1. Рабочее поле многослойной печатной платы разбивается на 72 зоны (рис. 11.20). В каждой зоне располагается не более одной группы отверстий под выводы микросхем в корпусе 301ПЛ14. Это положение постоянно и строго фиксировано (рис. 11.21, а). Межцентровые расстояния в группе отверстий под микросхемы могут колебаться в пределах ±0,1 мм. Рис. 11.23. Соединение контактных площадок металлизированных отверстий проводниками и сеткой: а — вписанная окружность; б — окружность с перемычками, в — многогранник. Многогранник с диаметром вписанной окруж- ности. , равным 2,5 ±2,8 мм в 2. В зонах А и У — отведено фиксированное место для монтажа конден- саторов развязки (рис. 11.21, б). Схема расположения монтажных отверстий под постоянно задействованные выводы приведена на рис. 11.22, а. 3. Слон плат с проводниками «Земля» й «Питание» выполняются «сетчаты- ми» (рис. 11.22, б) или в виде дискретных печатных проводников, соединяющих соответствующие контактные пло- щадки. В «сетчатых» слоях, в ме- стах расположения отверстий, электрически связанных с данным слоем, ячейка сетки.не вытравли- вается и образуется контактная площадка, связанная с сеткой проводников, как это иллюстри- рует рис. 11.23. Рисунок может иметь и другую конфигурацию. Это зависит от особенностей обо- рудования для получения фотоо- ригиналов. 4. Переходные отверстия име- ют на рабочем поле строго фик- сированные и постоянно закреп- ленные координаты (рис. 11.24, а). В качестве переходных отверстий иногда используются свободные монтажные отверстия, не заня- тые выводами интегральных схем. После металлизации диаметр переходных отверстий равен 0,7 мм. 5. На лицевую сторону платы х Контактная площадка ’ переходных отверстий а Контактная площадка монтажных отверстий Рис. 11.24. Расположение переходных отверстий по МПП. наносится маркировка: индекс платы, обозначение зон, номера крайних отверстий под выводы разъемов, обоз- начение отверстий под именованные выводы радиоэлементов (знаки «4-» и «—», индексы «К», «Б», «Э» и т. п.), на тыльную сторону наносится та же информа- ция, но вместо индекса платы ставится регистрационный номер. Требования, предъявляемые ко второй модификации МПП ТЭЗ. 1. Монтажные отверстия под выводы навесных элементов располагаются по всему рабочему полю плат, на расстоянии 5 мм друг от друга. Группы отверстий под миоговыводные элементы располагаются аналогич- но ориентации выводов корпуса 301ПЛ14. 249
2. Габариты рабочего поля допускают разместить до 110 навесных элементов с монтажной площадью, равной площади размещения ПО резисторов типа МЛТ-0,5. 3. Ширину печатных шин «Земля» и «Питание» различных потенциалов вы- бирают из следующего предпочтительного ряда размеров: 1,9; 2,1; 2,8; и 5 мм. 4. Между контактными площадками МПП, имеющими межцентровое рас- стояние, равное 2,5 мм, проводники не прокладываются. 5. На лицевую сторону платы наносятси следующие обозначения: индекс платы, номера крайних отверстий под выводы разъема и обозначения отверстий под именованные выводы навесных элементов. На тыльную сторону наносятся: номера крайних отверстий под выводы разъема, обозначения отверстий под име- нованные выводы навесных элементов, регистрационный номер. 6. В местах размещения навесных элементов на наружных слоях платы на- носится позиционное обозначение радиоэлементов по принципиальной схеме, как например 7?1, С5 и т. п. Наиболее полная классификация и основные характеристики методов конст- руирования и производства многослойных печатных плат приведены в табл. 11.11. Таблица 11.11 1 Класеифи рационные признаки 1 Назначение 2 Гесмеирическая ферма исполнения 3 Вид печатных проводников вид контактных площадок 5 Метод изготовления е Максимальное число слоев 7 Максимальны? габариты, мм 8 Шаг координатной сетки, мм 9 Минимальная ширина печатных провод.чакод, мм 10 Минимальное расстояние между печатными проводниками, м» Минимальный диаметр переходных отверстии, мм 12 Минимальное расстояние между контактными площадками, мн 250
11.5. Методы установки и закрепления корпусных микросхем и элементов на печатные платы Корпусные микросхемы можно разделить на два класса: корпуса со штыре- выми выводами и корпуса с планарными выводами. Конструкция выводов при- водит к необходимости разработки различных методов установки и закрепления микросхем на поверхности печатных плат. Рассмотрим сущность и особенности методов. Методы установки и закрепления корпусов микросхем. Корпусные интегральные микросхемы располагаются на печатной плате рядами или в шахматном порядке (табл. 11.12), при этом выводы микросхем должны совпадать с узлами координатной сетки. Таблица 11.12 Метод установки Схема варианта установки первая вторая Рядовой Ullin liiiiii ниш Ullin ТПТТТГ гПТПГ ’lllllll1 ттттттг "О' -ф- -ф- ф- -ф- ф ф- О' ф О- ф- ф- ф- ф- ф- Шахматный □ □ □ □ □ □ -ф ф- Шаг установки микросхемы определяется с учетом: конструктивных пара- метров корпуса микросхемы; сложности принципиальной электрической схемы; требуемой плотности компоновки микросхем; температурных требований; ме- тода разработки топологии печатных плат (ручной или машинный) и др. Шаг установки микросхем на печатных платах со штыревыми выводами (рис. 11.25) должен быть кратным 2,5 мм и как исключение 1,25 мм. Метод установки и крепления микросхем должен обеспечивать доступ к любой мик- росхеме и возможность при необходимости ее замены, а первый вывод микросхе- мы должен совмещаться с ключом, нанесенным на плату. Корпусные микросхемы со штыревыми выводами, расстояние между выво- дами которых некратно 2,5 мм, располагаются на печатной плате таким обра- зом, чтобы один или несколько выводов микросхемы совпадали с узлами коор- динатной сетки (рнс. 11.26). Корпусные микросхемы с планарными выводами располагаются относительно координатной сетки печатной платы с учетом симметричного расположения выводов относительно площадок. Пример оформления корпусной микросхемы с планарными выводами показан на рис. 11.27. Известно два основных метода соединения выводов корпусных микросхем и навесных элементов с печатной платой: 1) впаивание выводов в металлизиро- ванные отверстия платы; 2) припаивание выводов к металлизированным кон- тактным площадкам печатной платы. Выбор метода определяется конструкци- ей выводов корпуса микросхемы. Метод крепления и установки корпусных микросхем должен обеспечивать возможность многопозициопной пайки с последующей влагозащитен. 251
Первый метод установки применяется дли корпусных микросхем со шты- ревыми выводами. Микросхемы при этом могут располагаться только с одной стороны печатной платы (рис. 11.28, а). Корпусные микросхемы с планарными выводами могут располагаться как с одной, так и с двух сторон (рис. 11.28, б). Рис. 11.25. Схема установки корпусной мик- росхемы на печатной плате: 1 — печатная плата, 2 — выводы корпусной микросхемы, 3 — координатная сетка. Рнс. 1126. Схема установки микросхемы на плату, когда рассговние между выводами не- кратно шагу* Для получения более высокой плотности монтажа навесных элементов на печатной плате концы выводов подгибают и при необходимости обрезают. Эту операцию еще называют формовкой. Она выполняется с помощью шаблонов. Примеры оформления чертежа конструк- ции выводов корпуса приведены па Рнс. 11.27. Схема размещения корпус- ной микросхемы с планарными выво- дами: 1 — корпусная микросхема, 2 — кон- тактная площадка; 3 — печатная плата. рис. 11.29. При установке корпусных микросхем со штыревыми выводами на печатную пла- ту руководствуются следующими соображе- ниями, выработанными практикой сборки: а) величина выступающей части вы- водов над поверхностью платы в местах пайки должна быть в пределах 0,5 — 1,6 мм; б) для обеспечения демонтажа корпуса зазор между корпусами иа печатных пла- тах в одном из направлений установки должен быть не менее 1,5 — 1,6 мм (см. рис. 11.28). Установка корпусных микросхем с планарными выводами может быть выпол- нена с зазором или без него, как иллю- стрирует рис. 11.30. Иногда корпус мик- росхемы устанавливают на перфорирован- ную пленку, которую приклеивают к по- верхности печатной платы нитроклеем АК-20. В риде случаев корпус мнкросхе мы устанавливают на прокладки из изоля ционного материала, которые крепятся к печатной плате эпоксидным слоем ВК-9. Размер прокладок выбирается из соотношения 6,5 X0,3xt. где/.—дли- на ряда микросхем, размещаемых на печатной плате (рис. 11.31). В качестве материала для прокладок обычно используют стеклотекстолит ВФТ-С ТУ-35-ХП-814-65 толщиной 0,3 мм. Методы компоновки корпусов на печатной плате. Интегральные микросхемы одного конструктивного исполнения устанавливаются в одной плоскости с од- ной или двух сторон печатной платы. В зависимости от размеровн конструкции корпусов, а также метода проектирования ручной нли машинный шаг установ- ки микросхем может быть выбран из табл. 11.13. 252
+s‘o Рнс. 11.28. Установка и крепление корпусных микросхем на печатной плате: а, в — со штыревыми выводами (/ — корпус микросхемы, 2 —печатная плата. 3 — вывод на корпуса, 4 —место пайки); в, г — с планарными выводами, с одной и с двух сторон (1 — кор- пус микросхемы, 2— печатная плата, 3 — изоляционная прокладка). * Размерь/ Идя оправок * Размеры для справок, остальные размеры Зря инструмента & Рис. 11.29. Примеры конструкции прн необходимости формовки выводов: а — штыревые выводы; 6 — планарные выводы, 253
Рис. 11.30. Варианты установки корпусных ми- кросхем с планарными выводами на печатную плату: а —установка с зазором. 6 — установка на электроизоляционную .прокладку с теплоотво- дящей металлической шиной, в — установка без зазора; J — корпусная микросхема; 2 — пе- чатная плата, 3 — шнна. *ис. 11.31. Установка корпусов микросхем с планарными выводами на печатную тэту с ис- пользованием изоляционных прокладок: 1 — изоляционная прокладка; 2 — корпус микросхемы, место накесення клея ВК-9. Рис. 11.32. Схемы компоновки корпусов на печатной и лате: — шаг 15X15, б17,5X22,5» 3 — 12.5X12,5 мм; / — корпуса микросхем, 2 — печатная плата. 251
Таблица 11.13 Шаг установки микросхем, мм Тип корпуса микросхемы 101СТ14.1 101МС14-4 401MC8-J 401МС8-2 401МС12-1 301ПЛ14-1 2МС15-1 2МП12-1 2МС13-1 12,5X12,5 4- 4- 12,5X15,0 — —— —• 4- 12,5X17,5 4- — —. “Г 12,5X20,0 + 4- — • 4- 12,5X22,5 4* ^1^ —• 4- 12,5X25,0 + + — + - 15,0x15,0 — — 4- ~г 15,0X17,5 + + — — 4- -L 15,0X20,0 + + + -j- П" -4 15,0X22,5 + + ’ + 4- 4- 4- 17,5x17,5 + + — 4- 4- 17,5X20,0 + 4- + 4- 4- 17,5X22, 5 4- 4- 4- 4- 4- -4 20,0 X 20 ,0 4- 4- 4- 4- 4- 22,5X22,5 1 + 1- 4- 4- 4- + Примечание. Знак «4*» соответствует рекомендуемым шагам установки микросхем на плате. Примеры оформления схем расположения корпусов на печатных платах приведены на рис. 11.32. Табл. 11.14 в качестве примера иллюстрирует раз- метку посадочных мест на печатной плате под корпус микросхемы со штыре- выми выводами. Таблица 11.14 Тип корпуса Эскиз разметки di при t = I мм прн ( = 1,5 мм При * = 2 мм В отраслевых нормалях приводятся эскизы разметки посадочных мест, кор- пусов микросхем, используемых в конструкциях ЭВМ. На чертежах диаметры отверстий приводятся с учетом процесса металлизации. 255
Пример разметки посадочных мест на печатной плате под микросхемы в кор- пусах с планарными выводами (типа 101СТ14-1 или 101МС14-1) с овальными кон- тактными площадками иллюстрирует рис. 11.33. Ориентировочное максималь- ное количество корпусов Qmaxi которое может быть размещено иа одной стороне печатной платы, определиется проиаведеиием количества корпусов по осям » и у, т. е Qmax = axav< (11.38) где ая — количество корпусов микросхем в одном ряду платы; ау — количество рядов корпусов. Координатная сетка. Рнс. 11.33. Разметка посадочных мест под корпус с планарными выиопамн; Более точный результат расчета может быть получен, если учесть конструк- торско-технологические ограничения. Введем следующие обозначения (рис. 11.34); «4Х, Ау — размеры печатной платы по осям ж и g\ 1У — размеры между ирайними выводами корпуса мик- росхемы по осям к и у; tx, tv — шаги установки микросхем по осям к и у; at, а2 — поли по краю печатной платы (обычно a; “ b-t — поле по краю печат- ной платы — для подсоединении элементов внешней коммутации; Ьъ — поле по краю печатной платы — для подключения элементов контроля. Величины aj, at, bj, Ьг опреде- лятся для конкретных случаев из заводских нормалей. С учетом сказанного можно за- писать Нт — — ах=—-— --------— +1 (при ai = a2), (11.39) ау = АУ~Ь'-Ь*-Ь> +1, (1L40) a Qma, определяется по формуле (11.38). Дискретные навесные элементы рекомендуется устанавливать на пе- 256
чатных платах со стороны расположения микросхем, используя посадочные места, отведенные для корпусов микросхем. Электрический контроль микро- схем, размещенных на печатных платах, осуществляется через элементы внеш- ней коммутации или контрольные колодки. Иногда для контроля используются пистоны нли контакты (рис. 11.35). Установка и способы крепления навесных элементов иа платах. Навесные дискретные элементы могут быть установлены на плату одним из трех спосо- бов: а) вплотную или иа изоляцию; б) над платой; в) над платой с фигурной гибкой. Все три способа установки распространяются на платы, изготовленные любым методом с односторонним и двухсторонним расположением печатных про- Рис. 11.35. Схема установки пистонов и контактов для контроля печатной платы: I _ печатная плата; 2 — пистон, 3 — контакт, водников. Многовыводные элементы (дроссели, трансформаторы, линии задерж- ки, диодные матрицы и пр.) устанавливаются на плату с зазором не менее 2 мм. Для обеспечения более высокой надежности основным вариантом установки навесных элементов на печатные платы является установка вплотную. Допуска- ется установка элементов с зазором 1+"-6 мм, в технически обоснованных слу- чаях с зазором 2,5 мм, что оговаривается в чертежах. Дискретные элементы крепятся па плате, главным образом, с помощью пай- ки. При необходимости дополнительного крепления должны быть предусмотре- ны крепежные детали. Детали крепления должны обеспечивать необходимый зазор (1 мм) между элементами крепления и платой. Выводы элементов в этом случае формуются без изгиба. При установке навесных элементов на печатные платы используется один из трех вариантов: а) при отсутствии печатных проводников под элементами с неизолированным корпусом или для элементов с корпусом, имеющим изоляционное покрытие, применяют вариант I (рнс. 11.36, а). Под неизоляционным корпусом элемента допускается наличие контактных площадок или металлизированных отверстий, не задействованных в схемах; 257
Рис. 11.36. Три варианта установки навесных элементов на печатных платах* б) вариант II применяется при расположении проводников под корпусом (ри,с. 11.36, б). Если имеется дополнительное крепление, то изгиба выводов производить ие следует; в) вариант III используется при установке элементов в места, предназна- ченные для интегральных микросхем (рнс. 11.36, в). ГЛАВА 12 КОНСТРУКТИВНЫЕ МОДУЛИ 3, 4, и 5-го УРОВНЕЙ 12.1 . Конструктивный модуль 3-го уровня (панель) Модуль 3-го уровня ЭВМ представляет собой конструктивно законченную сборочную единицу, на которой размещают и электрически соединяют между собой модули 2-го уровня. Иногда этот модуль называют ТЭЗ. Для охвата всего многообразия модулей 2-го уровня в конструкциях ЕС ЭВМ обычно используют четыре вида панелей, представленные в табл. 12.1. Таблица 12.1 Вариант конструк- ции панели Вид монтажа и коли- чество модулей 2-го уровни Способ расположении модулей 2-го уровни на панели Соединение модулей 2-го уровня на панели двухсто- ронний много- слойный 1 40 В 2 ряда по 20 шт. с Колодки разъемов под 2 —— 40 шагом 1,5 мм. печатные панели 3 20 — В один ряд с шагом Штыревые колодки 4 — 20 1,5 мм разъемов 258
Электрические соединении контактов разъемов на панелях производятся проводным и печатным монтажом. При проводном монтаже между контактами разъемов панелей н навесных элементов на специальных ТЭЗ допускается установка модулей 2-го уровня с шагом, равным 20 мм, а при выборе размеров печатных проводников необ- ходимо учитывать максимальную плотность тока, протекающего по проводнику, которая не должна превышать 20 А/мм2. Конструктивные параметры печатных плат панелей приведены в табл. 12.2. Таблица 12.2 Конструктивные параметры печатных плат Тнп панели 1 и 2 3 и 4 Габариты (мм) 360*> 360 длина ширина 360*’ 180 Ориентировочная площадь, занимаемая печатными проводниками (мм X мм) 330 X 330 330X155 Диаметр металлизированных отверстий (мм) 0,7 0,7 Расстояние между отверстиями (мм) 2,5 2,5 Расстояние между проводниками (мм) 0,625 0,625 • > При высоте 200 мм. Внешние соединения панели осуществляются переходными колодками нли разъемами, которые устанавливают по периметру панели. При выборе места расположения колодок (разъемов) учитывают возможности выполнении основ- ных методов соединений: а) для постоянных соединений методом накрутки или пайки; Рис. 12.1. Печатная плата панели: а —габаритные размеры МПП; б— границы рабочего поля печатной платы. б) при контроле н наладке в процессе производства н с помощью разъемов для постоянных соединений. Для окончательно собранного модуля 3-го уровня недопустимо самопро- извольное выпадение из конструкции модулей 2-го уровня. В панели используют чаще всего многослойные печатные платы (МПП). Рассмотрим технические требования к МПП панелей. 1. Максимальные габариты МПП панелей (в мм) 360 X 360 X 3. Присое- динительные и габаритные размеры (с допусками) приведены на рис. 12.1, а. Толщина платы должна быть не более 3 мм. 259
2. Печатные проводники МПП панелей размещаются^ на отдельных слоях платы по всему рабочему полю, по линиям вспомогательной координатной сетки с шагом 0,625 мм. Границы рабочего поля отдельных слоев приведены на рйс. 12.1, б. 3. Современные МПП могут иметь до 10 слоев. 4..Н а наружных защитных слоях МПП размещаются только контактные площадки металлизированных отверстий и маркировочные цифры и знаки. 5. Пример размещения слоев с проводниками «Земля» и «Питание» изобра- жен на рис. 12.2, а. Проводники потенциалов «Земля» и «Питание» размещаются на отдельных слоях. Иногда несколько проводников размещается на одном слое. Рис. 12.2. Структура МПП: / — слой основного питания; 2 — слой «Земля», 3 — слой синхронизация и специального пита- ния; 4 — слой профилактического питания; 5, 14 — защитные слон; 6. 7, 12, 13 — сигнальные слои; 8 — слой основного питания; 9 — слой «Земля»: 10 — слой синхронизации и специаль- ного питания; 11 — слой профилактического питания. Сила тока, протекающего через одно металлизированное отверстие, не долж- на превышать 2,5 А. Это ограничивает максимальное количество монтажных отверстий для ввода в панель потенциалов «Земля» и «Питание». Расположение групп отверстий для ввода в панель потенциалов «Земля» и «Питание», а также для отверстий по периметру платы, соединенных со слоем «Земля», постоянно и строго фиксировано. После металлизации диаметр этих отверстий равен 1,3 ± ± 0,1 мм. 6. Монтажные н переходные отверстия имеют постоянное, строго фиксиро- ванное положение на плате. Диаметр переходных отверстий выбирается равным 0,9 мм (после нх металлизации и покрытия). 7. Ширина гарантированного пояска на внутреииих слоях платы принима- ется не менее 0,05 мм. 8. Структура платы, прн требованиях к волновому сопротивлению про- водников, равному 50 Ом, приведена на рис. 12.2, б. В качестве материала для прокладки между слоями используется стекло- ткань толщиной 0,06 или 0,025, в зависимости от величины электрического сиг- нала, а количество прокладок колеблется от 2 до 8. Ширина печатных проводников слоев платы устанавливается 0,3 мм. Слои, выполняющие роль «земли» и «питания», делаются сплошными. Расстояние меж- ду соседними слоями и количество прокладок при других значениях волнового сопротивления определяют расчетным путем и обеспечивают набором изоля- 260
ционных прокладок и стеклоткани (ТУНЖ-6в-70). Между соседними слоями раз- мещают не менее двух прокладок. 9. Печатные проводники «Земля» и «Питание», как указывалось выше, располагаются на отдельных слоях и выполняются в вкде сплошного слоя фольги с окнами вокруг металлизированных отверстий, не связанных электри- чески с этими слоями. Расстояние между краем окна и краем отверстия под ме- таллизацию принимается не менее 0,25 мм, а расстояние между краями сосед- них окон должно быть не менее 0,20 мм. Рие. 12.3. Схема размещения отверстий иа МПП: а —под шивы питания; б —под выводы разъема. — Et=-5v (основное) Питание профилак- тическое Ес(земля} — Е0(земля) [^(профилакти- ческое) (сснов ное) Вид со стороны истьipei разъема 10. Расположение координат монтажных отверстий под постоянно задей- ствованные выводы разъема для ТЭЗ и шин питания изображено на рис. 12.3. 11. Все слои платы маркируют десятичным номером платы (слоя) и номе- ром слоя. Слои в плате, как правило, располагают в порядке возрастания номе- ров, если это не противоречит дополнительным электрическим требованиям. Для нанесения клейма ОТК предусматривается место на каждом слое платы вне ее контура. 12. На оборотной стороне платы панели маркируются! шифр блока панели, порядковый номер групп панелей под разъем, регистрационный номер платы и место клейма ОТК и заказчика. 13. Геометрические размеры элементов печатного монтажа (в мм) для МПП панелей приведены в табл. 12.3. Таблица 12.3 t [n s0 mln fto Л c Лп % ДА м 0,25 0,20 0,20 ±0,20 Та наружном слое ±0,05 | ±0,1 ±0,1 -1-о,об । +0,06 0,25 0,20 0,20 Ha ±0,05 | внутреннем слое ±0,05 | ±0,05 ±0,05 4-0,08 ] 4-0,08 261
Величины 6n, 6ft, Afe н А/ — расчетные и на чертеже не проставляются. Количество проводников, проходящих между двумя контактными площад- ками соседних отверстий для плат панелей, может быть получено расчет, ным путем или найдено из табл. 12.4. Таблица 12.4 Расстояние меж- Диаметры соседних контактных площадок, мм ду соседними отверстиями, 1,65—1 ,65 1,90-1,90 2,50—2,50 мм Количество проводников, прокладываемых между отверстиями (п) 2,5 1 0 0 5,0 5 3 3 7,5 9 7 3 10,0 13 11 11 Модули 3-го уровня очень часто называют панелью ЭВМ. Габаритные размеры корпусов щими нормалями. Из большого многообразия выбирают в соответствии с действую- коиструкций панелей, имеющих, как правило, прямоугольную форму, наибольшее распространение полу- чили: ЭВМ с выдвижными «страни- цами» или платами. Панели с выд- вижными платами в одной плоскости имеют преимущественное распро- странение в стационарных ЭВМ, а блоки с выдвижными платами во- круг горизонтальной и вертикаль- ных осей — в подвижных объектах. Рассмотрим достоинство и осо- бенности каждого варианта конст- рукции. Конструкции с выд- вижными платами. Схемы конструкций с выдвижными платами приводились ранее; общий вид бло- ков ЭВМ с выдвижными платами показан на рис. 12.4. Конструкции блоков с выдвижными платами обес- печивают технолргичнгутч—легкий съем сбоечных единиц и позволяют при необходимости в одной кассете объединить 2 — 3 «страницы». Блок ЭВМ при такой конструкции обра- зуется из набора «страниц», распо- ложенных в один, два и три ряда (рис. 12.5). На верхней и иижней Рис. 12.4. Общий вид блоков стационарной эвм стейках корпуса блока предусматри- с выдвижными платами. ваются направляющие и приспособ- ления для фиксации и крепления «страниц» (плат). Конструкция блока обладает достаточной жесткостью. В неко- торых вариантах этой конструкции направляющие стягиваются в пакет шпиль- ками через боковые стенки шасси. Боковые крышки у блока съемные. Монтаж «страниц» осуществляется с помощью штепсельных разъемов, гибкого печатного шлейфа и объемного проводного монтажа или с помощью печатной платы и разъемов. 262
Рнс. 12.5. Схема оформления конструкции бло- ков: ?^‘°Д“ОрЯдная коистРУкиия (/, 2, з, — соответ- ственно передняя, верхняя, задняя стенки, 4 страница (плата), 5 — регулировочная гайка, S— основание); б — (1 — передняя стенка 2 — верх- няя Стенка, У—разъем, ^—каркас панели, S, f страницы (платы),) 263
Конструкции с откидными платами. Иногда одну из раз- новидностей этой конструкции, используемой в малогабаритных ЭВМ, называют «книжным» вариантом (рис. 12.6). В конструкции этого типа платы могут пово- рачиваться вокруг вертикальной или горизонтальной оси, обеспечивай свобод- ный доступ к любой микросхеме, навесным элементам и монтажу блока, находя- щемуся во включенном состоянии (под током). В собранном виде конструкция об- ладает достаточной жесткостью. Особенности оформления конструкции этого типа приведены на рис. 12.7. Блоки конструкции с откидными платами вокруг вертикальной оси могут выполняться в виде двух и более секций, в каждой из ко- торых кассеты шарнирно соединены между собой. В корпусе блока предусмат- ривается средняя стенка, на которой закрепляют блоки и печатную плату. Электрическое соединение таких кассет осуществляется тканым кабелем и С по- мощью печатной платы. При большом количестве кассет такое соединение обе- спечивает наилучшие условия для их раскрытия. Страницы стягиваклся в пакет через боковые крышки. Электрическое соединение между кассетами и внешним разъемом осуществляется объемным проводным монтажом. Наличие «ключа» в конструкциях кассет с вертикальной осью вращения плат однозначно определяет правильность их установки в блоке. Конструкции с откидными платами вокруг горизонтальной оси выполняются в виде двух секций, в каждой из которых объединяется, как правило, по две страницы, шарнирно соединенные между собой. Соединения между субблоками выполняются с помощью проводного объемного монтажа. Невыпадающими вин- тами субблоки крепятся к корпусу блока. При конструировании блоков необхо- димо стремиться к использованию унифицированных узлов и кассет, типовых элементов несущих конструкций, электрического монтажа в средств фиксации и крепления. 12.2. Конструктивный модуль 4-го уровня (рама) Этот модуль предназначается для установки и электрического соединения модулей 3-го уровня и вспомогательных узлов ЭВМ (к вспомогательным узлам, например, можно отнести блок вентиляторов автономной системы воздушного охлаждения ЭВМ). В первую очередь размещают панели и устройства, размеры которых равны или кратны размерам панели. Наибольшее количество панелей устанавливается в раму в три горизонталь- ных ряда, по две панели в ряду. Расстояние между панелями в раме должно быть не более 390 мм по горизонтали и 360 мм — по вертикали. Для изготов- ления каркаса рам обычно используют нормализованные профили, обладающие достаточной механической прочностью, например, ПК14990, ПК15912 и др. 264
Для осуществлении внешних электрических связей на раме предусматри- ваются штепсельные разъемы, прямые перемычки и средства крепления провод- ного монтажа. В ряде модификаций ЭВМ рама является автономным конструк- тивным узлом. Рнс. 12.7. Варианты оформления конструкция с откидными платами: а — вокруг вертикальной осе (1 — плата, 2 — ваяния панель, 3 — разъем, 4 — шарнир); б —< вокруг горизонтальной оси (/, 4 — соответст- венно задняя и передняя панели, 2 — кассета, 3 — неьыпадающий анит). По принципу установки в стойку рамы иногда делят на: среднюю (стационар- ную) и две крайних (поворотных). Габариты рамы стационарной ЭВМ: высота — 1431 мм, ширина — 850 мм и толщина 220 мм (с монтажом панели). В качестве примера — установочные размеры рамы иллюстрирует рис. 12.8. 265
Рис. 12.8. Схема расположения установоч- ных размеров рам. Каркасы ЭВМ с размерами, Системы охлаждения ЭВМ в зави- симости от тепловыделения электронно- го оборудования, размещаемого на ра- ме, могут быть воздушного или водя- ного охлаждения с производительностью вентиляторов от 150 до 750 м3/ч и на- поре от 20 до 200 Н/м. 12.3. Конструктивный модуль 5-го уровня (стойка) Основное назначение модуля — размещение и электрическое соедине- ние модулей 4-го уровня, т. е. рам. В одной стойке размещается 3 рамы: средняя неподвижная, а две крайние могут поворачиваться, как это изобра- жено на рнс. 12.9. Ориентировочные габариты стоек (в мм) ЕС ЭВМ следующие: тип 1 — 1600 X 1200 X (700 — 800), тип 2 — 1600 X 1200 X 850 и тип 3 — 1600 X X 1600 X (700 — 800). Высота тумбы оператора выбирает- ся с учетом условий эксплуатации в пределах 750 — 1050 мм, а пульт — при работе сидя 750 — 1050 мм. 1 1 кратными 4 и g основного размера (рис. 12.10), соединяются с основными каркасами посредством переходной на- правляющей рамы. Для связи модулей 4-го уровня между собой, а также для присоединения оборудования, размещенного в тумбе, стойке и других внешних устройствах, в модуле 5-го уровня предусматриваются проводные или кабельные жгутовые разъемные соединения и средства для крепления монтажа. Рис. 12 9. Эскиз конструктивного оформле- ния стойки: 1, 3 — подвижная стойка; 2 неподвиж- ная стойка* Рис. 12.10. Допустимая кратность габарит- ных размеров для блоков ЭВМ различного назначении* 266
Прн разработке конструкций тумб и пультов необходимо широко исполь- зовать конструктивные составляющие модулей других уровней, а также мате- риалы и технологические процессы при изготовлении узлов и деталей, однотип- ных по назначению, но различных по габаритам, например, двери, щиты и др. Конструкция модуля 5-го уровня должна предусматривать возможность подключения его к централизованной системе вентиляции. ГЛАВА 13 КОНСТРУКТИВНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ ЭВМ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ 13. 1. Общие сведения К элементам и узлам ЭВМ различного назначения мы будем относить: де тали конструкций, несущих нагрузку; детали крепления и фиксации; элементы электрических соединений; элементы и узлы защиты блоков от вредных электри- ческих и механических воздействий. Все эти детали, элементы и узлы осуществляют механическую и элект- рическую связь компонентов ЭВМ между собой, позволяя создать единую конст- рукцию машины в целом. 13.2. Узлы и элементы конструкций, несущих нагрузку. Элементы фиксации и крепления К узлам и элементам конструкций, несущих нагрузку в модулях ЭВМ, мож- но отнести различные по оформлению рамки для креплении печатных плат, уз- лов и панелей; элементы связи в конструкциях модулей (стойки, кронштейны, стяжки, распорки и т. п.). К таким элементам предъявляются следующие основные требования: до- статочная механическая прочность и жесткость; надежность крепления узлов конструкции; малая масса; минимальное количество деталей с разными типораз- мерами; взаимозаменяемость элементов. В зависимости от назначения, условий эксплуатации и требуемого срока службы детали и узлы, несущие нагрузку, рассчитывают на механическую прочность и жесткость конструкции. Алюминиевые и магниевые сплавы, а также пластмассы позволяют получать конструкции с малым весом. Детали конструкций, несущих нагрузку, как правило, имеют ребра жест- кости, оии изготовляются штамповкой или литьем под давлением из алюминие- вых или магниевых сплавов. Наиболее распространенным элементом конструк- ции является рама. Некоторые разновидности рам показаны на рис. 13.1. В различных конструктивных уровнях ЭВМ существуют связи (соединения), обеспечивающие неподвижность одной детали относительно другой при воздей- ствии внешних сил. Элементы конструкции, обеспечивающие точное фиксирова- ние взаимного положения деталей в узле называются элементами фиксации или фиксаторами. Сложный фиксатор — это механизм, с высокой точностью фикси- рующий заданное положение подвижного элемента конструкции относительно неподвижного. Простейшие фиксаторы основаны на использовании силы трения, препятствующей перемещению (рис. 13.2, а, б). Более надежные фиксирующие устройства в двух вариантах показаны иа рис. 13.2, в, г. Сопрягаемые детали рассчитывают на прочность. Очень часто фиксирование осуществляется с по- мощью конусного устройства (рис. 13.2). Основные требования к фиксирующим элементам: отсутствие механических напряжений в сопрягаемых деталях после закрепления; минимальное количест- во элементов фиксирования и крепления. 267
4
8 Рис. 13.1. Схематическое изображение конструкций рам: а — бескаркасная рамка (/ — рамка, 2, 3, 4 — втулки), б, в — рамки, изготовленные с ребрами жесткости — литьем под давлением (7,4 — иижияя и верхняя направляющие, 2 —планка, 3 — интегральная схема, б — втулка; 7 — направляющий штырь; 2,3 — втулка, 4 —рамка, 5 —основание ТЭЗ, 6 — гнездо под интегральную схему, 7 — интегральная схема), Рнс. 13.2. Варианты конструкций фиксирующих устройств. Способы закрепления плоских деталей: и — с помощью заклепки; б —с помощью опор 1 и 2 и заклепки 3; в две схемы соединения Деталей с цилиндрической поверхностью; г — соединение оси о плоской деталью с помощью конуса. 269
*L Ч. -Г
Рис. 13.5. Конструкции крепления печатных плат; одиночных (/ — плата. 2 — стойка, 3 ~ основание, 4 —• штифт, 5 — шарнир, 6 — сухарь группы печатных плат (1—5 — плата, 2 — ось, 3 — ограничитель, 4 — ребро жесгкост! 6t 7 — втулки, 3 —гайка), 11 <3'0
В конструкциях модулей ЕС ЭВМ, особенно 2-го и 3-го уровней, наиболее часто встречающимся элементом, несущим нагрузку, является однослойная и многослойная печатная плата (нли группа плат), обычно закрепляемые винта- ми или заклепками. На рнс. 13.3 приведен пример механического крепления пе- чатных плат. Крепление печатных плат в модулях разных уровней обычно осу- ществляется по четырем углам. Для увеличения жесткости печатной платы обычно используется один из двух методов — с использованием средней точки или с использованием упора (рис. 13.4). В сборочных единицах с большим ко- личеством печатных плат конструкция узла крепления имеет более сложный вид. Примеры конструкций для жесткого крепления одиночных плат и группы плат приведены на рис. 13.5. Количество элементов крепления и места их расположения выбираются главным образом из условия обеспечения механической жесткости. Крепление панелей в блоке, оканчивающихся разъемами, производится с одной стороны на штыри-ловители, а с противоположной — на невыпадающие винты. Штыри-ловители, служащие фиксирующими элементами, конструктивно могут быть выполнены плавающими либо с жестким креплением. В корпусе блока фиксацию панели можно осуществить с использованием скосов в пазах направляющих. В блоках с подвижными платами панели могут быть закреплены также винтами. Рекомендуется при выборе варианта конструкций крепления и фиксации сопрягаемых деталей и узлов пользоваться справочниками по конструированию точных механизмов и оптико-механических приборов [13.1]. 13.3. Элементы и узлы внешних электрических соединений Непрерывное повышение сложности современных вычислительных машин и уменьшение их габаритов неизбежно ведет к увеличению числа выводов па еди- ницу площади и усложнению монтажа электрических соединений. В ряде кон- струкций современных ЭВМ число соединений на 1 — 2 порядка выше числа элементов конструкции. В связи с этим особое значение приобретает надежность этих соединений. Опыт эксплуатации ЭВМ в течение многих лет показывает, что повышение надежности только компонентов и модулей аппаратуры без од- новременного повышения надежности межблочных электрических соединений не может решить проблему надежности ЭВМ. Проблема межмодульных соединений без потерь плотности упаковки, до- стигнутых на уровне модуля или с незначительными потерями плотности упа- ковки на уровне изделия или ЭВМ — сложная проблема. Сложность коммута- ции создает необходимость выбора наилучшего варианта в смысле надежности и минимума средней длины проводника. Очень важно, чтобы соединительные провода были по возможности более короткими, особенно для быстродействую- щих ЭВМ. Обычно монтаж делят на механический и электрический. Все модули, узлы и навесные детали, устанавливаемые с помощью крепежа, должны быть так раз- мещены в конструкции, чтобы после их механического закрепления можно было выполнить весь электрический монтаж. Механические элементы конструк- ции должны обеспечивать необходимые зазоры между соседними модулями, пла- тами и узлами. Конструкция, на которой производится монтаж, должна обеспе- чивать защиту модулей от соприкосновения с соседними устройствами. При вы- боре типа соединений необходимо учитывать нх тепловой режим. Все многообразие электрических соединений, применяемых в современных ЭВМ, можно условно разделить на три группы: 1) неразъемные соединения илн «неремонтопригодные», например, полученные методами сварки или скрутки; 2) полуразъемные или «ремонтопригодные» соединения, например, соединения, полученные методом пайки; 3) разъемные — различные штепсельные разъемы. Для сравнительной оценки достоинств н недостатков различных видов соедине- ний введем критерии — плотность выводов (илн плотность проводников) и плот- ность соединений. Плотность выводов (или проводников) — это количество деталей выводных устройств (или проводников), приходящихся на единицу площади (количество 271
выводов на см2). Плотность соединений — произведение количества выводов на сумму параллельных и поперечных проводников, отнесенных к 1 см. К электрическому моитайсу предъявляются следующие основные требова- ния: а) Электрический монтаж должен обеспечивать нормальную работу узлов и блоков ЭВМ при механических и климатических воздействиях, оговоренных в технических условиях. б) Электрический монтаж ЭВМ, рассчитанный иа длительную эксплуатацию с проведением регламентных и ремонтных работ (а также в особых случаях, ого- воренных в техническом задании) должен быть выполнен так, чтобы имелась возможность осмотра, проверки и замены элементов. в) При выполнении электрического монтажа не рекомендуется закрывать проводами и кабелями схемные обозначения, нанесенные на элементах и корпу- сах блоков. г) Для предохранения от механических повреждений отдельных проводов, жгутов и кабелей при прокладке через металлические панели или стенки блоков ЭВМ следует предусматривать изоляционные втулки, а при огибании острых ребер — предохранительные бандажи. Рассмотрим особенности выполнения внешних межмодульных и межблоч- ных электрических соединений. Навесной монтаж. До недавнего времени навесной монтаж был основным видом монтажа ЭВМ. По мере уменьшения габаритов ЭВМ были разработаны новые методы сборки элементов н в настоящее время навесной монтаж наиболее широко применяют только для межблочных и межмодульных соединений. Мар- ки и сечения проводов, используемых при навесном монтаже, приводятся в тех- нических условиях на монтаж. Основным техническим документом для производства и контроля навесного монтажа является электрическая монтажная схема или таблица соединений. Монтажная схема графически изображает взаимное расположение элементов и монтажных проводов и, содержит все необходимые указания для производства монтажа. Эта же схема указывает последовательность выполнения технологи- ческих операций. К схемам навесного монтажа предъявляются следующие требования: 1) ми- нимальная длина связей; 2) обеспечение надежных электрических и механи- ческих контактов и создание максимального удобства при настройке и ремонте ЭВМ; в отдельных ответственных сборочных единицах целесообразно ввести дублирующий (резервный) провод; монтажные провода должны быть механи- чески закреплены в непосредственной близости от зоны электрического присое- динения; 3) для упрощения монтажа и особенно для удобства отыскания неисп- равностей в монтаже используют разноцветные провода, причем цвета выбира- ют по какому-либо признаку (типу цепей, названию агрегатов и т. п.); 4) экраны должны быть заземлены, каждый в отдельности; 5) плотность монтажа (число деталей, размещенных на единице площади) и единообразие внешнего вида мон- тажа для всех элементов данного изделия должны быть одинаковыми; 6) для пайки навесного монтажа следует применять оловянно-свинцовые припои ПОС-61, ПОС-40, ПОС-ЗО, ПОС-18, температура плавления которых 183 — 227° С; при пайке следует применять только бескислотный флюс; 7) расстояние между оголенными монтажными проводами и металлическими поверхностями кон- струкции должно быть не менее 5 мм для цепей с напряжением 250 В и выше и не менее 3 мм — для цепей с напряжением ниже 250 В; это требование не рас- пространяется на цепи заземления; 8) пересечения высокочастотных электри- ческих цепей, монтируемых неэкранированными проводами, должны выпол- няться под углами, близкими к 90°; 9) под один зажимной контакт допускается подключение не более 2 — 3 проводов; 10) не допускается многократная под- пайка концов выводов полупроводниковых элементов, конденсаторов и сопро- тивлений; 11) сечение монтажных проводов выбирается в зависимости от плот- ности проходящего по ним тока; при большой длине монтажных проводов и сильных токах, протекающих через них, следует учитывать падение напряжения па проводах. Для выполнения монтажных операций применяют специальный инструмент н приспособления: пинцет с насадкой из меди для улучшения теплоотвода, щипцЫ различных конструкций для снятия изоляции с проводов, щипцы для об- 272
жима кабельных наконечников, электрический малогабаритный паяльник, ванна для лужения концов проводов, приспособления для скручивания жил проводов и др. Наиболее трудоемкой операцией навесного монтажа является изготовление жгута, содержащего сотни и тысячи проводников. Жгуты бывают плоские и объем- ные. К жгутам монтажных проводов предъявляют следующие основные требова- ния: 1) монтажные провода в жгутах должны быть уложены и увязаны ровно, без перекрещивания петель и выступов отдельных групп проводов; 2) после уклад- ки жгут связывается через определенные интервалы хлопчатобумажными нит- ками санозатягивающимися узлами; в местах ответвления должны быть бандажи, скрепляющие жгут и его ответвленную часть; 3) жгуты должны быть защищены Рис. 13.6. Общий вид конструкции плоских гибких кабелей* от воздействия высоких температур, влажности, механических повреждении (по техническим условиям); 4) к конструкции ЭВМ или ее блокам жгуты мон- тажных проводов должны быть прикреплены металлическими скобками (через прокладки) на определенном расстоянии друг от друга. Провода укладывают и увязывают в жгуты с помощью шаблонов (плоских или объемных) в соответствии с таблицей расшивки проводов. Для закрепления выводов жгута обычно используются планки с отверстиями и переходные ко- лодки. К конструкции современных ЭВМ предъявляется требование свободного доступа к любому элементу для осмотра, настройки и ремонта. Однако это требо- вание ие всегда удовлетворяется. Наиболее совершенны в этом отношении кон- струкция откидных плат или так называемый «книжный» вариант. Монтажные провода, применяемые для гибких соединений, должны обладать эластичностью, иметь минимальный наружный диаметр и минимальный Коэффи- циент трения изоляции. Для увеличения срока службы жгута целесообразно делать его с односторонним изгибом. Гибкие печатные кабели. Использование гибких печатных кабелей позволя- ет уменьшить габариты и массу изделий, улучшить условия монтажа, качество и надежность монтажных соединений; обеспечить в пределах групп узлов стабиль- ность электрических характеристик; повысить устойчивость к климатическим воздействиям. По данным исследований, переход к гибким печатным кабелям позволяет по сравнению с навесным монтажом уменьшить массу в 10 раз, объем — в 7 раз, а затраты средств — в 2 раза. При одинаковых сечениях провода гиб- кие кабели позволяют увеличить допустимую плотность тока в 2 раза. Гибкие пе- чатные кабели обеспечивают монтаж в трех плоскостях конструкции и допускают различные изгибы при монтаже, а также возможность неоднократной пайки про- водников с рабочей температурой не выше 150° С. 273
1310,1 ЬотЗ. 0 1,7 A $ 2.510,2 Зот6.Ч>0,8 контактная площадка Ф2,5 150 max п- число шагов - не более 30', L - не более 150', L-не более 350 Паять TJ! II*__: n n ITS! 157 max 274
и- числа шагов Рис. 13.7. Способы соединения гибкого печатного кабеля с печатной платой: а~с металлизированными контактными площадками и отверстиями; б—*со штыревыми вы- водамн-ловнтелямн (Z — печатная платв, 2 — гибкий печатающий кабель, 3 — колодка); в — со* единение с помощью охватывающего узла. Для электрического соединения узлов и панелей (кассет) ЭВМ использу- ют главным образом кабели двух типов: а) гибкие печатные кабели и б) тканые и плетеные. Гибкий печатный кабель представляет собой систему проводников, распо- ложенных на изолированном основании и имеющих на концах присоединитель- ные металлизированные отверстия нли контактные площадки (рис. 13.6). Пле- теные и тканые кабели являются разновидностью плоских кабелей. Они представ- ляют собой систему проводов, расположенных параллельно другу другу и скреп- ленных между собой оплеткой из нитей лавсана (№ 90). Для таких кабелей применяют провода марок ГФ и ГФЭ, сечением 0,03; 0,07 нли 0,14 мм2. По ши- рине все разновидности тканого плетеного кабеля не превышают 60 — 65 мм, а гибкого печатного — 150 мм; длина кабелей может достигать 350 мм. Токопро- водящие жнлы (проводники) всех типов кабеля располагаются на печатной плате с шагом 2,5 мм. Существуют несколько вариантов конструктивного оформления гибких печатных кабелей: 275
гибкие печатные кабели, оканчивающиеся контактными площадками с от- верстиями, устанавливают на печатной плате, а затем запаивают на штырях (рис. 13.7, а); гибкие печатные кабели со штыревыми выводами-ловителями (рис. 13.7, б) с последующей пайкой узла| Рис. 13.8. Методы соединения тканого кабеля с печатной платой: а —схема крепления с помощью скобы (/ — тканый кабель, 2 —печатная плата, 3 — про- кладка, 4 — скоба); б —схема крепления с помощью колодки (/ — тканый кабель. 2 —печат- ная плата, 3 — корпус, 4— крышка, 5 — втулка, 6— винт). гибкие печатные кабели, заканчивающиеся металлизированными контакт- ными площадками, совмещают площадками и затем пропаивают в местах соедине- ния контактных площадок (рис. 13.7, в); гибкие печатные кабели соединяются с печатной платой охватывающим уз- лом, как это показано на рис. 13.7, в; соединение завершается пайкой в местах, указанных на сборочном чертеже. 276
При большом количестве выходных контактов на печатных платах предпоч- тение отдается гибким печатным кабелям с контактными площадками. Гибкие печатные кабели со штыревыми контактами устанавливаются только с одной пе- чатной платы, с металлизированными контактными площадками — как с одной, так и с двух сторон печатной платы. Рис. 13.9. Схемы установки и пайки многоштырьковых разъемов на сборочные единицы ЭВМ. Пайка выводов в металлизированные отверстии: 2 — соответственно вилка н розетка разъема, S — плата, 4 — объединительная плата; о) / “ вилка, 2 — розетка, 3 — плата печатная, 4 — объединительная плата; 6) J — вплка, 2 — розетка, 3 — плата, 4 — шасси; г) 1 — вилка, 2 — плата. Тканые кабели на печатной плате закрепляют скобой или колодкой (рис. 13.8). Монтажные соединения. Соединения скруткой. Процесс соединения методом скрутки состоите том, что проводник, подлежащий соединению с металлическим штифтом, укладывается вдоль штифта, а закрутка производится другим про- водом поверх штифта с проложенным вдоль него проводником. Закрутка выпол- няется с помощью специального приспособления с ручным или механическим 277
проводом; натяжение проводника при этом регулируется. К достоинствам этого метода следует отнести исключение влияния квалификации монтажника на ка- чество соединения, соединение производится при нормальной температуре, пол- ностью исключается влияние на качество соединения окислов и загрязнений сое- диняемых поверхностей, отсутствие нагрева позволяет избежать повреждения соединения и появления коротких замыканий. Экспериментальные данные под- тверждают высокую надежность электрических соединений методом скрутки. Недостаток метода скрутки: эффективность использования объема для про- волочных соединений в 5 — 7 раз меньше, чем для соединений других типов. Соединения с помощью конусных штырей. Этот тип соединения является разновидностью одиночного штепсельного разъема с конусной частью штыря вместо цилидрической. Штырек, изготавливаемый из тонкой полосковой латуни, Рис. 13.10. Схема установки и пайки выводов к контактным площадкам платы: а) 1 — вилка, 2 — розетка, 3 — печатная плата, 4 — объединительная плата; б) I — вилка, 2 — розетка, 3 •— печатная плата, 4 — шасси. крепится к проводнику сборочного элемента посредством обжимки. На поверх- ность штырька наносят тонкий слой олова, серебра или золота. Ответной частью является гнездо. Соединение штырька с гнездом производится с помощью спе- циального приспособления, обеспечивающего определенное обжатие. Таи, на- пример, сила, необходимая для извлечения йй гнезда серебряного штырька (ила золоченого) составляет 90—140 Н, а луженого—90 —160 кГ. Соединения п ио- мощью конусных штырей обладают высокой надежностью в условиях ударов и вибрации. Разъемные соединения. Известно большое число разъемных соединений. Наибольшее распространение получили штепсельные многополюсные кольце- вые и прямоугольные разъемы и соединительные колодки для печатных схем, обеспечивающие легкосъемность и быстроту электрического соединения. При вы» боре типа разъема учитывают эксплуатационные, электрические и конструктор» ско-технологические требования; 278
К разъемным соединениям предъявляют следующие основные требования: высокая надежность электрических соединений, малые габариты и масса, удоб- ство эксплуатации. Схемы монтажа разъемов в узлах и панелях приведены на рис. 13.9, 13.10. Как указывалось выше, вилки разъемов устанавливаются на печатные платы. Соединения выводов разъемов с печатными платами н дру- гими сборочными единицами могут быть выполнены следующими способами: а) выводы разъемов запаивают в металлизированные отверстия печатных плат или в металлизированные отверстия объединительной планки; б) выводы разъемов припаивают к контактным площадкам печатных плат. Методы электрических соединений выводов вилок и розеток иллюстрирует В качестве примера на рис. 13.12 приведена схема разметки на плате по- садочного места для установки под вилку; в качестве примера размеры элементов двух разъемов приведены в табл. 13.1. Таблица 13.1 Условное обозначение разъема Количество контактов п 1 N ГРПМ9-18ШУ 18 8 30 45 18 Для электрического соединения узлов и панелей могут быть использованы переходники, имеющие такую же высокую надежность электрических соедине- ний, как, например, запаиваемые контакты, ио обладающие малыми габари- тами и массой. Переходники обычно располагают на краях печатных плат. На рис. 13.13 приведены примеры конструкции простейших переходников для запаивания контактов. Переходники, изображенные на рис. 13.14, используются для электри- ческого соединения узлов и панелей с печатной платой. Способы присоединения объемных проводников и гибких кабелей к печатной плате. Электрическое присоединение объемного провода к печатной плате может быть выполнено несколькими способами с использованием металлизированного отверстия платы, пистонов, специализированных контактов, контактных пло- щадок и монтажных лепестков (рис. 13.15). При установке переходных контактов в конструкции предусматривается их механическое закрепление па печатной плате. Для закрепления выводов объемного жгута в конструкции устанавливают планки с отверстиями или переходные колодки (рис. 13.16). Разъемы для печатного монтажа, применяемые в машинах ЕС ЭВМ. Для печатного монтажа этого типа ЭВМ применяют прямоугольные разъемы и ро- зетки. Разъемы типа ГРППМ5, ГРППМ6, ГРППМ7, ГРППМ8 и ГРППМ10 и розетки типа РППМ17. Обозначения разъемов: первые 5 букв — тип разъема: ГРППМ означает разъем прямоугольный для печатного монтажа малогабаритный с гиперболоид- ными контактами; Цифры после букв — номер типа разъема; число после дефиса указывает количество контактов в разъеме; первая буква после числа, указы- вающего количество контактов, обозначает часть разъема (Ш — вилка, Г — розетка); вторая буква — условное обозначение конструктивного исполнения (О — розетка неплавающая и вилка с контактами под объемный монтаж пайкой, ПЛ — розетка плавающая с контактами под объемный монтаж пайкой, А — вилка с удлиненными хвостовиками штырей, Н — вилка с контактами под объ- емный монтаж накруткой, Б — вилка с уменьшенным межрядным расстоянием хвостовиков штырей). 279
a. 1 Рис. 13.11. Схема электрического соединения с помощью: а — перемычек (/ — внлка, 2 —перемычка, 3 — плата); б — разъема (/ — плата, 2 — розетка, 3 — шасси). нмс. 13.12. Схема разметки посадочных мест под анлку разъема. Рнс. 13.13. Два варнаита соединений с использованием переходников (размеры па эскизах справочные). 280
Рис. 13.14. Варианты конструктивного оформ- ление переходников: а — переходник с контактами, запаиваемыми в металлизированные отверстия платы (I — узел, 2 — объединительная плата, 3 — пере* ходиик, 4 •-пружина); б — переходник с кон- тактами, припаиваемыми к контактным пло- щадкам платы (/ — узел, 2 — печатная плата, 3 -• переходник, 4 —пружина), 281
Рис. 13.15. Конструкции монтажных узлов электрического присоединения к печатной плате: <2 — с использованием металлизированных отверстий платы (без наконечника), б •—то же с наконечником, в —с использованием пистона (без наконечника), г —то же с наконечником, б — с использованием специализированного контакта, ж — с использованием монтажных ле- пестков (/ — печатная плата, 2 — трубка, 3 — провод, 4 — наконечник, 5 —пистон, 6 — кон* такт, 7 лепесток). 282
Вилка и розетка под печатный монтаж не имеют буквенного индекса, цифра после букв — условное обозначение покрытия контактов (/ — золоченые, 2 — серебряные). А-А Рис. 13.16. Схема закрепления жгута в пе- реходной колодке: j — переходная колодка, 2 — крышка, 3 — жгут. Рнс. 13.17. Общий вид разъемов для соединения с печатной платой: а — печатная плата; б —вилка типа РППМ17-481; в — вилка типа РППМ7; е — вилка типа ГРППМ7-90ШАК Например, ГРППМЮ-18ГО1 — розетка штепсельная,тип 10, 18 контак. тов, неплавающая, с золочеными контактами; ГРППМ7-90ША2 — вилка штеп- сельная, тип 7, 90 контактов, с удлиненными хвостовиками штырей, с сереб- реными контактами. 283
в Рис. 13.18. Конструкции розеток и внлок: а — розетка РППМ17-48 (контакты В, Г не устанавливаются; ответная часть — печатная пла- та): б — внлка ГРППМ7-90 (размеры //•’24,5 и относятся к вилкам ГРППМ7-90Ш1 и ГРППМ7-90Ш2, а размеры //-29,8 и /Л-И.З-к вилкам ГРППМ7-90ША1 н ГРППМ7-80Ш2); в—розетка типа ГРППМ7-90Г1 (2). 284
Разъемы типов ГРППМ5 и ГРППМ6 предназначены для присоединения пе- чатных плат с проводным монтажом. Число контактов у разъемов; ГРППМ5— 18,35; ГРППМ6 — 18, 35, 57. Разъемы типов ГРППМ7 и ГРППМ8 имеют два конструктивных исполне- ния: а) для соединения печатных плат с одножильными проводами методом накрутки; б) для соединения двух печатных плат, расположенных во взаим- но перпендикулярных плоскостях. Число контактов у разъемов: ГРППМ7 — 18, 30, 48, 64, 90; ГРППМ8 — 16, 32, 48. Разъемы типа ГРППМ10 имеют три конструктивных исполнения: а) для соединения двух печатных плат, расположенных во взаимно перпендику- лярных плоскостях; б) для присоединения печатных плат к розеткам с прово- дным монтажом; в) то же, что б), ио плавающие. Число контактов у разъема ГРППМ10 — 18, 30, 48, 64, 90. Розетки для печатных плат типа РППМ17. Розетки соединяются с двухсто- ронними печатными платами (толщиной 1,5 ± 0,2 мм). Конструкция выводов розетки предназначена для монтажа накруткой н обеспечивает подсоединение посредством модифицированной накрутки трех медных одножильных проводов диаметром не более 0,6 мм. Сеченне выводов контактов розетки 0,6 X 1,2 мм. Общий вид штепсельных разъемов приведен на рис. 3.17, а конструкция розеток и вилок — на рнс. 3.18. 13.4. Методы защиты конструктивных модулей ЭВМ внешних воздействий Защита от механических перегрузок. Нормы, требования и методы защиты от перегрузок стационарных ЭВМ были рассмотрены в гл. 5. Наиболее жесткие требования предъявляются к ЭВМ, которые устанавливают на подвижных объек- тах. В процессе эксплуатации и транспортировки такие ЭВМ подвергаются виб- рациям и ударам. Оценка механической перегрузки, воздействующей на конст- руктивный модуль, может быть определена по возникающим ускорениям. Внешние силы не только перемещают конструктивный модуль, но и вызывают деформацию его сборочных узлов, которая в зависимости от места приложения силы и геометрической формы конструктивного элемента может быть самой раз- нообразной (все это подробно рассматривается в курсе «Детали и механизмы приборов»). Здесь будут приведены лишь следующие общие рекомендации. 1. Для повышения механической жесткости элементов конструктивных модулей следует избегать консольных конструкций и использовать замкнутые конструкции, ребра жесткости в виде отбортовок, вытяжек и т. п., крепление скобками и склеивание. 2. Узлы и блоки с большой массой (трансформаторы, дроссели блока пита- ния, вентиляторы н т. п.) необходимо размещать так, чтобы их центры тяжести находились как можно ближе к точкам крепления платы, иа которой установлены узлы и детали. 3. Поскольку деформации и напряжения в элементах конструкции зависят от действующих на них сил, то зная последние, можно выбрать такие материалы и сечения, при которых будут исключены недопустимые нарушения работы этих элементов. Материал с большим значением модуля упругости лучше противостоит силам, вызываемым ударами и вибрациями. Устойчивость элементов конструкции к механическим воздействиям зависит также от допустимых остаточных деформа- ций. Способность различных материалов поглощать механическую энергию ил- люстрируется полной энергией деформации в кг-м на кГ: так например, для стали — 0,93, листового алюминия — 2.30, отожженной пружинистой стали — 20,4 и резины — 4480. Наибольшей поглощающей способностью обладают вяз- кие материалы (холоднокатанная сталь, алюминий н его литейные сплавы); ре- зина и пружинистые стали, а также различные эластичные изоляционные ма- териалы. 4. Точно определить собственные колебания элементов конструктивных модулей ЭВМ весьма сложно, а часто просто невозможно. Однако наиболее не- приятные последствия наблюдаются чаще всего от колебательных процессов, про- 285
исходящих именно в элементах ЭВМ. Поэтому крепление плат печатного монтажа рекомендуется делать с учетом того, чтобы fQ > /доп (где fq собственная ча- стота колебаний печатной платы; /д0П— допустимая частота, приводимая в тех- ническом задании на изделие), что исключает попадание В зону резонанса. Жесткость конструкции обеспечивается введением упоров или дополнитель- ных точек крепления платы (см. рис. 13.4—13.5); применением металлических рамок и конструкций из армированных пластмасс (соединительных стержней, планок, проводов, кабелей, жгутов); размещением с малыми пролетами между точками крепления различных конструктивных элементов. При разработке модулей стремятся придать им такую конструкцию, чтобы резонансные частоты собственных колебаний были намного выше частот колеба- ний, возникающих при эксплуатации и перевозках. Миниатюризация элементов конструкции способствует повышению устойчивости конструкций в целом к виб- рациям и ударам. 5. Если необходимы дополнительные меры для защиты конструктивных модулей ЭВМ от вибрации и ударов, то в качестве таковых предусматривают установку упругих элементов — амортизаторов. Амортизатор выбирается с уче- том ряда факторов, таких, например как механические условия работы, клима- тические воздействия, степень вибрбизоляцни и т. п. Амортизированные блоки и узлы нужно размещать так, чтобы они не стал кнвалнсь друг с другом и с соседними элементами конструкции при воздействии вибрации. Прн разработке амортизационных систем учитывают влияние на них межблочных кабельных или других соединений. Экранирование. Экранирование ЭВМ — это защита конструктивных мо- дулей машины от воздействия магнитных, электрических и электромагнитных полей на близлежащие цепи. Различают магнитостатическое, электростатиче- ское и электромагнитное экранирование. Сущность такой экранировки и методы расчета экранов подробно рассматриваются в курсах «Теоретические основы электротехники» и «Высокочастотной техники». На основе опыта разработок ЭВМ можно сформулировать следующие реко- мендации: 1. Для прокладки цепей — возможных источников помех в модулях ис- пользуют экранированные провода и кабели. 2 Толщина экрана, обеспечивающего защиту от электромагнитных полей, а также материал для его изготовления выбирают в зависимости от частоты элек- тромагнитных колебаний. Наиболее часто экраны изготовляют из тонких (0,03—0,6 мм) медиых, латуииых, алюминиевых илн стальных листов. Для защиты от постоянных и медленно изменяющихся магнитных полей материал экрана должен обладать высокой магнитной проницаемостью, напри- мер, сталь пермалой, толщиной от 0,08 до 2 мм. 3. В случае необходимости экранируют входные цепи модулей ЭВМ (панели, блоки), а также группы интегральных микросхем и навесных дискретных эле- ментов, при этом делается надежное электрическое соединение экрана с «земля- ным» слоем печатной платы. Заземление. Одной из причин отсутствия контактов в модулях ЭВМ являет- ся ненадежное соединение с землей. Основное требование, предъявляемое к эле- ментам электрического заземления — обеспечение надежного и стабильного электрического контакта с несущей конструкцией модуля. Кроме того, при кон- струировании модулей следует учитывать требования: а) не допускается использование крепежных узлов и деталей конструк- ции для присоединения заземляющих элементов, если они для этого специаль- но не предназначены; б) заземление узлов и блоков должно иметь высокую электропроводность, значение которой оговаривается в ТУ на изделие; в) выдвижные, откидные или съемные блоки должны иметь надежное электрическое соединение с каркасами или кожухами, в которых установлены эти блоки; г) заземление блоков, устанавливаемых на амортизаторах, выполняется гибкими перемычками, не препятствующими амортизации блоков и узлов; 286
д) в местах ввода экранированных кабелей в блоки и узлы ЭВМ должен обеспечиваться хороший и надежный электрический контакт экранных оболо- чек кабелей а общим заземлением; в Рве. 13.19. Конструкции узлов заземление: о — крепление шины «Земля» винтом (/ — гибкая шина); б — крепление шины «Земля» пай- кой (2 — провод, 3—печатный проводник); а—контактное соединение лепестка «Земля» с корпусом модуля (/ — корпус, 2 — биметаллический лепесток, 3 — самоиарезающнй вннт); г — клемма с самонарезающим хвостовиком (/ — хвостовик, 2—корпус, 3 — зажнмиая гайка, 4 — шина «Земля»); д — разборное устройство заземления (/ — корпус, 2 —стальная втулка, 3 —стопор, 4 — винт, 5 — пружинная шайба, 6 — шина «Земля»); е — экранированный кабель (/ — планка, 2 — корпус, S — втулка, 4 — внутренняя изоляция, 5 — оплетка кабеля, 6 — вннт). е) наибольшее значение переходного сопротивления в соединении металли- ческих деталей не должно превышать 600 мкОм (в местах непосредственного соединения деталей между собой) и 2000 мкОм для суммарного заземления узлов и блоков, через перемычки, шины, замки н т. п. Некоторые варианты заземления были рассмотрены в гл. 12, другие — по- казаны иа рис. 13.19. Часто в качестве элемента заземления используют биметаллические кон- тактные лепестки, надежно привариваемые и несущему элементу конструкции. Цепь заземления в модульных конструкциях соединяется с контактом «Земля» блочного разъема. Конструктивные элементы заземления располагают в легкодоступных местах модулей. 287
ГЛАВА 14 ОСНОВЫ РАСЧЕТА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭВМ В данной главе справочника приводится методика расчета потенциальных логических элементов на полупроводниковых приборах^ наиболее широко рас- пространенных в современных ЦВМ. Ограниченное рассмотрение только потен- циальных схем объясняется, главным образом, перспективностью их применения в интегральных структурах, которые в самом недалеком будущем должны прочно заменить устройства на дискретных компонентах. Перспективность же импуль- сных логических влементов вследствие невысокого быстродействия, а также из- за значительных технологических трудностей реализации реактивных компо- нентов в твердом теле весьма ограничена. Данный материал может служить основой для проектирования логиче- ских элементов как на дискретных компонентах, так и гибридных схем, а при учете некоторой специфики работы — и предпосылкой для расчета ннтеграль ных полупроводниковых элементов. Приводимая методика может оказаться полезной и при расчете мощных ключевых элементов запоминающих устройств и конструировании аппаратуры согласования интегральных схем различных типов между собой и с внешними устройствами. В настоящее время промышленностью выпускается широкий ассортимент полупроводниковых приборов, применение которых позволяет конструировать малогабаритную, экономичную по потребляемой мощности аппаратуру, обла дающую высокой эксплуатационной надежностью. Однако конструкторы и раз- работчики в процессе проектирования аппаратуры должны учитывать специфи- ческие свойства полупроводниковых приборов, такие, например, как большой технологический разброс параметров, их сильную зависимость от температуры окружающей среды и режима работы, временной дрейф параметров, а также чувствительность к перегрузкам по напряжению, току и мощности, приводящим к преждевременному выходу приборов из строя. Задачей расчета электронной аппаратуры, предназначенной для серий- ного изготовления, является обеспечение ее надежной работы прн указанном в ТУ разбросе параметров полупроводниковых приборов и других элементов в наиболее тяжелых условиях эксплуатации. Это обстоятельство является реша- ющим для логических схем цифровых вычислительных машин, которые могут состоять практически из неограниченного количества элементов, и непременным требованием к которым в условиях серийного производства является сохранение основных выходных параметров в установленных границах. 14.1. Основные сведения о логических схемах В ЦВМ информация, необходимая для вычислительного процесса, вводит- ся в виде набора дискретных снгиалов, каждый из которых может принимать одно из двух возможных значений, обозначаемых символами «Ь и «О». Обыч- но символом «1» обозначается наличие сигнала, «О» — его отсутствие. Физиче- ское выражение сигнала «1» может быть представлено высоким, либо низким уровнем напряжения. Управляющие н вычислительные устройства электронных ЦВМ строят на элементах, выполняющих элементарные логические операции. Такне элементы называются логическими. Они используются для управления работой запоминаю- щих устройств, отдельных узлов, блоков и устройств машины, а также для по строения схем, реализующих сложные логические функции. Основные логические функции НЕ, ИЛИ, И реализуются логическими элементами, условные схе- матичные обозначения которых приведены иа рис. 14.L Операция логического отрицания у = х реализуется инвертором (схема НЕ, рнс. 14.1, а). При подаче, иа вход инвертора сигнала положительной по- лярности на его выходе появляется напряжение отрицательной полярности (нли нулевое) и наоборот. Операция ИЛИу=Х1 V V ... км (логическое сложение, или дизъюнкция) выполняется на собирательных схемах (рис. 14.1, б), называемых также схемами 288
разделения. Сигнал на выходе схемы ИЛИ имеет место при наличии сигнала хотя бы на одном из Л1 ее входов. Реализация логического умножения (конъюнкции) у = хх хг ... хт осущест- вляется на схемах совпадения (рис. 14.1, в). Сигнал на выходе схемы И появ- ляется только при наличии сигналов на всех ее входах. На базе логических функций И, ИЛИ, НЕ могут быть реализованы сколь угодно сложные логические зависимости. Такая система функций алгебры ло- гики, которая позволяет методом суперпозиции исходных функций реализовать Рис. 14.1. Основные логические схемы. любую логическую зависимость, называется полной. Система функций, являю- щаяся полной, носит название базиса. Минимальным называется такой базис, для которого удаление хотя бы одной из исходных функций, образующих его, превращает систему функций в неполную. Может быть показано, что системы функций НЕ, ИЛИ и НЕ. И образуют (каждая в отдельности) минимальные ба- зисы. Справедливость этого утверждения следует из соотношений де Моргана (формул инверсии) Xi х2 ... xM = x1vx,V ... хм(х1Хг ...xA1 = xlVx2V... хиУ, (отрицание конъюнкции есть дизъюнкция отрицаний) и X1VX2V .. .xM = xi х2 ... хм (xjVxsV... ХЛ)=Х1Х2 ... хм ); (отрицание дизъюнкции есть конъюнкция отрицаний). Рис. 14.2. Реализация логических операций на схемах И, ИЛИ. НЕ. Реализация функций конъюнкции на основе базиса НЕ, ИЛИ и дизъюнкции иа основе базиса НЕ, И иллюстрируется схемами, приведенными иа рис. 14.2, а, б. Эти схемы показывают, что операция логического сложения мо- жет быть выполнена с использованием схемы совпадения и инверторов, операция логического умножения — с использованием схемы разделения и инверторов. В практике построения логических схем часто приходится использо- вать элементы, выполняющие логические операции И и ИЛИ с инверсией (схемы И—НЕ и ИЛИ—НЕ). Функции, реализующие указанные операции, записывают- ся в виде l/ = Xi х2 ... хл/(1/ = х1|х2| ... | хм), y = Xl\/x2 ...VxM (</=xJx2! ... |xM), 289
и соответственно носят название «штрих Шеффера» и «стрелка Пирса». Как «штрих Шеффера», так и «стрелка Пирса» образуют полную систему функций (что следует из формул де Моргана), вследствие чего схемы И—НЕ и ИЛИ—НЕ называются универсальными логическими элементами. При использовании одного из входов элементы И—НЕ и ИЛИ—НЕ осу- ществляют операции инверсии (НЕ). Примеры реализации логических зависн- Рнс. 14.3. Реализация логических операций на универсальных элементах. мостей И, ИЛИ иа элементах ИЛИ—НЕ и И—НЕ приведены на рис. 14.3. На рис. 14.4 иллюстрируются примеры построения логической зависимости у = = XjX2 V х8х« только на элементах И—НЕ и ИЛИ—НЕ. На рис. 14.5 представлена классификационная таблица потенциальных логических элементов, выполняемых как на дискретных компонентах, так и в Рис. 14.4. Реализация операции И-ИЛИ на универсальных логических элементах. интегральных структурах. Следует отметить, что при использовании интеграль ной технологии логические элементы имеют свои специфические особенности, хотя общие принципы построения их остаются принципиально неизменными. Пассивные логические элементы обычно выполняются иа диодах и резисто- рах (диодно-резистивные логические схемы — ДРЛ) и служат для реализации логических связей И, ИЛИ. Элементы просты, дешевы и обладают высокой на. дежностью вследствие использования только пассивных элементов. Недостат. 290
камн днодно-резнстивных схем являются ослабление мощности передаваемого сигнала и невозможность реализации операции инверсии (НЕ). Если для компенсации ослабления сигнала используются транзисторные усилители, то схемы такого рода называются диодно-транзисторными (ДТЛ). В ДТЛ логические функции реализуются на диодах, транзисторы же, обычно работающие в ключевом режиме, выполняют функции усиления и инвертирова- ния сигналов, а схемы в целом относятся к классу универсальных логических элементов. В том случае, когда усилительный каскад включается после одной диодной логической ступени (И либо ИЛИ), схемы называются одноступенчаты- ми. При установке транзистора после двух диодных логических ступеней (И—ИЛИ либо ИЛИ—И) схемы называются двухступенчатыми. Схемы с боль- шим количеством ступеней применяются крайне редко. Рис. 14.5. Классификация логических элементов на биполярных транзисторах. Если входной сигнал, поступающий на базу транзистора через сравни- тельно большое сопротивление, намного превышает падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора, смещенном в прямом направлении, то такие элементы называются элементами с переключением уровня напряжения. Если входной сигнал предназначен только для управления перераспределением тока в базовой цепи транзистора, то такие логические элементы называются элемен- тами с переключением тока. Характерной особенностью сигналов в таких схе- мах является их сравнительно малая величина, соизмеримая с падением напря- жения на переходах. Логические схемы с переключением тока могут строиться как на насыщенных, так и на ненасыщенных транзисторных ключах. ДТЛ с пе- реключением тока обладают высоким быстродействием и особенно перспективны для реализации в твердых структурах. К числу наиболее простых и дешевых универсальных элементов относятся резистивно-транзисторные логические схемы, в которых логические функции выполняются на резисторах. Недостаток этих схем — низкое быстродействие. Очень широко распространены транзисторные логические элементы, в ко- торых транзисторы выполняют как усилительные, так и логические функции. Все транзисторные логические элементы, кроме схем на эмиттерных повторите- лях, относятся к классу универсальных элементов. Преимущества и недостатки этих схем будут отмечены ниже. Способы кодирования двоичной информации. Числовые значения 0 и 1 в двоичной системе счисления можно представлять в виде высоких и низких 291
Таблица 14.1 Информационный признак 0 1 Ток Выключен Включен Ток Включен Выключен Уровень напряжения Низкий Высокий Уровень напряжения Высокий Низкий уровней напряжения нли замыкания н размыкания цепи подачи тока, как по- казано в табл. 14.1. На практике может быть использован любой нз возможных способов пред- ставления двоичных цифр. В большинстве случаев для этой цели используют напряжения вследствие удобства их измерения в статическом и динамическом режимах. В зависимости от уровней напряжения сигналов, соответствующих двоич- ным 1 и 0, различают позитивную (положительную) и негативную (отрицатель- ную) логику (табл. 14.2). Таблица 14.2 Информационный признак 0 1 Название Условное обозначе- ние Уровень напряжения Низкий Высокий Положительная логика р Высокий Низкий Отрицательная логика п Одни или несколько управляющих транзисторов, каждый нз которых мо- жет находиться в проводящем или непроводящем состоянии, представляет собой источник информации для последующих транзисторов, подключенных к его выходу. Выходные значения 0 или 1 рассматриваются в качестве входных переменных для последующей логической ступени следующим образом (табл. 14.3). Каждый управляемый транзистор последующей логической ступени свя зап с выходными переменными предыдущей в соответствии с приводимой табл. 14.4. Таблица 14.3 УпраВЛЯ- ЮЩИЙ транзистор Входные переменные после- дующей логической ступени положительная логика отрицательная логика Закрыт 1 0 Открыт 0 1 Таблица 14.4 Выходные переменные предыдущей логической ступени Управля- емый транзистор положительная логика отрицательная логика 1 0 Открыт 0 1 Закрыт Приведенные выше таблицы соответствуют использованию в логических схемах транзисторов типа п—р—п, включенных по схеме с общим эмиттером. В системе с отрицательной логикой двоичный нуль (0) представляется высоким уровнем положительного потенциала, двоичная единица (1) — значением потен- циала, близким к нулю; в системе с положительной логикой 1 кодируется высо- 292
ким положительным уровнем напряжения, 0—значением напряжения, близ- ким к нулю. При использовании транзисторов типа р—п—р значения 1 и 0 со- ответствуют обратным состояниям транзисторов в табл. 14.3 и 14.4. Основные характеристики логических схем. К числу наиболее важных пара- метров, характеризующих эффективность логических схем, следует отнести сле- дующие: коэффициент разветвления по выходу N — характеризует максималь- ное число последующих логических элементов, подключение которых к выходу данного элемента не вызывает изменений параметров выходного сигнала сверх значений, указанных в ТУ; коэффициент объединения по входу М — определяет максимальное число входных сигналов элемента; время включения и время вы- ключения характеризуют быстродействие логического элемента; мощность,по- требляемая от источника питания; помехоустойчивость. 14.2. Параметры и характеристики полупроводниковых приборов Параметры полупроводниковых диодов. В элементах ЭВМ рекомендует- ся использовать импульсные диоды, обладающие малым временем переключения. Импульсные диоды принято характеризовать следующими справочными пара- метрами: — время установления прямого сопротивления tyCT — интервал времени от начала импульса прямого тока до момента, когда напряжение на дноде до- стигает 1,2 установившейся величины; — время восстановления обратного сопротивления /восст — интервал времени от момента подачи запирающего напряжения на диод до момента,когда обратный ток уменьшается до заданного уровня; — емкость перехода прн определенном значении напряжения, приложенного в запирающем направлении; — максимальное импульсное сопротивление /?имп max — отношение мак- симального импульсного прямого напряжения на диоде 1/примптах к величине импульса прямого тока /Примп'> — величина прямого падения напряжения t/np (t/д) при протекании постоян- ного тока /Пр и значение обратного тока /0 (^обр) при определенной величине обратного напряжения; — максимальное обратное напряжение на диоде С/Обр max любой формы и периодичности и максимальное значение импульса тока в прямом направлении /пр имп max- Теоретически вольт-амперная характеристика плоскостного днода опре- деляется соотношениями 1=1о [ехр (С/д/т<рг) —1], UR = m<fT In (///„ +1) » mqp? In (///0), (14.1) где t/д—напряжение на дноде, фг —температурный потенциал, численно равный 25 мВ при t = 20° С, I — ток через диод, /0 — обратный тепловой ток перехода, т ~ 1 для германиевых и т ж 1,2 для кремниевых переходов. В пер- вом приближении зависимость обратного тока германиевого днода от температу- ры окружающей среды выражается формулой /0 (Г) = /о (20° С).2Л'/‘°, At = t —20, (14.2) где /0 (20° С) —обратный ток при температуре 20° С; таким образом при уве- личении температуры на каждые 10° С обратный ток возрастает вдвое. У кремниевых приборов обратный ток возрастает примерно в 2,5 раза прн уве- личении температуры на 10° С. Из соотношения (14.1) следует, что при обратных смещениях ток через диод определяется только тепловым током. В действительности обратная ветвь характеристики имеет некоторый наклон, вызываемый током термогенерации, утечками и возрастанием теплового тока вследствие увеличения температуры перехода. Наклон обратной ветви особенно ярко выражен у кремниевых диодов, |де обратный ток в основном определяется током термогенерацни. Точечные дио- ды также характеризуются резким возрастанием обратного тока от напряжения 293
вследствие нагрева перехода. Прямая ветвь характеристики отличается от иде- альной вследствие влияния сопротивления базовой области диода. Характеристики и параметры транзисторов. При расчете транзисторных схем, работающих в ключевом режиме, обычно используются следующие параметры: а — статический коэффициент усиления по тоЛу прц включении транзистора по схеме с общей базой: Р = а/(1 — а) — статический коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером; а,- и Pi — а,/(1 — “i) — коэффициенты усиления по току рри инверсном включении транзистора, когда коллектор и эмиттер меняются местами. Параметры а; и Рг в справочной литературе обычно не приводятся и, как правило, определяются экспериментально; /во и /ко — обратные токи эмиттерного и коллекторного переходов, измеряемые соответственно при /к = 0 и /э = 0. Связь между этими токами, определяется соотношением а, /ко = а/80; обратные токи зависят от температуры согласно уравнению (14.2); (/кн— напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, соответствующее определенной степени насыщения; max— максимально допустимый коллекторный ток; t/кСобртахИ б/8бобртах— максимально допустимые напряжения коллекторного и эмиттерного переходов (у сплавных транзисторов С/Эб обр max мало отличается от UK6 обр max, У дрейфо- вых (диффузионных) транзисторов предельно допустимое напряжение эмиттер- ногб перехода ие превышает 3 В); UKa Обр max — максимально допустимое напря- жение между коллектором и эмиттером транзистора при коротком замыкании базы с эмиттером или при включении между базой и эмиттером резистора Rr, (этот параметр используется в расчетах транзисторного ключа при отсутствии запирающего смещения); Рк тах— максимально допустимая мощность, рассеивае- мая на коллекторном переходе. В случае рассеивания большой мощности, сле- дует учитывать тепловые параметры, к которым относятся тепловое сопротивле- ние и максимально допустимые температуры корпуса и р—п переходов полу- проводниковых приборов. Быстродействие переключательных схем определяют динамические пара- метры транзисторов, к которым относятся граничная частота усиления потоку н паразитные емкости переходов. Граничная частота усиления по току в схеме с общей базой (ОБ) fa — частота, на которой a (/a) = 0,7ao, где a0 — значение коэффициента усиления по току на низкой частоте (постоянном токе). В схеме с общим эмиттером быстродействие транзисторов определяется гра- ничной частотой усиления /& = /а/(Ро + В. (14.3) на которой коэффициент усиления Р (/р) = О,7Ро, Ро— значение 3 на низкой частоте (постоянном токе). Часто в справочниках приводится не предельная частота усиления, а мак- симальная частота генерации [тах, значение модуля коэффициента усиления I Р I (/) при определенной частоте ( или предельная частота усиления потоку /т, при которой модуль коэффициента I Р | (/т) = 1. В этом случае связь между [а> fmax, ft и f определяется следующими соотношениями: /а = МР| <144> fa ~ ft ( -7—\ (14.5) \ Ро / [а =30гд Ск fmax, (14.6) где гбСк — постоянная времени цепи обратной связи, также являющаяся спра- вочным параметром транзистора. Параметры fmax и |р| (/) наиболее полно ха- рактеризуют частотные свойства транзисторов^ Емкости коллекторного Ск и эмиттерного С8 переходов зависят от прило- жен:.?го к ним напряжения. Зависимость емкости перехода от напряжения, при- ложенного в запирающем направлении (при значениях U 1 В), определяет- ся соотношением C(tZ) = C(t/1)^i7jtZ, (14.7) 294
где k — 2 для сплавных и k = 3 для диффузионных переходов; С (Ut) — ем- кость перехода при напряжении Общие рекомендации по выбору режимов работы полупроводниковых при- боров. Безотказность работы полупроводниковых приборов, помимо соблюде- ния технологических требований при их изготовлении, достигается за счет пра- вильного выбора рабочих напряжений, токов и мощностей, максимальные зна- чения которых определяют границы области гарантированной надежности рабо- ты. Так как предельный режим соответствует самой низкой надежности, то работать в таком режиме недопустимо. Поэтому рекомендуется ограничивать рабочие токи и напряжения (в том числе импульсные) значениями, не превы- шающими 0,7 от предельно допустимых. Использование приборов*в совме- щенных предельных режимах не допускается во всех случаях применения. Кроме того, при проектировании особо надежных схем необходимо учиты- вать возможные изменения параметров вследствие старения полупроводниковых приборов. Правильно сконструированная схема должна оставаться работоспо- собной при изменениях параметров в заданных пределах (табл. 14.5), где бук- ва С означает сдаточную норму по ТУ. Таблица 14.5 Параметры Интервал сохранения работоспособности прибора Постоянное прямое напряжение Обратный ток Время восстановления обратного сопротивления Обратный ток коллектора Обратный ток эмиттера Коэффициент усиления по току ^пр 1»5 t^np (С) 70 ^5 /0 (С) ^ВОССТ tBOCCT (С) 7ко < 5 IKQ (С) Л>о 5 ^эо (С) 0,7 Pm/п (С) < р < 1,5 ртлэс (С) 14.3. Характеристики транзисторных ключей Транзисторные ключи — основные элементы логических схем, работающих в режиме переключения. Транзисторные ключи, применяемые для построения логических схем, подразделяются на насыщенные и ненасыщенные. Статические характеристики транзисторных ключей. Схема простейшего транзисторного ключа приведена на рис. 14.6, а. При подаче иа вход напряже- ния UBX < 0 транзистор находится в режиме отсечки (закрыт), и при условии < £7вх//ко через его переходы протекают токи, определяемые уравнениями*’ /к отс = /«о (1 Pi/Р) ~/ко > /б отс = — /ко > /э отс = — /ко Pi/Р ~ 0- (14.8) Приближенные равенства следуют из условия, что Рг < р [18]. Примерные значения инверсных коэффициентов усиления по току для некоторых типов транзисторов сведены в табл. 14.6 (у отдельных образцов транзисторов коэффи- циенты а, и Р( могут колебаться в значительно более широких пределах, особен- но в сторону меньших значений). Если входное напряжение положительно, то эмиттерпый переход сме- щен в пропускном направлении и базовый ток /б ~ (/вх//?б, так как практически С/вХ > 1/бэ (для германиевых транзисторов (7бэ ~ 0,2 — 0,4 В, для кремниевых Uea ~ 0,5—0,8 В). Когда базовый ток достигает значения /бн = /кн/Р = £к/Р/?к, где /кн = £к//?к, (14.9) транзистор переходит в режим насыщения', токн /кн и /gH носят название коллекторного и базового токов насыщения. Увеличение базового тока *’ Отрицательные знаки в формулах (14.8) свидетельствуют, что в режиме отсечкн напряжения токов базы и эмиттера обратны принятым на рис. 14.6. 295
Таблица 14.6 Тнп транзи- стора МГН 6 МП16Б МП106 П416 мпюз П415 2тзо1д а/ 0,7—0^85 0,75—0,9 0,4—0,7 0,1—0,25 0,15—0,3 0,1 0,15—0,25 Pi 2—6 3-9 0,7—2 0,1—0,3 0,15—0,4 0,1 0,15—0,4 сверх значения /бн не приводит к дальнейшему увеличению тока коллектора. От- ношение « = /б/7бн = р/бЯк/£к, (14.10) характеризующее степень насыщения транзистора, принято называть коэффи- циентом насыщения. Режим насыщения определяется не абсолютной величиной токов, а их отношением и может иметь место при весьма малых токах порядка десятков микроампер и меньше. Рис. 14.6. Простейший транзисторный ключ (а) н его динамические характеристики (б). Межэлектродные вычислить по формулам падения напряжения насыщенного транзистора можно ,, 1 (Pi~H) ^б~Нии (Л) б н — JO (Pi +1) ^Эо Р/рн— /кн (14.11) (./и,-, „='"Фт- !п .о,,., (р + 1 ) 'ко (14.12) иы1(ик:, n) = /H<P7 In 1 + /ки/(Pi + 1) . ai (1 ^кн/Р^б) Лш rh — , s/«i + P/P( , , = m<p7 In---------------rk, (14.13) S— 1 где /бн. Лш 11 s определяется уравнениями (14.9) и (14.10). т ~ I для германие- вых и т ~ 1,2 для кремниевых транзисторов, гк—объемное сопротивление кол- лекторного слоя. Влиянием сопротивления гк при использовании сплавных тран- зисторов и при умеренных /кн (до 10—15 мА) обычно можно пренебречь; у диф- фузионных транзисторов сопротивление г' может достигать 10—20 Ом и су- щественно влияет на общее значение (7КН. Сопротивление гк может быть найдено 296
1,з уравнения (14.13), если в справочных данных приводится 77вп, соответствую- щее определенному режиму. Например, для транзистора ГТ320А при заданных UKB 2 В, /ин ™ 200 мА, ?б “ 20 мА расчеты, выполненные по формуле (14.13) для Р = 20 и •= 0,1, показали, что гк “ 9,3 Ом. (Следует отметить, что прн больших (кн сопротивление гк с достаточной точностью можно определить как Г ( •= Uвн//ни-) Нз последних соотношений следует, что падения напряжений С/к& „ н (/эб я имеют тот же порядок, что н падение напряжения па диодах, смещенных в пря- мом направлении (порядка 0,2—0,4 В для германиевых и 0,6—0,8 В для крем- ниевых транзисторов). Напряжение 1/Кп для большинства сплавных транзисто- ров примерно на порядок ниже напряжений иа переходах Ukq п и (7эб н (около нескольких десятков милливольт) и начиная со значений s = 3—5 мало зависит от токов и их изменений. Остаточные напряжения у дрейфовых, а также сплав- ных транзисторов, вследствие малых значений инверсных коэффициентов усиле- ния по току, значительно выше. Повышенные значения этих транзисторов объясняются также большим омическим сопротивлением коллекторного слоя. В табл. 14.7, частично заимствованной из (19], приведены усредненные экспериментальные данные, характеризующие насыщенный режим транзисторов различных типов при /вн = Ю мА. На рнс. 14.10 приведены типовые зависимости коэффициентов усиления по току германиевых и кремниевых транзисторов от температуры окружающей среды и тока коллектора. В качестве исходных приборов приняты характеристики тран- зисторов П16 и ПЮЗ (рис. 14.10, а) и П16 и П106 (рис. 14.10, б). Характеристики других транзисторов аналогичны приведенным на рис. 14.10. Прн расчете им- пульсных и логических схем следует иметь в виду, что в режиме, близком к на- сыщению, коэффициент усиления по току уменьшается примерно ва 20—30% по сравнению с номинальными значениями, указываемыми в справочной литера- туре. Динамические характеристики транзисторного ключа. При подаче в базу транзистора отпирающего (l^i) и запирающего (7бз) токов прямоугольной формы (рис. 14.6, б), время включения (/вкл) н выключения ((ВЫкл) транзистора (по уровню 0—1) можно рассчитать по следующим формулам: ^вкл — ^зф 4* ^ф» £СВ Ск ^Зф — , At/g /б: , _ ₽761 _ 5 •ф—ТЙ ЭКВ о; . --Tg ввв 1П Р'б1— 'кн s—' ^выкл = Ipacc + ^сп> 4 ₽(^С1 + ^бг) _ P(^614~fe) ^расс — Мп о, — Тя п’й77 ~7~г ( 1 Р'бг"Т'кн Р(^б14*^бг)— (s—1) 7дн . __ . Р^бг 4~ /кн ‘сп — тв экв ,п о . > Р'бг (14.14) (14.15) (14.16) (14.17) (14.18) (14.19) в которые следует подставлять абсолютные значения токов. Здесь акв = 4"тк, (14.20) <rP= ”(?tl) ’ тк = (Р4-1)ёСв/?в, (14.21) п = 1,2, g= 1,8 для сплавных и п = 1,6, £ = 1,5 для дрейфовых транзисторов; Сэ — емкость эмиттера, Св — емкость коллектора при напряжении, равном тн — постоянная времени накопления заряда; (Зф, 1ф, (расс, ?(.п— задержка фронта, фронт, рассасывание и спад выходного импульса коллекторного тока; Д(/б = (Уботкр — t/бэакр — перепад напряжения на базе в процессе перезаряда паразитных емкостей СэиСк. Величина С'б откр обычно составляет примерно 297
Т а б л и ца 14.7 Тип транзистора t, °О ‘бп ыА U В при ЛОт S = 1 s => 2 s = 3 S = 5 5=10 МП41 —60 0,54 0,7*> 0,08 0,065 0,05 0,04 П15 4-22 0,3 0,19 0,08 0,065 0,045 0,035 +65 0,245 0,12 0,075 0,06 0,045 0,035 МП42А —60 0,37 2,9*> 0,09 0,05 0,06 0,045 П16А +22 0,25 0,19 0,09 0,07 0,055 0,04 +65 0,23 0,14 0,095 0,08 0,065 0,05 X П4О6- —60 0,37 3,0*> 0,08 0,06 0,05 0,03 +22 0,23 0,145 0,075 0,06 0,045 0,03 + 65 0,205 0,14 0,07 0,055 0,04 0,03 П26А —60 0,3 2*> 0,12 0,11 0,09 0,07 +22 0,2 0,1 0,1 0,09 0,07 0,06 +65 0,13 0,1 0,1 0,08 0,06 0,06 МП 37 —60 0,7 1,8*> 0,11 0,09 0,07 0,06 П9А +22 0,6 0,16 0,08 0,07 0,06 0,04 +65 0,31 0,08 0,06 0,05 0,04 0,03 П103 —60 0,55 5,5*> 0,33 0,25 0,23 0,21 +22 0,31 0,38 0,23 0,21 0,2 0,19 +65 0,17 0,24 0,2 0,18 0,17 0,165 П106 —60 0,38 4,0*> 0,38 0,26 0,22 0,21 +22 0,246 0,33 0,26 0,24 0,2 0,15 +65 0,21 0,27 0,18 0,18 0,114 0,11 П402 —60 0,56 5,5*> 0,43 0,42 0,43 0,48 —[_ О ЬО 0.4 0,48 0,43 0,42 0,43 0,48 0,34 0,45 0,43 0,42 0,43 0,48 П416 +20 0,1 — 0,26 0,24 0,21 0,19 ГТ310А +20 0,2 — 0,27 0,25 0,23 0,21 2Т301Д + 20 0,25 — 0,67 0,6 0,54 0,48 *) Здесь наблюдается выход транзистора из насыщения вследствие уменьшения коэффн» циента усиления по току ори понижении температуры» 298
О 3_0,4 В у германиевых и 0,5—0,8 В у кремниевых транзисторов. Значение t/’бзакр определяется конфигурацией базовой цени и для каждой конкретной схемы должно рассчитываться особо. Например, для схемы ключа, приведен- ной на рис. 14.9, l/б закр ~ £см/?1/(/?< + Rt). Примечание. При малых значениях управляющих токов фронт и спад целесообразно рассчитывать по уровню 0,9, т. е. в соотношение (14.16) вместо /кн следует подставлять 0,9/кн, а ____ . Р^б2~Ь^КП ^-тр9кв1пр/бг+011/кя. Входящая в соотношение (14.18) постоянная времени накопления для боль- шинства сплавных транзисторов находится в пределах тн ~ (0,5-1) тр. (14.22) Для высокочастотных дрейфовых транзисторов (П416, ГТ308, ГТ311, 2Т319 и др.) нет какой-либо аналитической зависимости для хотя бы примерной оценки тн и ее часто приходится определять эксперимевтальио. Значения тн для некото- рых типов транзисторов сведены в табл. 14.8. Таблица 14.8 Тип транзистора МП37 П9А МП41 П15 МП42А П16А МП42Б П16Б П26А П26 П103 ПЮ6 П4О6 тн мкс 2,7 1.4 2,0 1,9 4.0 1,1 1,7 0.4 Продолжение Тип транзистора П402 П403 П416 ГТ310А 2Т301Д ГТ320 ГТ311 тн«ко 0,9 1,0 0,7 1,0 0,8 0,2 0,01 В тех случаях, когда приведено паспортное значение /расе Для определен- ных значений базовых н коллекторного токов, для вычисления тя можно восполь- зоваться соотношением (14.18). Значения тн для транзисторов ГТ320 и ГТ311 получены по формуле (14.18) для /g2 = 0. Приведенные соотношения для /расе справедливы прн токах запирания /ба < (0,2—0,3) /кя. Для схем с большими рассасывающими токами, а также для сильно насыщенных режимов эти соотношения требуют экспериментальной проверки на конкретных типах транзисторов. В заключение нужно заметить, что при больших управляющих токах (Р/б1//кн > 3> (s—/) > 3> > 2,5) соотношения (14.16), (14.18), (14.19) с точностью порядка 20% могут быть преобразованы к более простому виду где 299 ) ~ т$экв /кп/(Р/б1) ~ та экв /кн//бь (14.23) . ТН (5 0 /кн (14.24) расо~ Р(/С1 + /б2) ’ СП ~ T[J экв /кп/(Р/бг) ~ та экв /кп//б2> (14.25) Та экв = J- , Та = п/(2л[(х). (14.2G)
Весьма важным обстоятельством является тот факт, что инерционность сплавных транзисторов определяется, главным образом, постоянной времени коэффициента усиления по току (т^ > (р + 1) ^CKRK), у высокочастотных дрей- фовых (диффузионных) транзисторов, как правило, имеет место обратная зависи- мость Тр < (р + 1) tCKRK, т- е- быстродействие схем, в основном, зависит от по- стоянной времени коллекторной цепи. Из приведенных соотношений следует, что увеличение тока базы, откры- вающего транзистор (увеличение коэффициента насыщения s), улучшает статиче- ские свойства ключа (уменьшается остаточное напряжение (7кн) и уменьшает время включения транзистора. G другой стороны, повышение коэффициента на- сыщения приводит к увеличению времени выключения транзистора вследствие возрастания времени рассасывания. Поэтому входная цепь ключевого элемента должна быть спроектирована таким образом, чтобы в статическом состоянии ток базы был близок к значению /бн (14.9). Требуемое быстродействие ключевой схемы достигается путем форсировки отпирающего и запирающего токов базы прн включении и выключении транзисторов. Методика определения базовых токов, исходя из заданного быстродействия ключевого каскада. При расчете ключевого каскада часто возникает задача опре- деления токов /(л и /б2 исходя из заданных значений/вкл и /выил. В первом при- ближении значение /бт можно вычислить с помощью формул (14.14), (14.15), и (14.23), откуда следует /б1 ж F3 +Ск экв /ки t (]4,27) /вкл Р^вкл Это соотношение обеспечивает точность расчета порядка 20%, начиная с s > 3. Для определения /дг с большей точностью (прн ошибке менее 10% в диапазоне 1,5 С s <• 10) можно воспользоваться соотношением l + 1, (H.28| 20вкл L У (I + 0зфо) где s= /б1/Л3н> 9з фо = ^3 фо/Тр ЭКВ1 0ВКЛ = ^вкл/тр ЭКВ> фо = (^СэЧ-Ск) ДДб/ /би- Определение тока /ох производится в следующем порядке: вычисляется /бн, /Зфо, s и затем Iq1. В ряде случаев, особенно при использовании сплавных тран- зисторов, задержкой фронта можно пренебречь и тогда /ин ехР (/ф/тр экв) /01 = Р[ехр(/ф/т₽8КВ)-1] * (14'29) При вычислении /gt следует подставлять минимальные значения коэффициен- тов р. Требуемую величину запирающего тока можно найтн из совместного реше- ния соотношений (14.17)—(14.19), что приводит к уравнению, связывающему /ба (S,) с заданным /вЫ1(Л (0вь1кл) в неявном виде: Овыкл = Л -|-В = In (1 4-s/S;) +(0р экв— 1) In (1 + !/s<), (14,30) где 0выкл — /выкл/тн- 5г = /бг//бн- 0р экв = экв/тн- На рис. 14.7 приведены семейства кривых А и В для различных значений 0р экв и s, из которых по заданному 0выкл (представляющему собой сумму орди- нат для кривых Л и В при определенных 0р8КВ и s, соответствующих открыто- му состоянию транзистора) находится искомое значение S; и, следовательно, /g2. На рис. 14.8 приведены аналогичные графики для транзисторов с малыми по- стоянными времени накопления. 300
При больших управляющих токах, обычно характерных для современных схем, приближенное значение /б2 можно вычислить по формуле, получаемой из соотношений (14.24), (14.25): — b +V 62— 4ао 'Сз= Z 2а (14.31) где а~Ртах ^вынл> Ь — Ртах As max ^выкл—(smax — 1) Лш — 1кн тр экв max, с~ — Аш Аз max TfJ энв max- Здесь Smax—lf: max/^бн min, /б max— максимальное значение базового тока в статическом режиме, /бн min a ER/($maxRK). При вычислениях /б2 по формулам (14.30), (14.31) подставляется макси- мальное значение 0, так как оно соот- ветствует наибольшему насыщению транзистора (smax) перед его выходом нз режима насыщения. Для ненасыщенных ключей, когда s = 1 > Аыкл “ Ап. ^кн Pmin (exp (/сп/тр эпв min)— 1] (14.32) Рис. М.8. Графики для расчета запирающего тока базы транзистора с малой постояииой времени накопления. При необходимости в расчетных формулах могут быть учтены паразитные емкости монтажа и подложек интегральных схем. Полупроводниковые приборы, применяемые в логических и импульсных схемах. В качестве вентильных элементов, рекомендуемых для применения в ло- гических схемах, относятся импульсные диоды типов Д18, ХЬ20, Д311, Д312, ГД507А (германиевые) и кремниевые диоды типов КД503, КД512А, КД514, которые характеризуются высокими скоростями включения и выключения. В схемах, от которых не требуется большое быстродействие, можно использовать точечные высокочастотные диоды типов Д2, Д9, Д11—Д14 (германиевые) и Л101—ДЮЗ, Д104—Д106, Д219, Д220 и мнкросплавные Д223 (кремниевые). В качестве активных элементов логических схем следует отдавать предпочте- ние транзисторам, специально рассчитанным для применения в импульсных режимах. К ним относятся германиевые сплавные низкочастотные транзисторы МП9-МП11, МП37-МП39 (п—р—п), МП16, МП42, МП20-МП21, МП25-МП26, 301
кремниевые сплавные МП106 (р—п—р), МП101—МП103 (п—р—л), высоко- частотные германиевые дрейфовые (диффузионные) транзисторы ГТ305, ГТ308, ГТ320, П416 (р—л—р), ГТ311 (л—р—л), кремниевые дрейфовые транзисторы КТ301, КТ306, КТ316, микротранзисторы КТ307, КТ319, КТ324 (л — р — л). Из отмеченных здесь дрейфовых транзисторов при конструировании наиболее быстродействующих схем следует отдать предпочтение транзисторам типов ГТ311, КТ306, КТ316, КТ307, КТ319, КТ324, которые выполняютси для работы в на- сыщенных импульсных схемах и имеют малые времена рассасывания. В ряде случаев, в частности, в ненасыщенных схемах могут быть использованы и другие типы транзисторов, обычно применяемые в каскадах линейного усиления (МП,15, МП39—МП41, П401—П403, ГТ309, ГТ310, ГТ313 и др.) В мощных транзисторных ключах, работающих при токах порядка ампе- ра, например, в мощных формирователях адресных токов запоминающим устройств могут использоваться транзисторы типов ГТ321, П601, П602, П605, П606. Варианты замены одних типов транзисторов другими приведены в [20]. 14.4. Расчет насыщенных ключей Насыщенный ключ, схема которого представлена иа рис. 14.9, является основой резистивно-транзисторных, транзисторных схем с /?С-связью и диодно- транзисторных логических схем с переключением уровня напряжения. Эта схе- ма широко используется в качестве инвер- тора, в триггерах, мультивибраторах и других импульсных устройствах. Под Ег и Rr подразумеваются э. д. с. источника сиг- нала и его внутреннее сопротивление, ко- торым в-большинстве случаев является со- противление коллекторного резистора пред- шествующего ключевого каскада. Форси- рующий конденсатор С, шунтирующий ре- зистор Rlt предназначен для ускорения процессов включения и выключения тран- звстора. Основные предпосылки приводимого Рис. 14.9. Ключевой каскад с ускоря- ™ Расчета насыщенного ключа являют- ющим конденсатором а базовой цепи. ся общими для остальных типов рассмат- риваемых далее схем. Особенно это отно- сится к выбору режима работы транзистора и напряжений питания, так как их определение в значительной степени производится субъективно. Порядок расчета схемы. 1. Производится выбор напряжений Ек и Есм, если они не заданы техниче- ским заданием. Напряжение Ек ограничено сверху предельно допустимым значе- нием Uцэ обр тах< т. е. Et, t/цэ обр max' Выбор напряжения Ец менее 5 В нецеле- сообразен вследствие трудностей, возникающих прн согласовании отдельных каскадов между собой, которые зачастую соединяются через диоды, падение на- пряжения на которых в импульсвом режиме может достигать нескольких вольт (напряжение Ек ниже 5 В целесообразно только в логических схемах с непосред- ственной связью). С другой стороны, обычно нет необходимости использовать на- пряжение Ек более 10—15 В, так как дальнейшее увеличение приводит к значи- тельному повышению мощности, потребляемой от источника питании. Поэтому можно рекомендовать выбор Ек в диапазоне 5—15 В. Как правило, вто напряже- ние выбирается в пределах 8—10 В. Для интегральных элементов напряжение питания обычно выбираетси по нижнему пределу, т. е. 4—6 В. Напряжение Егм рекомендуется выбирать в диапазоне 1,5—3 В, ибо при меньших значениях оно будет соизмеримо с величиной падения напряжения на эмиттерном переходе транзистора. При больших ЕсМ увеличивается напряжение Uкб обр. а также потребляемая мощность. Кроме того, следует учитывать, что эмиттерные переходы дрейфовых транзисторов характеризуются предельно допустимыми значениями (7эбобрта.х порядка нескольких вольт. 302
При выборе напряжений питания следует руководствоваться следующими соотношениями: Ек -С UK3 обр maxi ^см < ^эб оСр тах> ^см ^кб обр max (14.33) и изложенными выше требованиями практики. 2. Выбирается значение коллекторного тока насыщения /кв в пределах (20—30) /к 0 тах < /ки < /и тах< (14.34) где /к о max “ максимальный обратный ток при наибольшей температуре |см. соотношение (14.2)], 1Ктах — предельно допустимый коллекторный ток транзистора. Если к величине мощности, потребляемой от источника питания особых требований не предъявляется, можно выбирать /кн в диапазоне 5—15 мА, в котором коэффициент усиления по току близок к максимальному значению Рис. {4.Ю. Зависимости коэффициента усиления транзистора по току от температуры (а) и тока коллектора (б). (рис. 14.10, б). К тому же при уменьшении /кн увеличивается постоянная вре- мени коллекторной цепи. Если имеется ограничение по потребляемой мощности, /нн выбирается исходя из допустимой ее величины. 3. Рассчитываются резисторы RK, Rt, R1 в следующей последовательности: /?к=^к/^кн. (14.35) ^=(1-6£-^)^=^, (14.36) 'ко max Pmin Rjt /?, = (l-26£-2SR) —-- г р —R>, (14.37) го ДСМ ок smin~rPmin р п ск /?2 где 6R = А/?//?, $е=&Е/Е— относительные допуски на технологический разброс сопротивлений резисторов и возможные колебания напряжения питания: Pmin — минимальный коэффициент усиления по току прн наименьшей рабочей температуре (рис. 14.10, а); /котах определяется для наибольшей температуры среды по формуле (14.2); Un и Un — возможные значения запирающей и отпи- рающей помех, действующих соответственно в коллекторной цепи и цепи сме- щения. Принципиально значения этих помех могут быть включены в допуски 6£_ Коэффициент Smin выбирается исходя из допустимого остаточного напряже- ния на коллекторе насыщенного транзистора. Обычно его значение рекомендуется выбирать в пределах 1,2—1,5. Уменьшение s вызывает увеличение С7КН> увеличе- ние s снижает скорость работы и нагрузоспособность ячеек. Соотношение (14.37) учитывает возможные колебания Ег и Ек в разные стороны. Если же Ег и Ек жестко связаны между собой, например, при питании управляющего кас- када от общего источника Ёк> то второй член, стоящий в скобках, должен быть принят равным нулю. Соотношения (14.36), (14.37) получены при условии, что напряжение на коллекторе насыщенного транзистора (ключ К) близко к нулю. В некоторых случаях, например, прн применении дрейфовых транзисторов (особенно кремние- 303
вых), а также ненасыщенных ключей, напряжение L/KH (UK откр) может состав- лять десятые доли вольта и более. Кроме того, необходимо учитывать падение напряжения на ЗМиттериом переходе (С7бэ). Тогда расчет Rf и R2 следует про- изводить по уточненным формулам (14.38), (14.39), которыми рекомендуется пользоваться при применении транзисторов с малыми обратными токами, и повышенными Остаточными напряжениями в открытом состоянии: Ег (1 — — 6~) — t/(5a max— //кн max (1 4~2б£ 4~4бд-|-6+) smln /бн max (1 +8f+26^)4-/Ke max (1 4-2б£-(-Збд + 8ц) К£см (1 — 8g— 6д—8+) /ко max 4~//кн max (14.38) (14.39) где /бн max=£к/(Рт1п/?к)> 8п =Un /£см> 8п =£/п /Ек. Пример 14.1. Рассчитать сопротивления резисторов Rt и R2 для схемы со следующими параметрами: Ек = 10В, ЕСМ = 1,5В, £г=10В, /?г = /?к = 1 кОм. Расчет выполнить для £7ки = 0 и 1/ки=0,5В. Принять smfn = l,5, 6£ = 6g=5%, t/п г Un — 0^ Pmln ” 30, /ко max ~ 50 мкА. Для первого случая из уравнений (14.3§) и (14.3?) следует R2 = 45 кОм (принимается R2 =» 43 кОм), Rv = 14 кОм (13 кОм). Для второго случая из со- отношений (14.38), (14.39) следует Rx = 12,5 кОм (12 кОм), R2 = 14,4 кОм (13 кОм). Приведенный пример свидетельствует о значительной разнице конечвых результатов, особенно это относится к сопротивлению резистора R2 в цепи сме- щения. 4. Производится расчет емкости форсирующего конденсатора. При этом могут возникнуть два варианта: 1) схема должна включаться За заданное время /вкл н 2) схема должна выключаться за определенное время /выкл. Расчет емкости конденсатора по заданной длительности времени включения транзистора. В общем случае емкость ускоряющего конденсатора при воздейст- вии на вход схемы импульса напряжения Ёг с конечной длительностью фронта /ф < /вкл можно определить из соотношения С/a. (/б1+/ем) (Я1+/?г) . г лес 1^г Г(9)= ----------- — l-f-0,5 8ф — , (14.40) где Е(0) = 4" +т^т;[ехр( —0) —ехр( —0+ббф)], О Ьф (Г 0 — /вкл/т, Т—(/?! И /?г) С, 0ф — /ф//вКЛ' /см — Ecm/R2, /б1 представляет собой ток прямоугольной формы, который должен быть подан в базу транзистора для обеспечения заданной длительности включения /вкл [см. формулы (14.27)—(14.29)]. Зависимости F (6) для различных 0ф представле- ны графически на рис. 14.11. Емкость конденсатора рассчитывается в следующем порядке: вычисляются 0ф, /б1, F (0). затем по графикам рис. 14.11 находится 6, после чего рассчиты- ваюся т н С. В одном из частных случаев при /ф <g /В11Л формула (14.40) преобра- зуется к виду F (0) = (/61 + /см) 7-7----------------- — — . •Ер *'1 *'1 (14.41) что соответствует кривой 0ф = 0 на рис. 14.11. При /ф > /ВКл следует пользо- ваться формулой „ „ /?г(/?1+/?г) /ф Rr F (6) — (/61+ /см) F R . —go > СГ«1 ‘ВКЛ "'Г график которой на рис. 14.11 соответствует 0ф = 1. 304 (14.42)
Расчет емкости конденсатора по заданной длительности времени выключе- ния транзистора. Предполагая, что выключение транзистора осуществляется от генератора тока с длительностью нарастания фронта /ф (обычно /ф><Выкл). емкость форсирующего конденсатора можно рассчитать из следующего прибли- женного соотношения г~Мб Rr экв ^выкл где . _ Л- Ri . _ R? R-см гэкв~/?i+₽r ’ б-₽1+ЯР r2 ' lr — ток генератора сигнала, t$ — длительность нарастания фронта входного тока, /Выкл = ?расс + <сп- 0 = hi — минимальная амплитуда прямо- Рис. 14.И. Графики для расчета емкости ускоряющего конденсатора. угольного импульса.запирающего тока, при котором обеспечивается выключение транзистора за заданный интервал /выкп [см. формулы (14.30)—(14.32)]. Когда управление схемой осуществляется от транзисторного каскада /г=0'/б1, Тр < /ф < Транв, где ₽’> Тр, Тр8кв являются параметрами управляющего каскада (генератора сигнала). Входящий в соотношения (14.31) и (14.32) ток базы h max = (l Er/(Rr +/?i) — (1 — bg— 6^) Есм/R2. (14.44) Вычисление емкости конденсатора производится в следующем порядке: рассчи- тываются по одной из формул (14.30)—(14.32) !()2, затем F (0) по формуле (14.43), по графику для 0ф = 1 на рис. 14.11 определяется 0, после чего нахо- дятся т и С. При расчете емкости необходимо учитывать технологические до- пуски иа номиналы элементов схемы и возможные колебания напряжения ис- точников питания. Иногда иа практике встречается другая разновидность транзисторного ключа (без смещения), в котором база транзистора через сопротивление со- единяется с эмиттером без источника запирающего смещения. В этом случае ток коллектора закрытого транзистора зависит от сопротивления базового резистора /ко Г. , <х (1 — <х#) 1 /кзакр= !_аа{ + 1-а + щфг(1-аа;)/(/эо/?г) ]’ (1445) н в крайних точках при /?а = оо /кзакр= (₽ + 1)/Ко, при R = 0 /Кзакр = (Р,4~ 1) /к0; последний случай характерен для ключа с трансформаторным входом. Использование кремниевых транзисторов, характеризующихся весьма 805
малыми обратными токами, позволяет исключить цепь смещения. Тогда в по- тенциальных логических схемах при поступлении на вход закрытого ключа оста» точного напряжения UKa ток коллектора /к закр ~ Pi /ко 1ехР (^кн/тФт)—1J- При выборе режима ключевых каскадов без смещения следует пользоваться со- отношением (20 -г 30) /к закр /кн < /к maxi ' (14.46) в котором /кзакр соответствует максимальной рабочей температуре. Пример 14.2. Рассчитать' насыщенный ключ на транзисторе МП41А со следующими характеристиками: диапазон температур от —40 до +60° С, UKll < 0,1 В, 1/ВЫ1 >8 В (при RB = оо), /вкл < 1,5 мкс, /выкл с 2 мкс; при- нять 6£ = 6R = 5%, 1/п = Un = 0,2 В; характеристики управляющего кас- када: Ег = 10 В; Rr= 1 кОм; /ф = 1,5 мкс, транзистор МП41А, параметры кото- рого: fa = 1,0 МГц, 30 < Р < 60, /ио = 15 мкА, Ск (5 В) => 60 пФ, Сэ = 60 пФ, a; ss 0,8. По формуле (14.2) /котах (60°)= 0,24 мА. В соответствии с формулами (14.33)—(14.35) и учитывая требование /7ВЫх > 8 В, принимаются Ек = 10 В, £см = 3 В, /нн = Ю мА, /?к = 1 кОм. Из графиков рис. 14.10, а находим Pmin ~ 20, Ртах ~ 80. По формуле (14.17) рассчитывается P/Pmin+ехР.(^/кн/<Рт') Приняв smin — 1,5, определяем Rt = 7,5 кОм, R2 = 10 кОм. Для определе- ния емкости конденсатора рассчитывают динамические параметры транзистора [см. соотношения (14.7), (14.20)—(14.22)1 Ск (10 В) = 40 пФ, Тр т!п = 4 мкс, т₽™х= '5-4 мкс> т₽ экв min = 5>5 мкс- т(5зквтах = 21,2 МКС, Тн«8 мкс. Из соотношений (14.28) и (14.42) и по рис. 14.11 последовательно определяют /61 = 2,3 мА (ДСб ~ 2 В), F (9) = 0,23, 0 ~ 2,7, т = 0,55 мкс, С 620 пФ. Из соотношений (14.44) и (14.3'1) находим /g тах = 1,05 мА, smax = 8,4, а = 160, Ь = —606, с = — 187, /бг — 4 мА. Проверка, выполненная по формулам (14.17)— (14.19), дает /расе = 1,53 мкс, /сп = 0,49 мкс, /Выкл = 2,02 мкс. Так как по условию управляющий каскад аналогичен рассчитываемому, в формулу (14.43) должны входить /ф — тр^, /г= Ртах/б1 = 184 мА, /гэкв= 162 мА, F (9) = = 0,17, 0 ~ 4, т = 0,5 мкс, С = 570 пФ. Из двух рассчитанных значений следует принять большее, округлив его до ближайшего номинала, т. е. С = 620 пФ. 14.5. Расчет ненасыщенных ключей Ненасыщенный режим работы транзисторного к>юча достигается введе- нием нелинейной диодной обратной связи, устраняющей насыщение транзистора, что автоматически сводит время рассасывания к нулю. Преимущества не- насыщенных схем, обладающих повышенным быстродействием и не требующих ограничения коэффициентов усиления по току сверху, обусловили их широкое применение при проектировании наиболее быстродействующих логических эле- ментов. Недостатками ненасыщенных ключей, по сравнению с насыщенными являются повышенная сложность схем, большая чувствительность к помехам и сравнительно высокие остаточные напряжения на коллекторе открытого тран- зистора (до 1,5 В). Последнее обстоятельство приводит к необходимости установ- ки элементов, обеспечивающих сдвиг уровня сигнала, что еще больше усложня- ет структуру логического элемента. Схемы ненасыщенных ключей приведены на рис, 14.12. Эти схемы в дальнейшем будут называться ключами первого (рис. 14.Л2, а) и второго (рис. 14.12, б) типов. 306
Расчет ненасыщенного ключа первого типа. Исходными данными для рас- чета являются время включения/вкп и выключения /ВыКл транзистора (при пере- воде ключа К соответственно в положения 1 и 2). 1. В соответствия с уравнениями (14.33—14.35) выбирают Ек, Есм, /кп и R 2. Из соотношений (14.27)—(14.29) и (14.32) определяют токи и /б1> обеспечивающие выключение и включение транзистора за заданные /вынп =• 7СП и /выкл (7расс “ 0). 3. Рассчитывается (1 _ б£ — бд). (14.47) ^см ~~ 7б2 Рнс. 14.12. Ненасыщенные транзисторные ключи, 4. Определяется минимальный входной ток limin — /б14~ limax — ^61 "Ь^см (1 — ®£ 4" ®R)/7?г- 5. Рассчитывается суммарное сопротивление резисторов £г (1 — &Е—^д)— U~—^Вэ max я' = Я1 + Яз = ---------------------------------- /?г- ' lmin 6. Определяют максимально возможный входной ток / imax = (1 -И 6£ + 6£) Er/(R' 4- 7?г). (14.48) (14.49) (14.50) 7. Рассчитывается сопротивление R3, исходя из требования надежного от- пирания диода Д прн работе транзистора на границе насыщения, т. е. r ___ max — 7/бэ min 7см т1пЧ~7бн min Up. max — О^Вэ min Ртах Ек (14.51) (1-Sfi-6R) где ия шох — максимальное падение напряжения на дноде прн протекании через пего тока I Зтах = limax— (7см min 4" 7бн min), н сопротивление резистора Ri = R' — R3; и5э min — минимальное падение напряжения на эмиттерном пе- реходе транзистора. 8. Вычисляется максимальное остаточное напряжение на коллекторе от- крытого транзистора ик откр max — Ибн max "Ь^СМ (' +^£4' 6£)/Т?2]./?з +Ц)3 max — Up min. (14.52) 307
где Uzmin — минимальное падение напряжения на диоде при протекании через него тока — Iimin— ^2тах- limax=& + (1+S£+S«)- (14.53) С/бэ max — максимальное падение напряжения на эмиттерном переходе тран- зистора при протекании через него тока 1^а. Расчет ненасыщенного ключа второго типа. Схема этого ключевого каскада (рис. 14.12,6) отличается от предыдущей установкой нелинейного элемента (диода Д2) вместо активного сопротивления R3. Условием надежной работы схе- мы является С/дг > С/щ, что Достигается применением диодов с резко отличными обратными токами. Это условие реализуется сравнительно просто, если в каче- стве Д2 применяется кремниевый, а в качестве Д1 — германиевый диоды. Если по каким-либо причинам применение разнотипных диодов невозможно (например, при использовании кремниевых транзисторов или при реализации схемы в ин- тегральном исполнении), вместо одного диода Д2 устанавливают два, включен- ные последовательно (показано пунктиром). При использовании кремниевых элементов достаточно включить один смещающий диод. ^61, 1. Расчеты, связанные с выбором Ек, Есн, /кн, RK и вычислением /©2, R3, Iimin> выполняются по методике, изложенной для схемы первого типа. 2. Вычисляется сопротивление резистора Rt: Rr = Ev (1 6g) ^Д2 max Uffe max' U п -Ri (^614-^lmin) (1 + 6g) (14.54) где иЛ2тах — максимальное падение напряжения на диоде Д2 при протекании тока llmin (14.48). 3. Рассчитывается максимально возможный входной ток Ег (1 Д"6g) — t/дг min — ^бэ min (Ri +^г) (1 — 6g) (14.55) где Пд2 min — минимальное падение напряжения на диоде Д2 в статическом состоянии при протеканнн через него тока /2тгп = ( “ ^“7" + ) (1 —6g — 6g). (14.56) \ Ртах К Ка / 4. Вычисляется максимальное остаточное напряжение на коллекторе от- крытого транзистора t/K откр тах = ^Д2тах"1~^бз тах~^Д1 min- (14.57) Ненасыщенный режим работы транзистора применяется и в ключевых каскадах с ДС-связью (форсирующий конденсатор шунтирует последовательно включен- ные резистор /?1 и элементы смещения). В этом случае расчет входной цепи про- изводится в соответствии с формулами (14.38) и (14.39), в которых вместо t/кн max следует подставлять С7коткр max Для ключа первого типа и откр max иЯ2 mim для ключа второго типа. Так как для ключа первого типа до расчета сопротивления R3 величина UK ОТКр max неизвестна, этой величиной следует пред- варительно задаться, а после окончания расчета произвести проверку и при необ- ходимости ввести уточнения. Необходимое быстродействие достигается правиль- ным выбором емкости ускоряющего конденсатора по формулам (14.40)—(14.43). Пример 14.3. Рассчитать ненасыщенный ключ первого типа на транзисто- ре ГТ320А и диоде Д311 со следующими характеристиками: /Вкл = гвыкл = = 0,15 мкс, М= —40 4- +60° С, /?г= 1 кОм, Ек = 10 В, принять 6£ = 6g = = 5%, U* = U~ = 0,2 В. Данные транзистора: 0 = 50 4- 120, (7бэ max = 0, 4 В, Уб.э min = 0,2 В, | 0 | (20 мГц) = 5, /F0 = 10 мкА, Ск (5 В) = 8 пФ, Сэ = 25 пФ. По графикам на рис. 14.10, а находим 0m;n = 35, 0max = 160. По формуле (14.2) /ко тах= 0,16 мА. В соответствии с формулами (14.33) — (14.35) принимаются Ек — 10 В, /кц = 10 мА, Rl( = 1 кОм, Ем = 3 В. По формулам 308
(14.7), (14.5), (14.20), (14.21), (14.32), (14.28) последовательно определяют Ск (10 В) = 6 пФ (g = 1,5),трт(п = 0,087 мкс, трэквт(п <= 0,41 мкс, /б2 = 0.66 мА. /б1 = 1,35 мА (Д(/б=5 0,5 ЕСм = 1.6 В). Далее по формулам (14.47)—(14.50) рассчитывают R2 = 3,9 кОм, R' = 2,8 кОм, /jmax = 2,9 мА, /зтах = 1.45 мА. Найдя по характеристикам диода при t = —40° С (7Д (2,15 мА) « 0,55 В, опре- деляют R3 470 Ом, Ri а 2,4 кОм, /битах 1=3 0,3 мА, 13тах “ 1.12 мА. I3min = 1.25 мА. Принимая из характеристик (/бэтах •=* 0,4 В, (/дт,п (1,25 мА) ~ 0,25 В, из формулы (14.52) следует (/коткр max 0,7 В. Пример 14.4. Рассчитать ненасыщенный ключ второго типа на кремние- вом транзисторе КТ301 и диодах Д220 со следующими характеристиками <вк1 *= 1выкл = 0,5 мкс; диапазон температур —40------[-90° С, Rr = 1 кОм, Ее = 10 В, принять 6£ = = 5%, Un = Un = 0,2 В. Рис. 14.13. Ключевой каскад с фиксацией уровне Сигнала (а) и его динамические характери- стики (б). Данные транзистора: (5 = 20 — 60, fmax = 30 МГц, /к0 (120° С) = = 200 мкА, Ск (10 В) = 10 пФ, грСк = 2 нс, Сэ » 20 пФ. Из рис. 14.10, a Pmrn = 12, (Jmax = 110, Г/бэ max 0,7 В. По формуле (14.2) 1 ио (90°) = 200 X X 2-3 = 25 мкА. Принимают Ек = 10 В, Есм = 3 В, /ка = 2 мА, RK = 5,1 кОм. По формуле (14.6) находят fa = 30 • 2 10~8 * * * • 302 • 1012 = 54 МГц. Дальнейшие расчеты дают следующие результаты: Трэквт(п= 0,72 мкс. /бг = 0.18 мА, R2 = 13 кОм, /gj = 0,45 мА, limin 0,7 мА; найдя по характе- ристикам (7д2 max ~ 0,8 В и С7д2тгп~0,5 В, определяют Rt = 10 кОм, Un Откр max ~ 0,9 В. 14.6, Особенности расчета транзисторных ключей с фиксацией уровня выходного напряжения В логических схемах ЭВМ иногда используют цепи, предназначенные для фиксации уровня выходного сигнала (рис. 14.13, а). Ключи с фиксацией уровня стабилизируют амплитуду выходного сигнала наряду с улучшением фронтов и в ряде случаев увеличивают нагрузочную способность логических схем. Одна- ко введение цепей фиксации приводит к усложнению схемы и увеличению потреб- ляемой МОЩНОСТИ. Когда транзистор Т заперт, напряжение на выходе схемы (/вых — 7?ф. 309 (14 F.3)
Когда ZH > /« = (£« —£ф)//?к. диод Дф запирается, что приводит к прекраще- нию стабилизации уровня выходного сигнала. Отсюда максимальная нагрузка , £к(1-6£)-£ф(1+6е)-^ /вых min- /в min- ₽K(1+6R) ' <’ ’ Из соотношений (14.58) и (14.59) следует, что для эффективной работы цепи фик- сации Еф > l/дф н £к » £ф. Практически принимают £к=(3-5)£ф, (14.60) а напряжение £<ь обычно выбирают в пределах 4—6 В. На рис. 14.13, б приведены эпюры изменения коллекторного тока транзи- стора и выходного напряжения, где пунктирными линиями нанесены контуры этих же сигналов при отсутствии цепи фиксации. На участках /ф и /сп, когда из- менение коллекторного тока происходит при постоянном значении напряжения на коллекторе, емкость коллектора не оказывает влияния на динамику работы и переходный процесс определяется постоянной времени т& (14.21). При-формиро- вании /ф и /сп следует учитывать влияние емкости коллекторного перехода (14.20). Длительность переходных процессов можно рассчитать по следующим фор- мулам: Р/б1 Р/б1—/кн (1 — кф) /вкл = /з ф +тв 1п Т7 ", Н"тк 1п 7Г. — P'Ci—/ки Р'61—'кн S S— 1 -|-&ф — /зф+тв 1п Г" +ТК 1н ; » (14.61) ' . s— 1 s— 1 ^КН , , Р/ба + /выкл — /расе Н-Та й. + тк 1п д. . . , < (14.62) р р/б2 р/б2 Ч-/кн (»— Яф) где £ф = £ф/£к, /расе. тр> тк и s определяются соотношениями' (14.21), (14.17) и (14.10). Так как формулы (14.61), (14.62) не всегда удобны для практического применения, особенно при синтезе схем, то для расчета можно пользоваться при- ближенными соотношениями (14.23)—(14.25), подставляя в них вместо Трэкв значение Tg-|-TK йф. Расчет токов /gi и /б» по заданным /вкл, /выкл следует выпол- нять по формулам (14.27)—(14.32), используя аналогичную подстановку. Ско- рость переключения транзистора в схеме с фиксацией уровня значительно уве- личивается при использовании дрейфовых транзисторов в ненасыщенном режиме, инерционность которых в основном определяется паразитными емкостями пере- ходов. Пример 14.5. Рассчитать длительности фронтов в схеме ключа (рис. 14.13, а) на транзисторе П416, при Ек = 20 В, £ф = 5 В, Rn = 2 кОм, /б1=2 мА, /о2 = = 2,5 мА. Расчет произвести как для схемы с фиксацией, так и без нее (&ф= 1). Параметры транзистора (5 = 20 — 80; | (3 | (20 МГц) = 2; Ск (5 В) = 8 пФ. Для р = 20 и £ = 1,5 рассчитываются частотные параметры транзистора по формулам (14.4), (14.7), (14.20), (14.21): /р тах = 2 МГц, Ск (20 В) = 5 пФ, Тр = 0,08 мкс, тк = 0,315 мкс (без фиксации), тк = 0,5 мкс (с фиксацией), трэкв= 0,395 мкс. Из соотношении (14.16), (14.19) для схемы без цепи фиксации /ф = 0,113 (0,1) мкс, ?сп = 0,072 (0,078) мкс; для ключа с цепью фиксации при &ф = 0,25, (ф = 0,062 (0,051) мкс, /св = 6,035 (0,041) мкс [в скобках даются значения, вы- численные для сравнения по упрощенным формулам (14.23) н (14.25)]. Получен- ные данные свидетельствуют об уменьшении фронтов нарастания и спада кол- лекторного тока примерно в два раза по сравнению с соответствующими резуль- татами для схемы без фиксирующей цепи. 810
14.7. Расчет диодных логических схем Диодные логические схемы являются пассивными элементами, выполняю- щими логические операции И и ИЛИ; они характеризуются потерями при пере- даче сигнала и требуют установки усилительных каскадов после одной или двух ступеней. Последовательное соединение более двух логических элементов обыч- но не применяют вследствие значительного ослабления передаваемого сигнала. В дальнейшем при изложении материала условимся, что входные сигналы могут изменяться от значения напряжения, близкого к нулю (отрицательный сигнал), до положительного уровня +1/0 (положительный сигнал). Отрицательный сиг- нал соответствует открытому, а положительный — закрытому состоянию управ- ляющего транзистора типа п—р—п. Токи и напряжения, входящие ниже в расчетные формулы, будут подстав- ляться по абсолютному значению. a б Рис. 14.14. Одноступенчатые диодио-резистнвные логические схемы. Одноступенчатые диодные логические схемы. В зависимости от способа кодирования двоичной единицы, схема, приведенная на рис. 14.14, а, выпол- няет логические функции И для отрицательных сигналов и ИЛИ — для поло- жительных, а схема иа рис. 14.14,6 — ИЛИ—для отрицательных, И — для положительных сигналов. Анализ схемы, приведенной на рис. 14.14, а. Если СУЖ1 = Uxi “ ••• “ UXM = 0, то минимальный ток, который может выдать схема для управления нагрузочным элементом, Лт<ч=(1-б£-бд)Е1//?1. (14.63) Наиболее тяжелый режим для управляющего элемента соответствует подаче положительного напряжения только на один вход. Если, например, (Ух]1 = Ug, ихг = ... = UxM = 0, UA •= (Uo — (Уд) ss Uo, диоды Дг — Дм закрыты и мак- симально возможный ток /вх, потребляемый от источника сигнала, равен ^i(l+6£)+t/e ^вх max — ~ +(М — 1) Igmaxi (14.64) «1(1 — Од) где Igrnax — максимальный обратный ток диода при напряжении (Уо и наиболь- шей температуре окружающей среды. Коэффициент передачи тока, характеризующий собой ослабление переда- ваемого входного сигнала, представляет собой отношение Лпи’п 1 — &е Увх max 1 +6я +(1 +6д) иа/Ег + (УИ— 1) Уотах ^1/^1 Зависимость 1гц = f (Et/U0) для различных значений обратного тока графиче- ски представлена на рис. 14.15, а. Из этого рисунка видно, что увеличение от- 311
ношения EjJUb > (4—5) практически ие приводит к дальнейшему повышению эффективности работы элемента. Для большинства логических схем отношение EJUq =34-5 можно считать близким к оптимальному. Порядок расчета. Исходными данными для расчета схемы яв- ляются входной ток нагрузки /н, коэффициент разветвления схемы по выходу N, коэффициент объединения по входу М и амплитуда сигнала Ua. В некоторых случаях задается емкость нагрузки (или паразитная емкость монтажа) и длитель- ность фронта нарастания выходного напряжения. 1. Выбирается напряжение источника питания и рассчитывается Рнс. М.15. Графики дла расчета коэффициентов передачи по току ДРЛ« Если заданы емкостная нагрузка Сн и длительность фронта нарастания то сопротивление Rt следует рассчитывать с учетом дополнительного тока, требуе- мого для заряда емкости за интервал /ф, т. е. так как при £j > Ua ток заряда емкости можно считать постоянным. 2. По формуле (14.64) рассчитывается входной ток, необходимый для управ- ления логической схемой. Найденный таким образом 1вхтах является током на- грузки для предыдущей логической ступени. Диализ схемы, приведенной на рис. 14.14, б. Минимальный выходной ток, который может выдать элемент для управления нагрузочным эле- ментом, и максимально возможный ток, потребляемый от источника сигнала, а также коэффициент передачи тока в наиболее неблагоприятном режиме равны £а(1—6£)—Uo Ег (1 + б£-|-6^) limtn— D , о . > /вх max= 7 "г(64—1)/отах. (14.68) «2 (1 Т°/?) «2 /гт,-п е 1- (l+6«)t/o/f2 /г,- = —= (1 — 6g— 6п)--------------т-------------------- . (14.-69) ^вх max Е $ 16^4-6^+ (7И—1) ?отах RzlE? Из кривых, приведенных на рис. 14.15, б, следует, что так же, как и для пре- дыдущей схемы, отношение Ег/иа = 3 4-5 является близким к оптимальному. Порядок расчета. Исходные данные для расчета: Ua, l«, М, N и в некоторых случаях Сп и /ф. 1. Выбирается Е2 также, как Е^, по формуле (14.66) и рассчитывается К _ £г(1-6£)-(/0 г~ W/„(1+6R) (14.70) При заданной длительности фронта следует произвести поправку на ток заряда емкости нагрузки [см. формулу (14.67)]. 312
2. По формуле (14.68) производится вычисление входного тока, необходимо- го для управления логической схемой. Величина /вхтаж является исходным па- раметром для расчета управляющего элемента. Двухступенчатые диодные логические схемы. Двухступенчатые логиче- ские схемы реализуют операции И — ИЛИ и ИЛИ — Ив системе отрицатель- ных сигналов. Исходными данными для расчета схем являются: ток нагрузки /„, коэффициенты объединения по входу первой и второй логических ступеней и коэффициенты разветвления ^и Л'2и амплитуда напряжения сигнала Ua. Порядок расчета схемы, представленной на рис. 14.16, а. Рнс. 14.16. Двухступенчатые днодио-резнстивные логические схемы. 1. Выбирают Ei и. Е2 согласно уравнению (14.66) и рассчитывают /?2 и /вх1 щах по формулам (14.70), (14.68) Es(l 6Е)—(1 + 6Е6^) Е2 Ri= tfS/H(l+6R) ’ /вх1т“ж= +(Л12-1) /стах- (14.71) 2. Рассчитывают и 7ВХ1 тах по формулам (14.66) и (14.64) £1(1+б£)+(/0 ~ д, г > 1вхтах= „ А . +(М14-А,1—1) l0 max (14.72) ;vi'bxj max ''1(1 — Од>) Порядок расчета схемы, приведеннойна рис. 14.16, б. 1. Согласно уравнениям (14.66), (14.64) выбираются Ej, Е2 и рассчитываются (1 —6£ —6R) Et Ej (1+6£)+О0 V , > ^BXimax= „ . T-“ -H'M2—1) 1 птах- (14.73) 4*2 'В /?](! — Op) 2. По формулам (14.70) и (14.68) определяются Е2(1-6е)-(/0 (1 4-6£-|-6w) Е2 “2 — , „ . >вх max— п + Aj 'Bxi max (1 +6/?) R'i + (^11 + ^1— 1) 4max- (14.74) Пример 14.6. Рассчитать двухступенчатую диодную логическую схему (рис. 14.16, а) со следующими характеристиками: Uo = 5 В; Л/х = Л'2 = Д4, = с Л12 = 4; /н = 1 мА; в качестве вентильных элементов использовать диоды ДЗН; tmax = 4-60° С; 6Е = 6Д = 5%. 313
Из характеристик диодов следует, что при t/06p = 5 В и t = 60° С /0 тах » «0,1 мА. Согласно (14.66) выбираем Et = Е% “ 4U0 = 20 В. По формулам (14.71), (14.72) последовательно вычисляем Rt = 3,3 кОм, /вх1 тах = 7 мА, Ri 620 Ом, 1 вх пгах^1 45 мА. 14.8. Расчет диодно-транзисторных логических схем с переключением уровня напряжения (ДТЛН) Расчет одноступенчатых насыщенных схем. Схемы одноступенчатых диод- но-транзисторных логических элементов данного типа с транзисторами, ра- ботающими в режиме насыщения, приведены на рис. 14.17, а, б, в. Каждая из схем в своем составе содержит диодную логическую ступень (Ri — Дм) и тран- Рис, 14,17. Насыщенные одноступенчатые ДТЛН, зисторный ключ, выполняющий функции усиления и инверсии сигналов. При отрицательном кодировании рассматриваемые логические элементы реализуют операции И—НЕ (рис. 14.17, а, б) и ИЛИ—НЕ (рис. 14.17, в). Приведенные на рис. 14.17 схемы для стабилизации уровня выходного сиг- нала содержат цепь фиксации (Еф и Дф). При ее отсутствии насыщение транзисто- ров загрузочных элементов в значительной степени зависит от величины дискрет- ной нагрузки. Введение цепи фиксации в схему, представленную на рис. 14.17, в, не обязательно, так как в этой схеме коэффициент насыщения определяется исключительно сопротивлениями Rt н Д2. Резистор RK служит только для уско- рения перезаряда паразитных емкостей и также может быть устранен без какого- либо заметного ухудшения быстродействия схемы. Общие предпосылки для расчета схем. Исходными данными для расчета схем, как правило, являются диапазон изменения темпе- ратуры окружающей среды, требуемая скорость переключения (7ВНЛ и ^выкл) транзисторов, коэффициенты объединения по входу (Л4) и разветвления по вы- ходу (Л!) и допустимые уровни запирающей Un и отпирающей Un помех. Примечание: Быстродействие логических элементов принято характеризовать средней задержкой распространения = 0,5 (131/Зг), (14.75) 314
где /3j и /32 — задержки распространения сигнала при включении и вы- ключении схемы. Задержка распространения определяется интервалами времени между двумя последовательными сигналами, измеренными иа половинном уровне (можно показать, что в цепи из последовательно вклю- ченных логических элементов токовый сигнал передаетси со средней за- держкой ta ~ 0,5/зф +0,5/расс). Расчет логических элементов по заданным Gi и гзг достаточно сложен, так как эти составляющие зависят от фронтов передаваемого сигнала. Однако опыт показывает, что при выполнении расчета схемы по заданным /вкл й /Выкл (Для прямоугольного входного воздействия) в реальных условиях в первом приближении ta ~ 5=5 0,5 (/вкл 4" (выкл)- Расчет всех схем, рассматриваемых в данном параграфе, начинается с вы- бора напряжений источников питания и рабочего тока насыщения транзистора. Ток насыщения /кн, напряжение Ек, Еом, Еф, Ег (если они не заданы) выбирают в соответствии с рекомендациями, изложенными в § 14.4, 14.7 [см. формулы (14.33), (14.34), (14.58), (14.60), (14.66)]. При этом предполагается, что Uo ~ Еф; Ufa тах и Кбэ mln — максимальное и минимальное прямые падения напряжения иа эмиттерном переходе транзистора; (/кн max— максимальное остаточное напряжение на коллекторе насыщенного транзистора; 1/н откр max — максималь- но возможное остаточное напряжение на коллекторе открытого транзистора ненасыщенного ключа; /отах и (котах — максимальные обратные токи диода и коллектора транзистора при наибольшей температуре; /бн min и (битах— ми- нимальное и максимальное значения базовых токов насыщения, соответствую- щие максимальному и минимальному значениям коэффициента усиления тран- зистора по току ₽max и Pmin- Указанные выше параметры (кроме /ко) рекомендуется выбирать из вольт- амперных характеристик полупроводниковых приборов. В некоторых случаях могут быть использованы аналитические методы расчета [см. формулы (14.1), (14.2)] с введением соответствующих поправок на неучтенные параметры (оми- ческие сопротивления слоев полупроводниковых приборов, зависимость обрат- вого тока от напряжения и т. п.). Порядок расчета схемы, приведенной на рис. 14.17,а. 1. Определяют по общим правилам Ев, Еф, Ев, ^СМ’ (кн> ®min. (ко max и (бн max- 2. По формулам (14.35), (14.36), (14.59) рассчитывают сопротивления рези- сторов RK, минимальное значение выходного тока схемы /вит;л, а также («3 тах = (1+®е + 6r) Ecm/R3, IR3 min = (l — 6Е —6R) Есм/R3. (14.76) 3. Рассчитывают сопротивление резистора Еф (1 — бЕ)— (/дф min (/д] max— (/бэ max (?2 = --------------------—----------------. (14.77) Smin 'бн max + '«3 тах 4. Сопротивление резистора Rt н емкость конденсатора С рассчитывают ис- ходя из требуемой скорости выключения транзистора. При запирании диодов Д|—Дм ток Iчерез цепь /?2, С поступает в базу транзистора Т, обеспечивая его запирание за требуемый интервал времени /выкл. Для вычисления Rt и С сле- дует воспользоваться соотношениями (1 + 6Е) Е( +0,5 (Uc max + (/ба min) D __ - , (' l&f\-MI<smax— Irs mm С = (выкл/(^вкв In A), Rbkb = (?i II Rz, +4.78) A = (E[ + (/c max)/E[, E{ =Ei Rz/(Ri + R2), Uc тах = Еф (1 +6E) +(/дф max — (/д1 min (/бэ mln, /62 — базовый ток запирания, рассчитываемый по формулам (143.).), (14.31) с учетом коэффициента фиксации, а входящий в эти формулы /б max = (1 +6я) Uc max/Ri— min- 315
5. Коэффициент разветвления по выходу рассчитывают по формуле й/ —/вых min/^вх max» (14.79) где £i(l +6£) +Еф (1 +6£)+£7дф max— ^Д1 mln /вх max — п .. 7 ’ “Ь /?1 (1 —Од) 4*(1 Uс max/R? Н“(‘44 1) /отах- (14.80) Если полученное значение не удовлетворяет условию, расчет следует про- изнести снова, приняв большее значение рабочих токов или выбрав другой тип транзистора. 6. Вычисление емкости ускоряющего конденсатора по заданному времени включения производится по одной из формул (14.40)—(14.42). Входящие в эти формулы величины Ес = Ек — NRK (Ei + Ek)/(/VRk + Ri), Rr = NRk II Ri, т = (Rr II Rt) С используются с учетом, что вместо Rr и Rt подставляются зна- чения Rt и R3 рассчитываемой схемы. Максимальное напряжение на базе закрытого транзистора, необходимое для расчета задержки включения, в первом приближении равно (7бзакр~ ~ Есм Ri/(Rz + Rs)- В общем случае следует учесть падение напряжения иа входных диодах и коллекторе открытого управляющего транзистора. Аналогич- ным образом производится расчет С/б-вакр и Для других схем ДТЛН. 7. Рассчитывается время восстановления схемы (время заряда конденсато- ра при открывании транзистора до напряжения Еф), которое определяет частоту следования импульсов входных сигналов Ег /восст—т 1п с с • (14.81) Ег— Еф Как видно из последнего соотношения, время восстановления в основном опре- деляется емкостью конденсатора. Последнюю можно уменьшить путем включе- ния в схему диода (показан пунктиром.) Тогда входящее в соотношение (14.78) R3kb— Ri, что приводит к соответствующему снижению емкости уско- ряющего конденсатора. Порядок расчета схемы, приведенной иа рис. 14.17,6. 1. Выбор /кн, Smin- Ек, Есм, Еф и расчет /битах» Rk- /котах и /вых min производится согласно общим рекомендациям, изложенным ранее. 2. По заданному /ВЫкл рассчитывается запирающий ток /g2 по формуле Овыкл— 1п(1+4б£+4бл)=1п(1+з/хг) + + (9р экв- О |п (1 + l/si). (14.82) где S = smln /gH max (1 — 26g—2б^)//бн mln- si = А52//бн mln- экв = ТВ экв тах/тн> Тф экв max max ~Ь^Ф (Ртах Н- 1) Ек Rk- При определении /б2 по формуле (14.82) следует пользоваться указаниями к соотношению (14.30). При больших управляющих сигналах для расчета юка /g2 можно восполь- зоваться приближенным соотношением (14.31). Коэффициенты а, Ь и с, входящие в это соотношение, равны ° = (/выил — тп) [ 1 + 4 (6^ + 5^) (1 +2б£ -4-26^)] + тн, ь — (/цикл —т„) Satin /бн max (1 + 2б£ 4-25R) + Тн /бн mln ~’тр экв max Азн min [1 1’4 (3£+6R) (1 2б£ -f-26^)], е эке max smin /бн max /бн mtn (1 -f-26^). 816
3. Производится расчет Яр IR] т1п и lR{ тах ^1 = (£см—)//б2. /й>т/П = (1-в£-в«)гсм//?1. /«1тол = (’+8Б + 8«)£см//?1- (14'83) 4, Вычисляется R2 по формуле (14.77), в которую вместо /дз следует заставлять IRi тах. 5. Рассчитывается коэффициент разветвления по формуле (14.79), где £ф (1 4~ 8g)max—^Д1 min — ^бэ min /вхтот = D~Tt Я~\ +(М — 1) Ajmax* (14.84) '<2 (1 —OR) 6. Выбирается емкость ускоряющего конденсатора в соответствии с реко- мендациями, изложенными в § 14.4. Вместо входящих в формулу (14.41) /?г, Rlt R2, Ег следует соответственно подставлять N RK, R2, Ri и Ек, а значение /б1 определяется из уравнений (14.27)—(14.29) для заданного /вкл [см. также по- яснения к формуле (14.61)]. В заключение выполняется проверка времени восстановления (времени раз- ряда конденсатора) /доест 2,3/?з^* Порядок расчета схемы, приведенной на рис. 14.17, в. 1. Производится выбор /кн. ' smin. £ф, Ек. Есм и рассчитываются /битах И 7К0 max* 2. Определяются сопротивления резисторов /?2 и R3 {Ucmln — ^imax) (1— 8g) (1 — 6g 6g) (ECM (7+) R2 R* =------------------------- - R3 = -------в n x ><,,--------• <1485) smin 'бн тахт 'ко max 'ко max /<2 тнтах Uc min~ Еф (1 5g) -|-L/дф m(*n + t/д! min ^6j max, 8^1 max = ^kh max “Ь^Д1 max* (14.86) 3. Определение Rt производится в следующей последовательности: — по одной из формул (14.27)—(14.29), а также (14.61) рассчитывается тре- буемая величина базового тока отпирания /^i по заданному времени /внЛ; при расчете т^ и тк принимается RK экв = Е1(//кн. При малой скорости включения, когда /вкл и Тр + ткйф незначительно отличаются друг от друга, имеет смысл произвести проверку по формуле (14.61) и при необходимости выполнить соот- ветствующую коррекцию; — рассчитывается сопротивление резистора Rlt при этом полагают, что средний ток через Rt должен быть равен сумме тока /gj и тока смещения Ек (1 —6g) — 0,5 [Еф (1 +6g) -]-£7дф max + Цп max — t/бэ mini (1 + 8g) (7б1 +'g3 max) (14.87) 4 Рассчитывается коэффициент разветвления по выходу и сопротивление резни юра /?к /7=-^-, . (14.88) 'вх max 'кн— 'У'вх max Где Ек(14-6£) 1/д1 min — ^кв min 'вхтах = + (М —1) /Отах. Л', входящее в формулу для расчета /?к, —округленное до целого значение, вычисленное по формуле (14.88). 317
5. Производится расчет емкости ускоряющего конденсатора по формуле (14.43), в которой /бг определяется по одному из уравнений (14.30), (14.31), т = (/?i || R2) С, а вместо /?2, Rr и следует соответственно подставлять R( и /?2- Кроме того, постоянная времени, определяющая время заряда конденса- тора R1 /восст-Tln R2_^{Ri+Ri) ' (14.89) должна обеспечивать подачу отпирающего тока в базу транзистора в течение ин- тервала /вкл, т- е- /восст > /вкл- Окончательно емкость ускоряющего конденса- тора принимается как большая величина из определенных по формулам (14.43) и (14.89). Если величина емкости получается недопустимо большой (время восстанов- ления не соответствует заданию), необходимо уменьшить коэффициент N (уменьшить Rt) и снова выполнить расчет по формулам (14.43) и (14.89), либо применить транзистор с лучшими частотными параметрами. В некоторых слу- чаях можно (если потребляемая мощность не лимитирована) добитьси повышения быстродействия за счет увеличения тока /кн, так как при этом уменьшается тк. Как уже отмечалось выше, в указанной схеме наличие цепи фиксации не является обязательным. Резистор RK также без ущерба может быть исключен из схемы, так как по существу коллекторной нагрузкой транзистора являются N параллельно включенных резисторов /?!• В этом случае (когда схема ие содержит цепи фиксации) расчет целесообразно выполнять в следующем порядке (порядок выбора напряжений питания и рабочих токов остается прежним). 1. Рассчитывается сопротивление резистора Rt по заданному коэффициенту разветвления (1 +6е-|-6/<) (Ек— Ukh min — t/дг min) n *1 = /KH^+(M-i)/omax ’ <14ВД) 2. Производится расчет резисторов Т?2 и R3 по формулам (14.38), (14.39), в которые вместо 1/Кц тах следует подставлять ^1тах — 1^кнтах~\~^д1тах (14.91) (резисторы Rr и R2 здесь имеют обозначения R2 и RJ. 3. Производится расчет емкости ускоряющего конденсатора по заданным /вкл 1см. формулы (14.40)—(14.42)1 и /Выкл 1см. уравнения (14.43)], руководствуясь указаниями к п. 5 расчета предыдущей схемы. 4. Определяется время восстановления ^восст = 2,3 (/?[ || Е2) С. (14 92) Если время восстановления больше допустимой величины, расчет следует повто- рить, выбрав тип транзистора с лучшими частотными параметрами. Двухступенчатые схемы. Типовые двухступенчатые схемы на насыщенных ключах изображены на рис. 14.18, а, б. При отрицательном кодировании они реализуют операции И—ИЛИ—НЕ и ИЛИ—И—НЕ соответственно. Порядок расчета схемы, приведенной на рнс. 14.18, а. 1. Производится выбор Ец, Ejr Еф, Eq^j, $min И расчет max и /дн таХ' 2. По формулам (44.35), (14.36), (14.59), (14.76) рассчитываются Rr,,R3, min> ^Зтпх. IR 3 min и Ri' г, _ ^~Ф (1 6е)Ч~£7дФ min —Uni тахЧ~17д (ЛТ, 4 1) min—Ufi» max . Q Кг — , . (14.93) smla 'бц тпах~Г ‘R 3 max 318
3. Производится расчет /?< в следующем порядке: — рассчитывается по уравнениям (14.27)— (14.29) 7& по заданному /вкл; — вычисляется Rt, полагая, что средний ток Ir « = 7б1 + ^Д з тая ~ EK(l—6E) — 0,5(U‘cmax — U6amin) (1 +^r) (/б1 + 3 max) Рис. 14.18. Насыщенные двухступенчатые ДТЛН, 4. Сопротивление рассчитывается исходя из заданного (Вьткл- При запи- рании диодов Дг—ДМ1 ток /R1 через диод и цепь /?2, С поступает в базу транзистора Т, обеспечивая его запирание с требуемой скоростью. ^1(1 +0,5 (U!c . +£7бэ min) — (Af,+ 1) max R1=-------------------_ ----------------------------, (14.95) ^бг +^ R4 + + M2— 1) Iq max I&i — ток, рассчитываемый по формулам (14.30), (14.31), (14.78). 5. Емкость конденсатора рассчитывается по формуле (14.78) путем подста- новки в нее ЯэКВ = Я1 II II Rt, 6. Производится оценка времени восстановления схемы FK /воем =т In — , т = (Я2II Ri) С. Ск "а—Uстах 319
7. Рассчитывается коэффициент разветвления (14.79), где , _ £1 (1 +бЕ)Ч~£ф (1 Ч~бЕ) +^дф max — UBl min , и . I Ватах— п с v Т"Ч 'orriw Ri (1 —or) Порядок расчета схемы, приведенной на рис. 14.18, б. 1. Производится выбор /кн, Ек, Еф, Elt Есм и расчет ^ко max. max* 2. Рассчитываются R8 и R3 по формулам (14.85), подстановкой в них Uc min — Uc min (Af,+ 1) max, U{ max — Ui max Ujl (Af,+ 1) mln- 3. Сопротивление резистора Rv и емкость конденсатора С можно рассчитать по формулам (14.78), в которые вместо Ucmax следует подставлять U'cmai = =Еф (1 +6е) + С/дф max + ^Д1 max — UjiiM, + 1) mln Uqi, mtn’ 4. Рассчитывается сопротивление резистора Rt EK(l-8£)-0,5(tz;max+t/C3 min ) —6/Д(М,+ 1) max Ri= Л1 + /б1+(Л4а-1)/о maxi U+«R) ’ где ?R1 = (El (1 + 6E) + 0,5 (Ucmax + I/63 min)] (1 + 8/?)^. 5. Производится расчет коэффициента разветвления по выходу и сопротив- ления резистора RK по формулам (14.88), где /их max — (1 +6е + 6д) Ek/Rj4* Mt /0 max- 6. Расчет емкости ускоряющего конденсатора по заданному /вкл следует нроизводить по формулам (14.40)—(14.42), куда вместо Ri и R2 следует подстав- лять R2 и Rt, а значения Ег, Rr и т приведены в следующем пункте. 7. Время восстановления рас- считывается по формуле (14.81), в которую следует подставлять £ _£ _ £к+Е1 г к Rl+Ri Ri> т—(R? || R8)C, Rr = Ri II R«. Необходимо отметить, что мо- жет оказаться полезным включение Рис. 14.19. Ненасыщенная схема ДТЛН. ДИОДа ДЛЯ увеличения постоянной времени в процессе пе- 1езаряда конденсатора при запирании транзистора (аналогично схеме рис. 4.17, а). Этот способ позволяет существенно снизить время восстановления схемы. Ненасыщенные схемы. Использование ненасыщенных ключевых каскадов (см. § 14.5) позволяет существенно увеличить быстродействие логических эле- ментов. Порядок расчета схем с ненасыщенными ключами в принципе не отли- чается от расчета насыщенных схем, только при определении величины запираю- щего тока следует иметь в виду, что время рассасывания равно нулю. Ниже для примера приводится порядок расчета логической ненасыщенной схемы (рис. 14.19), которая является модификацией схемы рис. 14..17, в (принципиаль- но в нее может быть введена цепь фиксации). Порядок расчета. 1. Производится выбор /кн, Ек, Ес^, smin и расчет токов /ко тах и /бн max. 2. По заданному Л' рассчитывается сопротивление резистора R1 (14.90). 320
3. Производится расчет сопротивлений /?3 и R2 = R2 + R”2 R Ек (' 6e) — t/K откР max 1 max t/p3 max~Un Г NSmin EK (1—6e — 6ц) 1 - I-------ьхъ----------+'• "d |1+’я) R__________£см(1—8s—6«)—ЦГ . , откр max + 1 max о max -T n /1 я \ Rt (1 —o«) (14.96) (14.97) где t/к откр max = [/бн max~b(l + 8e + 6/^) Есм//?з] R'z +^C8 max —(Л1 + 1) min (14.98) — максимальное остаточное напряжение на коллекторе открытого транзистора. Так как эта величина зависит от сопротивления резистора Ri, целесообразно задаться значением Ук откр max ~ 0,7 4- 1,0 В (что обычно соответствует сред- ним статистическим данным для ненасыщенных ключей) и произвести расчет Rs и R3. По окончании расчета следует произвести проверку t/K0TKpmax по формуле (14.98). 4. Рассчитываются сопротивления резисторов R'2 и R2. Ri = (УЛ(М+ .) тах-ивг mtn) (1 + М , Ri=R2_fr2i (14.99) /бн min + !r 3 min где /R3 т1п определяется по формуле (14.76). 5. Рассчитывается емкость конденсатора по формуле (14.41), в которую вместо Rr, Rt, R2, Ег следует соответственно подставлять Rit R't + R2, R3, E„ (ти“(Р + 1) CK Ri/N) и время восстановления по формуле (14.92), в которую вместо Rt следует подставлять R2 + R2. Далее для иллюстрации приведены примеры расчета некоторых логических схем с переключением уровня напряжения. Пример 14.7. Рассчитать диодно-транзисторную схему (рис. 14.17, а) на транзисторах 1Т311Г со следующими характеристиками.' М = 3, N = 5, /нкл = /выкл 50 ис, Д/ = —40 4- +60° С; принять 6fi “ 6R = 5%, Un Un — = 0,3 В. В качестве вентильных элементов применяются импульсные дноды ти- па Д311, у которых (/дтах = 0,4В, t/дтщ =0,2 В, /Отах(/“ 60° С) — 50мкА. Параметры транзисторов ИЗНП /т = 450 МГц, (5 = 30 4- 80, /кв = 10 мкА, Ек in ?? П<^’ = 5 пФ, /к max “ 50 мА, 1/8б обр и 2 В, t/K6 обр max = = 12 В, t/63max= 0,3 В, Uq9 mtn <= 0,2 В. Для указанного диапазона темпе- ратур рт;„ (—40° С) = 25, Ртах (60° С) = 100 (рис. 14.10, а), /ко (60* С) = = 5 • 24 = 80 мкА. Согласно уравнениям (14.21), (14.22), (14.18) при п = 1,6 T₽mfn = 7,5 нс, max “ 30 нс, тн = 25 ис. В соответствии с п. 1 расчета принимается /кв = = 10 мА, Еф = 4 В, Ei = Ек = 15 В, Есм = 2 В, smin = 1,2, *ф = 0,265. По формулам (14.35), (14.59), (14.36), (14.76), (14.9), (14.77), вычисляем Rk a кОм, /Вых mtn= 6,5 мА, /?з = 18 кОм, /R3mat = 0,12 мА, Iт^Г1 =• 77.0,1 МА, /битах = 0,4 мА, Rt = 5,6 кОм. Ток определяется по формуле ( -30) для Ртах ™ 100, /б max “ 0,7 мА, Smax и 7, Tg9KB(naf =* 180 нс, экв max = 7,2, з/~ 5, 1ц3 = 0,5 мА. По уравнениям (14.78) рассчитываются сопротивление резистора R2 и емкость конденсатора Ci Rt“ 18 кОм, /?экв = = 4,25 кОм, EJ = 3,5B, U' с тал = 4,2 В, /1=2,18, С = 15 пФ. Максимальный входной ток и коэффициент разветвления в соответствии с уравнениями (14.79) равны /вх тах = 1,07 мА, М = 6 > 5. Для определения емкости ускоряющего конденсатора по заданному вре- мени включения транзистора в соответствии с уравнением (14.28), последова- тельно определяются /зфо = 15 нс, т£9КВт,„=45 нс, 0ВКЛ = 1,1, s= 1,6, /в, = = 0,64 мА. Вычислив по формуле (14.19) для /В2 = 0,5 мА, /сп = 36 нс, по фор- 321
муле (14.40) для 6ф = /спДвыкл == 0,72 находят F (0) = 0,455, после чего из графиков на рис. 14.11 находится 0 = 1, т. е. Сж 10 пФ. Из полученных зна- чений емкости выбирается большее, т. е. С = 15 пФ. Время восстановления, вычисленное по формуле (14.81) для Ег •= 6,2 В, Rr = 5,3 кОм /воест ~ 150 нс. Пример 14.8. Рассчитать диодно-транзисторную схему (рис. 14.17,6), при- няв требования предыдущего примера. Коэффициент разветвления по выходу должен быть N>3. Значения Ек, Еф, /кв, RH, Ёсм, smtn выбираются такими, как н в предыдущем примере: /кн = 10 мА, RK = 1,5 кОм, Ек = 15 В, Еф = 4 В, Есм = —1,5 В, smin = 1,2. Для этих значений /бн max = 0,4 мА, тах = 28 нс, = 7 нс, т' эквтах = 180 нс, т^эквт(„ = 45 нс, тн = 25 нс. По формулам (14.59), (14.82) /вых mtn = 6,5 мА, s ~ 4, st = 6, = 0,6 мА. При этом токе /ба величина/сп = 30нс. По формулам (14.83) производится расчет Rt = 1,8кОм, 1 ri max 0,92 мА, I щ min 0,75 мА. Из соотношений (14.77), (14.79) и (14.84) последовательно определяются R2 = 2,2 кОм, 1ВХ тах~ 2,06 мА, N= 3,15 > 3, т. е. полученное значение коэффициента разветвления соответствует требованиям технического задания. Для определения емкости ускоряющего конденсатора предварительно по формулам (14.28) вычисляются A (Zs = 1 В, /3ф0 = 20 нс, 63фо = 0,445, 0ВКЛ = 1,1, s = 1,72, /б1 = 0,7 мА. Подставляя в формулу (14.40) 0ф =/Сп//вкл = 0,6, полу- чают значения F (0) = 0,565, 0 жг 0,9,’ т = 55 нс, что при Rr = 1,6 кОм при- водит к величине С — 36 пФ. Для предохранения эмиттерного перехода транзистора от возможного про- боя в процессе разряда ускоряющего конденсатора в схему можно ввести за- щитный диод Дм+2- Пример 14.9. Рассчитать логическую схему (рис. 14.17, в, без цепи фиксации) на транзисторах ГТ320Б и диодах Д311, имеющую следующие харак- теристики: /вкл = /выкл = 0,2 мкс, — 50° С < t < 60° С, М = N = 5, принять 6£ = 6Л= 5%, Un = Un =0,3 В. Параметры диодов Д311: /Втах (60° С)»100 мкА, Unmin = 0,2 В, иЛтах = 0,4 В. Параметры транзисторов ГТ320Б: |₽| (20 МГц) = = 6, Р = 50 120, /во = 2 мкА, С/эб обр max ~ 4, Ufjg max = 0,3 В, (?б9 т1п = = 0,2 В, Uпп. max = 0,3 В, Ск (5 В) = 8 пФ, Сэ — 25 пФ, tpacc Uкн = Ю мА, /б = 1 мА) = 500 ис. В соответствии с рекомендациями принимается Ек — 5 В, Есы = 3 В, /кн = Ю мА, Rk экв = 0,5 кОм, Smtn = 1,2. Из формулы (14.90) следует Rt = =3 кОм. Из рис. 14.10,a Pmjn(—50° С) ж 30, рта% (60° С) ~200. Из уравнений (14.2) и (14.9) /вв max — 32 мкА, /бнтах==0,33 мА, /бн min = 0,05 мА. Рассчитываются по (14.38) и (14.39) R2 = 3,3 кОм, R3 = 10 кОм. Произ- водится расчет частотных параметров транзистора и по формуле (14.18) тн путем подстановки в нее /бг = 0, /бт = I мА, /кн = Ю мА: fpmax = 4 МГц, = 0,6 МГц, тр т1п = 0,04 мкс, тртдж= 0,27 мкс, тк min = 0,186 мкс, тк тах = = 1-2 мкс, Тр9КВЛ11п =0,226 мкс, тр 9КВ = 1,47 мкс, т„ = 0,2 мкс. Далее по формуле (14.28) определяется отпирающий ток /бь для чего по- следовательно рассчитываются £Сэ+Ск= 45 пФ, Д(7б~0,825В, /8фО=0,111 мкс, 0цфо = 0,5, 0ВКЛ = 0,885, s = 2,1, /бт = 0,7 мА. В соответствии с формулой (14-30) для 0р 9КВ тах = 7,35, /бн mtn— 0,05 мА и /бтах=0,63 мА (smax=12,6) из графиков рис. 14.7 находится s, = 15, т. е. /52 = 0,75 мА. При этом /сп = = 0,09 мкс, подстановка которого в уравнение (14.40) приводит (0ф = 0,45) к значению F (0) = 0,68. Из графиков рнс. 14.11 этому значению соответствует 0 ~ 0,4, т = 0,5 мкс, что при R3KB = Ri || R2 = 1,57 кОм, приводит к значению С = 320 пФ. При определении емкости ускоряющего конденсатора по заданному времени выключения последовательно рассчитываются /г = fimaxIeJN = 28 мА, /ГэкВ= •= 71.R2/(R14-R2) = 14,7 мА, после чего из формулы (14.43) при /бтах = 0,63 мА следует F (0) = 0,235, 0 = 2,5, С = 5 пФ. Так как полученные результаты значительно отличаются друг от друга, задачу следует решить методом последовательных приближений путем изменения тока /бг, который влияет на длительность спада [т. е. 0ф в формуле (14.40)]. Окончательно было получено, что прн 0 = 0,7, /52 ~ 1 мА и /В1О1 л0,2 мкс. Это соответствует С = 180 пФ н /восот =0,58 мкс. 322
Пример 14.10. Рассчитать логическую схему (рис. 14.19), без цепи фик- сации на транзисторах ГТ 320Б и диодах Д311, имеющую следующие характери- стики /вкл "Ь ^выкл -С 0,3 мкс, — 50° С < / < 60° С, М = N = 5, принять g _ — 5%, Un = Un — 0,3 В. При расчетах использовать данные преды- дущего примера. Принимаются В, Есм = 3 В, /кн==10мА, sm/n = 1,2. Согласно дан- ным предыдущего примера pmin ~ 30, /котах —32 мкА, /битах” 0,33 мА, /?кЭкв=0>5 кОм- T|3min = 0,94 мкс, Ск = 12 пФ, rKnU„ = 0,186 мкс, трэкв = = 0,226 мкс, t/д min = 0,2 В, Uдтах ~ 0,4 В, t/бэ max — 0,3 В, t/бэ min = 0,2 В, = 100 мкА. Принимается UK откр max = 0,8 В. По формулам (14.90), (14.96), (14.97), (14.99) рассчитываются = 2,7 кОм, = 3,3 кОм, /?3 = 7,2 кОм, /?з = 1,2 кОм, /?, = 2 кОм. Проверка, выполненная по формуле (14.98), дает UK0TKpmax = 0,7 В, т. е. меньше значения, принятого при расчете (0,8 В). Так как время рассасывания в ненасыщенных схемах равно нулю, то <Вкл > > 1ВЫкл и приблизительно можно принять, что /выклеен)—0,1 мкс, /ВКл~0.2 мкс. Из соотношения (14.32) следует, что для обеспечения /сп = 0,1 мкс запирающий ток /б2 = 0,6 мА (меньше, чем в предыдущем примере). Учитывая, что требования по длительности спада и времени включения при- близительно совпадают с аналогичными требованиями предыдущего примера, значение постоянной времени для этой схемы должно быть таким же, как и для предыдущей, т.е. 6 = 0,7, и для Кэкв^ 1.5 кОм, С= 190 х 200 пФ. 14,9. Расчет диодно-транзисторных логических схем с переключением тока (ДТЛТ) Логические элементы с диодными переключателями на входе транзистора характеризуются меньшей потребляемой мощностью по сравнению с предыдущи- ми схемами, отсутствием ускоряющих емкостей, что в значительной степени пред- определило их широкое использование в интегральной схемотехнике. Транзисто- ры в логических схемах могут работать как в насыщенном, так и в ненасыщенном режимах. Расчет насыщенных схеме переключением тока. Типичные схемы логических элементов с переключением тока, в которых транзисторы работают в режиме на- сыщения, показаны на рис. 14.20, и при положительном кодировании реализуют функцию И—НЕ. Порядок расчета схемы, приведенной на рис. 14.20 а 1. Выбор /,,.ц н Есм производится согласно рекомендациям, изложенным в § 14.8, 323
2. Рассчитывается количество последовательно включенных диодов сдвига уровня сигнала (Д{, Д%, Д'п) Ukb max + д imax' ^бэ min + Un п > ---------------------------------, (14.100) 6/д сдв min где I)дСдв mln — минимальное падение напряжении (порог отпирания) диодов, установленных в базовой цепи транзистора для сдвига уровня сигнала. Из соотношения (14.100) следует, что в логических схемах подобного типа, реализуемых иа германиевых транзисторах, имеет смысл в качестве диодов Д1— Дм использовать германиевые, а в цепях сдвига уровня — кремниевые диоды. При реализации схемы в интегральном использовании иа кремниевой основе такая комбинация, безусловно, невозможна. 3. Производится выбор напряжения Ек из условия £н > п^дсдв max Ек = (3—6) (л(/д сдв max 4"^бе max)» (14.101) Обычно это напряжение 5—10 В**. 4. Рассчитывается ток запирания транзистора ®выкл — In (1 +4бе + 4бя) = 1п (1 +s/Sj) +(0р ЭКв-1) In (1 4-1/st), (14.102) где ©выкл — ^выкл/тн> $ = (1 — 2б£ — 26r) /б1/^бн mln> si= А>г//бн mln> /б! определяется по формулам (14.27)—(14.29). При расчете TgSKB считать RK = ~ Як вив = Е«/1кн- Максимальное значение напряжения иа базе закрытого транзистора, определяющее задержку фронта включения, равно Уб аакр max — сдв max— Ur 1 mln UKa mln- Аналогично рассчитывается t/бвакр н для других схем ДТЛТ. При вычисле- ний /б2 следует воспользоваться указаниями к формуле (14.30). Прн больших сигналах ток /02 можно вычислить по формуле (14.31), в которой коэффициен- ты а, Ь и с равны: а=(^выкл—тн) [14-4 (6e4~6r) (1 4-26e4~26r)J +тн> Ь = (/выкл— Т’н) (1 4" 26е4'26/?) /б1 4-тн /бк min — т₽ экв max [1 4" 4 (6е4~ +вл) (1 4-2Se4-2Sr)J /бд mini С — —"^Зэкв max Азн mln /б1 (1 4~26e4~26r), /61 рассчитывается по одной из формул (14.27)—(14.29). 5. Рассчитываются сопротивления Rit Rr и коэффициент разветвления по выходу N по формуле (14.88) Я2 = £см//б2. (14.ЮЗ) о _ ('—в£) — п^дСДВ max—t/бэ max ,.4 1 /61+d +&? + 6Я) EzvlIRt . Як(14-6е) — i/д 1 min — Ukh mtn . ... , . ... AiX max =-------------ГТ.----------------- +(M — 1) /0 max- (14.105) /?1(1 — OR) 6. Сопротивление RK (если резистор устанавливается в схему) определяется по формуле Як = Яд/[/кв — А'/вхтах]- (14.106) *’ Необходимо отметить, что резисторы RK в схемах, приведенных на рис. 14.20, а, б, и 14.21, а, могут быть исключены из схем (см. объяснения к схе- ме рис. 14.17, в). При установке резисторов R„ с целью уменьшения потребляе- мой мощности напряжение Ек можно выбрать меньше Ен, т. е. Ек ~ 0,5 Ек. По- ниженные значения Ек благотворно сказываются на надежность работы входных диодов с малым допустимым обратным напряжением. 824
где N — округленное до целого значение коэффициента разветвления, опреде- ляемое по формуле (14.88). Порядок расчета схемы, приведенной на рис. 14.20, б. В этой схеме элементом сдвига уровня сигнала служит резистор R$, через который ответвляется часть тока смещения. Схема отличается от предыдущей меньшим быстродействием, большей потребляемой мощностью и меньшей нагру- зочной способностью, ио более экономична. Расчет этой схемы выполняется в следующем порядке. 1. Производится выбор /кн, Ек и £см (см. § 14.8). 2. Выполняется расчет /б2 по формулам (14.31) и (14.102). 3. Производится расчет сопротивлений резисторов Д8, Rj и Rj. При этом следует задаться допустимой величиной тока, протекающего через /?3 при запирании транзистора. Для эффективной работы схемы целесообразно принять /fi3 “ fei/бг. гДе » 0.2 Ь 0,3. Тогда Ra = (ДтахЛ^т /бг). где (Атах”* a t/кн max 4" l/д mox + Uu, _ ссм - . '-'I max к»— , , , I 'R 3 max— n .. R . • ^бгт^Я зта! ^3 (1 or) Er(I—6£—Sr)— Un— Ufa max D . ^см (1 4"6£-]-6r) - Rl —--------;-—-------------— КЗ. /R 2 max = '61 "T'R 2 max Rt Отношение kt = R^R^nns обеспечения хорошей нагрузочной способности желательно иметь ka > 3. Для повышения ka можно увеличить напряжение Ек, если величина потребляемой мощности не имеет существенного значения. 4. По формулам (14.88) и (14.106) вычисляются N и RK. В заключение следует отметить, что в рассматриваемой схеме, как правило, не удается получить высокой скорости переключения наряду о хорошей нагру- зочной способностью. Поэтому применение данной схемы оправдано только при относительно малых скоростях работы. В тех случаях, когда быстродействие существенного значения не имеет, сопротивления, входящие в схему, можно рас- считать по следующим формулам, приняв fe2 = 3 — 5 (см. п. 3): R = gK(l-6E-6R)-t/n -t/бэтах-t/l max (1+26£ + 38r) /бн тазе + о max (1 + 28г+26/?)] (1 + fe2) R —k R R =__________________£CM (1—6£—6/?)___________ 2 ” 2 /но max + t//max (H-6r)//?3 Коэффициент разветвления N и сопротивление RK рассчитывается по формулам (14.88) , (14.106), а быстродействие рассчитываемой схемы оценивается (при необ- ходимости) по уравнениям (14.14)—(14.19). Расчет ненасыщенных схем с переключением тока. Схемы логических эле- ментов с переключением тока на ненасыщенных ключах приведены на рис. 14.21. Для положительных сигналов они реализуют функции И—ИЛИ'— НЕ (рис. 14. 21, а) и ИЛИ—И—НЕ (рис. 14.21, б). Схемы содержат в себе ненасыщенные ключи второго типа (см. § 14.5). Дноды и Д'ь предназначены для сдвига уровня сигнала. Цепи нелинейной обратной связи образуются диодами Д{ — Д'. Если входы хм +2 ~ KMt+M, не задействованы (или дноды ~ ^Mt+M не установлены), указанные схемы являются одноступенча- тыми логическими элементами И—НЕ (ИЛИ—НЕ). Порядок расчета схемы, приведенной на рис. 14.21, а. 1. Производится выбор /кн и Есм (см. § 14.8). 2. Оценивается количество диодов па, устанавливаемых в базовой цепи тран- зистора > (^/д'З max — Ufa min)/Uneps mln- (14.107) Если для сдвига уровня применяются кремниевые диоды, то этот расчет мож- но не производить — достаточно в базовой цепи установить один диод (п2 = О- 825
3. Определяется максимально возможное остаточное напряжение на коллек- торе открытого транзистора, число диодов nt в цепи сдвига уровня сигнала, t/к откр max = пг сдв max “Ь^бэ max — ^д'З mint («4. Л1 > (t/K откр max+^п "Ь^Д! max—п2 Уд сдв min~" — Уба т1п)/Уд сДв min* (14.109) 4. Выбирается напряжение Ек и рассчитывается сопротивление /?кэкв £к = (3—6) [(«1 4~па) t/д ода тах4*(7бэ тах)> якв~Ек/^кн- (14.110) Рис. 14.21. Ненасыщенные двухступенчатые ДТЛТ. 5. Полагая, что /вкл = г'выкл. можно произвести выбор типа транзистора, обеспечивающего при заданном значении Лг требуемую скорость переключения Ед (1 бд) (П1 ~1“ пг) Уд сдв max Убз max аэкв 2дг [£к (J —6£)— (jM min — ук откр minj (1 где та экв определяется из соотношения (14.26) (при выводе формулы (14.111) за- держка фронта ие учитывалась). Следует заметить, что прн пренебрежении падением напряжения на перехо- дах, смещенных в прямом направлении, выбрать тип транзистора можно до нача- ла расчета ^9KB^BKn/[2V(l+6£+36R)J. (14.112) При этом следует иметь в виду, что ошибка при определении та экв может дости- гать 30—40% по сравнению с величиной, рассчитанной по формуле (14.111). По полученному значению та экв подбирается тип транзистора с соответствующими частотными параметрами. 6. По формулам (14.32), (14.47), (14.27)—(14.29) рассчитываются /бз, /?а и /б1 (при вычислении R2 по формуле (14.47) надо принять Уп = 0). 7. Рассчитывается сопротивление Ек(1 ®g) (П1 Н- Я?) Уд сдв max ^бэ max — Un Ri =-------------;—, ,, , с с , г.—7^-----------— (1 — М' (ИЛЗ) 1б1 +(1 +^e + 6r) Ecm/R2 8. Рассчитываются по формулам (14.88) и (14.106) значения N и RK, где Ед (1 + бд) — £/д1 min — Uk откр min ^вх max — -----:------—-----------------F(Mi —1) /отах. (14.114) (1 — б^) 326
Порядок расчета схемы, приведенной на рис. ,4.21, б. 1. Выбирается /кн (см. § 14.8). 2. Определяются пг н UK откр тах в соответствии с (14.107), (14.108). 3. Производится выбор Ек, Ег и расчет RK и щ. £к = (3 — 6) (п2 t/д сдв max + ^бэ max)- Rk — Ek/Iku- (14.115) 4. Определяется число диодов nt и находится Е\ nl > Wk откр max +^7д (Л1,-Н) тах~^бв min ~t~U^ )/^Д сдв mln- (14.116) Е1 = (3 6) Л1 L/д сдв max ~ ^к- (14.117) 5. Полагая, что 1вкл = 1Выкл- можно произвести выбор типа транзистора, обеспечивающего при заданном N требуемую скорость переключения (1 +^£)+^Д (Af, + I) min -рДба min п1 Уд сдв max 2^к(1+2д£+2бл) ^вкл- (14.118) /б1 и ^62 (14.120) (14.121) (14.122) По полученному значению т3 9КВ подбирается тип транзистора с соответствую- щими частотными параметрами. Следует заметить, что если пренебречь падением напряжения на переходах, смещенных в прямом направлении, выбор типа транзистора можно произвести до начала расчета Ь экв ~ <вкл/121У (1 +Зв£+2бяИ. (14.119) Однако, так же как и (14.112), эта формула дает весьма грубую степень прибли- жения. 6. Рассчитываются по формулам (14.27)—(14.29) и (14.32) токи и сопротивления Rt н Rt: Ёк(1-6Е)-пг Ця сдв max Обетах Un > (1 +6^) /б1 (1 +®«) ( ^62 + ~ max) 7. Рассчитывается коэффициент разветвления (1 —^е) —П1 Уд сдв тах—Цц (м,+ 1) max IZMlHA-J+^W+OmaxH^SK) Rk‘ Несколько примеров расчета диодно-транзисторных схем с переключением тока приведены ниже. Пример 14.11. Рассчитать одноступенчатую диодно-травзисторную схему (рис. 14.20, а) со следующими параметрами М = N = 4, /вкл = /выкл = 50 нс, диапазон изменения температуры —40°-г+60° С, принять • 6£ = = 5?и, Un = Un = 0,3 В. Учитывая, что транзисторы могут работать в режиме глубокого насыщения, а предъявленные требования по скорости переключения жесткие, в качестве пе- реключательных элементов принимаются транзисторы ГТ311Ж с малой постоян- ной времени накопления и диоды Д311 с малым временем восстановления. Параметры диода Д311 ид min = 0,2 В, Unmax = 0,4 В, /0 тах = 100 мкА. Параметры транзистора ГТЗИЖ : Р = оО -> 200, | Р| (100 МГн) = 3, Св(5 В) a 2,5 пФ, С;) — 5 пФ, UKa max ~ 0,3 В, Дин min ~0,2 В, /расе ~ 50 нс (/кн 20 мА, /о 2 мА), Ufa min ж 0,2 В, Uqq max 0,3 В. В ка- честве элементов сдвига уровня сигнала использованы кремниевые мезадиолы типа КД503 А, у которых Уд тах = 0,9 В, иЛт1п —0,7 В. Из рис. 14.10, а сле- 327
дует, что для указанного диапазона температур Pmin ~ 40, Ртах ~ 300. Из урав- нений (14.4), (14.21), (14.18) находятся f& = 7,5 МГц, тр т1п = 17 нс, тр = = 128 нс, тн = 17 нс. Согласно п. 1 принимается Есм = 1,5 В, /кн = 10 мА, после чего рассчиты- ваются /битах “ 0,25 мА, /бнт!п = 0>033 мА. По формуле (14.100) производится расчет количества последовательно включенных диодов смещения п = 1. (Вместо одного диода КД503А можно последовательно включить три диода Д311.) Из соотношения (14.101) следует Ек = 3,6 — 7,2 В; принимается Ек = 5 В. По формуле (14.20) определяют тр 9КВ тал = 690 нс, тр т1п = 92 нс (/?Кэкв = 0,5 кОм). По формулам (14.9), (14.28), (14.30), (14.103) — (14.105) последовательно нахо- дят /би max 0,25 мА, Д/7б — 0,5 В, /вфо ~ 20 нс, 03фо = 0,218, 0Вкл Q = 0,542, з = 2,75, /В1 = 0,68 мА, 0выкл = 3, 0р 9КВ = 40,6, st =20, /б2 = = 0,65 мА, Д2 = 2,2 кОм, /?1 = 2,4 кОм, /ВХтах = 2,44 мА, N = 4,15 > 4. В цепь коллектора можно включить резистор, сопротивление которого R„ = = 20 кОм. Пример 14.12. Рассчитать одноступенчатый вариант логической схемы, при- веденной на рис. 14.21, а со следующими характеристиками: диапазон темпера- тур Д/ = +20 4- +100° С, /вкл = /выкп = 0.3 мкс, N = 3, М = 4, Р < < 12 мВт; принять 6£ = = 5%, Un = Un = 0,3 В. В указанном диапазоне температур могут работать только кремниевые эле- менты, поэтому выбираются диоды типа КД503А, которые при t = 20° С имеют //д max ~ 0,9 В, Uл min ~ 0,7 В, /0«0. В соответствии с уравнениями (14.107)— (14.109) с учетом того, что у кремниевых элементов /7вэ mln ~ 0,6 В, U^3 max ~ ж 0,8 В, ла = 1, UH откр max = 1,0 В, и, следовательно, «j = 2. Из соотношения (14.110) следует, что Ек = 10,5 — 21 В. Учитывая, что потребляемая мощность ограничена, принимается Ек = 10 В, Есм = 1,5 В. Так как примерно 80—90% рассеиваемой схемой мощности приходится на сопротивление R„, ток /кн рас- считывается из соотношения /кн 0,9 /VР/в 3,25 мА, экв 3,1 кОм. По формуле (14.111) вычисляется т(ХЭКВ= 20 ис, для которой подходящим яв- ляется транзистор КТ312Б с параметрами (5 = 25 — 100, I (51 (20 МГц) = 6, Св (10 В) = 5 пФ, Сэ = 20 пФ, С/бэ max 0,8 В, /Уба т/п~0,о В, Тр т/п = 53 но (f^max^ 4-8 мг«)- Ддя рассчитываемой схемы трвквт,п = 0,43 мкс (та9квтгп = = 16,5 ис). 2. По формулам (14.32), (14.47), (14.29), (14.113), (14.105), (14.88) опреде- ляются /В2 = 0,13 мА, R2 = 10 кОм, Д//б •= 2,2 В, /вф0 = 0,59 мкс, О3ф0 = = 1,37, 0ВКЛ “ 0,7, s = 3,68, /б1 = 0,46 мА, Ri = 9,1 кОм, /вх max = = 1,07 мА, W = 3,03 > 3. Пример 14.13. Рассчитать одноступенчатый вариант логической схемы, приведенной на рис. 14.21, б со следующими характеристиками: диапазон изме- нения температуры —50 4- 60° С, /вкл = /ВЫкл 100 нс, N = 3, М = 4, при- нять 6£ = = 5%, Un = Un =0,3 В. Для указанного диапазона температур можно использовать германиевые элементы. Поэтому в логических схемах и це- пях сдвига уровня сигнала целесообразно применить кремниевые диоды КД503А, а в цепи обратной связи (Дд и Дм_|_|) — германиевые типа Д311. Соответственно в указанном диапазоне температур для диодов Д311 иЯт-1П ~ 0,2 В, иятах ~ ж 0,4 В и для диодов КД503А ия т;п х 0,7 В, ия тах ~ 0,9 В. Кроме того, при расчетах принимается, что у германиевого транзистора, применяемого в схеме, Ufa mln ~ 0,2 В, //бэтах ~ 0,3 В. Ток /кн принимается равным 10 мА, в цепи базы устанавливается один диод КД503 А (л2 = 1). При этом (14.108) UK откр max = 1,0 В. В соответствии о уравнением (14.115) Ек = 3,9— 7,8 В н принимаются Ек = 6 В, Дк = 0,62 кОм. По формулам (14.116)— (14.118) определяют п± =2, Е± = 5,4 — 10,8 В (6 В), таэкв“ Ю ис. Для данной схемы подходящим является транзистор ГТ310А, параметры которого: иКэ обр max “ Ю В, Ск (5 В) — 4 пФ, Сэ = 20 пФ, (1 = - 20 4- 70, |Р| (20 МГц) = 8, //бэmtn - 0,2 В, //б8тах= 0,3 В, Ск (10 В) = = 2,8 пФ, fpmax= 8 МГц, трэквтг„= 110 ис, та 9КВ = 5,5 нс, т. е. эта вели- чина меньше определенной по формуле (14.118). При /= —50° С Pmfn ~ 15 (рис. 14.10, а) н соответственно т6 9КВ т1п = ИО. 15/20 = 82,5 нс. 328
По формулам (14.29), (14.120), (14.32), (14.121), (14.122) рассчитывают Ic>l ~~ = 1,15 мА, R2 = 3,6 кОм, Z(52 = 0,275 мА, 11пах = 1,57 мА, Rj = 3 кОм, д/ = 2,3 < 3. Так как значение коэффициента разветвления вследствие большого разброса параметров диодов получилось меньше заданного, необходимо повы- сить напряжения питания. При Ег = Ек = 10 В аналогичные расчеты привели к следующим результатам: Ra = 1 ком, R2 = 6,8 ком, Rt = 5,1 ком, N = = 3,24 > 3. 14.10. Расчет резистивно-транзисторных логических схем (РТЛ) В этих схемах (рис. 14.22) (ИЛИ—НЕ для положительных сигналов) логи- ческие функции реализуются на резисторах Rlt а транзистор выполняет опера- цию инверсии с одновременным усилением передаваемого сигнала. Достоинствами схем являются малая стоимость, небольшие габариты, от- сутствие дефицитных деталей и простота при реализации в гибридных интеграль- ных структурах. Существенный недостаток этих схем заключается в невысокой скорости +£к работы вследствие возможного глубокого на- сыщения транзисторов, тем более, что ис- пользование схемных методов повышения быстродействия оказывается малоэффектив- ным. Так, например, применение ускоряю- щих конденсаторов может привести к возник- новению ложных сигналов во время переход- ных процессов. Поэтому расчет резистивно- транзисторных схем целесообразно выпол- нять только для статического режима рабо- ты: необходимое быстродействие схем опре- деляется исключительно частотными парамет- рами транзисторов. Порядок расчета схемы 1. Выбор Ек, Еои, /кн, smtn и расчет то- ков 1м max и /битах производится согласно Рис. 14.22. Резистивно-транзисторная логическая схема. рекомендациям, изложенным в § 14,8. 2. По формуле (14.35) производится расчет сопротивления резистора RK. 3. Вычисляются сопротивления резисторов Rj и R2. При расчете сопротив- ления резистора Rj следует воспользоваться соотношением Ri = — Ь ± УЬг— 4ас 2а (14.123) где а~ s min /бн та.т 4’ /ко max (1 4-2б£4-26^4-^г^)> b = aR'K+W-E’K, c = MJR'v, Ri = [N (1 4-««)-26r], E' = EK (1 - 6£- 6R-6 -) - Д6э mnx, &U = (M 1) (Uq3 max Uhb mtn) (1 4" 5^) 4* 4-WKH max (14-25£ + 36R4-6n+). бп+=^/£см- b-=U~/EK. Прн малых обратных токах транзистора цепь смещения обычно отсутствует, тогда а sminlбн maxi &U = (М — 1) (Дбэ max— t/кн min)(l 4~ 5^), Выбор ббльшего или меньшего значений сопротивления R2, определяемого из соотношения (14.123), определяется конструктивно-технологическими сообра- жениями. Например, при реализации схемы в интегральном исполнении пред- почтительнее принять меньшее значение. 329
Сопротивление резистора Rz рассчитывается по формуле £СМ — ^Е ) /ко max +мик„ max (1 4'6r)/R1 (14.124) 4. По окончании статического расчета можно оценить быстродействие схемы по формулам (14.14)—(14.19). Входящие в эти соотношения токи /б1> /б» и /б max будут соответственно равны / ^кП— &Е—$r)— //бэ max ЕСм /б1 = /?«[лчи-м-^Л-^ ~(1+8е+6r)’ /(52 ~(1 — — 6R) Есм//?2 4"(I/ба mln — Ukh max) (I — 6R)//?j, £к (1+6e + 6r) —t/ба min Еем 1бтах = RK [Л^а-б^+гбрЛ-/?! ~ ~rT (| (14.125) (14.126) (14.127) Эти величины используются в расчете времени переключения транзистора при изменении сигнала только на одном из М входов (при работе в качестве инвер- тора). Если же входные сигналы изменяются одновременно на всех входах, то при расчете времени переключения токи /бх» /бг и /б max будут равны Ек(1 6R)— Uбэтах ^см /?к^(1+6«)-^1+/?, " R2 1 х тах-Укн mln -(М-1) Ri (| _б*) ^62 = ^см/^?2 (t/ба min — Ukh max) U — ^)/^ь w । + бЕ-р 6^) (7бэ min ^см /бтах = М RK[N(\-8R) + 28R\+Rt ~ ~r7 (’“б£“6r)' (14.128) (14.129) (14.130) Оба эти случая должны быть проанализированы отдельно. Эквивалентная по- стоянная времени вычисляется по формуле (14.20), где Ск — емкость коллектора при t/к закр = EhRi/ (Ri 4" NRK), a RK якв •= RK II (Ri/N)- Учитывая, что отпирающий и запирающий токи базы и 1^2 обычно не- значительны, фронт и спад импульса следует рассчитывать по уровню 0,9 [см. примечание к формулам (14.16), (14.19)] Примечание. Следует отметить, что некоторое увеличение быст- родействия можно обеспечить путем шунтирования резисторов Rt уско- ряющими конденсаторами. Однако увеличение емкости ускоряющего кон- денсатора может привести к появлению ложного выброса на выходе схе- мы при одновременном изменении входных сигналов на (Л4 — 1) входах схемы от положительного значения (/к закр Д° нуля. В этом случае тран- зистор может во время разряда ускоряющих конденсаторов, подключенных к указанным (Л4 — 1) входам, временно перейти из насыщенного состояния в режим отсечки. Максимальное значение емкости ускоряющего конден- сатора можно приблизительно определить из следующего соотношения! С < (Л4-1)ЕК 7б1> где /д, определяется по формуле (14.125). Пример 14.14. Рассчитать резистивно-транзисторную логическую схему на микротранзисторах 2T3I9B со следующими характеристиками: диапазон изме- нения температуры —40° С-------(-80® С, Л1 = N = 4, рассеиваемая мощность не более 20 мВт; принять = 6R = 5%, Un = Un *= 0,2 В. Параметры транзистора 2Т319В: ВтМ (20°) = 40, Рт;п ( —40’) ~ 30. Ртах (80’) ~ 150, |Р1 (20 МГц) = 5, /,,о = О, (/Кэ обр max = 5В, /ктах=15мА. 330
Л/кя max = 0,8 В, С/кн max = 0,3 В, Укн mtn — 0,2 В, t/ба min = 0,6 В, СК(1В) = ,— ]j пФ, Са = 22 пФ, (расс — 130 нс (при /кв = 3 мА, /q = 1 мА). В соответствии с рекомендациями, указанными в § 14.8, а также учитывая предельно допустимое значение UK9 Обр max и ограничение по мощности, принима- ют Ек = 50 В, smin — 1,2, /кИ = Р/Ек = 2 мА, /?к = ЕК/1КЯ — 5,1 кОм, /битах — Лщ/Pmfn = 0,067 мА. Так как обратный ток транзистора близок к нулю, цепь запирающего смещения в схеме не используется. По формуле (14.123) производится расчет сопротивления резистора Rt = 11 кОм (Ек=8 В, = 20,9 кОм, А17 = 0,9 В, а = 0,08, Ь — —4,43, с = 39,6). Оценивается быстродействие схемы. Для этого после определения (/Кзакр = = 3,5В по формулам (14.7), (14.4), (14.21), (14.20), (14.18) рассчитывают СК(3,5В) = 11 ^1/3,5 = 6,6 пФ, femax = 6,7 МГц, т0 min = 38 нс, тртах = — T^minPmax/Pmin—202 НС, Тн=61,5 НС, RK энв = 1,8 кОм, Tg экв тах = = 2,9 мкс, Тр экв min = 0,6 мкс. По формулам (14.125) — (14.130) рассчитывают 7g। =0,253 мА, /£2 =0,026 мА, /£^ = 0,343 мА, /£, = 0,083 мА, Г62 = = 0,104 мА, lf>max~\’37 “А. Время включения транзистора, рассчитанное для первого случая (/£[) (вкл = <зф + <ф = 0,0854-0,18 = 0,26 мкс (Д(/б = 0,5 В); для второго случая (/£0/вкл = 0,26 + 0,96= 1,22 мкс. Время выключения для первого случая (Г62, 1^тах) ?Выкл = 7расс + /сп = .= 0,14 + 1,18=1,32 мкс; для второго случая (/£2, 1^тах) соответственно полу- чается /расс = 0,15 мкс, /сп = 0,35 мкс, /Выкл = 0,5 мкс. Таким образом, максимальное время выключения соответствует первому случаю. Максимально допустимая емкость ускоряющего конденсатора С ~ 2 пФ, т. е. установка такого конденсатора вряд ли сможет значительно увеличить бы- стродействие схемы. Пример 14.15. Рассчитать резистивно-транзисторную логическую схему на транзисторах ГТ311Ж со следующими характеристиками: диапазон изменения температуры —40° -г 40° С, W = 4, М = 3, рассеиваемая мощность не более 20 мВт; принять 6£ = 6R = 5%, Un = Un = 0,2 В. Параметры транзистора ГТ311Ж см. в примере 14.11. Для указанного температурного диапазона 3min ~ ~ 40, ₽max ~ 250, т₽ т1п = 34 нс, тр ^ = 212 ис. В соответствии с рекомендациями, изложенными в § 14.8, и, учитывая ог- раничение по мощности, принимают Ек = 8 В, smjn = 1.2, /кн = 2,5 мА, R„ = = 3,3 кОм, /бн max = 0,06 мА, /ко таХ = 40 мкА = 0,04 мА. Напряжение запи- рающего смещения принимается Есм = 2 В. По формулам (14.123), (14.124) рассчитывают сопротивления резисторов и /?2: Е'=6,75В, ^ = 13,5 кОм, Д(/=1,52В, а = 0,134, * = 3,4, с = 20,6, /?1 = 10 кОм, /?2 = 12 кОм. Определяется быстродействие схемы. По формулам (14.7), (14.18), (14.20) для (/кзакр = 4В, /?квкв=1,42 кОм предварительно вычис- ляются Ск (4 В) =2,7 пФ, т₽эквтаХ= 1,63 мкс, трвквт.л=0,27 мкс. По фор- мулам (14.125) — (14.130) определяются 1^ =0,105 мА, /£1=0,074 мА, = = 0,16 мА, /£2 = 0,13 мА, l^max. = 0,23 мА, /£шах = 5 мА. По формулам (14.14) — (14.19) соответственно для первого и второго случаев находятся /внл = = = 10 + 240 = 250 нс, /'ыкл=/;асс + 7'п = 20 + 94 = 114 нс, /£„ = = 135 + 435 = 570 нс, 7ВЬ1КЛ = 36+ 110 = 146 нс. 14.11. Расчет транзисторных логических элементов с резистивно-емкостными связями Типовая схема транзисторного логического элемента с резистивно-емкост- ными связями представлена на рис. 14.23 (ИЛИ—НЕ для положительных сигна- лов). В этих элементах транзисторы выполняют как логические операции, так и функции усиления и инвертирования сигнала. Достоинствами этих элементе» являются простота и возможность получения хорошего быстродействия наряду с высокой нагрузочной способностью и экономичностью. Указанные элементы 331
широко применяют в интегральном исполнении. При использовании кремниевых транзисторов цепь смещения в подавляющем большинстве случаев можно исклю- чить. Основные недостатки — глубокое насыщение транзисторов при одновре- менной подаче отпирающих сигналов на все входы и большое количество тран- зисторов. Порядок расчета схемы. 1. Выбор напряжений Ек и Есм, коллекторного тока насыщения /кн, мини- мального коэффициента насыщения smtn «расчет токов /ко тах и /датах произ- водят согласно рекомендациям, изложенным в § 14.8. 2. По формулам (14.35), (14.36) производится расчет сопротивлений ре- зисторов RK и R2. Рис. 14.23. Логическая схема с резистивно-емкостными связями. 3. Рассчитывается сопротивление резистора £« 0 — Sj?) — С/бэ max М А<0 max Я1 = —----— -Як1ЛГ(1+8л)-2М- <14 13» smzn ^бн min + (1 +0£+0д) Есм/^2 Примечание. При больших остаточных напряжениях на коллекторе насыщенного транзистора (и наличии цепи смещения) расчет сопротивлений ре- зисторов Ri и R% рекомендуется производить по формулам (14.123), (14.39), вы- числяя значение AU следующим образом: — Vнп max (1 + 2б£ Збд 6+). 4. Расчет емкости ускоряющего конденсатора следует производить, положив в основу обеспечение требуемой скорости выключения транзистора для макси- мального коэффициента насыщения (максимально возможного базового тока открывания /д тах). Для этой цели можно воспользоваться соотношением F1(Q) = U62+l6max)/A, (14.132) где £к(1 —®/?) 1 — 4б6 А/вынл = R^~a N* 1-Х ’ Л (9) = |F(9)-F (0М)]/0. Х = ^акв/^к> ^экв = гкэ дин II газ дин ==та/Ск, 6 = ^вь1кл/т, Т = /?КС, F (0), F (0/Х) определяются так же, как в соотношении (14.41). Значение /б2 — запирающего тока базы, обеспечивающего закрывание транзистора за заданное 332
время выключения /выкл> определяется по формулам (14.30), (14.31). Для опре- деления максимально возможного тока, открывающего транзистор, пользуются уравнением вида (1 — t/бЭ min ^СМ 1 б max = D с \ I ОА !_!_£>-----------D П — &Е— 8r)’ (14-133) Як[ЛЧ1 —Од)+2Од1+/<1 К2 к Соотношение (14.132) было получено с учетом некоторых допущений (в част- ности, предполагалось, что 7?j > RK). С целью обеспечения удобства расчетов зависимости (9) для некоторых значений X (характерных для диффузи- онных транзисторен) представлены на рис. 14.24 в графическом виде. Пример 14.16. Рассчитать транзисторную логическую схему с ЯС-свяэями на микротранзисторах типа 2Т319В со следующими характеристиками: М = = N = 5, Р С 30 мВт, /ВЬП1Л “ ЮО нс, диапазон изменения температуры —40 -т- +90® С, принять 6£ = 6^ = 60 = 5%, t/п = t/p =0,2 В; разрешается применить только один источник питания. Так как по условию используется один источник питания, цепь смещения в схеме отсутствует. В связи с тем, что обрат- ные токи кремниевых транзисторов малы, а t/ба min Uкатах> можно считать, что в статическом состоянии транзистор достаточно хорошо закрыт и при отсут- ствии цепи смещения. Параметры транзистора 2Т319В: 0 = 404-80, 0min. (—40° С)=20, 0тах(9О°)= = 140 (рис. 14.10,а), |0| (20 МГц) = 5, СК(1В)=Ц пФ, Сэ = 22 пФ, max = 0,7 В, 1/бэтгп = 0,45В, t/кн max = 0,3 В, /цо = 0, /расе =130 нс (при /цн = 3 мА, /б = 1 мА), t/кэ обр max = 3 В, 1К тах ~ 15 мА. В соответствии с формулами (14.7), (14.18) определяют Ск (5 В) = 6,5 пФ, тн = 50 нс. Выбирают smin, = 1,25 мА, Ек = 5 В, /кн = 0,8 Р/Ек = 5 мА, при етом = 1 кОм, /битах = 0,25 мА, /бнтгп = 0,036 мА. По формулам (14.131) и (14.133) рассчитывают сопротивление резистора Rt, максимальное значение базового тока /дти н smax : «= 6,2 кОм, /бтах^ = 0,5 мА; smax = 14. По формуле (14.31) определяют минимальное значение ба- зового тока запирания /ба, предварительно вычислив входящие в нее коэффи- циенты: =5 МГц, трт(л= 32 нс, х^тах = 222 нс, та = тр/0 = 32/20 = = ’-6 нс, гк9ДИН=160Ом, /?кэкв= 140 Ом, X =0,14, тк тйж= 1,4 мкс, т(19КВЛЯ = = 1,6 мкс, а = 14, b = —4,25, с — —4; /б2 = 0,72 мА. 333
тора; По формуле (14.132) производится расчет емкости ускоряющего ко идеи-си. 4,5-0,8-0,14-0,1-Ю-6 1.6- 10~в-25-0,86 мА, Е(0)=О,82. А = Из рис. 14.24 следует, что 0 ~ 0,65 и т = 153 ис, С = 153 пФ (принимается С = = 150 пФ). 14.12, Расчет транзисторных логических схем с непосредственными связями (ТЛНС) Транзисторные логические схемы с непосредственными связями (рис. 14.25, ИЛИ—НЕ для положительных сигналов) характеризуются малой потребляемой мощностью, ограинченной номенклатурой используемых элементов, отсутствием цепей смещения и переходных цепей связи, удобством реализации в твердых (ин- Рис. 14.25. Транзисторна» логическая схема с непосредственными связями. тегральных) структурах. Недостатками схем являются критичность к разбросу входных характеристик транзисторов, сравнительно малое быстродействие вслед- ствие глубоко насыщенных режимов работы и ограниченный верхний предел ра- бочей температуры при использовании германиевых транзисторов из-за отсутст- вия запирающего смещения. Для уменьшения влияния разброса входных ха- рактеристик (выравнивания базовых токов) в базовые цепи последовательно включают низкоомные резисторы которые на рис. 14.25 показаны пунктиром (модифицированные транзисторные логические схемы с непосредственными свя- зими — МТЛНС). Необходимо отметить, что несмотря на режим глубокого насыщения, ско- рость переключения схем прн использовании транзисторов с малыми постоян- ными времени накопления может быть достигнута достаточно высокой, так как вследствие малых перепадов выходного напряжения влияние коллекторной емкости сводится к минимуму. Это обстоятельство имеет особое значение для диф- фузионных транзисторов, у которых фронты в основном определяются постоянной времени коллекторной цепи. В схемах TJIHG нецелесообразно применять гер- маниевые дрейфовые транзисторы (несмотря на их высокяе скоростные свойства) вследствие больших остаточных коллекторных напряжений даже в режимах глубокого насыщения. Кремниевые дрейфовые транзисторы используются в транзисторной логике с непосредственными связями, так как пороги открывания эмиттерных переходов (t/сэ) значительно выше максимальных остаточных на- пряжений насыщенных транзисторов. Основные предпосылки для расчета параллельной логической схемы. В об- щем случае любая логическая схема нагружается на некоторое число входов (ба- зовых цепей транзисторов) последующих логических схем.-Очевидно, что число подключаемых нагрузок (коэффициент разветвления по выходу — N) при опре- деленных Ек и /?н зависит от числа входов (коэффициента разветвления по входу) управляющей логической схемы и наоборот. Схема должна быть спроектирована таким образом, чтобы прн наличии хотя бы одного отрицательного сигнала на любом из входов остаточное напряжение на выходе параллельно включенных транзисторов нагрузки было достаточно близко к нулю для надежного закрыва- 334
ния всех управляемых транзисторов. С другой стороны, когда все транзисторы управляющей схемы (Т> — Тм) закрыты, в базовых цепях каждого из транзи- сторов нагрузки должны протекать токи, достаточные для введения их в режим насыщения. Нормальное функционирование схемы не должно нарушаться в за- данном диапазоне измеиеиия температуры окружающей среды и при максималь- ном разбросе параметров схемы и напряжения источника питания. Расчет транзисторных логических схем с непосредственными связями, ввиду отсутствия базовых цепей смещения, связан с рядом технических трудностей. Последнее обстоятельство приводит к появлению значительных токов утечки (/КЗакр) закрытых транзисторов (по сравнению со схемами, содержащими цепи запирающего смещения), которые могут превышать обратные токи /ко в несколь- ко раз. Аналитическое определение токов утечки по уравнениям Эберса—Молла затруднительно, и поэтому расчет схем может быть выполнен только графиче- ским методом с использованием характеристик транзисторов, учитывающих возможный технологический разброс. Рис. 14.26. Выходные (а), входные (б) и передаточная (в) характеристики транзистора. Для общего анализа рассматриваемых схем обычно используют следующие характеристики: а) зависимость /к от UKa прн различных значениях тока базы (рис. 14.26, а). Особенность указанных характеристик заключается в том, что они измеряются в области малых коллекторных напряжений (от 0 до 0,4 В для германиевых и от 0 до 1 В для кремниевых транзисторов), соответствующей диапазону изменения выходного напряжения; б) зависимости /с от Uq3 — для наилучшего и наихудшего транзисторов (кривые I и II на рис. 14.26, б), снятые при работе транзистора в режиме насы- щения, соответствующем току /кн; в) зависимость тока утечки закрытого транзистора от напряжения на базе С/бэ для наихудшего экземпляра транзистора рассматриваемого типа (рис. 14.26, в). Так как рассматриваемые характеристики обычно в паспортных данных на транзисторы не приводятся, то приходится перед началом расчета выполнить довольно трудоемкую работу по их определению и статистической обработке. Порядок расчета схемы. 1. Расчет начинается с выбора напряжения питания (§ 14.8), коллекторного тока насыщения и максимального напряжения на коллекторе насыщенного тран- зистора и определения сопротивления /?к по формуле (14.35). Напряжение пита- ния и коллекторный ток насыщения целесообразно выбирать в пределах 3—5 В и 3—5 мА соответственно. При меиьших значениях указанных величин сущест- венное значение начинают оказывать токи утечки закрытых транзисторов и паде- ние напряжения на эмиттерном переходе, что приводит к уменьшению нагрузоч- ной способности элементов. Кроме того, при меньших токах снижается скорость перезаряда паразитных емкостей. Выбор больших значений Ек и /нн ие увеличит сколь-либо значительно коэф- фициента разветвления. Максимальное остаточное напряжение на коллекторе UKwmax рекомендует- ся выбирать для германиевых транзисторов в пределах 50 -г 100 мВ, которые 335
обеспечивают достаточно надежное закрывание базовых цепей управляемых транзисторов. При больших значениях (Укя резко возрастают токи утечки закры- тых транзисторов (рис. 14.26, в), для обеспечения икв < 50 МВ требуется су- щественно увеличивать базовые токи насыщенных транзисторов. Обе причины в конечном итоге снижают Загрузочную способность логических схем. Для крем- ниевых транзисторов остаточное напряжение 1/кн тах может приниматься поряд- ка 250—300 мВ. 2. Определяется коэффициент разветвления схемы по выходу. В общем слу- чав ток, протекающий через (?к при закрытых транзисторах Tj — TM, должен обеспечить насыщение транзисторов нагрузки и компенсировать токи утечки закрытых транзисторов, т. е. N (1 — — Ufamax—> MI& аакр тахЧ" 2 (14.134) 1=1 Здесь (/бэтах —максимальное напряжение на N параллельно подключенных базах транзисторов нагрузки. Наихудший случай соответствует работе логи- ческой схемы на (N — 1) транзисторов с характеристикой типа I (лучших экземп- ляров транзисторов) и одного транзистора с наихудшей входной характеристикой типа 11 (см. рис. 14.26, б). Этот вариант соответствует самому неудачному пере- распределению базовых токов, когда в базу наихудшего транзистора поступает наименьший базовый ток /б min- Величина этого тока должна быть достаточной для введения транзистора в насыщение, при котором напряжение на коллекторе открытого транзистора не превышает выбранного значения t/кн max- С учетом от- меченных требований из соотношения (14.134) следует уравнение для определе- ния коэффициента разветвления (1 (Ек— (/бэтах— ^к—Ml к закр max — /б mln N = ---------—-------------------------------------------+1, (14.135) /б max в котором /б Мах. /б mln. /к закр max определяются графически из характеристик, приведенных на рис. 14.26. Порядок определения коэффициента разветвления сводится к выполнению следующих действий: а) точка пересечения прямой, исходящей из точки (/Кншах на оси абсцисс, с линией нагрузки (точка А иа рис. 14.26, а) определяет минимальный базовый ток /бт!п> который в рассматриваемом случае равен /64. Так как используется начальный участок выходных характеристик транзистора, линия нагрузки иа рис. 14.26, а идет практически параллельно оси абсцисс; б) из графиков, приведенных на рис. 14.26, в, б определяются /к закр max. / б мах и Г/бэ max. так как напряжение, приложенное к базам транзисторов на- грузки, равно напряжению на коллекторах закрытых транзисторов. в) по формуле (14.135) рассчитывается значение N, При расчете схемы на предельные режимы в соотношение (14.135) необхо- димо подставлять /к закр max. соответствующий максимальной рабочей темпера- туре: /к закр max ((max) =/к закр max (20°).2д;/10 , A(==/max — 20, (14.136) где /к закр max (20°) — максимальный ток утечки при температуре 20° С. При заданном времени включения транзистора величина базового тока /б mln (и, следовательно, /б max и (/бэтах, входящие в соотношение (14.135)1 рассчитывается по формулам (14.27) — (14.29). Примечание. Из изложенного материала ясно, что ограничение по коэффициенту разветвления определяется в значительной степени раз- бросом входных характеристик транзисторов (базовых токов). Для умень- шения неравномерности перераспределения базовых токов в базовые цепи можно ввести балластные резисторы (на рис. 14.25 показаны пункти- ром), сопротивления которых выбирают из условий компромисса между быстродействием и нагрузочной способностью схем МТЛНС. Для того чтобы снижение быстродействия за счет возрастания времени выключения 336
(14.138) было незначительным, сопротивление следует выбирать так, что, бы падение напряжения на нем составляло 15—30% от среднего значения напряжения С/бэ» т. е. (0,1В — 0,3) (t/ба max“F ^бэ min) ... «1 = - —-------------- . (14.137) 'б maxT'6 min. Расчет схем МТЛНС выполняется в прежнем порядке, только предвари- тельно необходимо построить эквивалентные входные характеристики ^бэ 8кв = /(^б)=^ба + /бЛ1- (14.138) 14.13. Расчет транзисторных логических схем на переключателях тока (ПТТЛ) Транзисторная логика с эмиттерными связями (с переключением тока в эмит- терных цепях ) характеризуется очень высоким быстродействием вследствие того, что транзисторы работают в активной области и не входят в насыщение. Эти схемы (рис. 14.27) требуют весьма стабильного отношения напряжений питания Рис. 14.27. Транзисторная логическая схема на переключателях тока. Ек/Е0 и сопротивлений резисторов Ri/RK, а также малого разброса входных характеристик транзисторов, что практически может быть осуществлено при использовании интегральной технологии. Кроме того, указанная схема требует применения транзисторов с относительно большими значениями С/бэ. которые характерны для кремниевых элементов. Для повышения нагрузочной способ- ности схем и сдвига уровня сигнала используются эмиттериые повторители ^Л/4-2и Тм+3 (на Рис# 14-27 указаны пунктиром). Изложенная ниже методика расчета соответствует стабильному питанию— Ек/Е0 х. const и Ri/RK ~ const. Порядок расчета схемы. 1. Выбирается рабочий ток транзистора /э, обычно несколько миллиампер (§ 14.8), и напряжение, соответствующее сигналу двоичной единицы t/i^-t/бэ max. как правило, это напряжение составляет 4 — 5 В. 2. Рассчитывают значения напряжения питания, опорного напряжения и напряжения сигнала логического нуля: Дк= “Ь t/бэ, E0 = Ui— Uqh/2, Uq = Eq — (14.139) где С/бэ — среднее падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора. 3. Рассчитывается сопротивление токостабилнзирующего резистора £0-ЗС7б8/4 - (14.140) 337
4. Производится расчет резисторов в цепях коллекторов Як1 = ^-R1, R«2 = U6L Rl. (14.141) Uo Еа-ибв 5. Вычисляется сопротивление резисторов, устанавливаемых в выходных цепях (141142) С'бЭ где Сн—суммарная емкость нагрузки, /сп—заданное время спада выходного импульса. Пример 14.17. Рассчитать логический элемент типа ПТТЛ с временем спа- да сп'"С 15 мс на кремниевых высокочастотных транзисторах с (7 ба = 0,8 В; Сн = 50 пФ. Принимаются /8 = 2 мА, = 4,4 В. В соответствии с формула- ми (14.139) — (14.142) последовательво вычисляют Ек = 5,2В, Ев — 4В, Ua = 3,6 В, Ri = 1,7 кОм, /?К1 = 380 Ом, /?К2 = 425 Ом, Rt = 1,65 кОм. 14.14. Основы расчета элементов гибридных интегральных схем Логические элементы, расчет которых выполняется в соответствии с прави- лами, изложенными в§ 14.7—14.13, могут быть реализованы в интегральном исполнении. Не остававливаясь на расчете компонентов схем, выполняемых на основе монолитных интегральных структур (так как этот вопрос имеет узко спе- циальный характер и рассматривается в самостоятельном разделе полупровод- никовой техники), в данном параграфе излагаются основные правила по проек- тированию пассивных компонентов гибридных интегральных схем*> (пленочных резисторов и кондевсаторов), изготавливаемых методом вакуумного напыления через маски нли методом химического травления и располагаемых на подложке в одной плоскости, а также приводится методика расчета емкостных связей меж- ду печатными проводниками. Основные правила и исходные данные по проекти- рованию топологии гибридных микросхем, рекомендуемые размеры подложек и характеристики исходных материалов приведены в §8.1 настоящего справоч- ника. Расчет пленочных резисторов. Конфигурации наиболее распространенны» типов пленочных резисторов показаны на рис. 14.28, а способы сочленения отдель- ных частей резисторои сложной формы — на рис. 14.29. Следует отметить, что придавать резисторам форму, изображеивую иа рис. 14.28, г, ие рекомендуется, так как сопротивление таких резисторов зависит от ошибок совмещении масок при использовании метода вакуумного напыления через маски или фотошаблонов при использовании метода химического травления. Незатемнениыми участками на рис. 14.28, 14.29 отмечены ковтактные площадки. Исходными данными для определения геометрических размеров резистора являются: — сопротивление резистора R, определяемое расчетом электрической схе- мы; — расчетное значение мощности рассеяния на резисторе Р = I2R, где I — ток, протекающий через резистор; — минимально допустимая нз технологических соображений ширина пле- ночных резисторов bmin; — ширина пленочного резистора Ьо, определяемая точностью изготовления; — удельное сопротивление резистивной пленки р0, прн выборе которого рекомендуется руководствоваться тем, чтобы все резис4оры, располагаемые на одной подложке, имели одинаковое удельное сопротивление; * > Под гибридной интегральной схемой понимается микросхема, состоящая из одной нли более пленочных интегральных схем (пассивные компоненты кото- рых образованы совокупностью пленок различных материалов) в сочетании с од- ним или более дискретными активными элементами (транзисторами или диодами). 338
— максимально допустимая мощность рассеяния на резистивнои пленке Рп. Порядок расчета. 1. Определяется ширина пленки резистора прямоугольно,й формы (рис. 14 28, а) (fynin> ЬрУ> (14.143) где Ьр= /ро Р/(ЯР») • Рис. 14.28. Конфигурация пленочных резисторов, Рис. 14.29. Способы сочленения отдельных участков пленочных резисторов. Окончательно за ширину резистора принимается ближайшее к полученному по формуле (14.143) большое целое значение, кратное шагу координатной сетки топологии. 2. Производится расчет длины I резистора R 1= — b = nb, Ро 339 (14.144)
где п, — число квадратов резистора, н за длину резистора принимается ближай- шее к полученному по формуле (14.144) целое значение, кратное шагу коорди- натной сетки. 3. Оценивается погрешность, вызванная округлением длины резистора, и при необходимости выбирается большее значение ширины резистора, обеспе- чивающее приемлемую точность при округлении. 4. Если пленочный резистор состоит из ряда примоугольных участков, соединенных проводящими перемычками (рис. 14.28, б), то при одинаковой ши- рине участков их суммарная длина должна быть равна длине, определяемой по формуле (14.144). 5. Если пленочному резистору придается форма «змейки» (рис. 14.28, в), то сопротивление изгибов Ra определяется следующими соотношениями: — для изгиба под прямым углом (рис. 14.29, а) йи = 2,55 р0; — для плавного изгиба (рис. и — 14-29- V = -гейт• Рис. 14.30. Способы изготовления подстраиваемых пленочных резисторов. Отсюда суммарная расчетная длина прямоугольных участков резистора где т — число изгибов пленочного резистора. Для резистора, изображенного на рнс. 14.28, в, При окончательном выборе следует иметь в виду, что длина отдельных участ- ков должна быть кратной шагу координатной сетки. 6. При необходимости подстройка или регулировка сопротивления пленоч- ного резистора может быть осуществлена перерезанием (рис. 14.30, б) напыляе- мых на резистор специальных проводящих перемычек илн перепайкой специаль- но нанесенных контактных площадок (рис. 14.30, а). Рекомендуемые значения параметров подстраиваемого резистора, обеспечивающие пределы изменении сопротивления порядка 30% при точности порядка 3%: ami-n •= 600 мкм, атах =• = 1800 мкм, cmin = 200 мкм, стах — не ограничен. Примечание. Пленочные элементы должны располагаться не ближе чем в 500 мкм от мест разрезки перемычек. Расчет пленочных конденсаторов. Исходными данными для определения геометрических размеров пленочного конденсатора являются: — емкость конденсатора С, определяемая при расчете электрической схемы; — максимальное значение рабочего напряжения конденсатора; — максимально и минимально допустимые значения площади обкладок конденсатора. Порядок расчета 1. В соответствии с данными, приведенными в §8.1, по максимальному на- пряжению конденсатора выбирается удельная емкость Со (для соответствующего 340
материала диэлектрика). При выборе Со рекомендуется руководствоваться тем, чтобы все конденсаторы, располагаемые на одной подложке, имели одинаковую удельную емкость. 2. Выполняется расчет площади верхней обкладки конденсатора 5=^-2-. Со К f 1 при С/Со > 5 мм3, ГЛе I 1 — 0,06 С/Со при 1 мм2 < С/Со < 5 мм2. Если площадь обкладки конденсатора получается менее 1 мм2, то рекомен- дуется либо перейти на меньшее значение удельной емкости, либо проектировать конденсатор требуемой емкости в виде системы последовательно соединенных конденсаторов. Расчет конденсаторов емкостью в несколько пФ может быть произведен на основании методики определения емкостных связей между печат- ными проводниками (см. ниже). Если суммарная площадь верхних обкладок кон- денсаторов, располагаемых на одной плате, превышает 200 мм2, целесообразно перейти на большее значение удельной емкости. Конденсаторы, у которых сум- марная площадь верхних обкладок меньше 10 мм2, рекомендуется проектировать в виде двух пересекающихся проводящих полосок с диэлектриком, располагае- мым в месте пересечения, что позволяет исключить ошибки, обусловленные по- грешностью установки масок при вакуумном напылении. 3. При необходимости осуществления проверки емкости конденсатора в про- цессе нли после изготовления микросхемы, конденсаторы должны иметь соот- ветствующие контактные площадки. Если конденсатор шунтируется резисто- ром и если замерить полное сопротивление параллельного соединения невоз- можно, то при проектировании топологии рекомендуется (в технически обосно- ванных случаях) указанные компоненты выполнять незашунтированными; в этом случае окончательное соединение производится навесным проводником после осуществления необходимых измерений. 4. Подстройка и регулировка конденсаторов может осуществляться пере- резанием специальных перемычек или перепайкой контактных площадок. Кон- денсатор проектируется в виде параллельно соединенных (при подстройке ме- тодом перерезания) или соединяемых (при подстройке методом перепайки) ос- новного и подстроечного конденсаторов. Указанный способ позволяет осуществ- лять подгонку номинальных значений с точностью порядка 5% при технологи- ческом разбросе удельной емкости ±20% для конденсаторов с диэлектриком из SiO2 и ±15% для конденсаторов с диэлектриком из Sb2Ss. Отношение площадей обкладок основного и подстроечных конденсаторов к расчетной площади обкладки проектируемого конденсатора приведены в табл. 14.9. Таблица 14.9 Диэлектрик Основной конденсатор Подстроечный конденсатор 1 -й | 2-й 3-й SiO2 0,85 0,05 о,1 0,2 Sb2S3 0,9 0,05 0,15 —- Расчет емкостных паразитных связей в микросхемах. 1. Оценка емкости (в пФ) между параллельными проводниками подложки, расположенными в окружении других параллельных проводников (рис. 14.31), производится по формуле Cjj — 4,5-10-3 Cjf L (<5д 4~еСр), (14.146) где еп и еср — относительные диэлектрические проницаемости подложки и ок- ружающей среды, L — длина проводников в мм, с-1} — емкостной коэффициент проводников i и j. Емкостные коэффициенты с точностью не хуже 25?6 рассчи- тываются следующим образом: 341
а) для системы из двух параллельных проводников (рис. 14.31, а) *12 = 1,56+0,41 1g ^7-; di б) для системы из трех проводников (рис. 14.31, б) / р ,13/12 ,13/12 *„ = 1,18+0,31 lg-^-2-, ^3 = 0,58 + 0,27 1g - 1 3 ; di dJ/3/l/2dJ/3 в) для системы из четырех проводников (рис; 14.31, «) М1/2 *12 = I,I+0,29 1g =-7-, с13 = 0,37 + 0,17 1g-— di *14 = 0,36+0,18 1g ^з/4 di/2 /3/4 ’ /‘/6 d}/3 d'/3 ’ c23 = 0,96 + 0,41 lg^; в Ir-f d? d? Ij l/j Lf dj t? ^2 ^3 If df i2 6 a Рис. 14.31. Система параллельно расположенных печатных проводников на подложке, г) для системы из пяти проводников (рис. 14.31, г) С12 = 1,07 + 0,28 lg c13 = 0,32+0,151g- - 1-з /2 , I *14=0,21+0,11 Ig-1-^- , lidj I3 *23 = 0,92 + 0,40 lg-77-, d% /13/12 ,13/12 c24 = 0,25+0,151g— -----i---- , d'/3 /3/2 di/3 д) для системы из шести проводников (рис. 14.31,0) *12 = 1.06 + 0,28 ig С13=о.з+о, 14 ig ..Тк1 ?/Лт77 di Z',/6d}/3dJ/3 t гЗ /2 ii *14 = 0,18+0,09 Ig-1;^ *23 = 0,91+0,39 1g J—, /2 d^2 d3 dj ,13/12,13/12 ,, *24 = 0,22+0,141g -2----, c34 = 0,89 + 0,39 1g -3 a3 d‘/3 /3/2 dl/3 ’ 342
Значения емкостных коэффициентов cn+t^it n+i-/ рассчитываются по тем же формулам путем замены на /в+1-Л> a на dn_k (fe =1, 2, л, л — число проводников рассматриваемой системы). 2. При расчете емкостей в системе изогнутых под прямым углом плоских проводников (рис. 14.32) рассматриваемую систему разбивают на две: «собст- венно» уголок, вырезаемый из системы на расстоянии 21 от изгиба первого про- водника, и две системы параллельных проводников. Расчет емкостей для каждой части изложен в п. 1 При оценке емкости уголка в расчетную формулу (14.146) подставляют эквивалентную длину уголка L3KB, а) для системы из двух проводников (рис. 14.32, а) Ьзкв = 6/,-ф0,5 /г+^Г, Рнс. 14.32. Система изогнутых под прямым углом печатных проводников на подложке. б) для системы из трех проводников (рис. 14.32, б) — при оценке емкост- ных коэффициентов С12—^экв = 20,25/,; при оценке С23— L3KB = 26,23/,; при оценке С,3 — Дзкв = 23,19/,. Емкостные коэффициенты рассчитывают по тем же формулам, что и для системы из параллельно расположенных проводников (см. п. 1). Погрешность при определении емкости уголка не превышает 10%. ГЛАВА 15 МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ ЭВМ Общие сведения В связи с возросшей сложностью, а также из-за высоких требований, предъ' являемых к работе ЭВМ, большое внимание в процессе разработки, изготовления и эксплуатации машин уделяется повышению надежности. Надежность ЭВМ или ее отдельных узлов и блоков — это свойство вычислительной машины (и ее элементов) выполнять в течение требуемого времени заданные функции при определенных условиях эксплуатации. Повышение надежности — одна из основных проблем, стоящих перед конст- рукторами — разработчиками ЭВМ. Основным путем повышения надеж- ности ЭВМ является повышение надежности каждого ее элемента. Действительно, чем больше элементов и связей в электронной машине, тем больше вероятность отказа ЭВМ из-за выхода нз строя какого-либо ее элемента. Применение интегральных схем дает возможность не только повысить на- дежность устройств ЭВМ, по за счет микроминиатюризации более широко при- менять различные методы резервирования машин и их элементов. Однако, не- смотря иа преимущества, резервирование целесообразно применять в исклю- чительных случаях, так как этот метод приводит к усложнению струк- туры ЭВМ, увеличивает ее габариты, повышает стоимость аппаратуры и усложни- 343
ет техническое обслуживание машин. Поэтому резервирование используется ча- ще etero в специализированных ЭВМ, предназначенных для работы в автомати- зированных системах управления, так как в этом случае отказ любого из эле- ментов управления может привести к нарушению функционирования всей системы. Все виды избыточности аппаратуры можно разделить на две группы— активное и пассивное резервирование. При активном резервировании, или резервировании замещением предпо- лагается наличие схемы обнаружения неисправного элемента и подключения исправного. Этот метод является весьма эффективным средством повышения на- дежности. Опыт эксплуатации ЭВМ различного назначения показывает, что при наличии эффективной системы .контроля (схемного, программного, тесто- вого) всегда удавалось выявить неисправности в работе ЭВМ. Резервирование в сочетании с применяемыми в настоящее время методами обнаружения неисправяостя возможно лишь на уровне устройств (АУ, . ОЗУ, УВВ) или самих машин. Резервирование отдельных устройств позволяет* полу- чить более высокую надежность ЭВМ по сравнению с резервированием самих машин. Однако при этом значительно возрастает число необходимых коммута- ций, усложняется синхронизация работы устройств, а в результате усложняется структура всего резервируемого комплекса, что в свою очередь снижает его на- дежность. Поэтому, как правило, применяется резервирование ЭВМ н реже ре- зервирование отдельных устройств. К устройствам, которые требуют резерви- рования, можно отнести устройства ввода и вывода, а также устройства, содер- жащие электромеханические узлы, которые являются наиболее ненадежными по сравнению с электронными элементами устройств. При пассивном реаервировании схема устройства должна быть составлена (с учетом резервных элементов) таким образом, чтобы отказ любого элемента не влиял на работу устройства в целом. Пассивную избыточность можно вводить не только на уровне устройств и машин, но и на уровне элементов. Основное преимущество этого метода резервирования по сравнению с ак- тивным резервированием состоит в том, что при пассивном резервировании не бывает перерывов в работе, неизбежных при переходе на резервный элемент в случае отказа основного. Для повышения надежности ЭВМ применяют программные и аппаратные средства, позволяющие контролировать правильность функционирования ЭВМ, обнаруживать неисправности и места их возникновения. Эта группа средств на- зывается системой контроля. В систему контроля входят: программный конт- роль, который в свою очередь разделяется на программно-логический и тестовый контроль, и аппаратный контроль. Существенно влияют на надежность ЭВМ условия ее эксплуатации. Поэтому при конструировании ЭВМ применяют специальные меры, снижающие вредное воздействие на аппаратуру таких факторов, как перепады температуры, меха- нические удары, вибрация, повышенная влажность, давление, радиация и др. 15.1. О методике расчета надежности ЭВМ Рассмотрим методику расчета надежности функциональных узлов с учетом резервирования И без него, конструктивных модулей, периферийного оборудо- вания, моделей машин и т. п. Методика расчета может быть использована для определения количествен- ных показателей Надежности, например, при прогнозировании на стадиях эс- кизного и технического проектирования, при расчете ЗИП, а также при органи- зации технического обслуживания ЭВМ. & Рассмотрим термины, используемые при выборе показателей надежности Неисправность — состояние аппаратуры, при котором она в данный момент не соответствует хотя бы одному из требований технических условий, установ- ленных как в отношении основных параметров, так и в отношении второстепен- ных, характеризующих удобство эксплуатации, внешний вид и т. п. Отказ — состояние аппаратуры, при котором она теряет способность выполнить заданные функции. 844
Сбой — самоустраняющийся отказ, возникающий в результате временно действующих причин. Катастрофический отказ — это отказ, возникший в результате скачкооб- разного изменения значений одного или нескольких основных параметров изде- лия. Независимый отказ — это отказ, появление которого не зависит от исправ- ного или неисправного состояния других элементов аппаратуры. Работоспособ- ность ЭВМ чаще вего нарушается в результате отказов оборудования, возникаю- щих из-за неисправности элементов или соединений. Отказы явлиются случай- ными событиями и возникают в элементах различного типа с различной интенсив- ностью. Интенсивность отказов является основной характеристикой, на основе которой вычисляются другие характеристики. Интенсивность отказов (X) характеризуется отношением числа отказавших изделий в единицу времени к числу изделий, продолжающих оставаться исправ- ными к началу рассматриваемого промежутка времени, т. е. % = (15.1) где т — число изделий, отказавших за время I; N — число исправно работающих изделий к началу промежутка времеин. Интенсивность отказов задается чаще всего в расчете на один час работы, т. е. имеет размерность 1 ч. При расчете надежности проектируемой ЭВМ интен- сивность отказов компонентов, входящих в ее состав (комплектующие элементы, функциональные элементы, узлы, блоки т. п.), считается постоянной н опреде- ляется либо техническими условиями на них, либо данными, полученными в результате их специальных испытаний на надежность. Если предположить, что отказы различных элементов взаимно независимы и каждый отказ носит катастрофический характер,!, е. полностью нарушает ра- ботоспособность, то интенсивность отказов устройства равна сумме интенсив- ностей отказов элементов, составляющих устройство i= 1 Здесь Х( — интенсивность отказов элемента i-ro типа; С; — количество элементов l-го типа, входящих в устройство. Вероятность исправной работы объекта в течение промежутка времени равна P(t) = e~Kt. (15.2) Среднее время между соседними отказами (наработка на отказ) равно 7’=-J-(4). (15.3) Л После возникновения отказа работоспособность устройства восстанавливается путем ремонта (устранения неисправности). Затраты времени на восстановление отказа называются временем восстановления и складываются из времени поиска неисправности и времени вамены неисправного элемента. Время восстановления является случайной величиной, характеризуемой обычно средним иремеием восстановления Тв. Считается, что время восстановления распределено по экс- поненциальному закону, н вероятность восстановления устройства за время Т равна — t/T Р(т< 7’)=1—е °. _ (15.4) Среднее время восстановления зависит от количества оборудования, сос- тавляющего устройства, н от методики поиска и устранения. Чем сложнее сис- тема, тем больше времени затрачивается на ее восстановление. Для уменьшения времени восстановления ЭВМ оснащается дополнительными схемными и про- граммными средствами, ускоряющими поиск неисправностей. 345
С позиций надежности эксплуатационные свойства ЭВМ характеризуются коэффициентом готовности (Кг) и коэффициентом технического использования (Кти)- Коэффициентом готовности называется отношение общего временя исправной работы к сумме общего времени исправной работы и восстановления, взятых за период эксплуатации устройства. Коэффициент готовности определя- ется из уравнения вида Kr= <15-5* * “г * в Коэффициент готовности определяет вероятность готовности устройства к ра- боте в любой момент времени. Рис, 15.1. Эпапы расчета надежности# Расчетные этапы 1ф 2ф Зф Коэффициент технического использования определяется из соотношения! Т (15.6) Кти — где ТП — время профилактики, ч. Увеличение надежности устройства может достигаться путем исключения катастрофических последствий отдельных неисправностей. С этой целью отдель- ные элементы, устройства или система в целом резервируются, в результате чего отказ одного объекта не приводит к потере работоспособности, если в момент воз- никновения отказа исправен резервный объект. Использование резервирования позволяет строить микроэлектронные вычислительные системы с весьма высо- кими значениями показателей надежности. Но при введении резервирования, естественно, увеличивается стоимость вычислительной системы и величина эксплуатационных расходов. Расчет надежности элементов, узлов и ЭВМ в целом производится для экс- поненциального закона распределения отказов элементов во времени (расче,ы для других законов распределения отказов, например закона нормального распределения или закона Вейбулла, значительно более сложны). Предлагае- мая методика позволяет определить количественные показатели надежности ЭВМ с целью уточнения: — выбора наиболее надежных вариантов функциональных элементов, уз- лов, блоков и устройств; — выбора вариантов наиболее надежных конструктивных модулей для одной модели ЭВМ (типовых элементов замены, панелей, рам, стоек, пультов, тумб); — оценки количественных показателей надежности функциональных уз- лов и конструктивных модулей; — определения состава и количества ЗИП; — решения вопросов технического обслуживания, связанных с восстанов- лением отказавших элементов конструкции. 346
Результаты расчета количественных показателей надежности приводятся в пояснительных записках эскизного и технического проектов разрабатываемой ЭВМ. Расчет количественных показателен надежности функциональных единиц производится иа четырех уровнях, обозначаемых от 1фдо4ф, как это показано на рис. 15.1. Этот же рисунок позволяет составить представление о последова- тельности переходов при расчете надежности функциональных единиц. Расчет количественных показателей надежности конструктивных модулей производится на каждом из пяти этапов, обозначаемых от I* до 5к (рис. 15.2). Последовательность переходов при расчете надежности конструктивных моду- лей, учитываемых на каждом из этапов, показана также на рис 15.2. Расчетные этапы 1к 2к Эк Цк 5к Рис. 15.2. Последовательность переходов прн расчете надежности конструктивных модуле». При расчете надежности конструктивных модулей принимаются во внимание результаты расчета функциональных конструктивных единиц ЭВМ, входящих в состав этих конструктивных модулей. Соответствие расчетных этапов при оценке количественных показателей надежности функциональных сборочных единиц и конструктивных модулей ЭВМ в первом приближении даны в табл. 15.1. Таблица 15.1 Функцио- нальный уровень Функциональная часть Конструк- тивный расчетный этап Конструктивный модуль 1 ф Функцвональные элементы (ге- нератор, полусумматор, триггер и т. п.) 1 к 2 к Интегральная схема, ЭРЭ, СЭ Типовой элемент замены (ТЭЗ) 2 ф Узел (дешифратор, регистр, матрица и т. п.) 2 к 3 к ТЭЗ Панель 3 ф Блок (блок адреса команд, блок питания нт. д.) 3 к Панель 4 ф Устройство (устройство опера- тивной памяти, устройство уп- равления н т. п.) 3 к 4 к 5 к Панель Рама Стойка, пульт, тумба 347
документации по расчету надежности обычно используются следующие обозйачения, приведенные в табл. 15.2. Таблица 15.2 Функцио- нальный уровень Функциональная часть Рассчитываемый показатель надежности определение обозиаче* ние 1 ф Функциональный элемент (ФЭ) Интенсивность отказов 2 ф Узел (У) Интенсивность отказов *-g 3 ф Блок (Б) Интенсивность отказов Ль Наработка на отказ ТКЬ Среднее время восстановления т»ь 4 ф Устройство (УС) Наработка на отказ Тки Среднее время восстановления Т»а Примечания: 1. Расчет времени восстановления проводится для блоков, по своему функциональному назначению приближающихся к устройствам. 2. Если имеется резерв у функциональных элементов, узлов, блоков и устройств, произ^ водится расчет надежности последних по вероятности безотказной работы Р (/). Показатели надежности для конструктивных модулей для расчета на дежности функциональных частей ЭВМ приведены в табл. 15.3. Таблица 15.3 Этап расчета Конструктивный модуль Рассчитываемый показатель надежности определение обозначение 1 к Интегральная схема (ИС), электрорадиоэле- мент (ЭРЭ), специаль- ный элемент (СЭ) Интенсивность отказов к 2 к Типовой элемент заме- ны Интенсивность отказов к 3 к Панель Интенсивность отказов Наработка на отказ 4b, ТКи 348
Продолжение табл. 15.3 Этап расчета Конструктивный модуль Рассчитываемый показатель надежности определение обозначение 4 К Рама Интенсивность отказов Ху Наработка на отказ 1\ь- ТХи Среднее время востановле- ния ТцЬ, Три 5 к Стойка (С) Интенсивность отказов Ьг, Тумба (Т) Наработка на отказ ТКи Пульт (ПУ) Среднее время восстанов- ления При расчете надежности периферийного оборудования (например, устройств ввода—вывода или внешних ЗУ) приняты следующие показатели надежности: наработка на отказ —7\и, среднее время восстановления — наработка иа отказ в единицах обработанной информации — н коэффициент готов- ности — КеГи- При расчете надежности модели ЭВМ в собранном виде приняты следующие показатели надежности: наработка на отказ — 7\с, среднее время восстанов- ления — Т^с, коэффициент готовности — Кегс> коэффициент эффективности при отказе Кс. 15.2. Методика расчета надежности элементов конструкции без резерва Примем следующее деление конструкции на сборочные единицы: функцио- нальный элемент, узел, блок, устройство. Функциональные элементы образу- ют функциональную структуру. Расчет надежности функционального элемента (ФЭ). Интенсивность отказов функционального элемента Х/э может быть определена из уравнения п 4=^ KuKitii.......... (15.7) /= 1 где — интенсивность отказов комплектующего элемента*' 7-го типа, входя- щего в состав функционального элемента; Кц — коэффициент, учитывающей различие в интенсивностях отказов комплектующего элемента /-го типа прн воз- действии на него электрических нагрузок верхнего или нижнего уровней при на- личии на входе ФЭ потенциала 0 или 1; П[ — количество элементов /-го типа; п — количество типов комплектующих элементов в составе ФЭ; / = 1, 2, ... — порядковый номер типа комплектующего элемента. В формуле (15.7), как и во всех последующих формулах по определению интенсивностей отказов функциональных частей и конструктивных модулей с целью упрощения расчета, приняты средние значения интенсивностей отказов для ИС, ЭРЭ, СЭ, ТЭЗ, П, Р. и т. д. одного типа. При большом различии интен- сивностей отказов среди элементов одного типа в расчетных формулах следует 41 Комплектующий элемент — элемент, входящий в состав оборудования функциональных частей (интегральная схема, электрорадиоэлсменг, специаль- ный элемент). 349
суммировать интенсивности отказов по каждому экземпляру данного типа эле- п • ментов, т. е. вместо пг, например, записывать S й = 1 Тогда формула (15.7) запишется следующим образом: п hfe = 2 2 ^lk ^ek • /=1k =1 где — интенсивность отказов одного элемента из множества лг элементов 1-го типа; k= 1, 2... п, — порядковый номер элемента; Kik — коэффициент, по назначению аналогичный коэффициенту, приведенному в (15.7). Методика расчета интенсивности отказов Хе комплектующего элемента будет изложена ниже (см. § 15.3). Расчет надежности узла ЭВМ. Узлом ЭВМ обычно называют совокупность функционально связанных между собой элементов (например, регистр, полу- сумматор и т. п.). Интенсивность отказов для узлов рассчитываетсй по формуле: п т \ = 2 ni + 2 ni• <15-8) i = 1 i = I где Kei, Kfej—интенсивность отказов отдельных комплектующих элементов 1-го типа и интенсивности отказов ФЭ, входящих в состав узла, соответственно; Кц, Кг] — коэффициенты временной загрузки комплектующих элементов и ФЭ, учитывающие изменение входного сигнала и электрической нагрузки в соот- ветствие с временной диаграммой работы узла; пг, tij — количество элементов 1-го и /-го типов; л, т — количество типов комплектующих элементов i-го типа и ФЭ /-го типа соответственно. Расчет надежности блока. Интенсивность отказов блока определяют по урав- нению п т р Ль =2 ni^3i^ei+2 п/^Зу^/е>+2 (15.9) i=l j=l 1=1 где i.pt, 1-fej — интенсивности отказов отдельных комплектующих элементов 1-го типа и отдельных ФЭ /-го типа, входящих в состав блока: \gi — интенсив- ность отказов узла 1-го типа, входящего в состав блока; Кзь Ла/ и Кз1 — коэф- фициенты временной загрузки комплектующих элементов ФЭ и узлов при их работе в составе блока; лг, Пу, Л; — количество элементов 1-го, /-го и 1-го типов; л, т, р — количество типов комплектующих элементов, ФЭ и узлов в блоке. . Наработка на отказ блока определяется из выражения Та,ь==1/А&. (15.10) Среднее время восстановлеН’ня блока рассчитывают по формуле / 1 " 1 т ni 1 Р П‘ \ I Тр,ь = I 2 4” 7Д 2 2 ^‘ег/4 у 2 2 I Лхь> \ л niZm & neYp 1= 1 / I (15.11) где i (—среднее время восстановления отдельного комплектующего элемента 1-го типа (электролитический конденсатор, керамический конденсатор, прово- лочный резистор и т. п.); — то же в составе функционального эле- мента /-го типа илн узла 1; пе—количество типов отдельных комплектующих эле- ментов; Лу2т, ле2р — суммарное количество типов комплектующих элементов, функциональных элементов и узлов соответственно; т, р — количество функ- циональных элементов и узлов в составе блока; N^b — количество частей обо- рудования блока (Э, ФУ, У), учитываемых при расчете Тцг> (Nxb соответствует сумме в числителе формулы (15.11)). 350
Расчет надежности устройства. Наработку па отказ устройства находят 1:з уравнения вида nu = l/Xu> (15.12) г1е х,( — интенсивность отказов устройства в составе ЭВМ. Интенсивность отказов устройства определяют по формуле: Ли =2 П‘ ^е‘ + 2 2 Лг “Ь 2 nrKtr ^Ьг , (15.13) 1—1 /=1 1=1 г= 1 где ^ei, fyej, ^gi> 1-br — интенсивности отказов отдельных комплектующих элементов i-ro типа, ФЭ /-го типа узлов l-го типа, блоков г-го типа, входящих в состав устройства; л, т, р, s — число типов элементов, ФЭ и узлов в устройст- ве соответственно; ль rij, п/, пг — количество элементов t-го, /-го, l-го и г-го типов соответственно; Км, Kip Км, Kir — коэффициенты временной загруз- ки комплектующих элементов, ФЭ, узлов и блоков при их работе в составе устройства. Среднее время восстановления устройства определяется по формуле: / ] ni ! т nj ] р п1 ,•?! + j, t>leii + 1 5 nr \ j +-----2 2 Wiu, (15.14) fl?r= H = I / I где f t — среднее время восстановления отдельного комплектующего элемен- та устройства i-ro типа; t l/t 1^м, (ц,(г — то же в составе функционального элемента /-го типа, узла l-го типа и блока г-го типа; л, т, р, s — количество ти- пов отдельных комплектующих элементов ФЭ, узлов, блоков в устройстве; rij, щ, пг —то же в составе функционального элемента /-го типа, узла l-го ти- па и блока г-го типа соответственно; Л/2и — количество частей оборудования устройства (Э, ФЭ, У, Б), учитываемых при расчете Т^ь (N%b соответствуют сумме в числителе уравнения (15.14)). 15.3. Методика расчета надежности функциональных элементов конструкции с резервированием При наличии аппаратурной избыточноств в виде резерва комплектующих элементов, ФЭ, узлов, блоков и устройств методика расчета надежности учиты- вает наличие этого резерва. Рассмотрим два случая резервирования — нагруженного и ненагруженно- го, с наиболее часто встречающимися на практике вариантами включения ре- зервных элементов. Под элементом условимся понимать: ИС, ЭРЭ, СЭ, ТЭЗ, ФЭ, узел, блок, устройство — подлежащие резервированию или используемые в ка- честве резерва. Время переключения основного элемента на резервный в расчет не принимается. Рассмотрим расчет ряда вариантов резервирования, встре- чающихся в практике конструирования ЭВМ. Такими вариантами для нагруженного резерва являются: с общим резервированием без восстановления отказавшего элемента; с общим резервированием, с восстановлением отказавшего элемента; с поэлементным резервированием, без учета надежности переключающего устройства; с поэлементным резервированием, с учетом надежности переключающего Устройства; с плавающим резервированием. Для ненагруженного резерва: с общим резервированием без восстановления отказавшего элемента; с общим резервированием, с восстановлением отказавшего элемента; 351
с поэлементным резервированием; с плавающим резервированием. Методика расчета надежности функциональных сборочных единиц рассмот- рена иа Примере расчета устройства с резервом как наиболее возможного слу- чая резервирования ЭВМ общего назначения. Рассмотрим особенности нариантов расчета. Расчет надежности при нагруженном резерве. 1. Для случая, нагруженного резерва с общим резервированием всего устройства без восстанонления отказавшего устройства (рис. 15.3). Наработка на отказ устройства с постоянным резервом Т}м[ определяется по формуле: Ткиг — Тки ( 1 +77 + о + --------ь ) • \ 2 3 m / (15.15) Рве. 15.3. К расчету надежности при иенагружеииоы резерве. где Туи — наработка на отказ основного устройства — 7\и == 1/Ац, Лц — интен- сивность отказов устройства ЛВ1 = Лиг =• = ... = Aum; m — количество параллель- но работающих устройств. Вероятность безотказной работы уст- ройства с постоянным резервом опреде- ляется из уравнения вида Риг (/) = 1-[1-е-Ли']'п. (15.16) 2. Для случая нагруженного резерва с общим резервированием устройства и с восстановлением отказавшего устройства (рис. 15.3) при двух равнонадежных уст- ройствах (дублирование): наработка на отказ определяется по формуле Ткиг — (ЗА и |xu)/2Au (15.17) где — интенсивность восстановления отказавшего устройства ри = — среднее время восстановления устройства. Вероятность безотказной работы определяется по формуле рцг(0=_4 + ?. е0,5 (В-Л) ' + -А±£. е_ 0,5 (А + В) t. (1S 18) 2/1 2/1 где ______________ А =КЛи + 6Л« Ри+Ри- Й=зли+Ри- При Лц/pu С 0,02 формула (15.18) может быть записана в виде Pur(t)^e~t/Tkur (15.18а) 3. Для случая нагруженного резерва с поэлементным резервированием без применения переключающих устройств (рис. 15.4). Наработка на отказ устройства в том случае, когда Aai, Аы, ..., Xni — ин- тенсивности отказов элементов (ФЭ, узлов и блоков) основного устройства — 352
равны, определяется по формуле! _ _т Гт... п~‘ (п-»)(я-2) (л-1) (л-2) (л-3) , Пиг-/Ае^+ ]|3 + 2,5 3,7 +••• (п —1) (л —2) ... (л —fe) _ л—1 I '”+ fel(2fe + l) 2(л —2)4-1 + 2(п— 1)4-1Ф 1 п— 1 (л-1)<л —2) (л-1) (д-2) (л-3) + 2 ~ 1! 4 + 216 ~ 3! 8 Н (л —1)(л—2) ... (л —fe) л— 1 1 ** fe!(2fe-4-2) 2(л—2)4-2 ~ 2(л—1)4-2J ‘ (15.19) Рис. 15.4. К расчету надежности с поэлементным резервированием и с использованием пере* ключаемых устройств. Вероятность безотказной работы при Ха = Хь = ... = Хп = Хе определяет- ся по формуле: Pur(/)= fl (1—(1—е-хе О"1!- (15.20) != I Вероятность безотказной работы в общем случае определяется по формуле; Pur(0=[l-(l-e“W)(l-e_Xo2 ')... (1 —е —A'am ‘)]х X [1 —(1 —е—') (1 - е-^2 ') ... (1- е“*bm ')] X ••• ... X[l-(l-e-Xnl £)(1-е“Хп2 ') ... (1-е“Хпт ')]. (15.21) 4. Для случая нагруженного резерва с поэлементным резервированием и учетом надежности переключающих устройств (рис. 15.5) вероятность безотказ- ной работы в общем случае определяется из уравнения вида! Pur (/) = {1-[1-е-Х« 'ni-e_(1“2+X^ '] ... ... [1—е-(Хот+?’йт)']} ... {1-[1 — е-хп1 '] [I—е-<Хп2+:*-Л2И] _ ... [1-е“ /]}| (15.22) где ^А2. Xfts, — интенсивности отказов переключающих устройств. При ус- ловии, что —Х&1 = * • * = ХЛ1 — и = • • • = 353
вероятность безотказной работы определяется по формуле: Риг (/) = {! —[1 — е~?’в '] |l_e-Ue+X*) ‘ (15.23) 5. Для случая нагруженного резерва с плавающим поэлементным резервирова- нием (рис. 15.6) при невосстанавливаемых устройствах наработка иа отказ устрой- ства с резервом при Ха = Хь = ...=Хп = Хе и т < л определяется по формуле —;— +— + • • • 4—7 г л-f-m п-\-т~ 1 п+т— k (15.24) Рис. 15.5. К расчету надежности с поэлементным резервированием без использования пере- ключающих устройств. Вероятность безотказной работы при Ха = Х^ = • • • = XR = Хе и nt л определяется из выражения - п + т i t -it Pur(t)= 2 Cn + m(e ле *)' = (! —e е tyn+n-i, (15.25) i~n Рис. 15.6. К расчету надежности с плавающим поэлементным резервированием. Расчет надежности при иеиагружеином резерве. 1- Для случая ненагруженного резерва с общим резервированием всего устройства в целом без восстановления отказавшего устройства (рис. 15.7): наработка на отказ 7\иг определяется по формуле 7\иг = т1\и; (15.26) 354
вероятность безотказной работы определяется по формуле! Pur(t)= (Л„ 21 (Ли ] _л t ---------- е “ (m-l)I J (15.27) 2. Для случая ненагруженного резерва с общим резервированием устрой- ства в целом с восстановлением отказавшего устройства (рис. 15.7) при двух равнонадежных устройствах (дублирование): наработка на отказ определяется по формуле -р р.ц '/-ш--- .2 Au (15.28) вероятность безотказной работы опреде- ляется по формуле + + (15.29) 2А где___________________________ Л="|/г4Ли Ци + 1*2 ’ ) Основное устройство ~~] Рис. 15.7. К расчету надежности эле- ментов с резервированием. 8 =2Ли4-Цц. При Xu/pu < 0,02 формула (15.29) может быть записана в виде Риг(0 = е""’Х (15.29а) 3. Для случая ненагруженного резерва с поэлементным резервированием (рис. 15.8): Рис. 15.8. К расчету надежности ненагруженного резерва для случая поэлементного резерви- рование. наработка на отказ устройства (при дублировании и условии Ха = kj, = = ... = Xu = Хе) определяется по формуле ~ Г2 , « — 1 . (Я—1)(П —2) , (л — 1)(л —2)(л —3) ( Mur — i Хе I “Г 2 “Г • “Г 4 ~Г п п2 п3 п4 , (л—1) (л—2)(а—3)(л—4) , , (л—1) (л—2) ... (л—fej-l)] т-------------:------------Г • • • +--------ь------------ . (15.30) гА п* J 355
вероятность безотказной работы при Ха = Хъ = ... *= Хп = X# опреде- ляется как (М)г -лег , , (Mr-1 -VP 21 (т— 1)! J (15.31) Pur(0=e Х«' + Ме Ке работы определяется по формуле: (М/Г-1 1 -лл, : ... Iе А — Ль. / е 61 х •• В общем случае вероятность безотказной Р»И4+>.<+^+-4 х[1+1и/+4^+...+2^Е2. [ 21 (т — 1)! ...х[1+1..( + ^- + ...+^2-]е-^'- (15.32) 4. Для случая ненагруженного резерва с плавающим поэлементным резер- вированием (рис. 15.6): наработка на отказ при \а = Къ = ... = Лг = Ле и т < п определяется по формуле , пг + 1 7\„,= Пе—, (15.33) вероятность безотказной работы при Ла = Ль = ... = Лп = Ле и т < п определяется по формуле Г . (пЛе /)2 (пЛв ()т1 — пЛ t Por(0 = p-mXe/+^-^-+ ... + —е ° . (15.34) 5. Для случая ненагруженного резерва с плавающим поэлементным резер- вированием (рис. 15.6) при работе резервных элементов в облегченном режиме, когда интенсивность отказов элементов меньше, чем при работе в обычном режи- ме, т. е. Ле0 < Лй, наработка на отказ может быть определена по формуле; 1 1 ч 7" =------------ 4--------------------1- ... 4- Kur nXg-f-mXeo nXe + (m—1)Ле0 + , 1 ' + ... + . (15.35) пЛе4-(;п — Л) Лв0 пКе 15.4. Методика расчета надежности конструктивных модулей В состав группы конструктивных модулей входят корпус интегральной схемы (ЭРЭ или СЭ), типовой элемент замены (ТЭЗ), панель, рама, стойка (пульт или тумба). Расчет надежности интегральной схемы и специального элемента. Интен- сивность отказов Ле интегральной схемы и специального элемента зависит от на- грузок электрических цепей в конкретных функциональных устройствах, усло- вий окружающей среды и в общем случае определяется по формуле: = ^ео ai а2 пз а4 <*s ... ап, (15.36) где XfCI — значение интенсивности отказов, полученное в нормальных услови- ях; alt а2, .... ач — поправочные коэффициенты, учитывающие зависимость ин- тенсивности отказов от электрической нагрузки, от величины номинала элемента н других факторов режима использования и условий окружающей среды. Значение интенсивности отказов Лео получено прн следующих условиях: температура окружающей среды t = 4-25° С ± 10° С, атмосферное давление 105± 4 1 103 Па, относительная влажность 65 ± 15%, коэффициент электри- ческой нагрузки равен единице. 356
Если известны интенсивности отказов Хес,- отдельных компонентов, состав- ляющих конструкцию интегральной схемы, электрорадиоэлемеита или специ- ального элемента (см. рис. 15.9), то интенсивность отказов может быть опреде- лена по формуле: л Хв= У, Kect, (15.3Г) /= I где п — количество компонент. Расчет надежности типового элемента замены. Интенсивность отказов ТЭЗ Хс определяется по формуле п т k + 2 KtjKcjnf + 2 (15.38) <=I i=l v=i где Xei — интенсивность отказов элемента f-го типа (электрорадиоэлемент или специальный элемент); — интенсивность отказов элемента /-го типа (интегральная схема); Рис. 15.9. К расчету надежности интегральной схемы и специальных элементов конструкции. Хед, — интенсивность отказов элементов конструкции ТЭЗ (пайка, соедине- ние, выполненное сваркой или накруткой, металлизированное отверстие, пе- чатный проводник или печатная плата в целом и т. п.); Ку, Kai — коэффициенты, учитывающие различие в интенсивностях отка- зов элементов (-го и /-го типа соответственно при воздействии на них электри- ческих нагрузок верхнего или нижнего уровней, изменяемых в соответствии с вре- менной диаграммой работы ТЭЗ-а (величины этих коэффициентов могут совпадать с величинами коэффициентов Яи>... «зг, Ку.....К3) в формулах (15.7)—(15.37); п/, л/, nv — количество элементов (-го, /-го, у-го типа, соответственно; л, т, k — количество типов элементов в ТЭЗ. Расчет надежности панели. Интенсивность отказов панели Хр определяется по формуле: п т р k ~ 2 2 ^e/n/ + 2 Airier пгН~ У \>v nv, (15.39) /=1 =! r=I V=1 где Xef, ‘kf.j — интенсивности отказов элементов (-го типа (электрорадиоэлемент или специальный элемент) н элемента /-го типа (интегральная схема), располо- женных непосредственно на панели (например, в линиях задержки и в цепях развязки и т. п.); Хег — интенсивность отказов типового элемента замены г-го типа; «7Г — коэффициент, учитывающий временную загрузку ТЭЗ r-го типа в сос- таве блока или устройства; Xev— интенсивность отказов элементов конструкции панели (разъем для соединения с ТЭЗ, пайка, соединение сваркой или накруткой, металлизированное отверстие, печатный проводник или печатная плата в це- лом); п, т, р, k — количество типов элементов; П}, tij, пг, — количество эле- ментов (-го типа, количество элементов /-го типа, количество ТЭЗ г-го типа, эле- ментов конструкции панели у-го типа. Наработка на отказ панели определяется по формулам (15.10) в случае раз- мещения на панели оборудования блока и (15,12) в случае размещения на пане- ли оборудования устройства. 357
Среднее время восстановления панели / рассчитывается по формуле Гцр (или ^ци)= где — среднее время восстановления отдельного комплектующего элемента »-го типа; t ?— среднее время восстановления элемента у-го типа конструкции панели; t — среднее время восстановления ТЭЗ г-го типа; — среднее время восстановления элемента’t-го типа в составе ФЭ у-го типа; nj — количест- во типов элементов в составе ФЭ /-го типа; п, т, р, k — количество типов отдель- ных комплектующих элементов, ФЭ, ТЭЗ и элементов конструкции панели) N^p — количество частей оборудования панели, учитываемых при расчете I (значения соответствуют числу S и 22 в числителе уравнения (15.40)). Расчет надежности рамы. Интенсивность отказов рамы Ау определяется по формуле: s k А/ = Ktg'kpg tlg+ 2 ^eVny, (15.41) г=1 v=i где Ар9 — интенсивность отказов панели g-ro типа; — коэффициент, учиты- вающий время работы панелей g-ro типа в составе устройства или модели в слу- чае, если на панели расположен целый блок или устройство; А^ — интенсив- ность отказов элементов конструкции рамы; ng, — количество панелей g-ro типа и элементов конструкции рамы у-го типа, соответственно; s, ft — число типов панелей и элементов конструкции рамы. Наработка на отказ рамы в случае расположения на ией оборудования устройства определяется по формуле (15.11). Среднее время восстановления рамы t f рассчитывается по формуле j р j * "У Xj *р.рй fpf Гцр) = ------й--------’ (15-42) где t^pg, ( е?—среднее время восстановления панели g-ro типа и элемента конст- рукции рамы у-го типа; р, k — количество типов панелей и элементов конструк- ции рамы; — количество частей оборудования рамы, учитываемых при рас- чете tpj (значения N%p соответствуют числу 2 в числителе уравнения (15.42)). Расчет надежности стойки, тумбы, пульта. Интенсивность отказов стойки Аг определяется по формуле и v k 2 Agj ^f2 2 Kiog^-ug ng~\~ 2 nfr (15.43) 2=1 g= 1 V= 1 где Aj2, Aug, Ае? — интенсивности отказов рамы 2-го типа, дополнительного устройства g-ro типа и элемента конструкции у-го типа; Kg2 — коэффициент, учитывающий временную загрузку работы рамы 2-го типа в составе модели в случае, если иа раме расположено оборудование целого устройства; Klag — коэффициент, учитывающий временную загрузку работы дополнительного уст- ройства g-ro типа; п2, ng, пу — количество рам 2-го типа, дополнительных устройств g-ro типа и элементов конструкции стойки у-го типа соответственно; и, v, k — количество рам, дополнительных устройств и элементов конструкции стойки. 358
Наработка на отказ стойки в случае расположения в ней оборудования це- лого устройства определяется по формуле (15.11). Среднее время восстановления стоили рассчитывается по формуле; 1 “ Iй Iй 7 2 2 + т 2 S=1 g= 1 v= 1 г'11г(Лш) = у ' (15.44) гДе t^ug — среднее время восстановления рам 2-го типа и дополнительных устройств g-ro типа; t^ey — время восстановления элемента у-го типа конструк- ции стойки; k — количество типов элементов конструкции стойки; и, и — коли- чество рам и дополнительных устройств в стойке; — количество частей обо- рудования рамы, учитываемых при расчете /цг. Расчет надежности тумбы и пульта производится методом и в последователь- ности, аналогичными расчету надежности стойки. 15.5. Методика расчета надежности периферийного оборудования К периферийному оборудованию относятся устройства ввода — вывода, внешние запоминающие устройства и т. п. Наработка иа отиаз устройств периферийного оборудования определяется по формуле &uel + Яц Лий + Т^г Л.ит где &Uei — интенсивность отказов электронной части устройства, определяе- мая расчетом по методике, изложенной выше; Ли(/, Лит — интенсивности отказов электропривода и электромеханической исполнительной части устрой- ства; определяются либо по статистическим данным, либо расчетом по методике, изложенной в § 15.4; и К12 — коэффициенты, учитывающие загрузку электропривода устройства или его электромеханической части по отношению к электронной части устройства. Среднее время восстановления устройства Т^ц рассчитывается по формуле; л _ 1 П j п . el . а . m ~ 2 2 ~ 2 , (15.46) де ^це1' ^це/' — среднее время восстановления элемента (-го типа элект- ронной части устройства, элемента /-го типа электропривода и элемента у-го типа электромеханической исполнительной части устройства; nei, па, пт — ко- личество типов элементов электронной части устройства, электропривода уст- ройства и электромеханической исполнительной части устройства; М2и — количество частей оборудования устройства, учитываемых при рас- чете Тци (значения соответствуют числу 2 в числителе), Наработка на отказ в единицах обработанной информации Нш^и устройства определяется по формуле: Hwhu^VtT^ (15.47) где И/ — техническая скорость устройства (например, строк/ч для печатающего устройства). Коэффициент готовности Кеги устройства определяется по формуле: Кеги = 1/(1 -Ъ-Тцм/'Гкц)- (15.4‘) 359
15.6. Методика расчета надежности модели ЭВМ При оценке надежности модели ЭВМ рассматриваются следующие возмож- ные состояния модели: 1. При отказе любого устройства в процессе работы модель ЭВМ переходит из исправного состояния в состояние отказа. 2. В процессе работы модели занята часть оборудования модели, но имеется возможность замены отказавшего устройства однотипным; 3. В устройстах предусмотрена элементная избыточность (например, маг- нитные дорожки н магнитные головкн в ВЗУ на барабанах); 4. При работе модели отказавшие устройства заменяются иа аналогичные из состава данной группы устройств; 5. При работе модели допускается информацию на выходе ЭВМ представ- лять в одном из следующих видов: перфорационные ленты или карты, магнит- ные ленты, широкая или узкая печать и т. п., что позволяет заменять отказав- шие устройства как на устройства различных групп одного класса, так и на уст- ройства другого класса. Устройства вместе с резервными устройствами функционируют непрерывно, контроль работоспособности устройств предполагается полным. Полагают при этом, что переключающее устройство в группе характеризуется высокой надеж- ностью и малым временем переключения. Группа считается отказавшей в некоторый момент времени t, если в этот момент все л ее устройств неисправны и находятся в режиме восстановления. Восстановление может быть ограниченным и неограниченным. Рассмотрим оба случая. Расчет надежности группы устройств модели с неограниченным восстанов- лением. Восстановление, прн котором в группе одновременно может восстанав- ливаться любое число отказавших устройств (от 1 до л) принято считать неогра- ниченным восстановлением. Наработка иа отказ Т^и! j-ft группы устройств определяется по формуле =-----------------------------------Ц-------- (15.49) С=1 /=1 где pUI- — интенсивность восстановления i-го устройства /-й группы; ^ui max Уи1 = --------• Hui min Среднее время восстановления /-й группы устройств ----• (15.50) 2 М’»* <=1 Коэффициент готовности /-й группы устройств определяется по формуле п К;,и/ = 1- П yut. (15.51) /=1 Расчет надежности группы устройств модели ЭВМ с ограниченным восста- новлением. Восстановление, при котором в группе одновременно может восста- навливаться только одно устройство, при любом числе имеющихся в данный мо- мент отказавших устройств принято называть ограниченным. Расчетные вели- чины для этого случая имеют следующий вид. Наработка на отказ Тки] j-н группы устройств ST'll 1 ки] — ---!-- 5 —тг . Auimax (15.52) 360
где Ли; тах — интенсивность отказов устройства Г-го типа с наихудшей надеж- ностью. Среднее время восстановления /-й группы устройств рассчитывается как Tpui = max, (15.53) где pufmax — интенсивность отказов устройства Ьго типа с максимальным вре- менем восстановления. Коэффициент готовности /-й группы устройств определяется по формуле: / / / п I «'Ги1= Р + 1 / 2 - • (15.54) \ / V = 1 1 Vul max / / где Vui тах = Kui maximal min- Расчет надежности модели ЭВМ. Совокупность устройств, функционально объединенных в вычислительную машину, носит название модели ЭВМ. Для оценки надежности модели ЭВМ рассчитывают наработку на отказ: / / j п’ т \ / У , (15.55) / \/= 1 1 i— I ' ^u^ (=1 ‘ 'kul / где T’Kuj, T'^Uj — наработка на отказ автономной /-Й группы устройств с неогра- ниченным и ограниченным восстановлением; п' и п" — количество групп уст- ройств /-го типа с неограниченным и ограниченным восстановлением; Т\и1 — наработка иа отказ i-ro устройства; m — количество отдельных устройств г-го типа; Kia, Kii, Kin— коэффициенты, учитывающие загрузку автономных групп устройств /-го типа и отдельных устройств в составе модели. Среднее время восстановления модели ЭВМ определяется по формуле / 1 । п" , m \ I н 2 ци/.+- 2 ^и/+- 2 (15-56) \ /= I i= I i= 1 JI где N?c — количество частей оборудования модели, учитываемых при опре- делении Т^с. Значения соответствуют числу 2 в числителе. 15.7. Расчет коэффициентов надежности ЭВМ ( Коэффициентами надежности ЭВМ принято считать коэффициент техниче- ского использования Ktf, коэффициент полезной работы Kuw, коэффициент эф- фективной профилактики — Керг, коэффициент профилактики КРг. При расчете коэффициентов надежности используются временные диаграм- мы работы модели ЭВМ. На рис. 15.10 приведены временные диаграммы работы модели ЭВМ без отказов (а) и с отказом (6). На этих диаграммах приняты следующие обозначения: t — текущее значение времени; TUjn — полное время работы модели; Tpmm — время профилактики модели (включая и время действия провероч- ных тестов, связанных с профилактикой); T'redm — время готовности модели, т. е. время, в течение которого модель включена, исправна и может начать работу в любой требуемый момент време- ни t,-. Tpt — время, необходимое на начальное прохождение тестов на модели; Т — время ремонта (восстановления) модели после отказа; 7'ге(т — время, затрачиваемое на повторные действия части программы (или всей программы) после устранения отказе»; 361
ТОт — полезное или оперативное (время, затрачиваемое на проведение расчетов); TfSfn — время поиска отказа; ТtSm — время локализации (или устранения) отказа; ТгеСгп — время устранения последствий отказа; Trtm — время действия тестов, связанных с расчетным периодом. Из рассмотрения временных диаграмм работы модели можно записать сле- дующие соотношения: T»m—TPmm+Tnm + Tredm, (15.57) 7’am=7’redm—7’P'm — 7’re(m> (15.58) Г*хгп = Г/*гп + 7'*«т + 7'гя:т+7’г(т» (15.59) т Pmm т Ап Т 'рт„, г гп т к к Tret т к к Тгес ГЛ Trt m Tr^m т Рис. 15.10. К расчету коэффициента надежности* Время ТРтПти TUm задаются в техническом задании на модель; время Trtr обратно пропорционально планируемому времени работы модели; время Ти ^ТП определяется по формулам, приведенным в § 15.6. Время Tretm определяется по формуле вида т — Т"т ‘reim~x т (15.60) гпе т — время, затрачиваемое на повторное решение части (нли всей) программы после отказа. Расчет коэффициента технического использования. В случае, если для устройств модели ЭВМ профилактические и ремонтные работы проводятся по- 362
следовательно, коэффициент технического использования определяется по фор- муле п Тит 2 Kiel Тит (1—Kftuj) Kifm=-----------tl—-----------------------(15.61) 1 “т где Рис. I5.II. К расчету коэффициента технического обслуживания. Ki«i Гит (1 — Ktfut) — затраты времени на профилактику и ремонт i-ro устройства; TUu. — полное время работы i-ro устройства в составе модели; T„ut (Tpmut KtfUi = — --------7—5; (15.63) '«ui n — количество устройств в составе модели ЭВМ. Выражение (15.61) можно записать н в виде: п 1 = 1 Если профилактические и ремонтные работы выполняются в то время, когда блок i-ro устройства не готов к работе, в то время как модель целиком находится в состоянии готовности (сюда относится и случай профилактики н расчета i-ro резервного устройства, не подключенного к модели,) то коэффициент техниче- ского использования определяется в соответствии с временной диаграммой рис. 15.11, где Тртт, Тцт, Tredm— время работы модели без учета i-ro уст- ройства; Тртт, Г'цт, Tredm—время работы модели с учетом i-ro устройства модели (при этом профилактика и ремонт устройства проводятся последовательно с про- филактикой и ремонтом модели в целом); ТРгПт, Т^т, Tredm — время модели с учетом i-го устройства модели, когда профилактика и ремонт i-ro устройства проводится во время неготовности (Tre(jm — Tred ) устройства, при этом во 363
время неготовности, как правило, можно проводить только профилактические Кred и/ работы; Knt = -7--------— коэффициент технического использования /-го red то устройства. Коэффициент технического использования модели ЭВМ Ktim о учетом подключения к. работе /-го устройства определяется по формуле п К;/т = 1- 2 KuiKniil-Ktfui) (15.64) I ИЛИ П K"tfm = 1 - 5 Kui KiU Ki8i (1 - Kt fl), (15.65) (=1 где Km — коэффициент, учитывающий уменьшение времени затрат модели за счет i-ro устройства с учетом возможности проведения параллельного ремонта /-го устройства при отказе и ремонте /-го устройства модели. Так как T“ul _ Treduj/Kifut ~ Tredui К(1т Тип T'redm/K0m Tredm Ktfut откуда Кш = КгцК"цт1Кци1, . (15.67) Коэффициент технического использования модели ЭВМ с учетом f-го рабо- тающего устройства, когда профилактика и ремонт /-го устройства проводятся в то время, когда оно ие готово к работе (т. е. при TredU[ — Tredm), определяется но формуле: п 1 Ktfm=l 2 К iet Kni Kist {I KtfUi)-—т у- ♦ (15.68) i = I кт Коэффициент технического использования Ktfrui !'го устройства (см. фор- мулу (15.62)) в случае наличия резерва из т устройств определяется по формуле / KifuA"1 KttrUi = l-(l-Kuwai) (J - —J (15.69) при условии, что П (l—Kifut) < mKtfuh т. е. что время, отводимое на выполнение ремонтных и профилактических работ в п работающих устройствах, не должно превышать времени, в течение которого эти устройства могут быть заменены резервными устройствами. Расчет коэффициента полезной работы модели ЭВМ. Коэффициент полезной работы показывает отношение полезного или операционного времени модели к сумме полезного времени, времени ремонта и времени затрат на вторичное дей- ствие прекращенных программ вследствие отказов модели, т. е. Кат KuWm Тат + Т^ + Тге^ (15.70) Коэффициент полезной работы с учетом ранее выведенных соотношений оп- ределяется по формулам: Kuu.’m — _______Т ат_______ Tredm + Klim — Tptrn ' 364 (15.71)
ИЛИ так как Tredm + Тцт = TUm—ТРтт ИЛИ ^uwm=Ktfm ~ . (15.73} "* ТУ‘т + Т?”>т Тит Расчет коэффициента профилактики модели ЭВМ. Коэффициент профилак- тики Кргт показывает отношение времени, затраченного на профилактику, к полному времени работы модели ЭВМ н определяется по формуле К-рТт = Тртт/Тит, (15.74) Расчет коэффициента эффективной профилактики. Коэффициент эффектив- ной профилактики модели ЭВМ — Kevrm показывает отношение числа отказов, выявленных в процессе профилактики к суммарному числу отказов, выявлен- ных в процессе профилактики и во время эксплуатации до следующей профилак- тики. Коэффициент эффективности профилактики определяется по формуле = Пргт/(Прг;п пат), (15.75) где пргт — количество отказов, выявленных в процессе профилактики; пат — количество отказов, возникших при решении задач. 15. 8. Методы повышения надежности ЭВМ Все многообразие методов- повышения надежности можно подразделить на 3 группы: методы повышения надежности в процессе проектирования, произ- водства и эксплуатации. Методы повышения надежности ЭВМ в процессе проектирования. Основными методами повышения надежности ЭВМ при их проектировании являются: 1. Разработка более простых схем модулей, узлов, блоков и ЭВМ в целом, прн минимальном количестве паек; 2. Использование конструктивных элементов с высокими показателями на- дежности (при условии нх умеренной стоимости); 3. Выбор облегченных тепловых н электрических режимов работы элемен- тов. 4. Защита модулей узлов и блоков от воздействия ударов, вибраций и дру- гих неблагоприятных эксплуатационных факторов. 5. Разработка схем с использованием унифицированных узлов и модулей, проверенных на надежность в других машинах. 6. Разработка схем и конструкции ЭВМ, облегчающих ее техническое об- служивание. 7. Использование метода резервирования на разных конструктивных уров- нях. Сущность каждого метода подробно рассмотрена в литературе и не нуждается в комментариях. Методы повышения надежности в процессе производства. В процессе изго- товления и наладкн ЭВМ используют следующие методы повышения надежности: 1. Тренировка элементов, модулей, узлов и устройств; 2. Применение более совершенных технологических процессов, основан- ных па новейших достижениях науки н техники; 365
3. Автоматизация процессов производства; 4. Улучшение качества входного, текущего и выходного контроля изделий иа надежность. Обеспечение заданной надежности ЭВМ в процессе эксплуатации. Основ- ным мероприятием, обеспечивающим исправную работу ЭВМ, является своевре- менная замена элементов. Такая замена осуществляется во время профилак- тических работ. Элементы, значения характеристик которых близки к предель- но допустимым, выявляются двумя способами: 1. Непосредственным измерением характеристик элементов нли сборочных единиц во время проверки, на автономном стенде; 2. Созданием тяжелого режима работы элементов и сборочных единиц во время решения контрольных задач. ГЛАВА 16 ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ НЕКОТОРЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 16.1. Нормальный тепловой режим Тепловым режимом электронных вычислительных устройств (ЭВУ) принято называть его температурное состояние, т. е. пространственно-временное изме- нение температуры устройства в зависимости от мощности источников и стоков энергии, от геометрических и физических параметров устройства и среды, куда отводится тепло. Значительная часть энергии в ЭВУ превращается в тепловую, что приводит к повышению температуры его деталей. Известно, что надежность деталей падаете повышением нх температуры. Увеличение температуры снижает изоляционные свойства отдельных мате- риалов, изменяет плотности и подвижности носителей тока в полупроводниках, снижает индуктивность насыщения в сердечниках, увеличивает ннтенснвиость старения материалов и т. д. Все этн факторы могут привести к искажению сиг- налов на выходе электронного элемента и даже к отказу самого элемента. Сле- довательно, обеспечение нормального теплового режима ЭВУ — необходимое (но не единственное) условие его надежной работы. Для обеспечения нормального теплового режима ЭВУ следует выбирать оп- тимальную систему его охлаждения, определенным образом размешать отдель- ные части устройства относительно друг друга. Как отмечалось, применяемые в ЭВУ детали могут нормально функциони- ровать в ограниченном температурном диапазоне, т. е. обладают ограниченной теплостойкостью. Предельные температуры, ограничивающие диапазон теплостойкости де- талей и узлов, определяются разными физическими процессами. Поэтому для каждого типа деталей существуют наиболее уязвимые в тепловом отношении об- ласти и предельно допустимая температура. Например, в полупроводниковых приборах р — п переходы, средине области анодов, катодов электронных ламп, центральные области обмоток трансформаторов и т. д. В литературе, кроме предельно допустимых температур отдельных областей радиодеталей, часто указывают предельно допустимую температуру окружающей среды. В приведенных ниже табл. 16.1 — 16.3 указаны предельно допустимые температуры либо отдельных областей детали, либо окружающей ее среды. Учи- тывая отсутствие единообразия в определении температур, таблицы сопровож- даются поясняющими примечаниями. Наибольшая температура обмоток реле, трансформаторов, дросселей и т. п. изделий определяется физическими свойствами материалов, применяемых для изоляции проводов, межвитковой изоляции и каркасов. Допустимые температу- ры для изоляционных материалов, применяемых в радиотехнической, радиоэлект- ронной и электротехнической промышленности приведены в РТМ. 366
Таблица 16.1 Предельно допустимые температуры переходов полупроводниковых приборов Наименование радиодетали Температура, °C Германиевые приборы различных типов Кремниевые приборы различных типов + 85-?+110 +1254- + 150 Таблица 16.2 Предельно допустимые температуры окружающей среды для различных радиодеталей Наименование радиодеталей Нижний предел температуры, °C Верхний предел температуры. °C Конденсаторы а) бумажные —154—60 + 454-+Ю0 б) стеклокерамические + 104—60 + 354-155 в) электролитические Сопротивления — 104- —60 + 604-200 а) поверхностные постоянные —404—60 — 704- + 200 б) опытные постоянные — 404-—60 --1004- + 150 в) проволочные постоянные -60 + 754- + 100 г) непроволочные переменные +54—60 + 504-+150 Трансформаторы, дроссели +54—60 + 604-+200 Кремниевые интегральные схемы (США) —55 + 125 Унифицированные функциональные мо- дули иа базе плоских модулей —60 +70 Микромодульиые конденсаторы Микромодульные транзисторы —55 +85 а) германиевые —60 +73 б) кремниевые —60 + 125 Микрорезисторы Микромашины —60 + 704-+ 125 а) тахогенераторы —404—60 + 404-+ 70 б) сельсины —404—60 + 404-+ 50 Таблица 16.3 Предельно допустимые температуры ферритов и оксиферов различных марок Марка феррита или оксифера Допустимая температура, °C Фг2000, Фх-1000 90 Ф,-60 130 Фг400 250 Фг100 280 Ф-15, Ф-25, Ф-40 500 Оксифер 2000 70 Оксиферы 200, 400, 600, 1000 120 Окснферы И-5, РЧ-25, РЧ-50 350 Оксиферы РЧ-10, РЧ-15 400 367
16.2. Способы охлаждения ЭВУ Выделим в электронном вычислительном устройстве нагретую зону — со- вокупность деталей (функциональных узлов), конструктивных узлов (шасси, платы и т. д.), монтажа. Обычно в деталях и функциональных узлах происходит выделение тепла, вследствие чего нагреваются как сами детали, так и находя- щиеся рядом с ними элементы конструкции. Как правило, нагретая зона окруже- на корпусом ЭВУ; между ними часто существует воздушный зазор. Сравнение различных конструкций ЭВУ и протекающих в них процессов теплообмена позволяет усмотреть общие признаки и одинаковые физические про- цессы переноса тепла. Тогда такую группу устройств объединяют в один класс, Рнс. 16.1. Тепловые модели конструкций одноблочных электронных устройств. например, класс одноблочных устройств, у которых нагретая зона охватывает, компактно установленные кассеты, а тепло в окружающую среду отводится путем естественной конвекции н излучении. Или класс одноблочных принудительно вентилируемых устройств, нагретая зона которых образована совокупностью хаотически расположенных деталей различных размеров и конфигураций. За- метим, что при определении класса конструкций следует обращать внимание не на функциональное назначение аппаратуры ( блоки питания, аппаратура связи, вычислительные устройства и т. д.), а на следующие признаки: 1) число блоков, одноблочная или многоблочная конструкция аппаратуры; 2) устройство нагретой зоны (плотная упорядоченная система кассет; шасси с ограниченным числом крупных деталей и навесным монтажом; система хао- тически расположенных в значительном объеме деталей, узлов различной конфи- гурации и размеров); 3) способ охлаждения нагретой зоны (естественная или принудительная кон- векция с поверхностей нагретой зоны; жидкостное, кондуктивное, испарительное охлаждение и т. д.); 4) способ охлаждения корпуса устройства (естественное или принудитель- ное охлаждение воздухом; жидкостной или кондуктивный отвод тепла и т. д.). На рис. 16.1 представлена примерная классификация одноблочпых устройств, отличающихся между собою устройством нагретой зоны и способами отвода 368
тепла от нагретой зоны к кожуху устройства или к специальному теплообменни- ку. Отвод тепла от корпуса устройства в окружающую среду иа данной схеме не конкретизируется: процесс рассеяния может проходить путем естественной или принудительной конвекции в жидкую нли газообразную среду; возможны также иные способы отвода тепловой энергии от корпуса (тепловые трубы, кондуктив- ные теплостоки и т. д.). Процесс отвода тепла от нагретой зоны осуществляется воздухом (воздуш- ное охлаждение), жидкостью (жидкостное охлаждение), испарением жидкости (испарительное охлаждение), с помощью твердых, обладающих высокой тепло- проводностью шин, плат и т. д. (кондуктнвное охлаждение). Нагретая зона обра- зована либо совокупностью кассет с расположенными иа них деталями или функ- циональными узлами (1в, 5в, 1й, 1 к, 2к), либо одним или несколькими шасси с расположенными на ннх сравнительно крупными деталями или функциональ- ными узлами (2в, Зв, 4в, 1ж, Зж, 4ж). Возможна и другая структура нагре- той зоны. В зависимости от характера контакта теплоносителя с источниками Рис. 16.2. Схемы одиоблочиых кассетных устройств с горизонтальным (а) и вертикальным (б) , расположением плат групп А и Б. тепла различают системы прямого и косвенного действия, работающие по замкну- тому и разомкнутому циклам. В системах прямого действия теплоноситель не- посредственно омывает поверхности источников тепла (1ж, Зж, 1и); в системах косвенного действия между поверхностью источников тепла и теплоносителем имеются различные конструктивные элементы (2ж, 4ж, 5ж, 2и, Зи, 4и). Воздуш- ные, жидкостные, испарительные и комбинированные системы охлаждения мо- гут быть спроектированы по разомкнутому или замкнутому циклу. В первом слу- чае отработанный (нагретый) теплоноситель удаляется нз системы и более не ис- пользуется (2в, 5в, 5ж, 4и); во втором случае нагретый теплоноситель охлаждают и вновь подают в систему охлаждения (1в, Зв, 4в, 1ж, Зж, 1н). Предложенная классификация отражает общность физических процессов теплообмена, проте- кающих в аппаратуре. Заметим однако, что предложенная классификация является весьма условной и ее следует рассматривать лишь как опыт и в дальней- шем расширять и уточнять. На рнс. 16.1. представлены не реальные конструкции устройств, а их схе- матические изображения (тепловые модели), в которых основное внимание уде- лено элементам конструкции, существенно влияющим на процесс теплообмена. По конструкции нагретой зоны радиоэлектронные устройства можно разде- лить на три основные группы А, Б и В. К группам А и Б относятся устройства кассетной конструкции, чаще всего применяющиеся при проектировании устройств на миниатюрных и микромини- атюрных элементах (последние размещают на одинаковых монтажных платах с одной или с обеих сторон платы). На рис. 16.2 приведено схематическое изображение одноблочных кассетных устройств, нагретая зона которых включает совокупность плат с навесными ра- диодеталями илн функциональными узлами. 369
К устройствам группы А (схематическое изображение дано на рис. 16.2, о) относятся устройства, конструкция которых удовлетворяет следующим требо- ваниям: 1) кассеты в нагретых зонах ориентированы горизонтально; 2) кассеты ориентированы вертикально, но средний зазор между деталями и поверхностью соседней платы не превышает 2 мм. Если детали разновелики по высоте, то следует иметь в виду среднюю поверхностную высоту функциональ- ного узла или детали; 3) любая ориентация кассет, средняя величина зазора между кассетами не более 15 мм, но давление газа внутри устройства менее 14-10® Па. 4) любая ориентация кассет, средний зазор между кассетами не более 15 мм, но устройство работает практически при отсутствии гравитации. К устройствам группы Б относятся устройства, в нагретой зоне которые кассеты ориентированы вертикально, внутри устройства давление газа равно 5 Рис. 16.3. Схемы одноблочных устройств с горизонтальным (а) и вертикальным (б) располо- жением шасси группы В. или близко к атмосферному, устройство работает в условиях гравитации. В уст- ройствах группы Б возникают сквозные потоки газа между кассетами, которые могут существенно влиять на тепловой режим нагретой зоны. Схематическое изо- бражение конструкции устройства группы Б дано на рис. 16.2, б. К устройствам группы В относятся объекты, нагретая зона которых пред- ставляет собой вертикально или горизонтально ориентированное шасси с рас- положенными на нем крупными деталями. Детали могут иметь разную форму и размеры. Детали на шасси могут быть расположены в определенном порядке или хаотически, но они должны равномерно заполнять объем нагретой зоны. Схематическое изображение конструкции устройства группы В дано на рис. 16.3, а, б. 16. 3. Температурный фон и локальные температуры в ЭВУ Любое ЭВУ представляет собой сложную систему тел со многими внутрен- ними источниками тепла. В этих условиях температура tj любого элемента / устройства (или некоторой точки в этом элементе) является аддитивной функцией температуры tc, окружающей устройство среды и перегрева 0^, возникающего из-за действия всех источников тепла в ЭВУ, т. е. (16!) Если в устройстве действуют п источников тепла, мощность каждого из которых Pi, то = ^PiFij, (16.2) (= 1 где Ftj— так называемые тепловые коэффициенты [14]. Тепловые коэффициенты Fij в общем случае являются функцией температуры среды /с и мощности источ- 370
ников Pi- Однако, если мощность источников тепла, коэффициенты теплопровод- ности отдельных частей системы и ее коэффициенты теплообмена не зависят от температуры (все температурные коэффициенты физических параметров равны нулю), то тепловые коэффициенты перестают зависеть от tc и Pt и задача стано- вится линейной. Большинство задач, связанных с определением теплового ре- жима РЭА, можно в первом приближении считать линейными.. Представим выражение (16.2) в виде ®l=PiFii + 2 piF‘r О6-3) <=» 1 ! i Первый член правой части равенства (16.3) обозначим = (16.4) = 1}-л — t0 — превышение температуры области j над температурой среды (перегрев), вызванное источником тепла, действующим в этой области. Этот пе- регрев будем называть локальным. Второй член (правой части) равенства (16.3) обозначим ®}Ф = 2 PiFij’ fl6-5) l= 1 i э6 i йуф = — tc — превышение температуры области / над температурой среды, вызванное действием всех остальных источников, окружающих область /. Этот перегрев назовем фоновым. При анализе и экспериментальном исследовании теп- лового режима радиоэлектронного аппарата целесообразно отдельно находить локальное значение перегрева в области / и температурный фон в этом месте. Локальную температуру области / удобно представить в виде суммы пе- репадов температур --^с=(^/л—1зл)~Ь((вл—^с)> (16.6) где tSB — температура поверхности s области /, вызванная источниками тепла в этой области. Если мощность источников тепла в области /' равна Ру, то разности темпе- ратур в правой части равенства (16.6) можно представить и виде tjn— 1$п = Рвн} Р1< ^вл—(c = ^scy Р]> (16.7) где RBtlj — внутреннее тепловое сопротивление области /, Rsej — тепловое сопротивление потоку между поверхностью области s и внешней средой. Температуру фона можно найти как с помощью (16.5), так и в иной более простой форме О;ф = ^/ф—(с = ДфуРф, Рф = Р—Р), (16.8) где Рфу — тепловой коэффициент фона для области j, Р — общая мощность источ- ников в устройстве. На основании (16.3), (16.6) — (16.8) можно записать tj~ tc = Р/ф (Р-₽;) + (/?,Оу^/?вн>) Pf (16.9) Для того, чтобы лучше уяснить физический смысл коэффициентов Fуф, RSCj и Рви/. рассмотрим примеры. На рис. 16.4 схематически представлено устройство, внутри которого вы- делена область /, последняя может представлять собою отдельный блок, деталь, Функциональный узел. Пусть источники энергии в области / выключены, а в остальных частях устройства действуют, т. е. Ру = 0, Рф =# 0. Тогда в рассмат- риваемой области под влиянием источников энергии мощностью Рф установится температурное поле. Это температурное поле будем называть температурным фоном устройства. 371
При анализе теплового режима электронной аппаратуры используют прия? цип местного влияния, который можно сформулировать так: всякое возмущение температурного поля иосит локальный характер. Например, отдельные кон- структивные элементы, как правило, существенно изменяют температурное поле только в той области, где они расположены; на значительном отдалении от этой области геометрические и физические особенности элементов мало влияют иа характер поля температур. На основании принципа местного влияния можво утверждать, что температурный фон устройства ие зависит от применяемых в устройстве деталей и способа их монтажа, поэтому мощность активных источ- ников тепла можно считать равномерно распределенной по некоторой зоне (на- гретая зона), где расположены детали. Экспериментально температурный фон устройства можно найти следующим способом. В исследуемый блок в область / монтируется рабочий спай дифференци- альной термопары, второй спай которой находится в окружающей среде Рис. 16.5. Тепловые характеристики фона блока в зависимости от Р (а), Рф (б), Р/ (в). (рис. 16.4, а); все блоки, кроме исследуемого, работают. В стационарном режиме измеряют разность температур (^ф — tc) и соответствующую этому фону мощ- ность Рф. Аналогичные измерения производят для любого другого значения Рф и строят зависимость (16.8), которую будем называть тепловой характеристикой фона устройства (рис. 16.5, б). Предположим теперь, что в аппаратуре действуют источники тепла только в области /, тогда температурные перепады (/л — /5Л) и (/,л — tc)> фигурирую- щие в формулах (16.7), могут быть найдены экспериментально. Возможная схе- ма опыта представлена иа рис. 16.6 для случая, когда в качестве области / вы- брана отдельная деталь (мощный транзистор, навесная деталь, модуль и т. д.). Остановимся теперь на понятии внутреннего теплового сопротивления отдель- ной детали, определение этой величины дано формулой (16.7); RbhJ— (tja— tsa)/P 372
Внутреннее тепловое сопротивление мало зависит от условий работы детали и является ее параметром. Значение Двн некоторых диодов и триодов приведено в табл. 16.4. Таблица 16.4 Тип прибора <W„on- °с «вп- *'Вт П601-П602 85 2,0 П214-П216 П201-П203 100 3,5 П217 П4А 90 2,0 П210Б-П210В П207-П208 85 0,6 П209Б-П210Б(В) П209-П210 85 1,0 Д242-Д243 Д214-Д215 175 1,5— 4,0 КД202-КД205 Д202-Д205 175 - 0,88—2,31 Диодные сборки ИДМ-111-71 175 60 Транзистор МП42Б МП14А 175 50—65 50—75 Внутренние тепловые сопротивления некоторых типов микромодулей эта- жерочной конструкции приведены в [14]. Рис. 16.6. Возможные схемы монтажа термопары на поверхности электронных блоков. В табл. 16.5 приведены значения внутренних тепловых сопротивлений ин- тегральных схем. Тепловое сопротивление измерялось между р — п переходом и корпусом интегральной схемы. Таблица 16.5 Параметры корпуса и кремниевой пластины Тепловое сопро- тивление, К/Вт Плоский корпус 6,35x6,35, кремниевая пластина 1,27x1,27 Корпус ТО-5 120 а) кремниевая пластина 1,27x1,27 90 б) кремниевая пластина 0,63 X 0,63 Схемы 1 ДБ 334А 220 а) пластмассовый корпус 245—290 б) металлический корпус 110—160 Схема 3350Б 145—175 Схема МИС-1 34 16.4. Методика расчета теплового режима ЭВУ Основные зависимости. В ЭВУ выделяется область j, которая ограничена поверхностью детали или функционального узла и температура tj в этой области рассчитывается по формуле (16.9). Задача сводится к определению параметров Rsej и RBBj- Можно показать, что величина Р]ф мало зависит от положе- 373
ния области /, поэтому в первом приближении будем обозначать ее Р^ф = F$, а параметр /?Вн> по определению является параметром прибора, что также поз- воляет опустить индекс j. Конкретный анализ теплового режима различных ЭВУ показал, что справедливо неравенство Кф (P-P}) + P,Rm> Rscj Учитывая указанные особенности, запишем формулу (16.9) в виде tj-tc = P<b(P-Pj)+R™Pr (16.10) Значение внутреннего теплового сопротивления следует взять из табл. 16.4 и 16.5, что сводит задачу определения tj к расчету только одного параметра Рф. Коэффициентный метод расчета перегревов. В настоящее время разработаны относительно простые (так называемые коэффициентные) методы расчета тем- пературных полей электронных устройств различных классов. При использо- вании этих методов искомый перегрев О в устройстве заданного класса рассчи- тывается по формуле: О = #оПйг, (16.11) п где ki — поправочные множители; О0 — перегрев для типичного устройства рассматриваемого класса с фиксированными значениями параметров. Способ расчета параметров О0 н ki показан ниже. Результаты расчетов проверялись экспериментально и оценивалась погрешность 6 расчета по формуле 8 = - 100%, (16.12) ‘8;— ‘С где t3j, tpj — температура в точке (области) j, найденная экспериментальным и расчетным способами; tc — температура среды, окружающей аппаратуру. На основании расчета 6 для значительного числа опытов составлялась ги- стограмма погрешностей; как правило, распределение погрешностей подчинялось нормальному закону- Средняя квадратическая погрешность о в различных клас- сах устройств разная, но примерно соответствует следующим значениям: для корпуса о ж 8%, для нагретой зоны a ж 15%; для максимальных значений температур а х (15 — 20)%. Например, пусть = 50° С, t3] = 45° С, tc = 20° С, тогда 6 = _2Q 100 = 20%; абсолютная погрешность при этом равна — t9j = 5° К- Такая точность является вполве удовлетвори- тельной для технических целей. Дальнейшее увеличение точности связано с большей детализацией и усложнением расчета и не всегда бывает оправданным. Исследования показали, что в рассматриваемых задачах возможно снизить по- грешность примерно вдвое, но громоздкость расчета и количество исходных па- раметров увеличиваются примерно на порядок, а общность метода значительно снижается. 16.5. Средняя температура герметичного или пылезащищенного корпуса прибора Так как рассматривается рассеяние энергии через весь корпус, то в формуле (16.10) следует принять Pj — 0, т. е. <к-(С = бк = /?кР, (16.13) где (?к — значение коэффициента Рф для корпуса. Ниже изложен коэффициент- ный метод расчета средней поверхностной температуры корпуса в форме парал- лелепипеда, находящегося в условиях естественного теплообмена со средой. коэффициентный метод расчета. Исходными данными являются следующие величины: Р — мощность действующих в устройстве источников тепла (Вт); Z-t, Д2, h — габариты устройства (м); е — степень черноты поверхностей, уча- ствующих в лучистом теплообмене; t0 — температура среды; И — давление воздуха, окружающего устройство (Па). 374
Перегрев корпуса относительно температуры окружающей среды опреде- ляется по формуле ^K^^pK^sktkekH, (16.14) Здесь каждый нз сомножителей правой части представляет собой функцию од- ного аргумента, а именно: Фрк=б (^удкК ka = ks(SK}, kt = kt(tc), ks = ke(i), kH = kN(H), (16.15) где SK площадь поверхности корпуса, м2; Рудк — удельный тепловой поток с наружной поверхности корпуса, Вт/м2. Рнс. 16.8. Графики для расчета среднего перегрева Оке корпуса при заданном ат- мосферном давлении. Рис. 16.7. Графики для расчета среднего перегрева Оке корпуса при заданном атмо- сферном давления. Значения величин SK и Рудк определяется по следующим формулам: SK = 2[L1L2+ft(Ll4-t2)ji pyjlK=Z.> (I6,16) 'J К Для расчета входящих в формулу (16.14) параметров (перегрева и коэффи- циентов kv ke, kH) построены графики (рис. 16.7 и рис. 16.8). Графики на рис. 16.7 построены для диапазона изменения давления Н = 4-10* — 2-106 Па а графики на рис. 16.8 для давления Н = 7-102 — 4 . 10* Па. Функция k, оп- ределяется по одной из следующих формул: 3 ‘ для Я = 4-10*-г 2 • 105 Па kt = 1,09 — 0,45 . 10~2 /с; (16.17) для И = 7 • I02 — 4 • 10' Па kt = 1,12 — 0,6 • 10~2/с. (16. 18) Функция kt справедлива при температуре среды 0 < /с < 60° С. 375
Порядок расчета температуры перегрева корпуса прибора. 1. По формуле 16.16 вычисляем площадь поверхности корпуса и значение удельного теплового потока Руди- 2. В зависимости от значения давления Н по графикам рис. 16.7 или рис. 16.8 определяем значения параметров Ор„, fes, feg, few, по формуле (16.17) или (16.18) значение kf, 3. По. формуле (16.14) рассчитываем искомый перегрев О„. Температура кор- пуса iK определяется по формуле <и = 0к+<еСС). (16.19) Пример 16.1. Определить температуру корпуса ЭВУ, имеющего следующие размеры: длина = 0,176 м, ширина Lt = 0,095 м и высота й = 0,072 м. Корпус выкрашен эмалевой краской (степень черноты корпуса е <= 0,9). Давление среды, окружающей устройство, нормальное; температура среды ta = = 20° С. Мощность источников тепла равна Р = 16 Вт. Решение. 1. Определяем площадь S„ наружной поверхности корпуса: S„ = 2 [0,176-0,095 +0,072 (0,176 +0,095)] = 0,0724 м2. 2. Рассчитываем удельный тепловой поток с наружной поверхности корпуса: Руяк= +0724 = 221 ВТ/М’' 3. Давление среды Н = 106 Па больше 4 • 104 Па, поэтому при определении перегрева корпуса Орк и коэффициента ks, k(, ke и необходимо воспользоваться графиками рис. 16.7 и формулой (16.17). При этом Орк = 21,9К; fes=0.93; fet = l,0; fe8=l,0; fe„ = l,0. 4. Определим перегрев корпуса ф„: О„ = 21,9-0,93-1.0-1,0-1,0 = 20,4 К. Б. Определим температуру корпуса tK ЭВУ /„ = 20,4 + 20 = 40,4 *С. 16.6 . Средняя поверхностная температура нагретой зоны электронного вычислительного устройства в герметичном корпусе*1 Расчет средней поверхностной температуры зоны разработан для устройств Группы Айв. Нагретые зоны, изображенные на рис. 16.2, заменены их тепло- выми моделями рис, 16.9. При этом условно введена горизонтально (рис. 16.9, а) и вертикально (рис. 16.9, б) ориентированная нагретая зона. Если в реальном устройстве боковые зазоры между поверхностью зоны и корпусом вначительно больше верхних и иижних, то этот случай нужно отнести к верти- кальной ориентации приведенной нагретой зоны. Если верхний и нижний зазоры больше боковых, то отнесем такие устройства к устройствам с горизонтально ориентированной нагретой зоной. Представим разность температур (te — tc) между поверхностью зоны в средой в виде ta tc — (t3—/„)+(/„—(16.20) •) Здесь я в дальнейшем речь идет как о собственно герметичном корпусе, так- и о корпусе в пылезащитном исполнении. 376
Второе слагаемое в правой части (16.20) может быть вычислено по формуле (16.19), что позволяет свести задачу к расчету Л1эк —(э—(к- (16.21) Исходными данными для расчета являются: геометрические параметры кор- пуса (Lt, Lt, Л) и нагретой зоны устройства, мощность Р действующих в ием ис- точников тепла, степень черноты внутренней поверхности корпуса ек и зоны е3, температура среды tc, давление газа Н в устройстве, температура /и корпуса. Разность температур Д/ак определяется по формуле Л^зк = Д^з kl ^кэ ^ht/l ^гп (16.22) где каждый из сомножителей правой части является соответственно функцией одного аргумента РуДа, I, fea, h, hxH, en, tk, H. Размер / основания приведенной на- гретой зоны Z = VI77^ м, (16.23) где Lt н Li — размеры стороны кор- пуса нагретой зоны (в м), параллель- ной основанию. Объемный коэффициент заполнения k3 устройства Аа = Уд/Уа, (16.24) Рве. 16.9. К расчету нагретых зон. где Уд — объем, занимаемый деталями, шасси или платами; Уа — объем пусто- го корпуса устройства. Высота hx воздушного зазора связана с высотой h устрой- ства зависимостью й1=й(1-Л3)/2. (16.25) Мощность удельного теплового потока РуДа с поверхности Sa нагретой зоны равна Рудз=-Г-. Sa = 2(2Zh*8+P). (16.26) ‘-’а Приведенная степень черноты еп равна еп — ек ®з. (16.27) где ек — степень черноты корпуса; е3 — степень черноты зоны. Для определения входящих в формулу (16.22) параметров построены расчет- ные графики. На рис. 16.10 представлены графики для диапазона изменения давления Н = 4-104 — 2 . Ю5 Па н высота устройства h = 0,2 4- 0,6 м, иа рис. 16.11 для Н = 4 104 — 2 • 105 Па и h = 0,06 -j- 0,25 м и на рис. 16.12 для Н = 7 • 102 4- 4 • 104 Па и h = 0,2 4- 0,6 м. Буквы г, в на графиках означа- ют соответственно горизонтальное и вертикальное расположение шассн. Функция k|R определяется по одной из формул: 1) для Н = 4 • 104 — 2 - 105 Па kiit= 1,16-0,4. IO"2 tK, (16.23) 2) для Н = 7 • 10» — 4-104 Па kiK = 1,24 - 0,57- 10-s/K. (16.2D) Последние зависимости справедливы при температуре корпуса 10 < tK < < 100° С. Для расчета Д/Зк необходимо по формулам (16.23) — (16.27) опреде- лить значения аргументов, затем по графикам в зависимости от величины дав- ления Н и высоты устройства h (рнс. 16.10 — 16.12) и формуле (16.28) или (16.29) найтн значения функций Л, и, наконец, по формуле (16.22) рассчитать 377
Рнс» 16.10. Графики дла расчета перегрева Рис. 16.11. Графики дла перегрева Д/вк Aits средней поверхностной температуры средней поверхностной температуры нагре- нагретой зоны над корпусом при опреде- той зоны над корпусом при определенном ленном атмосферном давлении, атмосферном давлении. Рис. 16.!2S Графики для расчета нерегрева Д/«к средней поверхностной температуры нагретой зоны над корпусом при определенном атмосферном давления. 378
искомый перепад температур Д/зк. Температура нагретой зоны определяется по формуле (16.21) /8 = Д/зи + *к- (16.30) Пример 16.2. Определить поверхностную температуру ta нагретой зоны уст- ройства. Конструкция устройства схематически изображена иа рис. 16.2, а. На- гретая зона представляет собой 3 горизонтально ориентированные платы (т = <= 3), толщиной 1,5 мм (hn = 1,5 мм). На каждой плате расположено 12 микро- модулей по оси х (тх = 12) и 6 микромодулей по оси г (mz = 6). Размеры мпкромодуля: высота Лм = 8,0 мм, сторона квадратного основания (м= Ам = = 11 мм. Габариты нагретой эоны: длина Lx = 0,156 м, ширина Lz = 0,075 м и высота Ly = 0,050 м. Нагретая зона помещена в герметичный корпус. Раз- меры корпуса и эксплуатационные условия устройства приведены в примере 16.1, там же получено значение температуры tK корпуса ЭВУ (tK = 40,4° С). Давление Н внутри устройства нормальное. Степень черноты поверхностей нагретой зоны равна 0,9 (е3 = 0,9); Р = 16 Вт. Решение. 1) Определяем объем пустого устройства Va = 0.176.0,095-0,072= 12.0-10~' м3. 2) Находим объем Уд, занимаемый монтажными платами и модулями Vn = mhn Lx LI+mmxmIhM ll, Ид=3-1,5.10-3.0,156.0,075+3.12.6.8.10-3.(Ц.10-3)2 = 2,62.}0-’ ма. 3) Объемный коэффициент заполнения устройства 2,62-10-4 ka= ------— = 0,218. 3 12- О-4 4) Воздушные зазоры между нагретой зоной и корпусом устройства по осям S Ь» «Г 11 II II f г ю 1 Ю | *= Г и 0,176—0,156 = =0,010 м; 2 0,095 — 0,075 = =0,010 м; 2 0,072—0,050 : ’ = 0,011 М. 2 Воздушные зазоры hx, hz и hy примерно одинаковы по величине, но так как монтажные платы ориентированы горизонтально, то естественно принять гори- зонтальную ориентацию приведенной нагретой зоны. ____________ 5) Размер основания / приведенной нагретой зоны I •=> 3/6,176- 0,095 = = 0,129 м. 6) Найдем высоту воздушного зазора ftj между приведенной нагретой зоной и корпусом hi = 0,0282 м, 7) Отношение высоты воздушного зазора (ftj к размеру основания (/) при- веденной нагретой зоны равно 0,219. 8) Определим площадь поверхности приведенной нагретой зоны и РуД8 S3 = 2 (2-0,129-0,0157 4-0,1293) = 0,0412 м2, Р_п 8 = --О- = 389 Вт/м3. уда 0,0412 9) Приведенная степень черноты еп = 0,9.0,9 = 0,81. 379
10) Давление в устройстве Н = 10^ Па больше 4 • 104 Па и ft =• 0,075 < < 0,2 м, поэтому при определении значений функций ft, воспользуемся графи- ками рис. 16.11 Д;3 = 28,0К; feAe=1.03; kht/l ~ kt = 1,0; ‘к ft; =0,97; ЛЛ=0,98; е =1>0; лр ftw = l.o. 11) Находим средний перегрев поверхности зоны по отношению к корпусу Д/зк и среднюю поверхностную температуру /3 нагретой зоны Д1ЗК = 28,0-0,97-1,03-0,98-1-1-1-1 =27,4 К; /3 = 27,4 + 40,4 = 67,8° С. 16.7. Тепловой режим устройств с герметичным и перфорированным корпусом Существующие методы расчета тепловых режимов устройств групп А, Б и В учитывают многочисленные параметры, связанные с особенностями их кон- струкции. Пренебрегая зависимостью температуры устройства от некоторых Рнс. 16.13. К расчету электронных устройств группы Б. менее существенных параметров, можно ис- ключить различия между отдельными метода- ми, правда, ценою снижения точности. Можно рекомендовать следующую единую схему рас- чета температур в устройстве всех трех групп ие только с герметичным, но и с перфориро- ванным корпусом. При этом средняя квадра- тичная ошибка расчетов не превышает о « 15%. 1. Находим размеры нагретой зоны. Для групп А, Б размеры нагретой зоны Lx, Ly, Lz совпадают с размерами параллеле- пипеда, окружающего нагретую зону (рис. 16.2, б, 16.13). Для группы В Lx н Lv — размеры шасси, a Lz = Lz определяется по формуле L? = = ЛУд/Уа, где Л, Vn, Уа — размер корпуса устройства в направлении оси г, объем всех деталей и объем пустого устройства. 2. Находим поверхность нагретой зоны для всех групп •$з — 2(Lx Ly-\-Ly Lz-\-Lz Lx). 3. Вычисляем удельную мощность на единицу поверхности нагретой зоны 4. Рассчитываем эффективный зазор между платами ft; для устройств групп А, В — Ь = 0, для устройств группы Б — Ь определяем по формуле Ум 7-ж l*z Ь = Ьр- 6 = 6П + Ум 7-ж Lz где 6р — реальный зазор между платами, 6П — толщина монтажной платы, Ум — объем всех функциональных узлов или навесных деталей на плате. 5. Находим коэффициент перфорации ЭВУ Кп. Для устройств групп А, Б и В с вертикальным шасси , So mtn ka= —ё— 880
где So mtn — меньшее из двух значений площадей отверстий: в нижней или верх- ней части корпуса ЭВУ, Sa — площадь основания устройства (дна). Для ЭВУ группы В с горизонтальным шасси So min kn=~T~' ° а где So mtn — меньшее из трех значений площадей отверстий: в нижней, верхней части корпуса аппарата или в шасси. Рис. 16.14. График зависимости средиеобъамиого пере- грева нагретой зоны от множителя учиты- вающего ширину эффективного зазора между **- тами. Рис. 16.15. График зависимости среднеобъемиого пере- грева нагретой зоны от коэффициента перфорации е, У 6. Рассчитываем значение среднеобъемного перегрева нагретой зоны’’ по отношению к окружающей среде: Фу = Фр hb в, где Фр = Фр (Руд в) — множитель, учитывающий зависимость перегрева от удельной мощности (рис. 16.14, a); kb = kb(b) — множвтель, учитывающий зависимость перегрева от ширины эффективного зазора между платами (рис. 16.14, б); а = a (kn) — множитель, учитывающий зависимость перегрева от коэффициента перфорации (рис. 16.15) (для герметичных устройств fen = 0). 7. Рассчитываем максимальный перегрев (приблизительно в центре на- гретой зоны; в ЭВУ группы Б максимум парегрева смещается до высоты 0,8 Lx): для устройств группы А и Б Фтах~Ь2Фу; для устройств группы В Фтах~Фу, 8. Определим минимальный перегрев на поверхности зоны! для ЭВУ групп А, Б—©min ~ 0,7 Фу, для ЭВУ группы В — Фт,п~0,9фу, Эта методика неприменима к расчету аппаратуры, фуиционирующей в условиях невесомости и пониженного давления. *> Этот перегрев для всех трех групп равен среднеповерхностному перегреву всех твердых элементов нагретой зоны (детали, шасси или платы, элементы мон- тажа и т. д.). **’ Имеется в виду не собственный, а только наведенный (фоновый) перегрев в центре зоны, вызванный всей совокупностью источников тепла. 381
16.8. ЭВУ группы В со сквозной принудительной вентиляцией Тепловая модель устройства группы В, как и прежде, может быть разделена на корпус и нагретую зону. Корпус имеет форму параллелепипеда, в противо- положных гранях которого вмонтированы устройства для подвода и отвода воз- духа. Внутри корпуса, приблизительно на равном расстоянии от дна и крышки, расположено шасси, с обеих сторон которого находятся детали. Де- тали и шасси составляют нагретую зону ЭВУ (рис. 16.3, а). Шасси делит устрой- ство на два отсека. Для увеличения эффективности общей вентиляции ЭВУ за- зоры между деталями и стенками корпуса не должны быть больше зазоров меж- ду деталями внутри нагретой зоны. Исходными данными для расчета являются следующие величины: 1) геометрические размеры корпуса: Ц и — длина и ширина основания (м); h — высота (м); 2) геометрические размеры нагретой зоны, определяемые конструкцией устройства; 3) суммарная мощность Р источников тепла, действующих в устройстве (Вт); 4) tc — температура среды (° С); 5) 0Вх = /Вх — tc — перегрев воздуха, входящего в ЭВУ, К; 6) G, Gp — объемный (м3/с) и весовой (кг/с) расходы воздуха. Перегревы нагретой зоны, корпуса и воздуха можно оценить по формулам: &з — /) вх ~г Т7., Р, 0пх -|- Рк Р, (Ib.ol) О в — ®вх + P-9SKO„ 2-]03 Gp где коэффициенты Р3, Лк и FK определяют из следующих зависимостей: 1 510-4 Г SK 1 „ Рз = о + г 1 + 7 , п | . О К/Вт, Озв S3B Gp L (1,7 4-0,1 азв) ^зв J J FK = 3,8-10-4/Gp, Лн=0.75. (16.32) Величина S3B равна сумме площадей 5Ш и Sj теплоотдающих поверхностей шас- си и расположенных на нем деталей S3B = sw+ 2 $ i' Siu —I1I2— 2 (16.33) /=i i=i и Z2 — длина (в направлении потока) и ширина шасси; A Sy — площадь ос- нования /-й детали; т — число деталей в отсеке; SK — площадь поверхности корпуса устройства. Коэффициент теплообмена от поверхности зоны к потоку воздуха азв может быть вычислен по формулам азв = 0,б1/ ° - , Вт/м2 К; К3 = Уд/Уа, Т ‘ср ‘ у (1----'гз1 где G = (1/р) Gp — объемный расход воздуха, м2/с; Zcp — средняя длина пути воздуха, омывающего деталь; Еу — площадь поперечного сечения корпуса уст- ройства в направлении, нормальном к потоку; Уд и Уа — объемы деталей и корпуса устройства. Если длина пути потока воздуха, омывающего деталь /, равна Zy, а площадь омываемой поверхности — Sy, то для п деталей /ср= 2 Ч Si I 2$Л (16.33а) ,= 1 / ,= 1 Для ориентировочных расчетов следует иметь в виду, что наиболее вероят- ное значение азв = (20 -г 40) Вт/м2 К- 382
16.9. Внутренняя принудительная циркуляция воздуха в ЭВУ Схематическое изображение тепловых моделей конструкций устройств с внутренним перемешиванием воздуха показано на рис. 16.16. Перемешивание воздуха осуществляется малогабаритным вентилятором, который помещается либо внутри корпуса устройства, либо вне его. Нагретая зона состоит из шасси и закрепленных на нем детален (устройство группы В). Шасси практически за- нимает все сечение корпуса устройства и делит его на два отсека, по которым движется воздух. Корпус устройства герметичный, и его температура может быть рассчитана по формуле (16.14) с помощью графиков рис. 16.7 и 16.8. h_ $ а Рис. 16.16. Схемы тепловыч моделей. Рассмотрим метод расчета средней температуры нагретой зоны указанных устройств. Исходными данными для расчета являются следующие величины: 1) геометрические размеры корпуса: Lj и Ls — длина и ширина основания (м), h — высота (м); 2) геометрические параметры нагретой зоны, определяемые конструкцией устройства: lt — размер шасси вдоль воздушного потока (м), /2 — размер шас- си поперек воздушного потока (м); 3) Р — суммарная мощность всех источников тепла, действующих в устрой- стве (Вт); 4) tH — температура корпуса (° С); 5) еп — приведенная степень черноты нагретой зоны, определяемая по фор- муле (16.27); 6) G — объемная производительность вентилятора (м3/с). Разность температур Д/3 между нагретой зоной и корпусом определяется по формуле: О < Руд < 500 Вт/м2, Д/а = /3—/н = 0.046 Руд kt fee kw fe(1 fe,2 kh feK fes. ,16.34) Каждый сомножитель правой части формулы (16.34) является функцией одного из аргументов, которые перечислены ниже: fe3 — коэффициент заполнения, определяемый по формуле (16.24), S3 — площадь реальной развитой поверхности нагретой зоны, равная сумме площадей поверхностей всех деталей и шасси, формула (16.33); Руд = Р/$я — удельный тепловой поток с поверхности нагретой зоны (Вт/м2); w — средняя скорость вы- нужденного потока воздуха (м/с) щ = G/F, (16.35) где F — среднее значение площади поперечного сечения воздушного потока, связанное с объемом V и длиной /3 устройства в направлении воздушного потока зависимостью F *= V/21^ (16.36) 383
Для определения функций fe; построены графики (рнс. 16.17). Для того, чтобы рассчитать температуру нагретой зоны (3, необходимо найти значения аргументов РуД, w, fe3, S3/(/1/2), затем по графикам рис. 16.17 опреде- ляем значения функций kt, после чего по формуле (16.34) вычисляем перегрев зоны по отношению к корпусу Д/зк и искомую температуру по формуле: ^з = ^к4*Д^зк- (16.37) Относительная погрешность рассчитанных значений перегревов нагретой зоны по сравнению с экспериментально полученными данными порядка 20%. Рис. 16.17. Графики для расчета перегрева Ala средней поверхностной температуры нагретой зоны относительно корпуса. Пример 16.3. Рассчитать температуру t3 нагретой зоны ЭВУ, размеры кото- рого равны Ц — 460 мм, L2 = 365 мм и Л = 200 мм. Шасси ориентировано горизонтально в средней части устройства и занимает все его сечение. Коэффи- циент заполнения fe3 = 0,086. Все поверхности имеют степень черноты е = 1=1 0,9. Давление внутри и снаружи устройства нормальное, температура кор- пуса tK = 59,6° С. Поверхность нагретой зоны S3 = 0,833 м2. „Производитель- ность вентилятора G = 1,4-10~я м3/с. Мощность Р рассеиваемой ЭВУ тепловой энергии равна 300 Вт. Решение: 1. Определяем удельный тепловой поток Руп = = 360 Вт/м2. УА 0,833 384
2) Находим объем корпуса устройства Va = 0,46-0,365-0,20 = 0,0336 м3. 3) Вычисляем среднее значение площади поперечного сечения воздушного потока по формуле (16.36) 4) Рассчитываем среднюю скорость вынужденного потока воздуха по фор- муле (16.35) 0,0140 ____ ш = ‘7775777 = 6,383 м/с. 0,0365 ' 5) Вычисляем приведенную степень черноты по формуле (16.27) еп = 0,9-0,9=0,81. Ss 0,833 , „ 6) Находим отношение —— = п =4,96. <2 0,46-0,360 7) Определим значение функций kt по графикам рис. 16.17. fej = 0,98; iw=l,03; Ц = 0,985; feK = 0,75; fe8 = l,0; fe(1 = l,4; feA = l,23; fee = l,13. 8) По формулам (16.34) и (16.37) рассчитываем Д/8 и Z8: Д/8 = 0,046-360-0,98-1,0-1,03-1,4-0,985-1,23-0,75-1,13 = 24,2 К, /3 = 59,6 + 24,2 = 83,8* С. 16.10. Принудительно вентилируемые стойки Стойка шкафного типа—многоблочное устройство, в котором несколько бло- ков расположены один над другим в общем корпусе. Схематическое изображение типичных конструкций стоек приведено на рис. 16.18. Число блоков может быть различным — от 2-х до 5. Во всех конструкциях стоек можно выделить следующие общие элементы: 1 — корпус, 2 — блоки, 3 — шасси, 4 — межблочные пере- городки; 5 и 6 —раздающий и собирающий отсеки; 7 — радиодетали. Ниже рассмотрены стойки с числом субблоков в каждом блоке ие больше двух. Вентиляция стоек может быть вытяжной нли приточной, централизованной или с последовательным распределением воздуха по блокам. Отдельные шасси стойки и смонтированные на них радиодетали составляют нагретую зону. Усло- вимся, что шасси и смонтированные на нем радиодетали образуют две нагретые воны, расположенные по обе стороны шасси. Для расчета средних температур нагретой зоны необходимо знаты 1) геометрические размеры корпуса; 2) геометрические размеры нагретой зоны, определяемые конструкцией ЭВУ; 3) Pt — суммарные мощности источников тепла, действующие в Z-й нагре- той зоне ЭВУ; 4) /с — температура среды, окружающей устройство (° С); 6) ®вх i — перегрев воздуха, входящего в l-й отсек К; 6) <3р — массовый расход воздуха (кг/с) через половину стойки, если каждый блок устройства имеет две нагретые зоны. Перегрев :-й нагретой зоны можно определить по формуле: ^з( = Ор, fefr fee ksm , ksni ks kb (16.38) I I l КН I 8» где = (/’()! fefr. = fefr (Фвх i)l fe0 = fe0(Gp)I feFt=feF(P{)| (16.39) fe< =fe;(Zol)> kg =kg (S8Hf), I khI кн ks , — k$ (Зал()1 kg = kg (SEj)] fei = fe:(/c). ent ал a: a 385
Значения аргументов функций (16.39) определяют по следующим зависимостям: 1в1 — средний определяющий размер радиодеталей в Лй нагретой зоне опреде- ляется по формуле (16.33 a), Ft — площадь поперечного сечения корпуса в i-й нагретой зоне определяется по формуле Ft^FyiU-Vju/Vi), (16.40) где Fyt — площадь сечения пустого i-ro корпуса в направлении, нормальном Рис. K.I8. Типовые варианты конструкции стоек эле тронных устройств. излучающей f-й нагретой зоны равна поверхности, натянутой на зону; Ssi — площадь теплоотдающей поверхности Z-й нагретой зоны равна сумме теплоотда- ющих поверхностей радиодеталей и шасси. Для нахождения функций (16.39) построены две серии графиков на рис. 16.19 и рис. 16.20. Функции , fes , kt и feo представлены в виде фор- нх кн зл мул. Выбор той или иной серии графиков для расчета зависит от того, в каком диапазоне лежат значения величин Gp, S3, F. Графики рис. 16.19 получены для следующих значений параметров: Pt = O~ 400 Вт, /ог =0,02 4- 0,08 м2; Овх = 0 4- 50 К; Ft = 0,005 4- 0,025 м2; Sa/= 0,1 4-0,4 м2; Sgjrf = 0,07 4-0,21 м2} Gp =0,004 4- 0,022 кг/с; /о=0 4- 70° С. SKH, = 0 05 4- 0,25 м2; Формулы для линейрых коэффициентов имеют вид: k„ =0,994+0,0141 dHX: kr = 1,09—0,6 5— их ни *( = 1,0167—0,667-10-? ic (16.41) ks =1,0892—0,615 5ЗЛ зл 886
Вторая серия графиков (рис. 16.20) выполнена для следующих значений пара- метров: Pl = 0 4- 500 Вт1, 0BXi = -104-16 К; /о£ = О,О2 4- 0,14 м; Г*=0,01 4-0.09 м2; Gp=0,01 4-0,14 кг/cj «зл: =0.1 4-0,5 м2; te = 20 4- 70° С; Sai = 0,3 4- 1,3 м2. Рис. 16.19. Графики для расчета перегрева <Ъ:-й нагреюй зоны Формулы для линейных коэффициентов имеют вид: = 1,002 + 0,0378 Овх; kt = 1,0245- 1,065-10"31С k<. =1,1043 — 0,428 5зл; k<~ =1 5зл кн (16.42) Изложенный выше метод позволяет найти перегревы 03 t нагретых зон как одноблочного, так и многоблочных устройств. Прн этом расчеты для многоблоч- ных устройств ведутся последовательно по блокам. Для перехода к следующему блоку необходимо знать перегрев входящего Овх; в него воздуха. Величина 387
Obxu+u равна перегреву воздуха, выходящего из предыдущего блока, и опре- деляется по формуле: ^вх (/+!) — ^вых i = dBx l+ (16.43) где сР ~ 103 Дж/кг • К — теплоемкость воздуха. Пример 16. 4. Рассчитать тепловой режим нагретых зон нижиего (1-го) и сле- дующего за ним (2-го) блоков четырехблочной стойки. Радиодетали в каждом блоке располагаются иа шасси, смонтированных на направляющей раме. Кон- *« 'fi 4* /,2 \0 0,8 ,н' 0,6 05 0,01 0,03 0.05 0,07 0,03 0,11 0,136т О' К Kile О Рис. 16.20. Графики для расчета перегрева OaZ-й нагретой эоны. 80 20 200 400 структивное оформление блоков таково, что можно рассматривать каждый из них состоящим из двух отсеков (в каждом по одной нагретой зоне). Источники тепла действуют только в нагретых зонах первого и второго блоков. Мощности их в каждой нагретой зоне равны Pt «=> 100 Вт. Геометрические параметры I и П блоков и принятая нумерация отсеков приведены в табл. 16.6. В 1П и IV блоках источники тепла не действуют, поэтому тепловой режим этих блоков ие рассчитывается. 388
Таблица 16.6 Номер блока Номер отсека 5злГ SBi- "* Fv м- 'oi- “ 1 1 0,207 0,39 0,0624 0,0361 3 0,207 0,42 0,0616 0,0361 11 2 0,260 0,523 0,0553 0,062 4 0,260 0,500 0,0563 0,063 Температура входящего в стойку воздуха равна температуре окружающей среды /вх = tc = 28° С. Расход воздуха через половину стойки равен Gp = = 38,8 • 10~s кг/с. . Решение. 1. Определяем для 1-го отсека устройства значения функций (16.39) по гра- фвкам рис. 16.20 и формулам (16.42). *Р1 = 13,0 К} *0 = 1,П5; *<, = 0,71! *#1 = 1,0; feFt = l,09; *S =lj КН1 ^8Л1 = I *С =1,19; *31 kt =0,995. 2. Определяем по формуле (16.38) перегрев нагретой зоны 1-го отсека уст- ройства *31 = 13,0-1,0-1,115-1,09-0,71-1,0-1,02-1,19-0,995 = 13,5 К. 3. Определяем по формуле (16.43) перегрев воздуха, выходящего из 1 бло- ка. При 28,0° С теплоемкость воздуха Ср = 103 Дж/кг-К 100 ®вых1 = двх2 —0+ зв д.ю-з.^З ~2-6 К 4. Определяем для 2-го отсека ЭВУ значения функций (16.39) по графикам рис. 16.20 и формулам (16.42) Ор2 = 13,ОК; *о2=1,Ю; *с = 1,115; feFj = 1,040; kt =0,885; k<~ =1; 2 кн feo =0,995; fee =0,970} ^ЭЛ ^32 kt = 0,995. 5. Определяем по формуле (16.38) перегрев нагретой зоны 2-го отсека П блока ЭВУ *з2 = 13,0-1,1-1,115.1,04-0,885.1,0.0,995-0,970.0,995= 14,1 К. 6. Перегревы нагретых зон 3 и 4 отсеков рассчитываем так же, как и пере- гревы нагретых зон 1 и 2 отсеков. В результате получаем: *з3=13,0-1,0-1,115-1,08-0,71-1,0-1,02-1,135-0,995 = 12,8 К, &в4= 13,0-1,1 • 1,115-1,075.0,895-1,0-0,995.1,0-0,995= 15,0 К. 389
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ СТАНДАРТНЫЕ И НОРМАЛИЗОВАННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИЙ ЭВМ ГЛАВА 17 НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ЦИФРОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН Для инода и вывода символьной информации и цифровых вычислительных машинах широко применяются устройства, позволяющие фиксировать эту ин- формацию на различных носителях. В настоящее время наиболее распростра- ненными носителями информации являются перфоленты, перфокарты и магнит- ные ленты. 17.1. Перфоленты Бумажная перфолента выпускается трех марок (ГОСТ 1391—70): А — средиепрочиая, для устройств ввода — вывода систем обработки ин- формации, систем управления и передачи данных, для телеграфных аппаратов; Б — промасленная, для телеграфных аппаратов; В — высокопрочная для многократного использования в устройствах вво- да — вывода систем обработки информации, систем управления и передачи дан- ных. Ширина стандартных перфолент 17,4; 22,4; 25,0 и 25,4 мм при толщине 0,1 ± 0,008 мм. Перфолента выпускается в рулонах диаметром 180 ± 6 и 200 ± 6 мм. Перфоленты марок А и Б выпускаются белого цвета или имеют свет- лую окраску, лента марки В может по заказу потребителя поставляться любого цвета. Перфоленты всех указанных марок должны выдерживать не меиее чем пя- тидеситикратное прохождевие через типовые устройства ввода с механическим считыванием информации и стократное—с фотосчитыванием. Разрушающие уси- лии и продольном направлении для перфолент должны быть не менее 90, 80 и НО Н соответственно для марок А, Б и В. Информация на перфоленту наносится в виде отверстий диаметром 1,83 мм, образующих по длине так называемые кодовые дорожки. Кроме кодовых отвер- стий, в каждой строке перфоленты пробивается одно отверстие меньшего диамет- ра; последовательность этих отверстий образует так называемую транспортную дорожку, предназначенную для продвижения ленты и для синхронизации считы- вания информации. Форма, размеры и расположение отверстий на перфоленте установлены ГОСТ 10860—68 и приведены на рис. 17.1, а, б, в. Кодирование циф- ровой информации иа пефоленте производится в диоичио-десятичнои или иосьме- цичиой системе, а алфайитио-цифроиой—и международном телеграфном коде № 2 (МТК-2) или в семиэлементном коде ГОСТ 13052—67. Примеры кодирования в указанных кодах приведены на рис. 17.2, а, б и в. 390
12 3 OS 12 3 4 5 6 7 зхххкх> <ххх«кх> <хххкх> чххнкх> <ХХХ*Х> <ххххх> -----о-- <хххкххх> ?хххкххх> <хххкххх> <хххкххх> <хххкххх> <хххкххх> ----()---- = = = 3)-- 2,5(10,05 7С9 *ПМ " 2,5(Ю,В5 2,5(10,05 2,5(10,05 7,(210,05 tySlOjO 17,(10,05 а. 12 3 (5(78 |У^Д5 ""Г 7,62^,05 7,(210,05 135Ю,10 1O,K1Q,O5 22,(10,05 £ <хххкхххх> зхххххххх» <ххнххххх> €ХХШХХХХ> <хх><ххххх> <хххххххх> ----о------ ------ Рис. 17.1. Форма, размеры и расположение отверстий иа перфоленте по ГОСТ I086M8: а — пятидорожечная перфолента; 6 — се* мидорожечная перфолента; в — восьмндо- рожечиая перфолента. 2,5(10,05 7,5210,05 2,5(10,05 75210,05 10,1(10,05 12,710,05 38510.^ _______25,(7 0,05 3 Рис. 17.2. Кодирование информации иа перфолентах: а — кодирование цифровой инфор- мации; б — кодирование алфавитно- цифровой информации в коде МТК 2; в — кодирование алфавитно цифровой информации в коде ГОСТ 13052—67. 391
17.2. Перфокарты Перфокарты используются в качестве носителя информации в счетно-пер- форационных комплектах и устройствах ввода—вывода электронных вычисли- тельных машин. Перфокарты изготовляются нз специальной бумаги (ГОСТ а Оси строк (позиций) / Оси колонок 380 o.^. do OL-pg ______________________ 0-3 7 Дг K________________________________Of _________________ 187,3 tp,12* iiiiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii ! iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii hi и j Ji !!!!!!lllllliiiliniiilliilliiiijiiuii iniiiи I I I Illi HiiiH! InHnnRSRildinaiiZiaiHia.oaeaaaaiBinlllllllllllliaillllUuiMi1 lfii-0,05 R 0,1 тах/ 5 Рис. 17.3. Перфокарты. Форма, размеры и расположение отверстий по ГОСТ 8912—68: а — 45-колоночная перфокарта ПК-45; 6 — 80-колоночнаа перфокарта ПК-80. 7362—62), а типы, основные размеры и технические требования к перфокартам установлены ГОСТ6198—64. Перфокарты изготовляются следующих типов: ПК-45 — перфокарты 45-колоиочиые общего назначения; ПК-80 — пероокарты 80-колоиочиые общего назначения; ПС-80 — пероокарты 80-колоночные с синхронизирующими отметками] ПГ-80 — перфокарты 80-колоиочиые с зонами для графических отметок. 892
По размерам перфокарты всех указанных типов одинаковы. Поверхность и обрезы боковых сторон перфокарт не должны иметь дефектов в виде складок, неровностей или надрывов. Перфокарты должны выдерживать не менее чем 100-кратное прохождение со скоростью 17 карт/с или 50-кратное — со ско- ростью 33 42 карт/с через типовые устройства ввода без замииания и надрыва кромок. На рис. 17.3, а, б показаны перфокарты ПК-45 и ПК-80, получившие наи- большее распространение. Вертикальные ряды, образуемые цифровой сеткой, Колонки Иля Колонки, пер бык Иля вторых знаков знаков S Рис. 17.4. Кодирование алфавитно-цифровой инфор- мации на перфокартах по ГОСТ 10859—64: а — в двоичной системе по колонкам; б — в дво- ичной системе по строкам; в —• в десятичной си- стеме. отпечатанной на лицевой стороне перфокарты, называются колонками, горизон- тальные— позициями. Для правильной укладки перфокарт в колоды верхний ле- вый угол каждой перфокарты срезан. Форма, расположение и размеры отверстий в перфокартах указаны в ГОСТ 8912—68. Перфорация наносится в 45-колоноч- иых перфокартах круглыми отверстиями диаметром 3,2 мм, а в 80-колоночиых — прямоугольными отверстиями 3,2 X 1,4 мм. Согласно ГОСТ 10859—64 нанесение информации на перфокарты может про- изводиться в двоичном и десятичном кодах. Примеры кодирования не- которых символов иа перфокартах приведены на рис. 17.4, а, б, в. 17.3. Магнитные ленты Магнитные ленты находят самое широкое применение в качестве носителя информации во внешних запоминающих устройствах ЭВМ. Преимуществом маг- нитных лент по сравнению с другими носителями информации является высокая плотность записи, обеспечивающая большую информационную емкость нако- 393
пителя при сравнительно небольших габаритах, возможность многократного ис- пользования магнитной ленты после стирания ненужной информации, высокая скорость записи и считывания, минимальная стоимость хранения единицы ин- формации. Современные запоминающие устройства иа магнитных лентах имеют в среднем следующие параметры: — плотность записи (продольная) — от 20 до 100 бит/мм; — объем информации на одной ленте — до 2 • 108 бит; — скорость обмена информации —'до 4 • 108 бит/с. Магнитная лента представляет собой двухслойную композицию, состоящую из эластичной основы с нанесенным на одной ее стороне рабочим ферромагнитным слоем. Лучшей по совокупности свойств является лавсановая основа; За ней в порядке ухудшения свойств следует поливинилхлоридная, три- и диацетилцеллю- лозная основы. Рабочий слой состоит из дисперсного порошка гамма-окисла же- леза илн железо-кобальтового феррита, распределенного в связующем веществе. Рис. 17.5. Магнитная лента. Расположение и размеры дороже* по ГОСТ 12065—56. Толщина рабочего слоя —10 — 20 мкм. Магнитная лента выпускается намотанной на катушкн (ГОСТ 7704-61) или сердечники (ГОСТ 7705—61). В первом случае лента намотана рабочим слоем внутрь, во втором — наружу. Срокслужбы магнит- ной ленты в значительной степени определяется условиями ее хранения. Реко- мендуемые условия хранения — в плотно закрывающихся жестяных коробках при температуре 10—25е С и относительной влажности иоздуха 50 — 60° С. Из довольно большого ассортимента магнитных лент различного назначения в вычислительной технике наибольшее применение находит неперфорированная лента шириной 12,7 мм при толщине 33_э мкм или 55_3 мкм (ГОСТ 8303 — 62). Форма, размеры и расположение дорожек на магнитной лейте (ГОСТ 12065—66) приведены на рис. 17.5. Расположение информации на магнитной ленте ие стан- дартизовано. ГЛАВА 18 СИГНАЛЬНЫЕ И ИНДИКАТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В вычислительных машинах широко используются различные световые уст- ройства сигнализации и знаковой индикации. В настоящий справочник включе- ны лишь те из них, которые по своим электрическим характеристикам и габа- ритам наиболее подходят для ЭВМ. 18.1. Лампы накаливания Лампы накаливания — весьма распространенный элемент сигнализации. На пультах управления и сигнальных табло лампы накаливания устанавливают- ся обычно под защитными колпачками или полупрозрачными шильдиками с иад- .писями. Достоинством ламп накаливания является высокая яркость свечения и 394
небольшие габариты, основной недостаток—низкий к. п. д. и ограниченный срок службы. Основные характеристики ламп накаливания в очень большой степени зави- сят от изменения питающего напряжения. Так снижение питающего напряже- ния по сравнению с номинальным приводит к значительному уменьшению све- тового потока; при повышенном же на- пряжении питания резко сокращается срок службы лампы (рис. 18.1). Если напряжение источника, пита- ющего лампу, выше ее номинального рабочего напряжения, последовательно с лампой может быть включено гася- щее сопротивлеине R, величину кото- рого можно рассчитать по формуле: Р где U — напряжение источника пита- ния (В); С/р — номинальное рабочее на- пряжение лампы (В); Р — мощность лампы (Вт). Сопротивление нужно выбирать по рассеиваемой им мощности Plt которая определяется по выражению: Напряжение на лампе, % к номинальному Р Ш — Un) Рис. 18-1- Зависимость электрических и сне- p. = р (Вт). товых характеристик ламп накаливании от Up изменения напряжения питания: I — ток, Р — мощность, F — световой по- Для установки иа пультах, панелях ТОК, L — продолжительность горения, и табло ЭВМ пригодны миниатюрные, сверхминиатюрные и самолетные лампы накаливания. Весьма удобны также ком- мутаторные лампы, применяемые в телефонной аппаратуре. Наружный внд этих ламп показан на рис. 18.2; основные параметры приведены в табл. 18.1. Таблица 18.1 Тип лампы Номинальные величины Средняя продол- жительность горения, ч Размеры, мм, не более Тип цоколя ГОСТ илн ТУ Номер рисунка напряже- ние, В g световой поток, лм D L Лампы накаливания миниатюрные МН 1-0,068 1,0 0,068 1000 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, а МН-28 1,25 0,25 — 50 12 24 Р10/13-1 СУ3.371.309ТУ 18.2, б МН2,3-1,25 2,3 1,25 16,0 75 16 30 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, в МН2,5-0,068 2,5 0,068 — 1000 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, а МН2.5-0,15 2,5 0,15 2,3 45 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, а МН2,5-0,29 2,5 0,29 4,0 300 16 30 НП914-1 ГОСТ 2204—69 18.2, г МН2.5-0.4 2,5 0,4 9,0 15 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, а МН2,5-0,5 2,5 0,5 8,0 150 16 30 Р10/14-1 ГОСТ 2204—69 18.2, в МН2,5-0,54 2,5 0,54 7 550 16 30 1Ш9/14-1 ГОСТ 2204—69 18.2, г МН2.5-0.72 2,5 0,72 12,0 120 16 30 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, в МНЗ-0,14 3,0 0,14 3,7 6 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, а МН 3,5-0,14 3,5 0,14 3,7 45 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, а МНЗ,5-0,26 3,5 0,26 7,5 30 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, а МН6,3-0,22 6,3 0,22 8,5 1000 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, а МН6,5-0,34 6,5 0,34 17,6 150 12 24 Р10/13-1 ГОСТ 2204—69 18.2, в 395
Продолжение табл. 18.1 Тип лампы Номинальные величины Средняя продол- жительность горения, ч Размеры, мм* ие более Тип цоколя ГОСТ или ТУ Номер рисунка напряже- ние, В мощность, Вт световой поток, лм D L МНР-16 13,5 0,16 12,0 100 11 28,5 РЮ/13-1 МРТУ2 18.2, д МН18-0.1 18,0 0,10 12,0 200 11 31 Р10/13-1 СФ0.337.006 ГОСТ 2204—69 18.2, е МН26-0.12 26,0 0,12 12,0 200 11 28,5 1Ш9/14-1 ТУ 16.021-01-66 18.2, в, ж МН26-0,12-1 26,0 0,12 12,0 200 12 24 1Ш9/14-1 ТУ16.021-01-66 18.2, е, ж МНЗб-0,12 36,0 — — 100 11 30 1Ш9/14-1 СУ0.337.072ТУ 18,2, а Лампы накаливания сверхминиатюрные HGM9-60 9 0,055 1,4 300 3,2 9 — ТУ16-021-09-66 18.2, 3 НСМ9-60-2 9 0,055 1,4 300 3,2 7 — — 18.2, и НСМ10-55 10 0,05 1,0 1000 3,2 9 — — 18.2, 3 НСМ10-55-2 ю- 0,05 1,0 1000 3,2 7 — — 18.2, и НСМЮ-55-ВИ 1,0 0,055 0,7 1000 3,2 9 — — 18.2, 3 НСМ6.3-20 6,3 0,022 0,18 500 3,2 9 — — 18.2, 3 НСМ6-90 6 0,010 0,7 2000 3,2 9 — — 18.2, 3 НСМ9-60ВИ 9 0,060 1 300 3,2 9 — — 18.2, 3 HGM-12-5 12 0,005 0,002 1000 3,2 7 — — 18.2, и НСМ6,3-20-2 6,3 0,022 0,18 500 3,2 7 — — 18.2, и НСМ10-55ВИ-2 10 0,055 0,7 1000 3,2 7 — — 18.2, и Лампы накаливания коммутаторные КМ6-60 6 0,06 0,40 500 — — — ГОСТ 69-10—69 18.2, р КМ12-90 12 0,09 0,55 2000 — —. — —• — КМ24-35 24 0,035 0,90 2000 — — — — — КМ24-90 24 0,09 1,75 100 — — — —- — КМ48-50 48 0,05 2,90 1000 — — — — — КМ60-55 60 0,055 5,70 500 — — — Лампы накаливания самолетные СМЗ-0,6 3 0,6 2 200 4 15 1-2М8-1 СТУ 36—11 18.2, JK СМ-34 6—8 0,25 100 11 30 1Ш9-1 1—3—108 ТУ 18.2, р СМ-33 24 0,17 100 11 31 Р10/13-1 1—3—108 ТУ 18.2, /0 СМ-37 28 0,05 — 200 5,5 17,2 Щ6-1 1—3—108 ТУ 18.2, л СМ-28-14 28 1,4 7 200 7,0 21 2М10 СТУ. 0661 СУ0.337.093 18.2, н СМ-39 28 2,0 5 100 6,9 20 1Ш7-1 СУ0.337.036 18.2, 0 Примечание. Прочеркнутые в таблице данные ГОСТ и ТУ не нормиро- ваны. Пример записи в конструкторской документации: Лампа МН3.5-0,2: ГОСТ 2204 — 69. Лампа КМ6-60 ГОСТ 6940 — 69. Лампа HGM9-60 ТУ16—021 — 09—66. Лампа GM-39 СУ0.337.036. Рис. 18.2. Лампы накаливания: a) MHl-0,068; МН2.5-0.068, МН2.5 0.15- МН2,5-0,4; МНЗ-0,14; МНЗ,5-0,14; МНЗ.5-0,26; МНб.3-0,22; 6) МН-28; в) MH2.3-I.25; МН2.5-0& МН (2,5-0,72; МН6.5-0.34; г) МН2,6-0,29; MH36-0.12S <5) МНР-16; е). ж) МН26-0.12; MH26-0.I2-1; з) НСМ9-60; HCMI0-55; НСМ10-55ВИ; НСМ6.3-201 НСМ6-90; НСМ9-60ВИ; HCMI2-5; u) НСМ9-60-2; НСМ10-55-2; HCMI2-5-2; HCM6.3-20-2J НСМЮ-55ВИ-2; к) СМ-33; л) СМ-37; ж) СМЗ-0 6; н) СМ-28-14; о) СМ-39; л) СМ-34; р) КМб-flOj КМ 12-90; КМ24-35; КМ24-90; КМ48-50; КМ60-55. 396
397
18.2. Газосветные лампы тлеющего разряда Не менее широко в сигнальных устройствах применяют лампы тлеющего разряда. Основное их преимущество по сравиеиию с лампами накаливания — весьма малая потребляемая мощность и сравнительно высокий к. п. д. Недостат- ки — сравнительно высокий потенциал зажигания (десятки вольт) и большие габариты. Газосветные лампы могут работать как на постоянном, так и на переменном напряжении; при этом изменяется лишь потенциал зажигания и срок службы лампы. При питании лампы постоянным напряжением светится электрбд, со- единенный с минусом источника; в случае питания переменным напряжением светятся оба электрода. Газосветные лампы включают в сеть только через сопротивление, ограничи- вающее ток, протекающий через лампу до номинального значения. На рис. 18.3 приведены размеры наиболее распространенных миниатюрных газосветных ламп; основные параметры их даются в табл. 18.2. Таблица 18.2 Основные характеристики газосветных сигнальных ламп Тип лампы Род тока Напряжение зажигания не более» В Ток. мА Средняя про- должитель- ность горе- ния, ч Размеры мм» ие более Тнп цоколя по ГОСТ 2520 — 69 ГОСТ илн ТУ Номер рисунка D L ТН-0,2-1 постоянный 85 0,25 1000 9,5 34.5 1Ш9/14-1 __ 18.3.а ТН-0,3 то же 150 0,3 200 9 ,5 34,5 РЮ/13-1 18.3. б ТН-0,5 » 90 0,5 300 15,5 4 5 2Ш15/18-1 —— 18.3, в ТН-0,9 » 200 0,9 300 15.5 45 111115/18-1 ГОСТ 9005 — 59 18.3, в ТН-1 переменный 140 1.0 100 13,7 26 —— 18.3. г МН-6 постоянный 90 0,8 100 6,8 28 18.3, д ТНУ-2 то же 230 — 3 00 0,5 500 10,5 72 — СУ3.394.136 ТУ 18.3, е ТНИ-1.5 » 150 1 .0 10000 10,2 33 а* СУЗ.374.171 ТУ 18.3,ас ИН-3 > 65—85 0,2 500 7,3 27 ША3.341.001 ТУ 18.3, з ИН-6 » 140 0,15 9,5 37 ШФ3.374.003 ТУ 18.3, а ИНС-1 » переменный 65 — 95 0,2 — 1.0 1000 7,0 30 ШАЗ.34 1.004 ТУ 18.3, к Пример записи в конструкторской документации: Неоиовая лампа ТН-0,2-1 ГОСТ 9005 — 59. 18.3. Цифровые индикаторные лампы Для визуальной индикации цифр и чисел применяют газоразрядные циф- ровые индикаторные лампы, анод которых представляет собой перфорированную сетчатую пластинку, а расположенные за ним проволочные катоды выполнены в виде цифр. При подаче напряжения иа один из катодов, тлеющий разряд, воз- никающий вокруг него, высвечивает выбранную цифру. Конструктивно газоразрядные цифровые индикаторы выполняются с торце- вой или боковой индикацией. Для устройств индикации с большим количеством десятичных разрядов более предпочтительными оказываются лампы с боковой индикацией. Габариты н цоколевка выпускаемых газоразрядных цифровых индикаторов приведены на рис. 18.4. В табл. 18.3 и 18.4 даются основные параметры этих ин- дикаторов и соединение их электродов с выводами. 398
20mln 27пШ 7,3max * метки f Jвыводы луженые о,ог v Рис. 18.3. Газосветные лампы тлеющего разряда: а) ГН-0,2-1, 6) ТН-0,3: в) ТН05, ТН-0.9; г) ТН-I; д) МН-6; е) ТНУ-2; ж) ГНИ 1.5; з) ИН 3; и) ИН-6; л) ИНС-1. 899
Рис. 18.4. Цифровые индикаторные лнмпы: а) ИН1; б) ИН2; в) ИН8. 400
Таблица 18.3 Цифровые индикаторные лампы, (основные характеристики) Тяп индика- тора Наименьшее напряжение питания. В Напряжение горения, В Рабочие ток, мА Время запазды- вания горения при первом включении, О Вид знака Минималь- ное рас- стояние между осями цифр двух со- седних разрядов, мм Срок службы при нор- мальных условиях эксплуата- ции, я Номер рисунка ИН1 200 130 2,5—3,0 1 0,1. .. 9 40 1000 18.4, а ИН2 200 130 1,5—2,0 1 0,1... 9 20 5000 18.4, б ИН4 200 160 2,5—3,0 1 0,1. .. 9 33 1000 — ИН8 200 140 2,5—3,5 0,5 0,1. .. 9 20 5000 18.4, в ИН8-2 200 140 2,5-3,5 (цифры) 0,3—0,7 (запятая) 0,5 0,1... 9, запятая 20 5000 ИН12А 200 170 2,5—3,0 1 0,1.. . 9 22 5000 —— ИН12Б 200 170 2,5—3,0 (цифры) 0,3—0,7 (запятая) 1 0,1 .. 9, запятая 22 5000 ИН14 200 170 2,5—3,0 (цифры) 0,3—0,7 (запятая) 1 0,1 ... 9, две запя- тые 20 5000 Таблица 18.4 Цифровые индикаторные лампы. Цоколевка выводов Номер выводи Тип индикатора ИН1. ИН2. ИН8 ИН4 ИН12А ИН12Б ИН8- 2 ИН14 1 катод «1» катод «4s анод анод свободный анод 2 катод «2» катод «6> катод «0s катод «0s катод «0s катод «запятая» 3 катод <3» катод «8s катод «9s катвд «9s катод «2s катод «Is 4 катод «4» экран катод «8s катод «8s катод «3s катод «2. 5 катод «5? катод «9s катод «7s катод «7s катод «4s катод «3» 6 катод «6» катод «7s катод «6s катод «6> катод «5s катод «4> 7 катод «7» свободный катод «5s катод «5s катод «6s катод «5» 8 катод «8» катод «0s катод «4s катод «4s катод <7s катод «6s 9 катод «9» катод «2s катод «3s катод «3s катод катод «7s «запятая» 10 катод «0» анод I1 катод «2s катод «2s катод «8s катод «8s 11 анод катод «3s катод «1s катод «1s катод «9s катод «9> 12 — катод «5» — катод «запятая» катод «0s катод «0» 13 — анод 1 — — анод катод «запятая» 14 — катод «1s — — — — 401
18.4. Люминесцентные цифровые индикаторные лампы Основными недостатками газоразрядных цифровых индикаторов является необходимость использования для их работы сравнительно высоких напряжений н последовательное, укодящее вглубь баллона, расположение катодов, имити- рующих цифры. Первый из указанных недостатков заставляет предусматри- вать определенные меры по обеспече- нию безопасности эксплуатации, вто- рой— ограничивает угол обзора инди- катора. От этих недостатков свободны люми- несцентные цифровые индикаторные лампы, получившие и последнее время широкое распространение. По принци- пу формирования цифры или знака эти индикаторы относятся к зиакосиитеэт- рующим устройствам. Такая лампа, схематически изобра- женная иа рис. 18.5, представляет со- бой вакуумный прибор, имеющий катод прямого канала /, сетку 2 и несколько анодов-сегментов, расположенных в од- ной плоскости иа общей керамической пластинке 3. Поверхности анодов по- крыты слоем люминофора. Формирова- ние нужной цифры производится пода- чей положительного напряжения иа выбранную комбинацию анодов, для чего последние имеют определенную конфигурацию и расположение. Для улучшения равномерности распределе- ния электрического поля между като- дом и анодами расположена сетка, обыч- Рис. 18.5. Цифровая люминесцентная ннди- но выполненная в виде ряда параллель- каторная лампа (схема устройства). ных проволочек> перекрывающих по- верхности всех анодов. По отношению к катоду сетка имеет положительный потенциал. Для более четкого ограни- чения контуров формируемого знака аноды прикрыты общей металлической пластинкой (маской) 4 с прорезями, расположенными против соответствующих анодов. Маска и сетка электрически соединены между собой и имеют вывод из баллона лампы. Таблица 18.5 Тип видика- тора Номинальные характеристики Нойер ' рнсувка напряже- ние нака- ла, В ток нака- ла» нА напряже- ние анода, В ток анодов суммар- ный, нА напряже- ние сетки, В ток сетии. мА яркость свечения, нт долговеч- ность» ч ИВ-1 ИВ-2 ИВ-3 П-168 0,85 0,85 0,85 1,2 50 50 50 50 20 50 (нмп) 20 50 (имп) 20 50 (имп) 25 50 (нмп) 0,1 0,5 0,5 1,8 20 50 (нмп) 20 50 (имп) 20 50 (имп) 25 50 (имп) 3 3 3 10 280 500 500 500 3000 3000 18.6, а 18.6, б 18.6, в 18.6, г 402
0 iO, 75 max 06,5max "* s в г Рис, 18.6. Цифровые люминесцентные индикаторные лампы; а) ИВ-1; ИВ-2; в) ИВ-3; г) П-168. 403
Таблица 18.6 Синтезируе- мый знак Комбинация подключаемых анодов-сегментов ИВ-2 ИВ-3 П-168 0 3, 6, 13 2, 13, 9, 10, 5, 3 10, 9, 5, 3, 2, 13 1 12, 4 11, 9, 5 9, 5 2 11, 10, 3, 13 13, 10, 11, 4, 3 10, 9, 13, 3, 2 3 И, 10, 6, 13 10, 9, 13, 5, 3 10, 9, 12, 5, 3 4 2, 12, 4 12, 13, 9, 5 9, 5, 12, 13 5 2, 11, 6, 13 12, 13, 10, 5, 3 10, 12, 5, 3, 13 6 3, 10, 6, 13 2, 13. 10, 12, 5, 3 10, 12, 5, 3, 2, 13 7 11, 10, 4 10, 11, 4 10, 9, 5 8 2, и, io, 6, 13, 3 2, 13, 10, 9, 12, 5, 3 10, 9, 12, 5, 3, 2, 13 9 2, 11, 10, 4 12, 13, 10, 9, 5, 3 10, 9, 12, 5, 3, 13 Запятая 9 6 6 Точка — — Тире — — — Примечания к табл. 18.5 и 1£.6. Нумерация выводов катода, сетки, маски дана на соответствующих схемах (рнс. 18.6) для вида на лампу снизу. 2. Нумерация выводов соответствует номеру анода-сегмента. 3. Для всех инди- каторных ламп ключом является укороченный вывод. 4. У ламп с яркостью свечения сегментов от 100 до 200 нт отпай штенгеля (носик) окрашен в белый цвет, у ламп с яркостью от 201 до 400 нт не окрашен, у ламп с яркостью от 401 и выше—в красный цвет. Пример записи в конструкторской документации: люминесцентный вакуумный цифровой индикатор ИВ-3.031.002 ТУ. В завискмости от химического состава люминофора формируемые внаки могут быть разного цнета и различной яркости. Мощность, потребляемая люминесцентными индикаторами, весьма невели- ка — доли Вт. Габариты и цоколенка выводов некоторых типичных цифровых люминес- центных индикаторных ламп приведены на рис. 18.6. Основные характеристики и соединения электродон с выводами сведены в табл. 18.5 и 18.6. ГЛАВА 1» ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ Переключатели, используемые в ЭВМ, служат, в основном, для коммутации слаботочных цепей. Основные требования к этим переключателям следующие: — высокая надежность и долговечность; — стабильность электрических к механических характеристик] — малое переходное сопротивление замкнутых контактов; — незначительное усилие переключения. В ЭВМ применяют переключатели следующих типов: галетные, щеточные, кулачковые, перекидные (типа <Тумблер>), кнопочные, клавишные, движковые, микропереключатели. Другие типы переключателей (пакетные, ножевые и т. п.) здесь не рассмат- риваются вследствие нх ограниченного применении. 404
19.1. Галетные переключатели Выпускаемые промышленностью галетные переключатели служат для ком- мутации электрических цепей напряжением до 400 В постоянного или до 300 В переменного тока прн силе тока до 0,3 А. Разрывная мощность контактов пере- ключателей до 70 Вт. Переключатели с широкими ножами допускают токи до 3 А при разрывной мощности до 90 Вт. Переключатели изготовляются с плата- ми из высокочастотной керамики или гетинакса, в обычном и тропическом исполнении. На каждой плате по окружности расположено 12 контактных лепестков. По схеме переключений (рис; 19.1) пла- ты могут изготовляться следующих разт новидностей: — 11 положений, 1 направление; — 5 положений, 2 направления; — 3 положения, 3 направления; — 2 положения, 4 направления. Количество плат в одном переклю- чателе—от одной до четырех, при рас- стоянии между ними 8 или 15 мм. Изготовляются также переключа- тели с пятью гетинаксовыми платами при расстоянии между ними 4 мм. Момент на оси, необходимый для Рис. 19.1. Электрические схемы плат галет- вых переключателей (вид со стороны при- пайки проводов): а — плата на 2 положения и 4 направле- ния; б — плата иа 3 положения и 3 на- правления; в — плата на 5 положений и 2 направления; а — плата на И положе- ний и 1 направлеине. переключения: — для одно- и двухгалетных пере- ключателей: от 0,25 до 1,0 Н-м; — для трехгалетных переключате- лей: от 0,25 до 1,25 Н-м; — для четырех- и пятигалетных переключателей: от 0,4 до 1,4 Н-м. Галетные переключатели можно использовать на уменьшенное число поло- жений (по сравнению с максимальным). При этом ограничение числа положений производится перестановкой специального стопора в соответствующее отверстие основания переключателя. Условное обозначение галетного переключателя состоит из последовательно расположенных обозначений его характеристик, в соответствии с табл. 19.1. Таблица 19.1 Характеристика Обозначение характеристики Порядковое место харак- теристики в обозначения Переключатели галетные: пгк с керамическими платами 1 с гетинаксовыми платами пгг 1 Количество рабочих положений от 2П до 11П 2 Количество направлений от 1Н до 16Н 3 Расстояние между платами Форма конца оси: 8 или 15 4 коническая лыска не обозначается 5 прямая лыска А 5 круглая с накаткой Исполнение: Б 5 обычное не обозначается тропическое Т 6 405
Вид A 2ПМ I M2--1 Вариант А Вариант В Рис. 19.2. Гале/ные переключатели. Вид на платы со стороны монтажа. Варианты испол нения концов оси переключателя* 406
Например, переключатель с гетинаксовыми платами на 5 положений и 4 направления с расстоянием между платами 15 мм и круглой накатанной осью будет иметь обозначение: ПГГ-5П4Н-15Б. На рис. 19.2 даны чертеж общего вида четырехгалетиого переключателя, чертежи галет указанных выше разновидностей и концов осей для установки ручки. Разметка для крепления (СиЗ Со стороны конца оси под ручку) на 2рабочих положения на 3рабочих положения на 5 рабочих положений. на 11 рабочих положений Рис, 19.3. Разметка для крепления laieiHbix переключателей (инд со стороны конца осн под ручку). На рис. 19.3 дана разметка для крепления переключателей при использова нии их на полное число рабочих положений. Пример записи галетного переключателя в конструкторской документации] Переключатель ПГК-ЗП12Н-15А НИО.360.605. Запись для такого же переключателя в тропическом исполнении: Переключатель ПГК-ЗП12Н-15А-Т УС0.360.038ТУ. 407
19.2. Щеточные переключатели Щеточные переключатели служат для коммутации цепей постоянного и пе- ременного тока. Максимально допустимые электрические нагрузки на контакты переклю- чателей прн напряжении 220 В — 2 А (для переменного тока) и 0,5 А (для по- стоянного); прн напряжении 380 В — 1 А (только для переменного тока). Платы щеточных переключателей изготовляются из пластмассы. Количество плат в пе- реключателе — от одной до четырех. В отлич.не от галетных переключателей на каждой плате щеточного переклю- чателя реализуется только одно направление. Число рабочих положений: 3, 4, 5, 8, 12, 15, 23 и 24. Угол между фиксированными положениями щеток иа рабочих контактах — 15° или 30°. Переключатели изготовляются в обычном нли тропическом исполнении. Условное обозначение переключателя состоит нз последовательно располо- женных обозначений его характеристик (табл. 19.2). Например, щеточный пе- реключатель на 12 положений и три направления с фиксацией щеток через 30е в тропическом нсполнеинн имеет Следующее условное обозвачение: 12ПЗН2Т. Таблица 19.2 Характеристика Обозначение Порядковое место обозначения Число положений (число рабочих контак- тов) от ЗП до 24П 1 Число направлений (число плат) Угол фиксации щетки: от 1Н до 4Н 2 через 15° через 30* Исполнение: 1 2 3 обычное не обозначается тропическое Т 4 Момент на осн в зависимости от числа плат переключателя: — для переключателей на одну и две платы от 20 до 60 Н-м; — для переключателей иа трн и четыре платы от 20 до 120 Н-м. На рис. 19.4 приведены чертежи щеточных переключателей и разметки для их крепления. Пример записи щеточного переключателя на 12 положений и 3 направлении с фиксацией через 30° в тропическом исполнении; Переключатель 12ПЗН2Т НО. 360.600. 19.3. Кулачковые переключатели Кулачковые малогабаритные переключатели сконструированы на базе мик- ропереключателей МПЗ-1. Переключатели изготовляются в обычном и тропичес- ком исполнении. Чертеж общего вида и разметка для крепления переключателей даны иа рис. 19.5. В табл. 19.3 приведены основные конструктивные данные кулачковых пере- ключателей типа ПКМ. 408
Вид Л Переключатель на пять положений. 15° Электрическая схема, переключателей На три положения 2 о На пять положений И р j О о ° о о 6 а Рис. 19.4. Щеточные переключатели: о — переключатель б-контактный на 3 и 5 положений. 409
12,5тах Б9 max Переключатель на восемь положений. Электрическая схема, переключателей. На восемь положений. На четыре положения Рис. 19.4. Щеточные переключатели! б — переключатель 8-контактный на 4 н 8 положений. 410
12,5тах 35 max _G5max 95т ах 121 max_ Mmax 68тах Вад А Переключатель ла восемь положений в. 1Pt0P Разметка для крепления вид А Переклю ча тель На пятнадцать положений Электрическая схема переключателей. На пятнадцать положений На Восемь положений Ч 5 <Ь о о о <г о oJ О оо в Рис. 19.4. Щеточные переключатели: в — переключатель 15-контактный на 8 и 15 положений. 411
Разметка для крепления л \1 13 к На 24 положения •5>>ооЛ> “о* Электрическая схема переключателей На 23 положения На 12 /положений о R ч i гм Рис. 19.4. Щеточные переключатели: г —* переключатель 24 контактный на 12, 23, 24 положения. 412
Таблица 19.3 Вид переключателя Количество микропере- ключателей в одном блоке Размеры, мм L Z ПКМ4-1, ПКМ4-1-Т 4 69 48 ПКМ5-1, ПКМ5-1-Т 5 78 58 ПКМ6-1, ПКМ6-1-Т 6 86 66 ПКМ7-1, ПКМ7-1-Т 7 94 74 ПКМ8-1, ПКМ8-1-Т 8 103 83 ПКМ9-1, ПКМ9-1-Т 9 110 93 ПКМ10-1, ПКМ10-1-Т 10 117 100 Для всех переключателей этого типа в цепях постоянного тока при активной нагрузке допустимое напряжение 3—30 В, сила тока 0,5—4 А; при индуктивной нагрузке (при т < 0,015 с) допустимое напряжение 3—30 В, сила тока 0,5—2 А. В цепях переменного тока частоты 50 Гц при активной нагрузке допустимое на- пряжение 3—250 В, сила тока 0,5—3,0 А, при индуктивной нагрузке (cos <р>0,5), допустимое напряжение 3—250 В, сила тока — 0,5—2 А. Момент на оси, в зависимости от вида переключателя — от 10 до 35 Н-м. Пример записи обозначения кулачкового переключателя в конструкторской документации: Переключатель ПКМ4-1-Т ОЮО.ЗбО.ОЮ. ТУ. 19.4. Малогабаритные переключатели Для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока в ма- логабаритных ЭВМ могут применяться переключатели типов 2П4Н и МПН-1, чертежи общих видов которых приведены на рис. 19.6 и 19.7. 413
Я1Ь М8”0,75кл.З\ Разметка. для крепления Рис. I9.fi. Малогабаритный переключа- тель 2П4Н: а — общий аид, б — разметка для креа- Ленин. Рис. 19.7. Малогабаритный переключатель М ПН-1; общий вид; б —разметка для крепления, Разметка, отверстий. Зля контактов на печатной, плате 414
Оба типа переключателей изготовляются только в обычном исполнении. Переключатель 2П4Н имеет 2 положения и 4 направлении; переключатель МПН-1-10 положений и I направление. Для переключателей типа 2П4Н в цепях постоянного тока допустимое на- пряжение 0,5—30 В при силе тока от 1 • 10-в до 5 • 10-1 А. Дли переключателей МПН-1 при переменном токе низкой частоты допустимое напряжение 1,5—30 В при силе тока от 5 10-3 до 5 • 10-1 А. Момент переключения переключателей: 2П4Н — не более 0,15 Н • м; МПН-1 — от 0,025 до 0,12 Н • м. Примеры записи обозначения переключателя в конструкторской докумен- тации: Переключатель 2П4Н ОЮ0.360.0ЮТУ. Малогабаритный низкочастотный переключатель МПН-1 ОЮ0.602.067 ТУ. 19.5. Перекидные переключатели Перекидные переключатели (тумблеры) используются как выключатели слаботочных электрических цепей или как переключатели на два положения. По внешним конструктивным признакам перекидные переключатели можно условно разделить на переключатели нормальных габаритов и малогабаритные. У некоторых видов тумблеров, используемых в пыле-и брызгозащищенных конструкциях, на рукоятку может быть надет специальный резиновый колпа- чок — протектор. Для бортовой самолетной аппаратуры и в некоторых других случаях могут использоваться тумблеры со светящейся в темноте ручкой. На рис. 19.8 приведены общие виды выпускаемых промышленностью пере- кидных переключателей с разметкой для их установки; основные характеристики этих переключателей и примеры записи их обозначений приведены в табл. 19.4. Таблица 19.4 Тнп переклю- чателя Электрическая схема Допустимые электри- ческие нагрузки Усилие переклю- чения. н Пример записи в конструкторской документации Номер рисун- ка напряже- ние, В ток» А ТВ1-1, ТВ1 т ТВ 1-2, ТВ1-2Т ТВ1-4. ТВ1-4Т i. 6 НнК НИИ 220 50 1,1 5 4,0—15,0 Тумблер ТП1-2 УС0.360.042ТУ 19.8,а 19.8,6 19.8,в ТВ2-1, ТВ2-1Т ТП1-2, ТП1-2Т "° °- у у 220 120 220 120 220 НО 0,25 0,5 0,5 1 I 2 415
Продолжение табл. 19.4 Тип переключателя Электрическая схема Допустимые электри- ческие нагрузки Усилие переклю- чения. н Пример записи в конструктор- ской документа- ции Номер рисун- ка напряже- ние. В ток. А Буква Т в конце обозначений—тропическое исполнение Тумблеры ТВ2-1 н ТВ2-1Т изготовляются на 60 и 120 Вт. Две первые строки колонок «Допустимые электрические нагрузки» относятся к тумблерам на 60 Вт Т1, Т1-С, Tl-T, Т1-СТ Т2, Т2-Т, Т2-С. Т2-С.Т ТЗ, ТЗ-Т, ТЗ-С, ТЗ-СТ Тумблеры Т1 Tl-C Tl-T, Т1-СТ, Т2, Т2-Т, Т2-С, Т2-СТ, ТЗ, ТЗ-С и ТЗ-СТ — с врубными контактами. Буква С в обозначении—светящаяся ручка П1Т-1-1, П1Т-1-2 П2Т-1-1, П2Т-1-2 у уу' 3—50 пост. 3—250 перем 0,5—5 0,5—4 7,0—12,0 Переключатель П2Т-1-2 ОЮ0.360.028ТУ — П1Т2-1Т, П1Т2-1ПТ, П1Т2-1СТ П1Т2-2Т, П1Т2-2ПТ, П1Т2-2СТ 1,6—220 пост. 1,6—250 перем. 0,01—6 8,0—20,0 Тумблер П2Т2-2СТ ОЮ0.360.047ТУ — Тумблеры П1Т2-1Т, П1Т2-1ПТ, П1Т2-1СТ, П2Т2-1Т, П2Т2-1ПТ, П2Т2-1СТ— с фиксацией ручки в двух крайних и среднем положении. Тумблеры П1Т2-2Т, П1Т2-2ПТ, П1Т2-2СТ, П2Т2-2Т, П2Т2-2ПТ, П2Т2-2СТ — с фиксацией ручки в двух крайних положениях. Буква 6 в обозначении после тире—светящаяся ручка МТ1, МТ1-Т МТЗ, МТЗ-Т 3—30 пост. 3—250 перем. 0,5—4 4,0—12,0 Микротумблер МТ1-Т — 3 ОЮ0.360.016ТУ Микротумблеры выполнены иа базе микропереключателя МПЗ-1 416
Резиновый. протектор Разметка для крепления а. 6 Рис. 19.8. Перекидные нереключатели (тумблеры): о) ТВ-1, TBl-T, TBl-2, ТВ1-2Т, TBl-4; TBI-4T; б) ТВ2-1, TB2-IT; в) ТП1-2. ТП1-2Т. 417
Разметка для крепления Разметка для крепления д Рис. 19.8. Перекидные переключатели (тумблеры)? г) Tl, Tl-C, TI T, II СТ; <3) Т2, T2-T, Т2-С, 12-СТ; е) ТЗ, ТЗ-Т ТЗ-С, тз-ст. Разметка для крепления Аля условий осодо Для одычных ответственных условий 418
19.6. Кнопки и кнопочные переключатели В пультах управления, командных и сигнальных устройствах широко приме- няются различные кнопки и кнопочные переключатели, различающиеся по ма- териалу корпуса (пластмассовые или металлические), по защищенности (с протек- тором или без- протектора) по цвету, электрической схеме и другим признакам. Чертежи наружных видов некоторых кнопок и кнопочных переключателей даны иа рис. 19.9, их основные данные и способы записи в конструкторской доку- ментации приведены в табл. 19.5. Таблица 19.5 Тип кнопок и переклю- чателей Электрнческаа схема Допустимые электри- ческие нагрузки Усилие пере- ключения, Н Пример записи в кенструкюрской документации Номер рисун- ка напряже- ние, В ток, А Кнопки для О I _ 50 4 Кнопка двухпо- 19.9,а коммутации люсного включе- электричес- 127 2 10—15 ния HA0.360.011 кнх цепей А । А A .i rr п 220 1 Кнопки выпускаются черного или красного цвета с протектором илн без протектора КН-1, КН-1-Т 0,05— 1,5 19.9,6 КН-2, КН-2- Т КН-П, кн-п-т 10—50 15—25 Кнопка КН-2-Т 1.06510.010 19.9,в Буква Т во всех последующих обозначениях—тропическое исполнение КЗ, К3-т 24—127 (пост.) 0,2—3 5—25 Кнопочный замы- катель КЗ.ВР3.604.005ТУ 19.9,г КР, КР-Т —o_L^>— 24—220 (перем.) 0,2—2 Кнопочный размы- катель КР.ВРЗ.604.005 ТУ 19.9,3 Проходная мощность 440 Вт П1КА-2 15—30 (пост.) 15—220 (перем.) 0,05—5 0,1—2 16—26 Кнопка П1КА-2 ОЮЗ.604.014 ТУ Допустимые токи указаны для активной нагрузки 419
Продолжение табл. 19 5 Тип кнопок н переключа- телей Электрическая схема Допустимые электри- ческие нагрузки Усилие пере- ключения. Н Пример записи в конструкторский документации Номер рисуя- на напряже- ние, В ток. А П1КА-3 —О Кнопка 15—30 (пост.) 15—220 (перем.) с двойной 0,05—3 0,1—2 фнксацие 16—26 й поло Кнопка П1КА-3 ОЮ3.604.013 ТУ жен и я — П2КА-2 ПП 0,2—34 (пост.) 0,2—220 (перем.) 5-10-4-! 5-Ю-4— 0,5 8—15 Кнопка П2КА-2Б ОЮ0.602.230 ТУ — Допустимые токи указаны для активной нагрузки. Цвет колпачка кнопок: Б—белый. Г—голубой, 3—зеленый МПК-1-4 5-Ю"3 5 Ю-1 4—12 Кнопка МПК-1-4 ОЮЗ.604.025 ТУ Кнопка приспособлена для объемного и печатного монтажа кп-1, кп-1-т КП-2, КП-2-Т кп-з, кп-з-т A Z А .А А. А. ттп г г 220 0,2—3 15—65 Кнопочный пере- ключатель КП-2Т ВРО.360.002 ТУ — — — П2КА-3 30—220 0,3—1 88—25 Переключатель П2КАЗ. ОЮ3.602.347 ТУ — KMA1-1V, KMA1-1V-T, КМ1-1, КМ1-1-Т 3—30 (пост.) 0,5—4 6—13 Кнопка малогаба- ритная КМ2-1-Т ОЮ0.360 011 ТУ — КМ2-1, КМ2-1-Т 3-250 (перем.) 0,5—3 13—28 — Буква А в обозначении — кнопка с арретиром. Римские цифры в обозначении: 1 — кнопка на базе микропереключателя МПЗ-1; IV — кнопка на базе микропереключателя МП10. 420
Кнопки однополюсного выключения - включения или двух полюсного Включения 3bt5vraX 39,5 та,х Разметка, для крепления Рнс. 19.9. Кнопки и кнопочные переключатели: а) «кнопки для коммутации электрических цепей#, 421
2-S ОВычное исполнение Тропическое исполнение Разметка для крепления 034 max _ 036,5 max Кнопка на два включения или одно переключение Одмчное исполнение Тропическое исполнение Аля KH-2-Lna* ЬОММ ДЛЯ KH-2-T-Lmap- 41,5 нм Для Для КН-П-ТЬта^Кмм Рис. 19.9. Кнопки и кнопочные переключатели: б) КН-1, КН1-Т; в) КН-2, КН-2-Т, КН-П, КН-П-Т; е) КЗ, КЗ-Т; б) КР, КР-Т. 422
./Л»лг, ,, i,2max Птах 12 max 23max 3,2max ,\Зотё.^1,еА5 28,5-0,1 35 max й« 2от8.93,ЬА\; лажртз^ 23max У к 35 max 2omt. 03,ЧА/; б г
д Рис. 19.10. Переключатели клавишные и движковые: а) ПДК; б) ПД1; в) ПДМ-1, ПДМ1-1-Т; г) ПДМ-2,1, ПДМ2-1-Т; <5) ПДМЗ-1: г) П4Д-2: ж) П6Д-2. 19.7. Клавишные и движковые переключатели В указанных переключателях коммутация осуществляется нажатием иа кла- вишу или перемещением движка. Некоторые типы клавишных и движковых пе- реключателей сконструированы иа базе типовых микропереключателей. Конструкции клавишных и Движковых переключателей приведены на рис. 19.10. В табл. 19.6 приводятся их основные данные. 424
ьэ Си Тнп переключателя Электрическая схема Допустимые электрические нагрузки постоянный ток переменный ток (50 —400Гц) напряже- ние, В ток. А напряже- ннее В ток, А пдк —о— 3—30 0,01 — 0,5 127 0,01—0,5 ПД1 3—30 0,Ol- О.5 127 0,01—0,5 ПДМ1-1, ПДМ1-1-Т ПДМ2-1, ПДМ2-1-Т ПДМЗ-1, пдмз-1-т у uy J 3—30 0,05— 0,5 3—250 2
Таблица 19. в Усилие пере- ключения, Н Пример записи в конструк- торской документации Номер рисунка 0,7—10,0 Переключатель ПДК16 ОЮ0.360.059 ТУ 19.10,а 1,0—10,0 Переключатель ПД1 ОЮ3.602.344 ТУ 19.10,6 1,0—17,0 Переключатель ПДМ1-1 ОЮ0.360.009ТУ 19.10,в 8,0—19,0 19.10,г 19.10,6
426 Продолжение табл. 19.6 Тип пере- ключателя Электрическая схема Допустимые электрические нагрузки Усилие пере- ключения, Н Пример записи в конструк- торской документации Номер рисунка постоянный ток переменный ток (50 — 400 Гц) напряже- ние. В гок, А напрнже ние. В ток. А П4Д-2 30 0,1 30 0,1 — Переключатель П4Д-2 ОЮ0.360.057 ТУ 19.10,е 19.10,ж П6Д-2 ими /у /у Примечание: 1. Для переключателей типа ПДК цифры после этих букв обозначают; «1» — фиксация клавиши в двух крайних положениях, «2» и «3»—фиксация клавиши в одном из крайних положений. Буква «б» — белый цвет клави- ши, «ж» — желтый цвет клавиши. 2. Переключатели типа ПДМ выполнены на базе микропереключателей МПЗ-1. 3. Буква «Т» во всех обозначениях — тропическое исполнение.
19.8. Микропереключатели Микропереключатели используются преимущественно как базовые элементы для кнопок, перекидных и кулачковых переключателей, а также в качестве кон- цевых (ограничительных) переключателей в электромеханических конструкциях. Малые габариты микропереключателей и небольшие усилия переключения позволяют создавать на их основе компактные и надежные конструкции. Все микропереключатели изготовляются с контактами на одно переключе- ние. Передача усилия на толкатель производится либо непосредственно, либо через плоскую пружину, установленную на корпусе переключателя. Конструкции микропереключателей показаны на рис. 19.11; основные дан- ные о них приведены в табл. 19.7. На кнопочные и клавишные переключатели, вновь разрабатываемые для еди- ной системы ЭВМ, ГОСТ 14129—69 установлены следующие типы: ПК — без фиксации и блокировки; ПКБ — без фиксации с блокировкой; ПКФН — с фиксацией, со сбросом от повторного нажатия, без блокировки, без кнопки общего сброса; ПКФНБ —с фиксацией, со сбросом от повторного нажатия, с блокировкой, с кнопкой общего сброса; ПКФНО — с фиксацией, со сбросом от повторного нажатия, без блокировки, с кнопкой общего сброса; ПКФО — с фиксацией, без сброса от повторного нажатия, без блокировки, с кнопкой общего сброса; ПКФВБ — с фиксацией, без сброса от повторного нажатия, с взаимовыклю- чением, с блокировкой; ПКК — комбинированные переключатели. Значения букв в приведенных обозначениях: ПК — переключатель кнопочный (клавишный); Б — блокировка; Ф — фиксация; Н — сброс от повторного нажатия; О — общий сброс; В — взаимовыключение; К — комбинированный; С — наличие световой сигнализации (подсветки). Условное обозначение переключателя составляется из слова «Переключа- тель», обозначения типа, указания о наличии подсветки, количества кнопок, числа коммутирующих элементов для каждой кнопки. Пример записи в конструкторской документации переключателя типа ПКФН со световой сигнализацией, с числом кнопок 15, с числом коммутируемых эле- ментов для каждой кнопки 2: Переключатель ПКФН-С-15-2 ГОСТ 14129-69. Согласно указанному ГОСТ основные параметры кнопочных и клавишных переключателей должны соответствовать следующим значениям: 1. Допустимые электрические параметры: при постоянном токе напряжение — не более ЗОВ, сила тока — не более 2 А; при переменном токе (частоты 50 Гц) напряжение — не более 250В, сила тока — не более 2А^ 2. Переходное сопротивление коммутирующих элементов (контактной пары): до эксплуатации — не более 0,02 Ом, после гарантируемого срока службы — не более 0,05 Ом. 3. Усилие нажатия на одну кнопку — не более 10 Н. 4. Усилие нажатия на сбросовую кнопку — не более 20 Н. 5. Износоустойчивость каждой кнопки под номинальной нагрузкой при тем- пературе 25 ± 10° С, атмосферном давлении 1 • 10-' ± 4 103 Па и относитель- ной влажности 65 ± 15%, переключений не менее 50 000. 427
3em8.0t2As 428
Рис. 19.11. Микропереключатели: о) МП1 I, МП11-Т, МПЗ-1, МПЗ-I-Т; МП5, МП5-Т; б) МП7-Т; о) МП9, МП10-Т; МПП, МПП Т; е) МП-12, б) ШМ9-1Т, П1М9-2Г, е) ПМ12. 429
Таблица 19.7 Тип микропереклю- чателя Допустимые электрические нагрузки Усилие переклю- чения, Н Пример записи в кон- структорской документации Номер рисунка Поетоянный ток Переменный ток 50—400 Гц активная нагрузка индуктивная нагрузка (t==0,015 с) номинальная мощность, Вт активная нaiрузка и ндуктивная нагрузка (cos (р 0,5) номинальная мощность. Вт напряжение» В ток, А напряже- ние, В ток, А наприже нне. В юк. А напря- жение, В ток, А МП1-1, МП1-1-Т МПЗ-1, МПЗ-1-Т МП5, МП5-Т 0,05—1 0,5—4 0,5—4 0,05—0,5 0,5—2 0,5—2 30 70 70 3—250 2 3 3 3—250 1 2 2 250 300 300 1,0—2,3 1,0—3,0 1,0—2,3 Микропереключатель МП1-1 ОЮ0.360 007 ТУ 19.11,а МП7, МП7-Т МП9, МП9-Т МП10, мпю-т МПП, МП11-Т 3—30 0,05—0,5 0,05—1 0,5—4 0,5—4 3—30 0,05—0,25 0,05—0,5 0,5—2 0,5—2 15 30 70 70 3—220 3—250 0,5 2 3 3 3—220 3—250 0,25 1 2 2 75 250 300 300 1,0—2,5 1,0-2,3 1,0—3,0 1,0—2,3 19.11,6 19.11,в МП12 06, 236 1-10-’ 5-10-» — — — —— — — 1,0—2,3 Микропереключатель МП-12 ОЮЗ.602.069. ТУ 19.11,г П1М9-1Т 0,01—36 5-Ю"5 2,5 — — — 1,6—127 0,01—1 — — 5,5 Микропереключатель П1М9-1Т ОЮ0.360.050 ТУ 19.11,6 П1М9-2Т П1М12 3—110 15 0,1—5 0,015 — 3—127 0,1 — 10 5,5 Микропереключатель П1М12 ОЮЗ.602.158 ТУ 19.11,е Примечание: Буква Т в обозначениях — тропическое исполнение. 430
ГЛАВА 20 ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 20.1. Общие сведения В данном параграфе приведены основные параметры полупроводниковых интегральных логических схем, предназначенных для построения логических н арифметических устройств ЭВМ. Эти параметры сведены в табл. 20.1, электри- ческие схемы элементов с указаниями выводов для подключения источников пита- ния показаны на рис. 20.1—20.10, а на рис. 20.11—20.16 представлены условные графические обозначения элементов с указанием выходных клемм. Номера вход- ных клемм указываются в графе 15 табл. 20.1, в некоторых случаях они продуб- лированы и на рис. 20.11—20.16. Для части логических элементов представилось £И>----- V Рис. 20.1. Электрические схемы ДТЛ элементов 104 серии. EZ—3B 2 0—К— 6»—М— J0—м— | 5 of----- 50 (подложка) Рис. 20.2, Электрические схемы ДТЛ элементов 109 и 121 серий. (Цифры в скобках соответ» ствуют выводам элементов 121 серии.) г 431
Рнс. 20.3. Электрические схемы ДТЛ элементов 156 серии. Рнс. 20.4. Электрические схемы ДТЛ элементов 217 серия» 432
3 Рис. ЙОЛ. Электрические схемы ТТЛ элементов 106, 130, 133, 134, 136, 155 серий. (Цифры • скоб* ккх соответствуют выводам элементов серий 106 и 134.>. Для подавленна паразитных колеба- ний в схемы элементов 133 и 155 серий вводятся внтнзвоиные защитные диоды. Рис. 20.6, Электрические схемы РКТЛ элементов ПО серии, 433
Рнс. 20.7. Электрические схемы РКТЛ элементов 204 серин. 434
ж Рис. 20.8. Электрические схемы МТ Л НС элементов 113, 114, 201 серий. (Цифры скобках па рис. а, б, г соответс1вуют выводам элементов серии 114, на рнс. б. см. обозначения в табл, 201, (Цифры в скобках иа рис. ж соотве, ствуют выводам транзнсюрбв элементов К2НТ171-К2НТ173.) 435
a v в Рис, 20.10. Электрические схемы МОП элементов 147 и |72 серий. 436
возможным ограничиться только принципиальными схемами (например, дли элементов серии 109). Выполняемые элементами логические функции соответствуют положитель- ной системе кодирования, когда двоичная единица представляется верхним уров- нем сигнала. Обозначения логических элементов (ЛЭ), которые приведены на рис. 20.11—20.16, соответствуют принятым в ЕСКД; с целью обозначении Рис. 20.11. Логические ДТЛ элементы 104, 156 и 2!7 серий. мощного ЛЭ серии с большим коэффициентом разветвления по выходу исполь- зуется знак > (усиление). Выводные клеммы для подключения расширителей и от расширителей имеют обозначения соответствующих электродов (например, выводы от коллектора и эмиттера на рис. 20.5, а, г и соответственно па рис. 20.12, а, е). Некоторые ЛЭ (например, серий 110 и 137) содержат на выходе эмиттерный повторитель (ЭП), который может содержать в эмиттерной цепи сопротивление нагрузки (/?н). Наличие этого резистора указывается на логических схемах знаком R (см. рис. 20.9, а, 20.15, в, г), причем если сопротивление RH связано с эмиттером внутри корпуса, то это отмечается пунктиром (см. рис. 20.15, г). Если иа принципиальной схеме какая-либо связь показана пунктирной линией, 437
Siu» <n & м & 1a « e « i| i i гстгл 'irn' li ir
Ci «М г-J—л-. *S сЗ <*5 оД I 1 1 1 II ПН Ч> rs. Со <Г) 1 1 1111111 г VJrJfJri1 “ о» ►очтча Ч)О> Й й <о «о*о fe г—!—и'.', <* 1 1111 ин' О» *S * <* fill 11 п *“ °> »$ ‘О у QS ТТГ1 1111 «о —£— sr й « « <« 1 1 II H ill *“й £— oS о* ofc ТП-! 1 III Illi Рнс. 20.12. Логические ТТЛ элементы 106, 130, 133, 134, 136, 155 серий. (Цифры в скобках соответствуют выводам элемента К1ЛБ341.)
'С г-л г-« 1- г- 4 т -я? а. в по Q.-g н, п^-6 д р|-яг д Логические РКТЛ элементы ПО серии. а Рис. 20.13. £ д и, Рис. 20.14. Логические МТЛНС элементы ИЗ, 114 и 201 серий 439
Рис. 20.15. Логические ПТТЛ элементы 137 серии. Рис. 2040. Логические МОП-транзисгорные элементы 147 и 178 серий. (Цифры в скобках соответствуют выводам элемента К1ЛБ472.) 440
Рис. 20.17. Логические схемы и условные графические триггера с раздельными входами {et г). 5 Я * , г триггер -a обозначения полусумматора (а, б) то это означает, что вывод может иметь или не иметь отвод от указанной точки (например, выводы от баз транзисторов на рис. 20.8, д). На рис. 20.17 расшиф- рованы обозначения полусумматора и триггера. Обозначения корпусов интегральных схем помещены в § 10.2. единицы сигнала, 20.2. Справочные данные В таблице и подрисуночных подписях приняты следующие сокращения: /И — коэффициент объединения логического элемента по входу. Если эле- мент позволяет осуществить расширение по иходу, то наибольший коэффициент объединения по входу с учетом расширения указывается в графе 8 табл. 20.1 знаком <; N — коэффициент разветвления ЛЭ по выходу; Р — мощность ЛЭ, приходящаяся на корпус; и (/<0>— напряжения допустимой помехи, логической и логического нуля? is Ср, /ВКл> ?выкл— среднее время задержки распространения длительность включения и выключения ЛЭ; /шах — максимальная частота переключения триггера; /вх, /Вых — входной и выходной ток ЛЭ; Р — коэффициент усиления транзистора по току; /?вх — входное сопротивление ЛЭ; RB — сопротивление нагрузки в выходной цепи ЛЭ; ЭП — эмнттериый повторитель; у — выход логической схемы; Q, Q — единичный и нулевой выходы триггера; S, R — единичный и нулевой входы триггера; С — синхронизирующий вход триггера; С расш. по И (ИЛИ) — элемент, расширяемый по И (ИЛИ); рйсш. по И (ИЛИ) — расширитель по И (ИЛИ); ДТЛ — диодно-транзисторная логика; ТТЛ — транзисторио-транзнсторная логика; РКТЛ — транзисторная логика с резистивно-конденсаторными PKTJ1 — транзисторная логика с резистивно-конденсаторными связями; МТЛНС—модифицированная транзисторная логика с непосредственными связями; ПТТЛ — траизисторно-транзисториая логика на переключателях тока; МОП — логика на основе МОП-транзисторов. Указанные интегральные элементы рассчитаны в основном для работы в ус- ловиях следующих внешних воздействий: а) относительная влажность — до 98%, б) давление окружающей среды — до 2 • 105 — 3 • 105 Па; в) наибольшие ускорения: прн вибрации — до 7,5 g-, при многократ- ных ударах — до 75 g; при линейных нагрузках — до 25 g; г) температурный диапазон для разных типов схем — от — (10—30) до + (50—70° С). В заключение следует отметить, что вследствие непрерывного совершенство- вания технологии изготовления интегральных схем электрические параметры могут иметь незначительные н не имеющие существенного значения отклонения от данных, приведенных в табл. 20.1. 441
Параметры интегральных логических элементов Таблица 20.1 Серия Корпус Обозначение Электри- ческая схема базового элемента (номер рисунка) Л о гичве- ская схема (номер рисунка) Наименование схемы Количество [ ЛЭ в корпусе Основные технические характеристики Примечание м »8 “5 Р. мВт, ие более У«1», в Ие меиее ^«0», В, не более Уп- в. не более *3 ср (^вкл/^выкл) ис, не более Номера входов *104 401-14-1 К1 ЛИ 041 20.1, а 20.11, а 2И 1 2 __ — 9, 10 Расширитель по ИЛИ » К1 ЛИ 042 20.1, а 20.11, а ЗИ 1 3 — — — — — — 9, 10, 11 То же » К1 ЛИ 043 20.1, а 20.11, а 4И 1 4 — — — — — — 7, 9, 10, И » 9 К1 ЛИ 044 20.1, а 20.11, д 2Х(ЗИ) 2 2X3 — — — — — — 9, 10, 11; 2 3 4 » К1 ЛИ 045 20.1, а 20.11, д 2Х(4И) 2 2X4 — — — — — — 7,9,10,11; 2, 3,4, 14 К1 ЛБ 041 20.1, б 20. 11, б НЕ 1 <4 5 20 2,6 0,5 0,5 (130/170) 9 С расширением по И. ИЛИ X » К1 ЛБ 042 20.1, б 20.11, б 2И-НЕ 1 <4 5 20 2,6 0,5 0,5 (130/170) 9, 10 То же X К1 ЛБ 043 20.1, б 20.11, б ЗИ—НЕ I <4 5 20 2,6 0,5 0,5 (130/170) 9, 10, И X » KI ЛБ 044 20.1, б 20.11, б 4И—НЕ 1 <4 5 20 2,6 0,5 0,5 (130/170) 7,9,10,11 X » KI НД 041 20.1, в 20.11, в ЗИ 1 3 — — — — 9, 10, 11 Расширитель По И X К1 НД 042 20.1, в 20.1I, в 4И 1 4 — — — — — — 7,9,10,11 То же » К1 НД 043 20.1, в 20.11, е 2Х(ЗИ) 2 2X3 — — — — — — 9, 10, 11; 2, 3, 4 » К1 НД 044 20.1, в 20.11, е 2Х(4И) 2 2X4 — — — — — — 7,9,10,11; 2,3, 4, 14 106 401-14-1 К1 Л Б 061 20.5, а 20.12, а 2х (ЗИ—НЕ) 2 2X3 10 36 2,1 0,35 0,5 50 6, 7, 8; С расшире- 1, 2, 14 нием поИЛИ X » К1 ЛБ 062 20.5, а 20.12, а 2Х (ЗИ —НЕ) 2 2X3 10 14 2,1 0,3 0,5 120 6, 7, 8; 1, 2, 14 То же X 9 К1 ЛБ 063 20.5, а 20.12, а 2Х (2И — НЕ) 2 2X2 10 36 2,1 0,35 0,5 50 6, 7; I, 2 9 >: 9 К1 ЛБ 064 20.5, а 20.12, а 2Х (2И — НЕ) 2 2X2 10 14 2,1 0,3 0,5 120 6, 7; 1, 2 9 8 10 18 2,1 0,35 0,5 60 1,2,3,14, » 2 К1 ЛБ 065 20.5, а 20.12, д 8И — НЕ 1 5, 6, 7, 8 8 10 7 2,1 0,3 0,5 140 1,2,3,14, 1 >• » К1 Л Б 066 20.5, а 20.12, д 8И—НЕ 1 6 10 18 2,1 0,35 0,5 60 5, 6, 7, 8 1, 2, 3, 9 у » К1 ЛБ 067 20.5, а 20.12, д 6И-НЕ 1 6 10 7 2,1 0,3 0,5 140 5, 6, 7 1, 2, 3, » > К1 ЛБ 068 20.5, а 20.12, д 6И-НЕ 1 4. 10 18 2,1 0,35 0,5 60 5, 6, 7 1, 2, 6, 7 9 » К1 ЛБ 069 20.5, а 20.12, д 4И—НЕ 1 4 10 7 2,1 0,3 0,5 140 1, 2, 6, 7 9 > » К1 ЛБ 0610 20.5, а 20.12, д 4И—НЕ 1 8 — — — — — 48 1,2,3,14, Расширитель > » К1 ЛП 061 20.5, б 20.12, е 8И 1 5, 6, 7, 8 по ИЛИ 8 — — — — — 48 1,2,3,14, То же >, » К1 ЛП 062 20.5, б 20.12, е 8И 1 5, 6, 7, 8 6 —— — — 48 1, 2, 3, » у » К1 ЛП 063 20.5, б 20.12, е 6И 6 48 5, 6, 7 1, 2, 3, 9 X 9 К1 ЛП 064 20.5, б 20.12, е 6И 1 з+з 9 36 2,1 0,35 0,5 50 5, 6, 7 6, 7, 8; 9 » 9 К! ТР 061 20.5, а 20.12, в /?5-триггер 2 1, 2, 14 • Интегральные схемы, отмеченные звездочкой, для применения в новых разработках не рекомендуются. 442 443
Серия Корпус Обозвачение Электрн- чеокля схеме базового элемента (номер рисунке) Логвчео- кая схеме (номер рнвунка) Нанменованве вхеыы 106 401 14-1 KI ТР 062 20.5, а 20.12, в RS-триггер » в KI ТР 063 20.5, а 20.12, в RS-триггер » в К1 ТР 064 20.5, а 20.12, в RS-триггер в в К1 ЛР 061 20.5, а 20.12, г 4-4И-2 ИЛИ —НЕ в в К1 ЛР 062 20.5, а 20.12, г 4-4И-2 ИЛИ—НЕ » в К1 ЛР 063 20.5, а 20.12, е 2-2И-2 ИЛИ—НЕ » в К1 ЛР 064 20.5, а 20.12, г 2-2И-2 ИЛИ—НЕ в в К1 ЛП 065 20.5, б 20.12,6 2Х4И в в KI ЛП 066 20.5, б 20.12, б ?Х4И » в К1 ЛП 067 20.5, б 20.12, б 2 X ЗИ » в К! ЛП 068 20.5, б 20.12,б 2ХЗИ 109 401 14-1 К1 ЛБ 091А 20.2, а — ЗИ —НЕ » В К1 ЛБ 091Б 20.2, а ЗИ—НЕ в « К1 ЛБ 091В 20.2, а — ЗИ —НЕ в в К1 ЛБ 091 Г 20.2, а — ЗИ —НЕ в в К! Л Б 092А 20.2, в — ЗИ-НЕ в в К1 Л Б 092Б 20.2, в — ЗИ —НЕ в в К1 ЛП 091 20.2, б — 2 X (ЗИ) » в KI ЛИ 091 20.2, г — 6И ♦по 401-14-1 К1 ТК 101А 20.6, в 20.13, а RS-трнггер в В К1 ТК Ю1Б 20.6, в 20.13, а RS-триггер в в К1 ТК Ю2А 20.6, б 20.13, б RS-триггер с ЭП * в К1 ТК Ю2Б 20.6, в 20.13, б RS-триггер с ЭП в » К1 ТК 102В 20.6, в 20.13, в RS-триггер с ЭП и RH в в К1 ТК 102Г 20.6, в 20.13, в RS-триггер с ЭП и RH > в К1 ТК Ю2Д 20.6, в 20.13, в RS-триггер с ЭП и RH к в К1 ТК Ю2Е 20.6, в 20.13, в RS-триггер с ЭП и RH в в К1 ЛБ 101А 20.6, а 20.13, е 6ИЛИ—НЕ > в К1 ЛБ 101Б 20.6, а 20.13, е 6ИЛИ —НЕ в в К1 Л Б 102А 20. 6, а 20.13, ё 3 ИЛИ —НЕ в в К1 ЛБ 102Б 20.6, а 20.13, е 3 ИЛИ —НЕ в в К1 ЛБ ЮЗА 20.6, а 20.13, е 4 ИЛИ—НЕ > в К1 ЛБ 103Б 20.6, а 20.13, е 4 ИЛИ—НЕ в в К1 ЛБ 104А 20.6, а 20.13, е 5 ИЛИ—НЕ в в К1 ЛБ 104Б 20.6, а 20.13, е 5 ИЛИ —НЕ в » К1 ЛБ I05A 20.6, б 20.13, ж 6 ИЛИ-НЕ с ЭП 444
Продолжение табл, 20,1 Основные технические карактернстики 1 Количество ' ЛЭ в корп) м N не более Pt мВт, не более У«1», в. не менее ^«О». В, не более Ч„. В. не более ер С вкл/ ^выкд), нс, не более Номере входов Примечание 2 з4-з 9 14 2,1 0,3 0,5 120 6, 7, 8; 1, 2, 14 С расшире- нием по ИЛИ 2 24-2 36 2,1 0,35 0,5 50 6,7; 1,2 То же 2 24-2 9 14 2,1 0,3 0,5 120 6,7; 1,2 В I 4-р 10 24 2,1 0,35 0,5 60 1,2,3,14; 5, 6, 7, 8 в I 44-4 10 10 2,1 0,3 0,5 140 1,2,3,14; 5, 6, 7, 8 в 1 24-2 10 24 2,1 0,35 0,5 60 1,2; 6,7 в 1 24-2 10 10 2,1 0,3 0,5 140 1,2; 6,7 в 2 2X4 — — — — — 48 1,2,3,14; 5, 6, 7, 8 в 2 2X4 — — — — — 48 1,2,3,14; 5, 6, 7, 8 в 2 2X3 — — — — — 48 1, 2, 3; 5, 6, 7 в 2 2X3 — — — — 48 1, 2, 3; 5, 6, 7 в 1 6 5 12 2,5 0,35 0,35 50 2, 3, 4 С расшире- нием по И 1 <6 4 12 2,5 0,35 0,35 50 2, 3, 4 То же 1 <6 3 12 2,5 0,35 0,35 50 2, 3, 4 В 1 <6 2 12 2,5 0,35 0,35 50 2, 3, 4 » 1 <6 16 19 2,5 0,4 0,3 40 9, 10, 12 в 1 <6 12 19 2,5 0,4 о,з 40 9, 10, 12 в 2 2X3 — — — •— — — 1, 2, 12; 6, 7, 8 Расш. по И I <6 12 — 2,45 0,35 0,45 52,5 1, 2, 3, 4, 5, 6 В 2 1+1 4 8 2,4 0,3 0,2 — 1; 5; fmax— =300 кГц 2 1--1 2 8 2,4 0,3 0,2 1; 5; То же 2 1--1 20 8 2,4 0,3 0,2 __ 1; 5 В 2 1+1 10 8 2,4 0,3 0,2 1; 5 в 2 ’+1 — 8 2,4 О.з 0,2 — 1; 5 в 2 1--1 — 8 2,4 0,3 0,2 1; б в 2 1--1 — 8 2,4 0,3 0,2 м. 1; б в 2 1 1 1 1 1 1 1 1+1 6 6 3 3 4 4 5 5 6 5 3 5 3 5 3 5 3 25 8 13 13 13 13 13 13 13 13 13 2,4 2.4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 -0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 450 450 450 450 450 450 450 450 300 1; 5 1, 2, 4, 5, 6, Ю 1, 2, 4, 5, 6, 10 1, 2, 5 1, 2, 5 1, 2, 4, 5 1, 2, 4, 5 1,2,4,5,6 1,2,4,5,6 1 , 2, 4,5. 6, 10 в 445
Продолжение табл. 20.1 Электри- в Основные технические характеристики S V Корпус Обозначение чесная схема базового элемента (номер Логичеа» кая схема (номер рисунке) Наименование схемы 0 е R А 88 Я 0 М „г 1 ч , мВт, ? более ^«1». в- не менее <о>> в. е более X СО. 4) CJ 1в ср (1 вклЛвыкл) » НС, ие более Номера входов Примечание О рисунка) г о г » О Я КЗ но 401-14-1 К1 ЛБ 105Б 20.6, б 20.13,ж 6 ИЛИ—НЕ с ЭП 1 6 15 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 2, 4, 5, 6, 10 » > К1 ЛБ 105В 20.6, б 20.13, в 6 ИЛИ— НЕсЭПи RB 1 6 — 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 2, 4, 5, 6, 10 » К1 ЛБ 105Г 20.6, б 20.13, в 6ИЛИ — НЕсЭПи Ян 1 6 — 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 2, 4, 5 6 10 » К1 ЛБ 106А 20.6, б 20.13, ж 3 ИЛИ —НЕ с ЭП 1 3 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1' 2; 5 ч » К1 ЛБ 106Б 20.6, б 20.13, ж 3 ИЛИ—НЕ с ЭП 1 3 15 13 2.4 0,3 0,2 300 1, 2, 5 » » К1 ЛБ 106В 20.6, б 20.13, 8 ЗИЛИ — НЕсЭПи RH 1 3 — 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 2, 5 1, 2, 5 » К1 ЛБ 106Г 20.6, б 20.13, 8 ЗИЛИ—НЕсЭПи Ян 1 3 — 13 2,4 0,3 0,2 300 » К1 ЛБ 107А 20.6, б 20.13,ж 4 ИЛИ —НЕ с ЭП 1 4 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 2,4,5 » К1 ЛБ 107Б 20.6, б 20.13,ж 4 ИЛИ—НЕ с ЭП 1 4 15 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 2, 4, 5 > в К1 ЛБ 107В 20.6, б 20.13, в 4ИЛИ — НЕсЭПи Ян 1 4 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 2, 4, 5 X » К1 ЛБ 107Г 20.6, б 20.13, 8 4 ИЛИ— НЕсЭПи Ян 1 4 15 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 2, 4, 5 X » К1 ЛБ Ю8А 20.6, б 20.13, ж 5 ИЛИ —НЕ с ЭП 1 5 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1,2,4,5,6 » » К1 ЛБ 108Б 20.6, б 20.13, ж 5 ИЛИ —НЕ с ЭП 1 5 15 13 2,4 0,3 0,2 300 1,2,4,5,6 > » К1 ЛБ 108В 20.6, б 20.13, в 5ИЛИ—НЕсЭПи Ян 1 5 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1,2,4,5,6 > » К1 ЛБ 108Г 20.6, б 20.13,в 5ИЛИ—НЕсЭПи Ян 1 5 15 13 2.4 0,3 0,2 300 1,2,4,5,6 » К1 ЛБ 109А 20.6, а 20.13, г .2 X (3 ИЛИ —НЕ) 2 2X3 5 8 2,4 0,3 0,2 450 1, 2, 6; 4 5 10 » » К1 ЛБ 109Б 20.6, а 20.13, г 2х (3 ИЛИ—НЕ) 2 2X3 3 8 2,4 0,3 0,2 450 1,’ 2, 6; 4, 5, 10 У » К1 ЛБ 1010А 20.6, а 20.13, г 2 ИЛИ—НЕ+НЕ 2 24-1 5 8 2,4 0,3 0,2 450 1, 2; 5 > » К1 ЛБ ЮЮБ 20.6, а 20.13, г 2 ИЛИ —HE-j-HE 2 24-1 3 8 2,4 0,3 0,2 450 1, 2; 5 > » К1 ЛБ ЮНА 20.6, а 20.13,г 2х(2 ИЛИ —НЕ) 2 2X2 5 8 2,4 0,3 0,2 450 1, 2; 4,5 > » К1 ЛБ 1011Б 20.6, а 20.13, г 2 х (2 ИЛИ —НЕ) 2 2X2 3 8 2,4 0,3 0,2 450 1,2; 4,5 X в К1 ЛБ 1012А 20.6, а 20.13,г 3 ИЛИ —НЕН- 2 34-2 5 8 2,4 0,3 0,2 450 1, 2, 6; Ч-2ИЛИ — НЕ 450 4, 5 X » К1 ЛБ 10126 20.6, а 20.13, г 3 ИЛИ—НЕ-I- 2 34-2 3 8 2,4 0,3 0,2 1, 2, 6; -1-2 ИЛИ —НЕ 450 4, 5 У » К1 ЛБ Ю13А 20.6, а 20.13, е 2 ИЛИ —НЕ 1 2 5 13 2,4 0,3 0,2 1, 5 >: » К1 ЛБ ЮЮБ 20. 6, а 20.13, е 2 ИЛИ—НЕ 1 2 3 13 2,4 0,3 0,2 450 1, 5 > » К1 ЛБ 1014А 20.6, б 20.13, ж 2 ИЛИ —НЕ с ЭП 1 2 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1. 5 > К1 ЛБ Ю14Б 20.6, б 20.13, ж 2 ИЛИ —НЕ с ЭП 1 2 15 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 5 > » К1 ЛБ 1014В 20.6, б 20.13, а 2 ИЛИ — НЕсЭПи Ян 1 2 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1, 5 >: » К1 ЛБ Ю14Г 20.6, б 20.13, а 2 ИЛИ — НЕсЭПи Ян 1 2 15 13 2,4 2,4 0,3 0.2 300 1, 5 > » К1 ИЛ 101А 20.6, а 20.13, д Полусумматор 3 2-|-2 5 16 0,3 0,2 450 1, 2; 4,5 <- » К1 ИЛ 101Б 20.6, а 20.13,д Полусумматор 3 24-2 3 16 2,4 0,3 0,2 450 1, 2; 4,5 > » К1 ЛН 101А 20.6, а 20.13, е НЕ 1 1 5 13 2,4 0,3 0,2 450 1 > » К1 ЛН Ю1Б 20.9, а 20.13, е НЕ 1 1 3 13 2,4 0,3 0,2 450 1 >. » К1 ЛН Ю2А 20.6, б 20.13, ж НЕ с ЭП 1 1 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1 > » К1 ЛН Ю2Б 20.6, б 20.13, ж НЕ с ЭП 1 1 15 13 2,4 0,3 0.2 300 1 > » К1 ЛН 102В 20.6, б 20.13, а НЕ с ЭП и Ян 1 1 25 13 2,4 0,3 0,2 300 1 X » К1 ЛН 102Г 20.6, б 20.13, а НЕ с ЭП и Ян 1 1 15 13 2,4 0,3 0,2 300 1 Ч » К1 ЛН ЮЗА 20.6, а 20.13, г 2НЕ 2 2X1 5 8 2,4 0,3 0,2 450 1; 5 » К1ЛН 103Б 20.6, а 20.13, г 2НЕ 2 2X1 3 8 2,4 0,3 0,2 450 1; 5 *113 401 14-1 К1 ЛБ 131А 20.8, а 20.14, а 4Х (2 ИЛИ —НЕ) 4 4X2 4 8 0,78 0,22 0,1 400 1, 2; 3, 4; 5, 6; 7 8 » » К1 ЛБ 131Б 20.8, а 20.14, а 4х (2 ИЛИ-НЕ) 4 4X2 4 8 0,78 0,22 0,1 300 1, 2; 3, 4. 5, 6; 7, 8 446 447
| Серия Корпус Обозначение Электри- ческая схема базового элемента (номер рисунка) Логачев- кая схема (номер рисунка) Наименование схемы ИЗ 401-14-1 К1 ЛБ 131В 20.8,а 20.14, а 4х(2 ИЛИ—НЕ) » > К1 ЛБ 132А 20.8, а 20.14, в 2Х(4 ИЛИ—НЕ) > в К1 ЛБ 132Б 20.8, а, 20.14, в 2 X (4 ИЛИ —НЕ) » в К1 ЛБ 132В 20,8, а, 20.14, в 2х(4 ИЛИ—НЕ) • в К1 ЛБ 133А 20.8, а, б 20.14, е 2 ИЛИ —НЕ+ + 3 ИЛИ—НЕ В > К1 ЛБ 133Б 20.8, а, б 20.14, е 2 ИЛИ —НЕ 4- 4-3 ИЛИ —НЕ > в К1 ЛБ 133В 20.8, а, б 20.14, е 2 ИЛИ— НЕ4- 4-3 ИЛИ —НЕ » в К1 ЛБ 134А 20.8, б 20.14; ж 3 ИЛИ-НЕ » « К1 ЛБ 134Б 20.8, б 20.14, ж 3 ИЛИ —НЕ > в К1 ЛБ 134В 20.8, б 20.14, ж 3 ИЛИ —НЕ » в KI ЛБ 135А 20.8, а, г 20.14, б ЗХ(2 ИЛИ—НЕ)4- 4-2 ИЛИ —НЕ > в KI ЛБ 135Б 20.8. а, е 20.14, б Зх(2 ИЛИ — НЕ)4- 4-2 ИЛИ—НЕ » в К1 ЛБ I35B 20.8, а, г 20.14, б ЗХ(2 ИЛИ —НЕ)4- 4-2 ИЛИ —НЕ в в К1 ИЛ 131А 20.8, а 20.14. г Полусумматор4- 4-2 ИЛИ —НЕ в в К1 ИЛ 131Б 20.8, а 20.14, г Полусумматор4* 4-2 ИЛИ—НЕ в в К1 ИЛ 131В 20.8, а 20.14, г Полусум матор-|- 4-2 ИЛИ—НЕ в в KI TP 131А 20.8, а 20.14, з /?5-триггер4~2Х Х(2ИЛИ —НЕ) в в KI ТР 131Б 20.8, а 20.14, в /?$-триггер4-2Х Х(2ИЛИ—НЕ) » в KI TP 131В 20.8, а 20.14, в /?5-триггер4-2Х Х(2ИЛИ —НЕ) > в KI ЛС 131А 20.8, а 20.14, д Полусумматор-f- 4-2 ИЛИ —НЕ в в К1 ЛС 131Б 20.8, а 20.14, д Полусумматор-)- 4-2 ИЛИ-НЕ в в К1 ЛС 131В 20.8, а 20.14, д Полусумматор-1- 4-2 ИЛИ —НЕ • 114 «Т ропа» К1 ЛП 141А 20.8, а 20,14, и 4 X (2 ИЛИ —НЕ) > В К1 ЛП 141Б 20.8, а 20.14, и 4х(2 ИЛИ—НЕ) 448
Продолжение табл. 20.1 Колпеаам I ЛЭ а мм» ad Основные технические характеристики Примечание М ф 4) OI X ч Р, мВт, не более У.!». В, ие меиее С\о». в. не более ^п. В, не более *3 ор < *вкл/*выкл), но, не более Номера входов 4 4x2 4 8 0,78 0,22 о,1 200 1,2; 3,4; 5,6; 7,8 2 2X4 4 4 0,78 0,22 0,1 400 1, 2, 3,4; 5, 6, 7, 8 2 2X4 4 4 0,78 0,22 0,1 300 1,2,3, 4; 5, 6, 7, 8 2 2X4 4 4 0,78 0,22 0,1 200 1,2,3,4; 5, 6, 7, 8 2 24-3 4/50 7 0,78/2,2 0,2/0,5 0,1/0.5 400 1,2; 3(4), 6(5),8(7) 2 24-3 4/50 И 0,78/2,3 0,2/0,5 0,1/0,5 300 1,2;3(4), 6(5),8(7) 2 24-3 4/50 17 0,78/2,4 0,2/0,5 0,1/0,5 200 1,2; 3(4), 6(5), 8(7) 1 3 50 7 2,2 0,55 0,5 400 3(4),6(5), 8(7) 1 3 50 И 2,3 0,55 0,5 300 3(4),6(5), 1 3 50 17 2,4 0,55 0,5 200 3(4),6(5), 8(7) 4 3X24-2 4 2 0,78 0,22 0,1 400 1,2;3,4; 5,6; 7,8 3 оасш. по ‘или 4 3X24-2 4 2 0,78 0,22 о,1 300 1,2; 3,4; 5,6; 7,8 То же 4 ЗХ24-2 4 2 0,78 0,22 0,1 200 1,2; 3,4; 5,6; 7,8 4 2+24-1 4 8 0,78 0,22 0,1 400 3,4; 5,6; 2 4 2+2+1 4 8 0,78 0,22 0,1 300 3,4; 5,6; 2 4 24-24-I 4 8 0,78 0,22 0,1 200 3,4; 5,6; 2 4 2+14-1+1 4 8 0,78 0,22 0,1 400 1,2; 3: 4; 5 4 2+1+1+1 4 8 0,78 0,22 0,1 300 1,2; 3; 4; 5 4 2+1+1+1 4 8 0,78 0,22 0,1 200 1,2; 3,4; 5 4 24-24-2 4 8 0,78 0,22 0,1 400 3,4; 5,6; 1,2 4 2+2+2 4 8 0,78 0,22 0,1 300 3,4; 5,6; 1,2 4 2+24-2 4 8 0,78 0,22 0,1 200 3,4; 5,6; 1,2 4 4X2 4 2,8 0,78 0,2 — 500 3,4; 4,5; 6,7; 7,8 ^вых—70 — 110 мкА 4 4X2 4 4,4 0,78 0,2 — 400 3,4;4,5; 6,7; 7,8 1 ных= ЮО — 180 мкА 449
Серия Корпус Обозначение Электри- ческая схема базового элемента (номер рисунка) Логичес- кая схема (номер рисунка) Наименование схемы 1 Количество ЛЭ в корпусе 114 «Т ponas К1 ЛП 142А 20.8, г 20.14, к 4 х (2ИЛИ — НЕ) 4 » К1 ЛП 142Б 20.8, г 20.14, к 4 х (2 ИЛИ—НЕ) 4 > К1 ЛП 143А 20.8, а 20.14, л 6 ИЛИ—НЕ, 2 2 ИЛИ—НЕ > К1 ЛП 143Б 20.8, а 20.14, л 6 ИЛИ—НЕ, 2 2 ИЛИ —НЕ X К1 ЛП 144А 20.8, а 20.14, м 2х(2 ИЛИ—НЕ, 4 2 ИЛИ) ъ » К1 ЛП 144Б 20.8, а 20.14, м 2 х (2 ИЛИ—НЕ, 4 2 ИЛИ) » К1 ЛП 145А 20.8, г 20.14, н 2х (4 ИЛИ—НЕ) 2 » » К1 ЛП 145Б 20.8, г 20.14, н 2х (4 ИЛИ —НЕ) 2 » » К1 ЛБ 141А 20.8, а 20.14, о 2 X (4 ИЛИ —НЕ) 2 » » К1 ЛБ 141Б 20.8, а 20.14, о 2Х (4 ИЛИ —НЕ) 2 » » К1 ЛБ 142А 20.8, а, 20.14, р 2 ИЛИ —НЕ, 2 ИЛИ 2 в » » К1 ЛБ 142Б 20.8, а, 20.14, р 2 ИЛИ —НЕ, 2 ИЛИ 2 в » К1 ЛБ 143А — 20.14, ч 2 ИЛИ—НЕ, 2 ИЛИ — » К1 ЛБ ИЗБ — 20.14, ч 2 ИЛИ —НЕ, 2 ИЛИ — » К1 ИР 141А 20,8, а — Разряд регистра 8 К1 ИР 141Б 20.8, а — Разряд регистра 8 К1 ил 141А 20.8, а 20.14, п Полусумматор-)- 5 -1-2ИЛИ— НЕ К1 ИЛ 141Б 20.8, а 20.14, п Полусумматор-)- 5 +2ЙЛИ—НЕ > в KI ТР 141А 20.8, а 20.14, с /?5-триггер 4 » К1 ТР 141Б 20.8, а 20.14, с /?5-триггер 4 *121 301.12-1 К1 ЛБ 211А 20.2, а — ЗИ—НЕ 1 > » К1 ЛБ 211Б 20.2, а ЗИ—НЕ 1 » К1 ЛБ 211В 20.2, а ЗИ-НЕ 1 » » К1 ЛБ 211Г 20.2, а — ЗИ —НЕ 1 » » К1 ЛБ 212А 20.2, в ЗИ —НЕ 1 » » К1 ЛБ 212Б 20.2, в __ ЗИ —НЕ 1 » » К1 ЛП 211 20.2, б — 2х (ЗИ) 2 130 401.14-1 К1 ЛР 301 20.5, а 20.12, в 2х (2И-2ИЛИ-НЕ) 2 450
Продолжение табл. 20.1 Основные технические характеристики Примечание М | N не более Р, мВт, не более </«!> В, ие менее 1 £/«о». В, не более У<п». В, не более ср (^вклЛвыкл)» нс, ие более Номера входов 4X2 — — — — — — 3,4; 4,5; 6,7; 7,8 Расш. по ИЛИ 4X2 — — — — — — 3,4; 4,5; 6.7; 7,8 То же 6+2 4 1,15 0,78 0,2 — 1000 3,4, 5, 6, 7, 11; 10 /вх=6-17 мкА 6+2 4 1,7 0,78 0,2 — 800 3,4, 5, 6, 7, 11; 10 /вх=6— 24 мкА 2+1+2+ + 1 4 2,8 0,78 0,2 — 1000 3,4; 12; 7,8; 11 / ВЫХ^бО 116 мкА 2+1+2+ + 1 4 4,4 0,78 0,2 — 800 3,4; 12; 7,8; 11 7 вых=86— 1эЗ мкА 2X4 — — — — — — 3,4, 5, 6; 8,10,11,12 Расш. по ИЛИ 2X4 — — — — — — 3,4,5,6; 8,10,11,12 То же 2X4 4 1,4 0,78 0,2 — 500 3,4, 5, 6; 8,10,11,12 /вх=6-!7 мкА 2X4 4 2,2 0,78 0,2 — 400 3,4,5,6; 8,10,11,12 7вх=® — 24 мкА 2+1 10 2,55 0,95 0,2 — 1000 3,4; 5 /вх=6—51 мкА 2+1 10 3,9 0,95 0,2 — 800 3,4; 5 / вк—6 —72 мкА 2+2 80 68 1,5 0,3 — 1000 3,4; 1,12 2+2 80 68 1,5 0,3 — 800 3,4; 1,12 — 4 4,6 0,78 0,2 1500 Двухтактн. — * 4 6,8 0,78 0,2 —. 1200 — » 2+2 4 3,25 0,78 0,2 — 1000 3,6;10,11 /вх=6—32 мкА 2+2 4 5 0,78 0,2 — 800 3,6; 10,11 7вх=6—45 мкА 2+1 4 2,3 0,78 0,2 — 1000 4; 5; 7 7 вых=60— 116 мкА 2+1 4 3,9 0,78 0,2 — 800 4; 5; 7 7вых=82— 185 мкА <6 5 12 2,5 0,35 0,35 60 2, 3, 4 С расш. по И <6 4 12 2,5 0,35 0,35 60 2, 3, 4 То же <6 3 12 2,5 0,35 0,35 60 2, 3, 4 » <6 2 12 2,5 0,35 0,35 60 2, 3, 4 » <6 16 19 2,5 0,5 0,3 120 2, 3, 4 <6 12 19 2,5 0,5 0,3 120 2, 3, 4 2X3 — — — — — — 1, 2, 12; 6, 7, 8 Расш. по И 2 X (2+2) 10 100 2,4 0,4 0,4 13,5 1,13;9,10; 2,3; 4,5 С расш. по ИЛИ 451
Серия Корпус Обозначение Электри- ческая схема базового элемента (номер рисунка) Логичес- кая схема (номер рисунка) Наименование схемы Количество ЛЭ в корпусе м 130 401.14-1 К1 лр 305 20.5, а 20.12, в 2 х (2И —2ИЛИ —НЕ) 2 2Х(2+2) ж > К1 ЛР 303 20.5, а 20.12, и 2—2—2—ЗИ- 4ИЛИ-НЕ 1 2+2+2+ +3 ж ж К1 ЛР 306 20,5, а 20.12, и 2—2-2—ЗИ — 4ИЛИ—НЕ I 2+2+2+ +3 ж » К1 ЛР 304 20.5, а 20.12, о 4 — 4И — 2ИЛИ — НЕ 1 4+4 ж ж К1 ЛР 307 20.5, а 20.12, о 4 —4И—2ИЛИ —НЕ 1 4+4 ж ж К1 ЛБ 301 20.5, а 20.12, р 2х (4И — НЕ) 2 2X4 » » К1 ЛБ 307 20.5, а 20.12, р 2х (4И —НЕ) 2 2X4 ж » К1 ЛБ 302 20.5, а 20.12, к 8И — НЕ 1 8 » ж К1 ЛБ 308 20.5, а 20.12, к 8И — НЕ 1 8 ж ж KI ЛБ 303 20.5, а 20.12, л 4х (2И-НЕ) 4 2X4 ж ж К1 Л Б 309 20.5, а 20.12, л 4х (2И — НЕ) 4 2X4 ж » К1 ЛБ 304 20.5, а 20.12, м Зх(ЗИ-НЕ) 3 зхз ъ ж KI ЛБ ЗОЮ 20.5, а 20.12, м Зх (ЗИ-НЕ) 3 3X3 ъ ж К1 ЛБ 306 20.5, б 20.12, н 2х (4И — НЕ) 2 2X4 » ж К1 ЛП 301 20.5, г 20.12, п 2Х (4И) 2 2X4 133 401.14-1 К1 ЛБ 331 20.5, а 20.12, р 2 х (4И—НЕ) 2X4 2 Ж KI лБ 332 20,5, а 20.12, к 8И—НЕ 1 8 Ъ ж К! Л Б 333 20.5, а 20.12, л 4х (2И—НЕ) 4 4x2 Ж ж К1 л Б 334 20.5, а 20.12, м Зх (ЗИ—НЕ) 3 зхз Ъ ж KI ЛБ 336 20.5, б 20.12, н 2х (4И —НЕ) 2 2X4 Ж ж KI ЛБ 337 20.5, в 20.12, н 2х (4И—НЕ) 2 j 2X4 Ж ж К1 ЛБ 338 20.5, в 20.12, с 4х(2И —НЕ) 4 4x2 Ж » KI ЛП 331 20.5. г 20.12, п 2 X (4И) 2 2X4 Ж ж К1 ЛП 333 20.5, г 20.12, т 8И 1 8 Ж ж К1 ЛР 331 20.5, а 20.12, s 2 X (2И— 2ИЛИ— НЕ) 2 2Х(2+2) Ж ж К.1 ЛР 333 20.5, а 20.12, и 2—2—2—ЗИ — —4ИЛИ—НЕ 1 12+2+2+ +3 452
Продолжение табл. 20.1 Основные технические характеристики Примечание N не белее Р, мВт, не более У«1». В. не менее У«о.. В. не более УП.В. не более *8 Ср (*вкл/*выкл), во, не более Номера входов 5 100 2.4 0,4 0,4 13,5 1,13;9,10; 2,3; 4,5 С расш. по ИЛИ 10 70 2,4 0,4 0,4 13,5 9,Ю;1,13; 2,3;4,5,6 То же 5 70 2,4 0,4 0,4 13,5 '9,Ю; 1,13; 2,3;4,5,6 > 10 50 2,4 0,4 0,4 13,5 1,2,3,4; 10, 11,12,13 » 5 50 2,4 0.4 0,4 13,5 1,2,3,4;10, 11,12,13 8 10 88 2,4 0.4 0,4 11 9,10,12, 13;1,2,4,5 5 88 2,4 0,4 0,4 11 9,10,12, 13;1,2,4,5 10 44 2,4 0,4 0,4 12 1,2,3,4,5, 6,11,12 5 44 2,4 0,4 0,4 12 1,2,3,4,5, 6,11,12 10 176 2,4 0,4 0,4 11 1,2;4,5;9, 10,12,13 5 176 2,4 0,4 0,4 И 1,2;4,5;9, 10; 12, 13 10 132 2,4 0,4 0,4 11 1.2,13; 9, 10,11:3,4,5 5 132 2,4 0,4 0,4 И 1,2,13;9,10, 11:3,4,5 20 120 2,4 0,4 0,4 15,5 1,2,4,5;9, 10 12,13 — — — — — 3 1,2,3,13; 4,5,6,8 Расш. по ИЛИ 10 50 2,4 0,4 О.з 27 1,2,4,5;9, 10,12,13 С расш. по ИЛИ 10 25 2,4 0,4 0,3 29 1,2,3,4,5, 6,11,12 10 100 2,4 0,4 0,3 27 1,2;4,5;9, 10;12,13 10 75 2,4 0,4 0,3 27 1,2,13:9, 10,11:3,4,5 30 82 2.4 0,4 0.3 29 1,2,4,5;9, 10,12,13 — 82 — 0,4 — — 1,2,4,5; 9,10,12,13 ^ных^40 мА — 100 — 0,4 — — 2,3;5.6; 8,9:11,12 ! НЫХ< 16 мА — — — — — 8 1,2,3,13; 4,5,6,8 Расш. по ИЛИ — — — — — 8 1,2,3,4, 5,6,8,13 То же 10 69 2.4 0,4 0,3 29 1,13;9,10; 2,3;4,5 С расш. по ИЛИ 10 55 2,4 0,4 0,3 29 9,10;1,13; 2,3;4,5.6 То же 453
Продолжение табл. 20.1 Серия Корпуе Обоавачеин» Электри* чеокая схема бавовоге элемента (номер рисунка) Логвчеа- кая схема (номер риеунка) Неимеиовавне схема Количество ЛЭ в корпусе Основные технические хярактернстнкн Примечание М е £ ® Р, мВт» не более не иеиее У<о».В, не более иа, В, не более ер (^вилЛвыкл), н«, ие более Номера входов 134 401.14-1 К1 ЛБ 341А 20.5, а 20.12, Л 4Х (2И —НЕ) 4 4X2 10 8 2,3 0,3 0,5 100 2,3;5,6;8, 9; 13, 14 » в К1 ЛБ 341Б 20.5, а 20.12, Л 2х(2И — НЕ) 4 4X2 10 8 2,3 0,3 0,5 60 2,3;5,6;8, 9; 13, 14 в К1 ЛБ 342А 20.5, а 20.12, ф 2Х(4И — НЕ)+НЕ 3 2X4+1 10 6 2.3 О.з 0,5 100 6,7,8,9;1, 2,13.14; 3 1 в К1 Л Б 342Б 20.5, а 20.12, ф 2Х(4И—НЕ)+НЕ 3 2Х4+1 10 6 2,3 0,3 0,5 60 6,7,8,9;1, 2.13,14;3 в э К1 ЛР 341А 20.5, а 20.12, у 2—2И—2ИЛИ—НЕ+ 2 2+2+2+ 10 5 2,3 0,3 0,5 100 6,7; 8,9; +2—4И—2ИЛИ—НЕ +4 13,14; 1, 2, 3, 5 • в К1 ЛР 341Б 20.5, а 20.12, у 2— 2И—2ИЛИ—НЕ+ 2 2+2+2+ 10 5 2,3 О.з 0,5 60 6,7; 8,9; +2— 4И — 2ИЛИ—НЕ +4 13, 14; в в К1 ЛР 342А 20.5, а 20.12, х 2—2—3—4И — 1 2+2+3+ 10 4 2,3 0,3 0,5 100 1 । , о, и 6,7; 8,9; 4 ИЛИ — НЕ +4 12,13,14, 1, 2, 3, 5 в > К1 ЛР 342Б 20.5, а 20.12, х 2—2— 3—4И — I 2+2+3+ 10 4 2,3 0,3 0,5 60 6,7; 8,9; 4ИЛИ —НЕ +4 12,13,14; 1, 2, 3, 5 136 401.14-1 К1 ЛБ 361 20.5, а 20.12, ж 2Х(4И—НЕ) 2 2X4 10 8 2,4 0,35 0,4 60 9,10,12, 13;1,2,4,5 » > К1 ЛБ 366 20.5, а 20.12, ж 2 Х(4И —НЕ) 2 2X4 5 8 2,4 0,35 0,4 60 9,10,12, 13;1,2,4,5 в > К1 Л Б 362 20.5, а 20.12, к 8И —НЕ 1 8 10 4 2,4 0,35 0.4 85 1, 2,3, 4, 5,6,11,12 в > KI ЛБ 367 20.5, а 20.12, к 8И —НЕ 1 8 5 4 2,4 0,35 0,4 85 1,2, 3, 4, 5,6,11,12 в > К1 ЛБ 363 20.5, а 20.12, л 4х (2И — НЕ) 4 4x2 10 16 2,4 0,35 0,4 60 1,2;4,5;9, 10; 12, 13 S в К1 ЛБ 368 20.5, а 20.12, л 4х (2И-НЕ) 4 4X2 5 16 2,4 0,35 0,4 60 1,2;4,5;9, 10; 12, 13 в » К1 ЛБ 364 20.5, а 20.12, м Зх(2И—НЕ) 3 зхз 10 12 2,4 0,35 0,4 60 1,2,13;9, 10, 11; в в К1 ЛБ 369 20.5, а 20.12, м Зх (2И-НЕ) 3 зхз 5 12 2,4 0,35 0.4 60 3, 4, 5 1,2,13;9, Ю, 11; в > К1 ЛР 361 20.5, а 20.12, щ 2х (2И — 2ИЛИ—НЕ) 2 2Х(2+2) 10 11 2,4 0,35 0,4 80 3, 4, 5 1,13; 9, 2Х(2+2) 10;2,3;4,5 ? в К1 ЛР 365 20.5, а 20.12, щ 2Х (2И — 2ИЛИ— НЕ) 2 5 11 2,4 0,35 0,4 80 1,13; 9, 10;2,3;4,5 s > К1 ЛР 363 20.5, а 20.12, ц 2—2—2—ЗИ — 1 2+2+2+ 10 11 2,4 0,35 0,4 60 9,10;1,13; 4ИЛИ—НЕ +3 2,3;4,5,6 в > К1 ЛР 366 20.5, о 20.12, ц 2—2—2—ЗИ — 1 . 2+2+2+ 5 11 2,4 0,35 0,4 60 9, 10; 4ИЛИ — НЕ +3 1,13; 2,3; в в К1 ЛР 364 20.5, а 20.12, ш 4 — 4И —2ИЛИ —НЕ 1 4+4 10 5,5 2,4 0,35 0,4 80 4, 5, 6 1, 2, 3, 4; Ю, 11. в > К1. ЛР 367 20.5, а 20.12, ш 4—4И — 2ИЛИ — НЕ 1 4+4 5 5,5 2,4 0,35 0,4 80 12, 13 1.2,3.4; 10, 11,12,13 454 455
Серия Корпуз Обозначение Электри- ческая схема базового элемента (номер рисунка) Логичез- кая схема (номер рисунка) Наименование схемы 1 Количество 1 ЛЭ в корпусе 137 201.14-1 К1 ил 371 20.9, а 20.15, а Полусумматор с /?н 2 » X К1 ил 373 20.9, а 20.15, б Полусумматор 2 X К1 ЛБ 371 20.9, а 20.15, в (ЗИЛИ —НЕ)/ 1 ЗИЛИ с /?н » » К1 ЛБ 372 20.9, а 20.15, н 2 X (ЗИЛИ —НЕ) с/?н 2 X » К1 ЛБ 375 20.9, в 20.15, д (ЗИЛИ —НЕ)/ЗИЛИ 1 С X X К1 ЛБ 376 20.9, а 20.15, ж (5ИЛИ — НЕ)/5ИЛИ 1 с Rv. X К1 ЛБ 378 20.9, а 20.15, в (ЗИЛИ —НЕ)/ЗИЛИ 1 X » К1 ЛБ 379 20.9, а 20.15, о 2 X (ЗИЛИ —НЕ) 2 с X К1 ЛБ 3710 20.9, а 20.15, п 2 х (ЗИЛИ-НЕ) 2 X X К1 ЛБ 3716 20.9, в 20.15, е (ЗИЛИ —НЕ)/ЗИЛИ 1 X » К1 ЛБ 3717 20.9, а 20.15, и (5ИЛИ — НЕ)/5ИЛИ 1 с /?п X X К1 ЛБ 3718 20.9, а 20.15, к (5ИЛИ — НЕ)/5ИЛИ 1 X 3 К1 ЛБ 3719 20.9, а 20.15, г (ЗИЛИ — НЕ)/ЗИЛИ 1 с /?н X X К1 ЛП 371 20.9, б 20.15, р 2 х (ЗИЛИ) 2 X X К1 ЛП 372 20.9, б 20.15, р 2 X (ЗИЛИ) 2 X X К1 ТР 371 20.9, в 20.15, л RS-триггер с /?и 2 » » К1 ТР 373 20.9, в 20.15, м /?5-триггер 2 147 401.14-1 К1 ЛБ 471 20.10, а 20.16, е 2х (ЗИ —НЕ) 2 X » К1 Л Б 472 20.10, а 20.16, ж (8И —НЕ)/8И 1 X X К1 ЛР 471 20.10, а, 20.16, в 2х (211 ЛИ — 2И — 2 в НЕ) » > К1 ТР 471 20.10, а 20 16, г /JS-триггер 4 155 201.14-1 К1 Лг> 551 20.5, а 20.12, ж 2Х (4И-НЕ) 2 X > К1 л Б 552 20.5, а 20.12, к 8И-НЕ 1 X » К1 ЛБ 553 20.5, а 20.12, л 4 х (2И — НЕ) 4 456
Продолжение табл. 20,1 Основные технические характеристики м О> в> "§ Р, мВт, ие более У<1». в, не менее У<о».В. не более Уп. в, не более 1в ер (^вкл/^выкл), на, не более Номера входов Примечание 2+2 15 220 —0,95 —1,45 0,07 8 8,9; 4,5 2+2 15 125 —0,95 —1,45 0,07 8 8,9; 4,5 3 15 70 —0,95 — 1,45 0,07 6 8, 9, 10 С расш. по ИЛИ 2X3 15 115 —0,95 —1,45 0,07 6 8, 9, 10; 3, 4, 5 3 100 250 -0,95 — 1,45 0,07 7 10, 11, 12 5 15 70 -0,95 -1,45 0,07 6 3, 4, 8, 9, 10 8 15 70 —0,95 —1,45 0,07 6 8, 9, 10 С расш. по ИЛИ 2X3 15 210 —0,95 — 1,45 0,07 6 8, 9, 10; 3, 4, 5 2x3 15 115 -0,95 -1,45 0,07 6 8, 9, 10, 3, 4, 5 3 100 95 -0,95 -1,45 0,07 7 10, 11, 12 5 15 165 —0,95 — 1,45 0,07 6 3, 4, 8, 9, 10 5 15 70 —0,95 — 1,45 0,07 6 3, 4, 8, 9, 10 3 15 160 —0,95 — 1,45 0,07 6 8, 9, 10 С расш. по ИЛИ 2X3 — — — — — — 8, 9, 10; 3, 4, 5 Расш. по ИЛИ 2X3 — — — — — — 8, 9, 10; 3, 4, 5 То же 2+2 100 280 —0,95 — 1,45 0,07 7 8, 10; И, 12 2+2 100 185 —0,95 — 1,45 0.07 7 8, 10; 11, Г2 2x3 10 70 —2 —8 — (2500) 11,12,13; 2, 3, 4 /?ВХ 15 МОм 8 10 80 —2 —8 — (2500) 2, 3, 4. 5, 10,11, 12, 13 То же 2х (2+2) 10 СО —2 —8 — (2500) Ю, 11; 12; 13; 2, 3; 4,5 — — 00 —2 -8 — — — /та.т=300кГц 2X4 10 50 2,4 0,4 0,4 18,5 9, 10, 12, 13; 1, 2, 4, 5 8 10 25 2,4 0,4 0,4 18,5 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12 4X2 10 100 2,4 0,4 0,4 18,5 1 2; 4,5; 9, Ю; 12, 13 457
Ок>«я Корпус Обозначение Электри» чес кая схема базового элемента (номер ряеунка) Логичес- кая «хемв (номер рисунка) Наимеваванне скемв । Количество ! ЛЭ в корпусе 165 201.14-1 К1 ЛБ 554 20.5, а 20.12, м Зх (ЗИ—НЕ) 3 • » К1 ЛБ 556 20.5, б 20.12, к 2Х(4И—НЕ) 2 » К1 Л Б 557 20.5, в 20.12, н 2х(4И- НЕ) 2 > » К1 ЛБ 558 20.5, в 20.12, с 4Х(2И- НЕ) 4 > • К1 ЛР 551 20.5, а 20.12, в 2 X (2И—2ИЛИ—НЕ) 2 > > К1 ЛР 553 20.5, а 20.12, и 2—2—2—ЗИ — 1 4ИЛИ —НЕ > » К1 ЛП 551 20 5, е 20.12, п 2 х 4И 2 > в К1 ЛП 553 20.5, е 20.12, т 8И 1 156 401.14-1 К1 Л Б 561А 20.3, о 20.11, г 6И —НЕ 1 > В KI ЛБ 561Б 20.3, о 20. 11, г 6И-НЕ 1 > • К1 ЛБ 561В 20.3, а 20.11, г 6И — НЕ 1 > » К1 ЛБ 562 20.3, 6 — 6И —НЕ 1 > • К1 ЛБ 563А 20.3, а 20.11, ж 2Х(4И—НЕ) 2 > в К1 ЛБ 563Б 20.3, а 20. 11, ж 2х(4И —НЕ) 2 > > К1 ЛБ 563В 20.3, а 20.11, ж 2Х(4И —НЕ) 2 > • К1 ЛБ 564А 20.3, а 20.11, в 2х(4И — НЕ) 2 > в К1 ЛБ 564Б 20.3, а 20.11, в 2х(4И— НЕ) 2 > • К.1 ЛБ 564В 20.3, а 20.11, в 2х (4И—НЕ) 2 168
Продолжение табл. 20.1 Основные технические характеристики Примечание м Р, мВт, не более в, не менее У<о». В. не более Уп. в. не более ^а ср (^вкл^выкл)» не, не более Номера входов зхз 10 75 2,4 0,4 0,4 18,5 1, 2, 13; 3, 4, 5; 9, 10, И 2X4 30 80 2.4 0,4 0,4 18,5 1, 2, 4, 5; 9, 10, 12, 13 2X4 — 60 — 0,4 — —• 1, 2, 4, 5; 9, 10, 12, 13 ^ных^ЗО мА 4X2 — 120 — 0,4 — —- 2,3; 5, 6; 8, 9; 11, 12 I выт^* 16 мА 2Х(2+2) 10 69 2,4 0,4 0,4 18,5 1,13; 9,10; 2,3; 4,5 С расш. по ИЛИ 2+2+2+ +3 10 50 2,4 0,4 0,4 18,5 9,10; 1,13; 2,3; 4, 5, 6 То же 2X4 — — — — — 5 1, 2, 3, 13; 4, 5, 6, 8 Расш. по ИЛИ 8 — — — 5 1, 2, 3, 4. 5, 6, 8, 13 То же <10 6 23 2,5 0,3 0,4 (30/60) 1, 9, 10, 12, 13, 14 С расш. по И <10 4 23 2,5 0,3 0,4 (30/60) 1, 9, 10. 12, 13, 14 То же <10 2 23 2,5 0,3 0,4 (30/60) 1, 9, 10, 12, 13, 14 » 6 16 34 2,5 0,3 0,4 (30/60) 1, 9, 10, 12, 13, 14 4 6 46 2,5 0,3 0,4 (30/60) 8, 9, 10, 12; 1, 2, 13, 14 4 4 46 2,5 0,3 0,4 (30/60) 8, 9, 10, 12; 1, 2, 13, 14 4 2 46 2,5 0,3 0,4 (30/60) 8, 9, 10, 12; 1, 2, 13, 14 4 6 46 2,5 0.3 0,4 (30/60) 8, 9, 10, 12; 1, 2, 13, 14 Расш. по ИЛИ 4 4 46 2,5 0,3 0,4 (30/60) 8, 9, 10, 12; 1, 2, 13, 14 То же 4 2 46 2,5 0 3 0,4 (30/60) 8, 9, 10, 12; 1, 2, 13, 14 а 459
Серия l_„ „ Корпус Обозначение Электрн* ческая схема базового элементе (номер рисунка) Лорнчее- кая схема (помер рисунка) Наименование яхема Количество ЛЭ в корпусе 156 401.14-1 К1 ЛП 561 20.1, в 20.11, и 4 X 2И 4 172 201.14-1 К1 ЛБ 722 20.10, б 20.16, ж (10И —НЕ)/ЮИ 1 1 KI ЛИ 721 20.10, г 20 16, д 4 х 2ИЛИ 4 № KI ЛР 721 20.10, г 20.16, а 2х (2ИЛИ — 2И — 2 НЕ/2ИЛИ—2И) к > KI TP 721 20.10,6,г 20.16, б Триггер двухтактный — в » К1 ЛБ 721 20.10, б 20.16, в 2х (4И — НЕ)/4И 2 •201 «Тропа» К2 ЛБ ОН 20.8, д 20.14,1/ 4НЕ 4 К2 ЛБ 012 20.8, е 20.14, ф 4НЕ 4 № К2 ЛБ 013 20.8, е 20.14, ф 4НЕ 4 X К2 ЛБ 014 20.8, д 20.14, х 2 X (2ИЛИ— НЕ)+ 4 4-2НЕ X К2 ЛБ 015 20.8, д 20.14, ц 5НЕ 5 X К2 ЛБ 016 20.8, е 20.14, ц 5НЕ 5 X К2 ЛБ 017 20.8, е 20.14, ц 5НЕ 5 X > К2 ЛС 011 20.8, а, 20.14, т 2Х(2ИЛИ) I е » К2 НТ ОН 20.8, ж — Сборка транзистор- — ная К2 НТ 012 20.8, ж — Сборка транзио- — торная * К2 НТ 013 20.8, ж — Сборка транзис- — торная 460
Продолжение табл, 20.1 Основные технические характеристики Примечание м Р, мВ», не более У<1». В, не менее "«о». В. ие более Vn, В, ие более *з ер (^вкл^выкл), ио, ие более Номера входов — — — — — — 10 1,2; 6,7; 8,9; 13, 14 Расш, по И 10 15 45 —1 —9,5 1 600 2,3,4,5,9, 10,11,12, 13, 14 4X2 15 160 —1 —9,5 I 600 2,3;4,5;Н, 12, 13, 14 2(2+2) 15 80 —1 —9,5 1 600 2,3; 4,5; И, 12; 13, 14 — 15 80 —1 —9,5 1 — 3,12; 2,13;14,5 fmax = 400 кГц 2X4 15 80 —I —9,5 I 600 2, 3, 4, 5; 11, 12, 13, 14 <6 2 15 0,6 о,з 0,3 270 5; 12(1); 6(7); И <6 5 30 0,6 0,3 0,3 270 5; 12; 6; 11 <6 8 30 0,6 0,3 0,3 270 5; 12; 6; 11 <6 2 25 0,6 0,3 0,3 270 2,12; 6,8, 5; И <6 2 20 0,6 0,3 0,3 270 5; 1; 6; 12; 9 <6 5 38 0,6 0,3 0,3 270 5; 1; 6; 12; 9 <6 8 38 0,6 0,3 0,3 270 5: I; 6; 12; 9 <6 8 30 0,6 0,3 0,3 270 1,2; 3,5 ! — — — — — — — — 13 — — — — — — — — ₽>22 — — — — — — 0>35 461
Серия Корпус Обозвачени* Электри- ческая схема базового элемента (номер рисунка) Логичес- кая схема (номер рисунка» Наименование схема Количество J ЛЭ в gopgyce) •217 «Посол» К2 ЛП 171 20.4, г 20.11, п 4—4И—2ИЛИ—НЕ 2 • » К2 ЛП 172 20.4, г 20.11, к 8И—НЕ I 9 в К2 ЛП 173 20.4, д 20.11, л 2\4И 2 > в К2 ТК 171А 20.4, а — Триггер комб. 2 > в К2 ТК 171Б 20.4, а — Триггер комб. 2 8 в К2 ЛБ 171А 20.4, в 20.11, м 8И —НЕ 1 Г в К2 ЛБ 171Б 20.4, в 20.11, м 8И—НВ 1 8 9 К2 ЛБ 172А 20.4, в 20.11 , н 2Х(ЗИ —НЕ 2 1 В К2 ЛБ 172Б 20.4, в 20.11, н 2х(ЗИ — НЕ 2 1 В К2 Л Б 173 30.4, е 20.11, о 6И —НЕ 1 S в К2 ЛБ 174А 20.4, в 20.11, р ЗХ(2И — НЕ) 3 » в К2 ЛБ 174Б 20.4, в 20.11, р ЗХ (2И —НЕ) 3 в в К2 ЛР 171 20.4, ж — 3 —2И—2ИЛИ —НЕ 1 в в К2 ТР 171А 20.4, б — 1?5-триРГер 2 * в К2 ТР 171Б 20.4, б — 1?5-триггер 2 J в К2 НТ 171 20.8, ж Сборка транзистор- — ная в в К2 НТ 172 20.8, ж — То же — в в К2 НТ 173 20.8, ж — В — Примечание. В § 10.2 для обозначения корпусов микросхем 401.14-1, 301.12-1 и 201.14-1 использованы их прежние наименования 101СТ 14-1, 401МС12-1 и 301ПЛ14-1 соответственно. 462
Продолжение табл. 20,1 Oauoi’use техннчеокие характеристики Примечание М £ 8 Р, мВ», не более В» не менее У«о».В, не более иа. В, 1 не белее *е ер (^внл/^выкл) на, ее не более Номера входов 2X4 — 18,5 — — 6 2. 3, 4,5; 7,8.9,10 Расш. по ИЛИ 8 11 — — — 4 1.2, 3, 4, 5, 7, 8, 9 То же 2X4 — — — — — — 1,2,4, 5; 6,7, 9, 10 Расш. по И — 4 52 2,6 0,3 0,5 — — fтах^З МГЦ — 4 52 2.6 0,3 0.5 — — МГц 8 4 12 2,6 О.з 0,5 23,5 1 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9 8 6 12 2,6 0,3 0,5 23,5 1.2, 3,4, 5, 7, 8, 9 2X3 4 24 2,6 о.з 0,5 25 7. 8, 9; 3, 4, 5 2X3 6 24 2,6 0,3 0,5 25 7, 8, 9; 3. 4, 5 <8 8 35 2.6 0,3 0,5 40 3, 4, 5, 7, 8, 9 С расш. по ИЛИ <8 4 39 2.6 0,3 0,5 23,5 8,7; 4,5; 2,3 <8 6 39 2,6 0,3 0,5 23,5 8,7) 4,5; 2,3 <8 8 40 2,6 0,3 0,5 100 — С расш. по И, ИЛИ — 4 31 2,6 0,3 0,5 — — fmux=6 МГц — 6 31 2,6 0,3 0,5 — — — — — — — — — — 0=30-? 90 — — — — — — — — 0=504-150 — — — — — — — — 0=704-280 463
ГЛАВА 21 РЕЗИСТОРЫ Резисторы — широко распространенный элемент современной электронной и радиоэлектронной аппаратуры. Они составляют от 16 до 50% от общего чис- ла элементов принципиальной схемы. Промышленность выпускает резисторы различных типов с величиной сопротивления от нескольких Ом до десятков мОм общего назначения и до одного тОм (1012 Ом) специального назначения. Номинальные сопротивления резисторов определяются размерами проводя- щего элемента и свойствами его материала. Номинальные сопротивления по- стоянных резисторов устанавливаются ГОСТ 2825—67. При допустимых откло- нениях ± 5; ± 10; ± 20% они должны соответствовать числам, приведенным в табл. 21.1, или числам, полученным умножением ряда ва 10п, где л — целое положительное или отрицательное число. Таблица 21.1 Т24 (допуск, откл. ±5%) Е12 (допуск. сткл.±10%) Е6 (допуск. вткл.±20%) Е24 (допуск. *»кл.±6%) Е12 (допуск, откл.±10%) В6 (допуск, откл. ±20%) 1.0 1,о 1,0 3,3 3,3 3,3 1.1 • 3,6 1,2 1,2 3,9 3,9 1,3 4,3 1,5 1,5 1,5 4,7 4,7 4,7 1,6 5,1 1,8 1.8 5,6 5,6 2,0 6,2 2,2 2,2 2,2 6,8 6,8 6,8 2,4 7,5 2,7 2,7 8,2 8,2 3,0 9,1 При допустимых отклонениях менее ± 5% (0,01! 0,02; 0,05; 0,1! 0,2; 0,5; 1; 2%) номинальные сопротивления должны соответствовать ряду чисел из табл. 21.2 или числам, полученным умножением этих рядов на 10п, где л — также целое положительное или отрицательное число. Номинальные сопротивления переменных резисторов определяются ГОСТ 10318—62; длй проволочных резисторов — от 1,0 Ом до 1,0 мОм в непроволоч- ных— от 1,0 Ом до 10,0 мОм. Номинальные величины сопротивлений (еди- ницы, десятки, сотни Ом, кОм; единицы и десятки мОм) должны соответствовать ряду 1; 0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8, причем величины 1,0; 2,2; 4,7 являются предпоч- тительными. Допустимые отклонения сопротивления для переменных проволочных резис- торов: ± 5; ± 10; ± 20j ± 30% н непроволочных ± 10; ± 20; ± 30%. 21.1. Резисторы постоянного сопротивления Условия эксплуатации даны в табл. 21.3. Резисторы типа ОМЛТ, MJT1 (теплостойкие о повышенной механической прочностью). Предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока и в импульсных режимах. Резисторы выпускаются в нормальном и тропи- ческом исполнении; резисторы на номинальную мощность 0,125 и 0,25 Вт в тро- пическом исполнении не изготовляются (рис. 21.1). 464
Таблица 21.2 Обозначение рядов СМ <0 оо 40 ОО ф ОО 5 ОО ф 00 UU ш UJ Ш ш ш Ш UJ щ ш UJ ш UJ UU и- 100 100 100 160 255 255 407 649 649 649 101 162 162 162 258 412 412 657 102 102 164 261 261 261 417 665 665 104 165 165 264 422 422 422 673 j 05 105 105 167 267 267 427 681 681 681 106 169 169 169 271 432 432 690 107 107 172 274 274 274 437 698 698 109 174 174 277 442 442 442 706 110 110 110 176 280 280 448 715 715 715 111 178 178 178 284 453 453 723 113 113 180 287 287 287 449 732 732 ] 14 182 182 291 464 464 464 741 115 115 115 184 294 294 470 750 750 750 117 187 187 187 298 475 475 759 118 118 189 301 301 301 481 768 768 j 20 191 191 305 487 487 487 777 121 121 121 193 309 309 493 787 787 787 123 196 196 196 312 499 499 796 124 124 198 316 316 316 505 806 806 126 200 200 320 511 511 511 816 825 127 127 127 203 324 324 517 825 825 129 205 205 205 328 523 523 835 130 130 208 332 332 332 530 845 845 132 210 210 336 536 236 536 856 866 133 133 133 213 340 340 542 866 866 135 215 215 215 344 549 549 876 137 137 218 348 348 348 556 887 887 138 140 140 140 221 223 221 352 357 357 562 569 562 562 898 909 909 909 142 143 145 147 149 150 152 154 J56 158 143 147 150 154 158. 147 154 226 229 232 234 237 240 243 246 249 252 226 232 237 243 249 226 237 249 361 365 370 374 379 383 388 392 397 402 365 374 383 392 402 365 383 402 576 583 590 597 604 612 619 626 634 642 576 590 604 619 634 590 619 920 931 942 953 965 976 988 931 953 976 953 Номинальная мощность указывается для температуры + 70° С, при экс- плуатации в условиях более высоких температур электрическая нагрузка сни- жается и составляет при t = + 125° С Рдоп = 0,3 Ри. По уровню собственных шумов резисторы МЛТ и ОМЛТ с сопротивлением более 10 кОм выпускаются двух групп: I —с э. д.-с. шумов не более I мкВ/В (обозначение А) и II — с э. д. с. шумов не более 5 мкВ/B (обозначение Б). Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) зависит от номинала и интервала температур; при температурах от — 60 до + 25° С ТКС = ± 1,2 X X 10—8 1/°С, при температурах от + 25° С до + 125° С для резисторов с со- противлением до 1 МОмТКС = ±7 • 10"«1/°С и с сопротивлением больше 1 МОм ТКС= ± 1 • ю-3 1/°С. Допустимые отклонения от номинала — ± 5; ± 10; ± 20%. 465
Таблица 21.3 тип резистора Темпера- тура окру- жающей среды, °C Относительная влаж- ность воздух* % пр и 6=40* С Механические воздействия Вероятность безотказной работы в те- чение 1000 ч4 внбрацновое удары • ускоре- нием, g линейные наг- рузка • уско- рением, g частота, Гц ускорение, g МЯТ, омлт МОН С2—13 С2—14 С2—15 ПТМН С5—5 С5—5Т ПЭВ ПЭВР1 ПЭВ ПЭВРП —60 до +125 —60 до +125 —60 до +2001 —60 до +125 —60 до +125 —60 до +155 —60 до +155 98 5—600 98 60—1000 5—200 98 98 5—2000 98 5—2000 95— 5—1000 98 5—600 15 1503 7,5 25 12 35 12 35 П> 150 10 35 200 0,98—0,99 100 0,99 25 0,999 150 50 100 50 10000 И5 5000 12 10000 И 5000 12 5000 12 5000 II 1 Рабочая температура указана для варианта «б» и <в»; 2 При 25° С; 3 При креплении за корпус; 4 При электрической нагрузке, соответствующей номинальной мощности и предельной температуре; 5 Для ОМЛТ. Основвые технические характеристики даны в табл. 21.4. Запись в конструкторской документации: после слова «резистор» указывается внд резистора, номинальное сопротивление (Ом, кОм, МОм), допускаемое откло- нение (%), группа по 8. д. с. шумов и номер стандарта. Для резисторов тропичес- кого исполнения перед номером стандарта указывается буква Т. Например: резистор МЛТ-0,5—470 Ом ± 10% — АТ ГОСТ 7113—66. Резисторы типа МОН (металлические низкоомные). Предназначены для ра- боты в цепях переменного н постоянного тока и в импульсных режимах. В зави- симости от конструкции изготавливаются трех вариантов: а — с проволочными осевыми выводами; б — с контактными колпаками, в одном из которых есть резь- бовое отверстие; в — о контактными поясками. Все варианты изготавливаются в нормальном и тропическом исполнении (рио. 21.1). Основные технические ха- рактеристики даны в табл. 21.5. Номинальная мощность при повышении температуры окружающей среды для варианта «а» — с + 55 до + 125° С снижается и при / — + 125° С состав- ляет 0,25 Рн; для варианта «б» н «в» мощность снижается начиная с (= + 100 и 466
при 180° G составляет 0,1 Ра. При эксплуатации при атмосферном давлении меньше 6 • 10s Па мощность нагрузки должна составлять 0,6 Рн. TKG для варианта «а» равняется ± 5 • 10-* 1/ G, для варианта'тб» н «в> — -(от + 3 до — 5) • 10-» 1/° G. Запись в конструкторской документации: после слова «резцстор» указывает- ся ввд резистора, вариант исполнения (указывается только для вариантов <б» и *в>), номинальное сопротивление, допустимое отклонение и номер технических условий (при тропическом исполнении перед номером ТУ ставится буква Т). Например: резистор МОН-16-75 Ом ± 5% ОЖО.467.038 ТУ. Рис. 21.!. Резисторы постоянные непроволочные? а) ОМЛТ, МЛТ. б) МОН; в) С2-13; е) С2-14; д) С2-15. С2-13 Резисторы типа С2-13, С2-14, С2-15 (металлопленочные прецезионные). При- меняются в цепях постоянного н переменного тока и в импульсных режимах- Все резисторы выпускаются трех видов в зависимости от мощности рассеяния: Ра = 0,25; Рн = 0,5; Ря - 1,0 Вт. Резисторы С2-13 в керамическом корпусе герметизнронанные; С2-14 — за- щищенные эмалевой пленкой: С2-15 — изолированного типа, опрессованные, могут использоваться при монтаже непосредственно на металлическом шасси (рис. 21-1)- Номииальная мощность указывается для t = +70° 0. При эксплуатации при более высоких температурах электрическая нагрузка снижается и при t = + 125° С составляет около 0,1 Рн- При Пониженном атмосферном давлении электрическая нагрузка также должна снижаться и составляет при 2,4 • 10* Па — 0,7 Рн при 6,5 • 103 Па — 0,6 Рн, при 6,5 • 102 Па — 0,5 Рц. 467
Таблица 21.4 Вид реанстора Номинальная мощность раоаея- ния, Вт Номинальные еопротивлеиия, Ом Раамеры, мм К 2 CQ Предельные рабочие наприжении, В ОТ ДО L D d ПОСТОЯН- НОГО НЛИ перемен- ного тока импульсное 0,1 Рн 0-2 ря ОМЛТ-0,125 МЛТ-0,125 ОМЛТ-0,25 0,125 10 2,2X10“ 6,0 2,0 0,5 0,15 200 350 250 МЛ 1 -0,25 ОМЛТ-0,5 ОМЛТ-0.5Т 0,25 24 3,0x10е 7,0 3,0 0,6 0,25 ’ 250 450 300 МЛ 1 -0,5 МЛТ-0.5Т ОМЛТ-1 ОМЛТ-1Т 0,5 24 5,1хЮе 10,8 4,2 0,8 1,0 350 750 650 МЛТ-1 МЛТ-1Т ОМЛТ-2 1,0 24 10х 10е 13,0 6,6 0,8 2,0 500 1000 900 ОМЛТ-2Т МЛТ-2 МЛТ-2Т 2,0 24 юхюе 18,5 8,6 1,0 3,5 750 1200 1050 Примечание: 1) Промежуточные величины сопротивлений по соответ- ствующему ряду ГОСТ 2825—60. 2) Предельные рабочие напряжения указаны для атмосферного давлении больше 5-108 Па. Работа в импульсных режимах допускается при условии длительности импуль- сов не более 500 мкс и частоте повторения более 20 кГц. По Т КС резисторы выпускаются пнти групп (табл. 21.6). Уровень собствен- ных шумов ие более 1 мкВ/B. Сопротивление изоляции для резисторов G2-13 и С2-15 не менее 10х1 Ом. Допустимые отклонения: для С2-13 — ± 0.1; ± 0,2; ± 0,5; ± 1; ± 2; ± 5%. для 62-14 — ± 0,5; ± 1; ± 2; ± 5%. для С2-15 — ± 0,5; ± 1; ± 2%. Основные технические характеристики резисторов С2-13, С2-14, С2-15 даиы в табл. 21.7. Промежуточные значения по специальной шкале. Запись в конструкторской документации: после слова «резистор» указывает- ся его тип, номинальная мощность рассеяния, номинальное сопротивление (Ом, кОм, МОм), допускаемое отклонение сопротивления от номинального (%), груп- па по ТКС и номер ТУ. Например: резистор С2-13-0,5-100 кОм ±1% — В О/КО. 467.036. ТУ. Резисторы типа ПТМН. Предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока частотой до 1000 Гц. В зависимости от номинальной мощности рассеяния резисторы изготовляются двух видов: ПТМН-0,5 и ПТМН-1 (рис. 21.2) и табл. 21.8. Пределы номинальных сопротивлений и допустимые отклонения приведены в табл. 21.9. Номинальные сопротивления соответствуют ряду Е24 ГОСТ 2825—67. Номинальная мощность рассеяния указывается для температуры + 85° С, при эксплуатации при больших температурах мощность снижается и составляет при 7 = + 125° G 0,1 Ра. '468
Таблица 21.5 Предельные напряжения, В Размеры, мм Вид резистора Номинальная мощность рассеяния, Вт Вариант резистора Пределы коми* нального сопро- тивления, Ом Допускаемое отклонение, % постоянного, или перемен- ного тока (эфф.) макси- мального импуль- еного D L 4 1 Масса, У. не более рабо- чее испы- татель- ное МОН-0,5 л г 0.5 а б в 1—100 50, 75, 100 ±5, ±10 ±5 7 7 9 8,7 60 350 4,2 3,9 3,0 10,8 10,8 9,2 0,8 1,1 1,1 1 1 о 1,0 1,0 1,0 МОН-1 1.0 а б в 1—100 50, 75 ±5, ±10 ±5 10 8,7 13 11 80 450 6,6 6,3 5,4 13 13 11,8 0,8 2,0 2,0 1 1 о 2,0 2,0 2,0 МОН-2 2,0 а б в 1 — 100 50,75 ±5, ±10 ±5 15 14 18 20 100 600 8,6 8,3 7,4 18,5 18,5 17 1,0 2,0 2,0 2,5 3,5 3,5 3,5 Примечание: Промежуточные значения сопротивлений соответствуют ряду Е24 ГОСТ—2825—67.
Таблица 21.6 Группа ТКС ТКС в интервале температур. %/°С -f-25-r + 125’С — 60ч-±25"С А 10 кОм—1 МОм ±0,25-10-® ±0,75- IO"2 Б 1 Ом—1 МОм ±0,5-10-® ±1,5-10-® В 1 Ом—1 МОм ± 1,0-10"® ±з-ю-® Г 1 Ом—I МОм ±2,0-10"® ±5-10-» д 1 Ом—1 МОм ±3,0-10-2 ±6-10-» Таблица 21.7 Внд ₽н- Вт «а Размеры, мм Вес, г Рабочее напряженке, В L D а постоянного тока Имп. режим к 0. о II 0. S 0. сч сэ II О. монтаж на металл*) 0,25 1,0 Ом— 15,5 9 0,8 3,5 250 500 400 400 С2-13 0,5 1,0 1 МОм 21 30 11 11 1 1 6 8,5 350 500 700 1000 600 900 600 600 0,25 1,0 Ом— 13 6,6 0,8 2 250 500 400 400 С2-14 0,5 1,0 I МОм 18,5 27,5 8,6 8,6 1 I 3,5 5,0 350 500 700 1000 600 900 600 600 0,25 10 кОм— 16,1 9,2 0,8 3,5 250 500 400 400 С2-15 0,5 1,0 1 МОм 21,5 30 11,2 Н,2 1 1 5,5 7,5 350 500 700 1000 600 900 600 600 *> Только для С2-13 и С2-15. Таблица 21.8 Вид резистора Размеры, мм Масса, г, не более L D d ПТМН-0,5 15 7 0,8 1,8 ПТМН-1 1 23 9 0,8 5,0; 4,0* ») Масса резисторов свыше 100 Ом. Рабочее напряжение не более 400 В (амплитудное). ТКС в интервале темпе- ратур от — 60 до + 125° С для резисторов: ПТМН — 0,5 с номинальным сопротивлением от 1 до 62 Ом и ПТМН-1 от I до 100 Ом равняется ± I • 10~4 1/°С; ПТМН-0,5 с номинальным сопротивлением от 62 Ом до 300 кОм и ПТМН-1 от 100 Ом до 1 МОм равняется ± 1,5 • 10~4 1/°С. Обозначения резисторов типа ПТМН в конструкторской документации: после слова «резистор» указывается внд, номинальное сопротивление (Ом, кОм), 470
Таблица 21 9 Вид оезнстора Пределы номинальных сопротивлений. Ом, для резисторов с допускаемыми отклонениями, в % ±0,25 ±0.5 | ±1.0 ПТМН-0,5 10 000—300 000 100—300 000 1—300 000 ПТМН-1 10 000—1 000 000 100—1 000 000 1—1 000 000 Рис. 21.2. Резисторы постоянные проволочные: а) ТПМН; б) С5-5; в) ПЭВ; г) ПЭВР. допустимое отклонение и номер ТУ. Например: резистор ПТМН-1—100 кОм ± ±0,25% ОЖО.467.503 ТУ. Резисторы типа С5-5, С5-5Т (проволочные малогабаритные). Предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока частоты до 1000 Гц. Резис- торы выпускаются 5 видов, в зависимости от номинальной мощности рассеяния (рис. 21.2). Пределы номинальных сопротивлений и допускаемые отклонения резисторов даны в табл. 21.10., 21.11. и 21.12. Таблица 21.10 Тип резистора Номинальная мощность, Размеры, мм Вес, г, не более D / а С5-5 1 6,15 20 0,8 2,5 С5-5Т 2 6,15 27 0,8 3,0 5 11,2 33 1,0 9,0 8 И,2 42 1,0 10,0 10 11,2 52 1,0 13,0 471
Т а бл и ца 21.11 Пределы номинальных сопротивление для резисторов мощностью» Вт Допусти- мое откло- нение R % 1 2 5 8 .0 1—5,6 кОм 1—10 кОм 1—36 кОм 1—51 кОм 1—75 кОм ±0,05; ±0,1 ПО Ом— 110 Ом— 110 Ом— 110 Ом— 110 Ом— ±0,2; 13 кОм 30 кОм 75 кОм 100 кОм 180 кОм ±0,5 56 Ом- 13 кОм 56 Ом— 30 кОм 56 Ом— 75 кОм 56 Ом— 100 кОм 56 Ом—180 кОм ±1 11 Ом- 13 кОм Н Ом— 30 кОм 11 Ом— 75 кОм 11 Ом— 100 кОм И Ом—180 кОм ±2 1 Ом— —13 кОм 2 Ом— 3 кОм 5,1 Ом— 75 кОм 10 Ом— 100 кОм 10 Ом—180 кОм ±5 Таблица 21.12 Номнналь- Пределы коми- ТКС 1/°С Номнналь- Пределы номн- ТКС 1/°С ная мощ- нальиых сопро- не более ная мощ- нальиых сопро- ность, Вт тивлений ность, Вт тивлений 1 1 Ом—5,6 кОм ±5-10-“ 8 10 Ом—51 кОм ±5-10-* 6,2—13 кОм ±1,5-10"* 56—100 кОм ±1,5-10-* 2 2 Ом—10 кОм ±5-10"s 10 10 Ом—75 кОм ±5-10-“ 11—30 кОм ±1,5-Ю-1 82—180 кОм ±1,5-10-* 5 5,1 Ом—36 кОм ±5-10“5 39—75 кОм ± 1,5-10_* Промежуточные значения номинальных сопротивлений по ряду Е24 ГОСТ 2828—67. Рабочее напряжение 400 В. При атмосферном давлении начиная с I • 105 Па электрическая нагрузка снижается и составляет при 6,5 • 10г Па 50% от Рн. Электрическая нагрузка в зависимости от температуры должна соот- ветствовать графику, приведенному на рис. 21.4: / — кривая для резисторов с отклонением от номинального сопротивления ± 1; ± 2, ± 5%; 2 — кривая для резисторов с отклонением ± 0,2; ± 0,5%; 3 — кривая для резисторов с от- клонением ± 0,05, ± 0,1%. Запись в конструкторской документации: после слова «резистор» указывает- ся тип, номинальная мощность рассеяния, номинальное сопротивление (Ом, кОм), допустимое отклонение (%) и номер ТУ. Например: резистор С5-5-2 Вт 30 кОм ± 0,2 ОЖО.467.505 ТУ. Резисторы типа ПЭВ (влагостойкие) и ПЭВР (влагостойкие регулируемые). Предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока. В зависимо- сти от мощности рассеяния резисторы ПЭВ выпускаются 11 видов, ПЭВР-7 видов (рис. 21.2). Размеры резисторов типа ПЭВ даны в табл. 21.13. Размеры резисторов типа ПЭВР приведены в табл. 21.14. Пределы номинальных сопротивлений резисторов типа ПЭВ и ПЭВР при- ведены в табл. 21.15. Промежуточные .значения номинальных сопротивлений соответствуют ГОСТ 2825—67. Допускаемые отклонения ± 5 и ± 10%. Номинальная мощность рас- сеяния указана для 1 = + 40° С при более высоких температурах допустимая мощность снижается и при t = + 155° С составляет 60% от Рн- По условиям эксплуатации резисторы делятся на три группы: 1, 11, Ill. 472
Таблица 21.13 Ряд резистора Номиивльнвя мощность рассеяния, Вт Размеры, мм Масса, г, не более ь D d н L 1 пэв-з 3,0 4,5В, 14 5,5 2.0А, 28 26 3,5 16 ПЭВ-7,5 7,5 4,5В, 14 5,5 2.0А, 28 35 3,5 23 ПЭВ-10 10,0 4,5В, 14 5,5 2,0А, 28 41 3,5 27 ПЭВ-15 15,0 4,5В, 17 8 2,0А, 31 45 3,5 36 ПЭВ-20 20,0 4,5В, 17 8 2.0А, 31 50 3,5 44 ПЭВ-25 25,0 4,5В, 21 12 2,0А, 35 50 3,5 57 ПЭВ-30 30,0 4,5В, 21 12 2,0А, 35 71 3,5 80 ПЭВ-40 40,0 4,5В, 21 12 2,0 А, 35 87 3,5 98 ПЭВ-50 50,0 6,0В, 29 20 ЗА, 43 90 4,5 132 ПЭВ-75 75,0 6,0В, 29 20 ЗА, 43 140 4,5 253 ПЭВ-100 100,0 6,0В, 29 20 ЗА, 43 170 4,5 386 Таблица 21.14 Внд резистора Номинальная мощность. Вт Размеры, мм Масса, г, не более D d <6 L 1 6 н h ь ПЭВР-10 10 14 5,5 2,0А, 41 3,5 20 28 6,0 4,5В, 34 ПЭВР-15 15 17 8,0 2,0 А, 45 3,5 23 31 6,0 4,5В7 42 ПЭВ Р-20 20 17 8,0 2,0А, 50 3,5 30 31 6,0 4,5В, 52 ПЭВР-25 25 21 12 2,0А, 50 3,5 30 35 6,0 4,5В, 67 ПЭВ Р-30 30 21 12 2,0А, 71 3,5 48 35 6,0 4,5В, 90 ПЭВ Р-50 50 29 20 3,0А, 90 4,5 65 43 7,0 6,0В, 144 ПЭВР-100 100 29 20 3,0А, 170 4,5 144 43 7,0 6,0В, 298 Таблица 21.15 Номинальная мощность. Вт Пределы номинальных сопротивлений. Ом Номинальная мощность, Вт Пределы номинальных сопротивлений, Ом ПЭВ ПЭВР ПЭВ ПЭВР 3,0 3—510 30,0* 10—30000 15—1000 7,5 1—3300 — 40,0* 18—51000 —_ 10,0 1,8—10000 3-220 50,0 18—51000 22—1500 15,0** 3,9—15000 5,1—220 75,0 47—56000 — 20,0*’ 4,7—20000 10—430 100,0 47—56000 47—2700 25,0 10—24000 10—510 *1 В новая рвврвботках не применяются. Запись в конструкторской документации: после слова «резистор» указывает- ся группа (только 1), вид, номинальное сопротивление (Ом, кОм), допустимое отклонение и номер ГОСТа, Например: резистор I ПЭВР-25-510 Ом 5% ГОСТ 6513——66. 473
21.2. Переменные резисторы Предельно допустимые условия эксплуатации даны в табл. 21.16. Резисторы переменные типа СПО (объемный проводящий элемент). Рези- сторы СПО предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока и в импульсных режимах. В зависимости от номинальной мощности рассеянии на- готавливаются четырех видом СПО-0,15; СПО-0,5; СПО-1, СПО-2 (рис. 21.3). Резисторы СПО-0,5; СПО-1; СПО-2 могут эксплуатироваться в условиях тропического климате. Номинальные сопротивления! 1) 1,2; 1,5; 1.8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,1; 5,6; 6,8; 8,2 (Ом, кОм, МОм). Тип ревнвгора Температура окружающей вреда, вв Относитель- ная влажность вовдуха при /—40е С Механические воздействии вибрационные Удары о ускоре- нием, g ливейняе нагрузим а ускоре- нием, g чаетета, Гц уакоре- вне, g СПО —60 — +125 98 5—2000 15 75 100 СПО-1 —60 1-125 98 5—2500 18 150 100 СП5-1 СП6-4 —60 — +125 98 10—2000 12 35 50 СП2-2 —60 — +125 98 5—2500 18 150 75 ППЗ-40-47 —60 1-155 98 5—2500 одинарная 5—1000 сдвоенная 12 7,2 150 25 Допустимые отклонения для сопротивления до 220 кОм — ± 20%, более 220 кОм — ± 20% я ± 30%. Резисторы изготавливаются с линейной функциональной характеристикой. Электрическая нагрузка указана для i = + 85° С, при работе на более вы- соких температурах окружающей среды электрическая нагрузка снижается и пря t = 4- 125° С составляет 0,4 Рч. При эксплуатации резисторов СПО при атмосферном давлении ниже 1-104 Па электрическая нагрузка снижается, при давлении от 6,5-102 до 6,5 Па со- ставляет 0,7 Рн. ТКС в интевале температур от — 60 до + 125° С для резисторов с номиналь- ным сопротивлением до 100 кОм составляет 15 • 10-2 %/°С; свыше 100 кОм —• 20 • 10-2 %/сС. Э. д. с. шумов при номинальной нагрузке зависит от сопротввления резисто- ра и составляет для резисторов с сопротивлением до 330 кОм не более 5 мкВ/В; от 330 до 820 кОм — не более 10 мкВ/B; с сопротивлением более 820 кОм — не более 25 мкВ/B (группа А); с сопротивлением более 820 кОм — ие более 45 мкВ/B (группа Б). Основные технические характеристики даны в табл. 21.17. Запись в конструкторской документации: после слова «резистор» — вид резистора, группа проверки электрической плавности (указывается только I группа), группа по э. д. с. шумов (только группы Б), номинальное сопротив- ление, допустимое отклонение, обозначение оси, длина L, номер ТУ. Например: резистор СПО-0,1-1-Б-З.З МОм ± 30%-ОС-3-25 ОЖО.468.047, ТУ. 474
Резисторы переменные типаСП4-1 (композиционные на органической связке). Предназначены для работы в цепях о любой формой тока (рис. 21.3); в зависимо- сти от конструкции изготавливаются в следующих вариантах! а) без стопора оси 1 с креплением за втулку для объемного б) со стопором оси У монтажа в) без стопора оси J с креплением за выводы для печатного монтажа. Резисторы изготавливаются с одной из функциональных характеристик со- противления в зависимости от угла поворота оси! А — линейная; Б — лога- рифмическая; В —обратно логарифмическая. Размеры для резисторов СП4-1а даны в табл. 21.18. Основные технические характеристики приведены в табл. 21.19. Таблица 21.16 Полный у ре л поворота оен, град Вероятновть бевот- казной работа под номинальной нагруз- кой прн (=85° G в течение 1000 я Изноаоувтойчивоать (поворотов оон от упора де упора) Срои службы» ч I Срок, хране- ния, лет 260 0,98 2000 20000 5000 12 300 0,99 1= 4-70*6 0,9971=4-40*6 12500 5000, 10000 в висимости от за- иа- 12 — 0,98 1 = 70*6 200 (при скорости цикл в мин.) грузки 5000 11 245 250 0,995 10000 5000 12 270 12000—от 15 до 20 кОм 20000— остальные 5000 12 Номинальная мощность рассеяния указана для температуры t » -j- 70° С. Промежуточные значения номинальных сопротивлений соответствуют ряду ГОСТ 10318-62. При эксплуатации при давлении ниже 7 • 102 Па предельное рабочее напряжение для всех типов резисторов ие должно превышать 150 В. Для резисторов с номинальным сопротивлением меньше 220 кОм допускает- ей отклонение ± 20% и для резисторов о сопротивлением более 220 кОм — отклонение ± 30%. ТКС в интервале температур от — 60 до 4- 125° G для ре- висторов о сопротивлением до 10 кОм составляет ± 0,15%/°C; 15 кОм и более ± 0,2%/^С. Уровень собственный шумов при номинальной нагрузке для резисторов до 470 кОм ие более 3 миВ/В, более 470 кОм — не более 6 мкВ/В. Зависимость допускаемой электрической нагрузки (в процентах от номиналь- ной мощности рассеяния) от температуры окружающего воздуха приведена на рис. 21.4. Обозначение резистора в конструкторской документации! после слова «ре- рнстор» указывается тип резистора, величина номинального сопротивления, Вид функциональной характеристики, вид оси, длина оси, номер ТУ. Например: резистор СП4-1а-470 кОм А-ОС-3-60 ОЖО.468.045 ТУ. Резисторы переменные типа 2П2-2 (металлоокисиые). Предназначены для работы в цепих постоянного, переменного и импульсного тока. В зависимости от домииальиой мощности рассеяния изготавливаются двух типов! СП2-2-0.5 и СП2-2-1 (рис. 21.3) и табл, 21.20. Номинальное сопротивление резисторов в пре- делах от 47 Ом до 47 кОм соответствуют ГОСТ 10318—62.Допустимые отклонения 475
\5,Шв,2 Рнс. 21.3. Резисторы переменные непроволочные: а) СПО; б) СП2-2; в) СП4-1а; г) СП4-16; Э) СП4-1В.
Таблица 21.17 477 Вид резистора Номинальные сопротивления Предель- ное рабо- чее напря- жение, В*> Непита- тельное напряже- ние, В*) Размеры, мм Обозначение конца оси Масса ре- зистора, т обычного тропического ЛФОТОЯн, или Пере* мендэфф.» имп. тока постоян- ное, илн переменное (эфф.) D L м L, L3 d d. 1 а Ь Л S а ?! р, р’ р. 1 р. СПО-0,15 100 Ом— 1 МОм 100 76 200 650 150 9,8 8 12 24,0 28.0 9,26 6,0 М5 2Х, 5.2А, — — 0.4А, 1 — 1.6 35» 3 3,5 — СПО-0,5 100 Ом — 4.7 МОм 250 120 400 1000 200 16,5 12 20 26 32.4 40,4 45,4 12,9 6,4 Мб ЗХ, 6.ЗА, — — 1 1,2 — 1.8 ОС-3 7.5 8.0 8.5 12,0 12,5 13,0 СПО-1 47 Ом — 4.7 МОм 350 150 6 00 1200 200 21 ,5 12 20 60 20 25 35,2 43,2 83,7 43,2 48,2 15,5 8,4 М8Х 1 4Х, 8, ЗА, 10 3 , 2С, 0,8 А, — 1 > 4 — 2.6 37 «30 16 17 20 17 18 23 24 27,5 24,0 24,6 ОС-5 СПО-2 47 Ом — 4.7 МОм 600 2-00 1000 2004 350 28,5 12 20 60 20 60 40,4 48,4 88,9 48,4 88,9 19,3 9,0 МЮХ1 6Х, 10,5А, 10 4,5С, 0.8А, 1,6 1.4 — 2.8 35» ОС-3 29,0 32 38 32 38 40 42 52 42,0 52,0 ОС-5 ') При атмосферном давлении = 10* ±4 • 10* и Рв = 6,5 Па.
Таблица 21.18 Тип резистора Размеры, мы Масса, р. L > ее более СП4-1а 12 5,3 7,6 16 9,3 7,8 20 13,3 8 25 18,3 8,5 рнс. 21.4. ТКС в интервале рабочих температур составляет для резисторов с сопротив- лением до 1 кОм не более ± 10 • 10-2 %/сС н для резисторов с сопротинлением свыше 1 кОм не более ± 20 • 10~2 %/°С. Уровень собстненных шумов не более 5 мкВ/В. от номинального сопротивления ±20 S. Резисторы выпускаются только о ли- нейной функциональной характеристи- кой. Рабочее напряжение постоянного и переменного тока определяется по фор- муле Up 'VPbRb, для импульсного напряжения при нормальном атмосфер- ном давлении для резисторов СП2-2-0.3 800 В н для СП2-2-1 400 В. Электрическая нагрузка в зависи- мости от температуры окружающей сре- ды должна соответствовать графику на Таблица 21.19 Тип резистора Функциональ- ная характе- ристика />н. Вт Пределы яемииальиых сопротивлений Предельное рабочее напряжение, В СП4-1а А 0,5 100 Ом —4,7 МОм 250 Б, В 0,25 1 кОм—2,2 МОм 200 СП4-16 А 0,5 100 Ом — 4,7 МОм 250 Б, В 0,25 1 кОм — 2,2 МОм 200 С114-1В А 0,25 100 Ом— 4,7 МОм 250 Таблица 21.20 Тип резистора Размеры мм Обоз- начение оси Масса, г, не более D d L. / 1, 1, .5 ь С112-2-0.5 16,5 ЗХ, б, 5А? Мб 12 16 20 25 12,7 5,5 1 8,3 1—2,5 0,4А? ОС-3 12.8 13,0 13,2 13.5 СП2-2-1 21 ,5 4Х, 8.5А, М8 12 16 20 2 5 15.4 7,4 [ 10 1,5—3 0.8А, ОС-3 23,5 24,0 24 ,5 25,0 20 25 OG-5 24 . 5 >5,(» Запись в конструкторской документации: после слова «резистор» указывает- ся вид, номинальное сопротивление (Ом, кОм), обозначение конца оси (только для СП2-2-1), длина оси и ТУ. Например: резистор СП2-2-1-10 кОм ОС-3-25 ОЖО.468.051 ТУ. Резисторы переменные типа СП5-1, СП5-4 (проволочные малогабаритные). Предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока частотой до 10 000 Гц. Резисторы типа СП5-1 однодвижковые, СП5-4 двухдвижкоаые. Оба типа резисторов имеют гибкие выводы н изготавливаются с тремя вариантами осей (рис. 21.5) и табл. 21.21. Резисторы изготавливаются с номинальным сопротивле- нием: 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000, 1500, 2200, 3300, 4700, 6800, и 10000 Ом. Допустимые отклонения от номинальной величины ± 5%. Закон изменения со- противления — линейный. Рабочее напряжение 300 В. Номинальная мощность 478
Таблица 21.21 рассеяния I Вт в интервале температур от __60 до+70°С, в интервале температур от+70 до + 125° G электрическая нагрузка снижает- ся при t = 125° С н составляет 10% от Рв. Запись в конструкторской документации! после слова «резистор» указывается обозначе- ние резистора, вариант исполнения осн, но- минальная величина сопротивления до 1 кОм— в омах (омы не указываются), до 10 кОм — в килоомах (указывается К) и номер ТУ. Напри- мер! резистор СП5-4А 150 ОЖО.468.505.ТУ. Вариант оан Масса резисторов, г, ие более СП5.1 СП5-4 А 8,5 6,5 В 4,5 7,5 В 5,5 9,5 Резисторы переменные типа ППЗ-40-47 (проволочные). Предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока. Конструктивно изготавлива- ются одинарные ППЗ-40, ППЗ-41 ~ ППЗ-47 (ри®. 21.5) и табл. 21 22. ППЗ-43; сдзоенные — ППЗ-44, ППЗ-45, Рве. 21.4. Заввснмость электрической нагрузка от температуры окружающей среды для рези- сторов: а) СП2-2 (/ — при сроке службы 5000, 2 —при сроке службы 2000 ч); б) СП4-1 (/— при сроке службы 5000 ч, 2—при сроке службы 10 000 «); о) ППЗ-40-27 (/ — для однзариых, 2 —для сдвоенных); г) С5-5, Резисторы изготавливаются на номинальное сопротивление от 4,7 до 20000 Ом в соответствии в ГОСТ 10318—62; имеют линейную функциональную характеристику, допустимое отклонение от номинальной величины ± 5 и ±10%, номинальная мощность 3 Вт. Допустимая электрическая нагрузка в зависимости от температуры среды должна соответствовать графику, представленному на рие. 21.4. Запись в конструкторской документации! после слова «резистор» указы- вается вид, номинальное сопротивление, допустимое отклонение, номер ТУ. Для сдвоенных резисторов номинальное сопротивление и допустимое отклонение ука- 479
Рис. 21.5. Резисторы переменные проволочные: а) СПб-1; б) СП5-4; в) ППЗ-40. ППЗ-41, ППЗ-43; г) ППЗ-44; ППЗ-45; ППЗ-47. Таблица 21.22 Вид резистора Размеры, мм Обозначение конца осн Контровка осн Масса, Р, не более L 1 ППЗ-40 37,5 10 нет 13,5 ППЗ-41 37,5 10 есть 14 ППЗ-43 29,5 2 OG-3 13,5 ППЗ-44 51 10 нет 22,5 ППЗ-45 51 10 есть 23 ППЗ-47 43 2 » 22,5 зывается в виде дроби (в знаменателе приводятся данные резистора, расположенного у выступающей части оси). Например: одинарный — резистор ППЗ-41-47 Ом 5% ОЖО.468.503 ТУ; сдвоенный — резистор 10 кОм 10% ППЗ'45- 680 кОм 10% ОЖО.468.503 ТУ. 21.3. Терморезисторы Терморезисторы типа КМТ-1, КМТ-4, ММТ-1, ММТ-4. Применяются в ка- честве датчиков в приборах для измерения и автоматического регулирования температуры и температурной компенсации элементов электрической цепи о по- ложительным температурным коэффициентом сопротивления. Терморезисторц КМТ-1, КМТ-4, ММТ-1, ММТ-4 пригодны для работы в условиях сухого и влай- 480
лого тропического климата в аппаратуре, эксплуатируемой по категориям П, Н, А (рис. 21.6 и табл. 21.23). Терморезисторы типа КМТ-1, КМТ-4 имеют номи- нальные сопротивления в пределах от 22 кОм до 1 МОм, типа ММТ-1, ММТ-4 — в пределах от 1 до 220 кОм, номинальные сопротивления соответствуют ряду Е24 ГОСТ 2825—67, допускаемые отклонения от номинальной величины ± 20%. Максимальная мощность рассеяния при температуре + 20° G для КМТ-1 со- ставляет 1 Вт; для КМТ-4 составляет 0,8 Вт; для ММТ-1 составляет 0,6 Вт; для ММТ-4 составляет 0,7 Вт. Мииимальиая мощность рассеяния при температуре 4-20° С для КМТ-1, КМТ-4-1 мВт; ММТ-1 — 1,3 мВт; ММТ-4 — 2мВт. По- стоянная времени (инерционность) для КМТ-1, ММТ-1 не более 85 с, для КМТ-4, ММТ-4 ие более 115 с. Температурный коэффициент сопротивления при темпера- а Рис. 21.®. Терморезисторы: о) КМТ-1. ММТ-1; б) КМТ-4; ММТ-4. туре + 20° С для терморезисторов типа КМТ-1, КМТ 4 в пределах от — 4,2 до — 8,4%/°С; для типа ММТ-1, ММТ-4 в пределах от — 2,4 до — 5,0%/°С. Гарантийный срок службы — 5000 ч; срок хранения — 10 лет. Пример запи- си терморезистора в конструкторской документации! Терморезистор ММТ-1-5,1 к ГОСТ 10688 -63. Таблица 21.23 Условия эксплуатации терморезисторов Тип герморе- Температу- ра окру- жающей среды, °C Относительная Вибрации Удары S О) «4 л крепление 38 корпус пайка за вывода 0) я № О 03 оиотора влажность. /о часто- та, Гц ускоре- ние. £ часто- та, Ги ускоре- ние g S £ V X с; О * Лнней1 грузки КМТ-1 ММТ-1 от —60 до +180 80 /= +25° с 5—1000 7,5 5-600 5-600 7,5 7,5 35 10000 50 КМТ-4 ММТ-4 от —60 до +125 98% t= +40’ с 5—1000 7,5 5-220 4 75 4000 50 После слова «терморезистор» указывался вид 1ермирезистора, номинальное сопротивление и номер ГОСТ. 43)
ПРИЛОЖЕНИЕ 1' ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕДИНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН (ЕС ЭВМ} Единая система ЭВМ представляет собой комплекс вычислительных машин третьего поколения, созданных коллективами Научно-исследовательских инсти- тутов вычислительной техники социалистических стран: СССР, ВНР, ГДР, НРБ, ЧССР, ПНР. ЭВМ единой системы предназначены для решения широкого круга научно-технических, экономических, информационно-логических н управ- ляющих задач; они могут использоваться как в автономном режиме работы, тан и в системах обработки информации, объединяющих несколько ЭВМ н абонентов. Отличительными особенностями ЭВМ единой системы являются: — программная совместимость всех машин; — введение в состав ЭВМ каналов обмена информацией,- обеспечивающих подключение большого количества периферийных устройств через стандартный интерфейс ввода — вывода и позволяющих комплектовать различные конфигу- рации ЭВМ; — большая номенклатура периферийных устройств, подключающихся к ЭВМ через стандартный интерфейс ввода — вывода; — широкое использование монолитных интегральных схем; — единство конструктивно-технических решений; — развитая система математического обеспечения. В состав единой системы в настоящее время входят 7 машнн разного быстро- действия (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1020А, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060) н более 150 тнпоустройств, условно разделенных на семь функциональных групп: — процессоры (с оперативной памятью); г - каналы; » — внешние запоминающие устройства; — устройства ввода — вывода; — устройства непосредственной связи оператора с машиной; — устройства системы телеобработки данных; — устройства подготовки данных. В связи с продолжающимися разработками состав функциональных групп не является постоянным и будет периодически дополняться. Основные характеристики ЭВМ единой системы приведены в таблице. Программная совместимость обеспечена единообразием архитектуры, единым составом комавд, единой формой представления данных, единой систе- мой адресации. Это позволяет разрабатывать программы, не зависящие от кон- кретной машины, иметь общие операционные системы, создавать единый состав прикладных программ. Структурной единицей данных является 8 битовая кодовая группа-байт; все дополнительные форматы данных кратны этой величине и определяются как полуслово — 2 байта, слово — 4 байта, двойное слово — 8 байтов, поле переменной длины —до 256 байтов. Система адресации обеспечивает формиро- вание прямого адреса оперативной памяти емкостью до 16 Мбайт. Наименьшая адресуемая величина в памяти — 1 байт. Полный состав команд содержит команды арифметики с фиксированной и плавающей запятой, логических операций, операций управления н обмена, деся- тичной арифметики н логических операций с данными переменной длины- Каж- дая из моделей ЕС ЭВМ строится на базе одного нз 7 процессоров, имеющих скорость работы от 10 тыс. до 1,5 млн. операций в секунду, 482
Периферийные устройства подключаются к процессорам через специальные устройства обмена информацией — каналы. Сопряжение каналов с устройством управления периферийным устройством стандартизовано и носит название ин- терфейса ввода — вывода. Существует два вида каналов — мультиплексный и селекторный, которые отличаются разным назначением, определяющим их функции. Мультиплексный канал обеспечивает подключение к процессору ряда уст- ройств ввода — вывода относительно малой скоростью передачй данных, например устройств, оперирующих с перфокартами, перфолентами, а также устройств печати. Мультиплексные каналы в зависимости от их фуикциональвого назначеиня (вид модели) могут содержать до 192 подканалов (ЕС-1050), работаю щих иа общий интерфейс ввода — вывода. Подканал обеспечивает всю логичес- кую информацию для управления одннм устройством ввода — вывода. Муль- типлексный канал осуществляет работу в двух режимах: — мультиплексном, когда одновременно могут выполняться операции иа нескольких подканалах; — монопольном, когда в канале работает одно устройство. Селекторные каналы обеспечивают подключение к процессору устройств ввода — вывода с относительно высокой скоростью передачи данных, например устройств внешней памяти на магнитных дисках, барабанах и обеспечивают ра- боту в монопольном режиме. К каждому селекторному каналу в зависимости от его функционального назначения (вид модели) может подключаться до 16 внеш них устройств. Каждая из моделей ЕС ЭВМ может быть оснащена одним и несколькими се- лекторными каналами, количество последних в старших моделих может дости- гать шести. Работа каналов, обеспечивающих обмен информацией, осуществляется по командам процессора. Широкая область использования ЭВМ Единой системы обеспечивается на- личием большой номенклатуры периферийных устройств, дающих возможность организовать внешнюю память большой емкости, использовать практически все виды носителей данных при вводе — выводе, работать в машиной в разговорном режиме и организовать системы с разделением времени и системы телеобработки с абонентскими пунктами, связанными с машиной через линии связи. Структура системы ввода — вывода и наличие стандартного интерфейса позволяет потребителю выбрать конфигурацию ЭВМ в зависимости от объема и сложности решаемых задач, ориентируясь на всю номенклатуру устройств. Элементной базой ЭВМ являются монолитные интегральные схемы, исполь- зование которых позволяет снизить стоимость увеличить надежность машин и вначительно расширить функциональные возможности устройств. Единство конструктивно-технологических решений обеспечивает удобство организации обслуживания и ремонта Машины состоят из функционально офор- мленных блоков, которые могут настраиваться автономно. Агрегативность кон- струкции позволяет относительно быстро н легко приспосабливаться к коикрет ным условиям эксплуатации, что дает возможность повышения производитель- ности ЭВМ включением дополнительных блоков. Система математического обеспечения (СМО) ЕС ЭВМ включает операционные системы (ОС), комплексы программ технического обслуживания н пакеты при- кладных программ. В ОС входят управляющие программы, сервисные програм- мы, трансляторы, средства генерации системы и ее восстановления. Комплекс программ технического обслуживания служит для наладки, проверки и диаг- ностики аппаратуры ЕС ЭВМ, как под управлением ОС, так и в автономном режиме. 483
00 Си Параметр Модель ЕС-101 0 EC-I02 0A ЕС-1020 ЕС-1030 ЕС-1040 ЕС-1050 ЕС-1060***' Скорость выполнения опера- ций, тыс оп/с Время выполнения основных 10 25—45 20 100 320 500 1500 Специализирован- .— — — операций, мкс ный набор команд —короткие операции Программная интерпретация 15 20—30 5—8 0,9—1,8 1 0,5 операций — сложение—вычитание с Время сложения —— 50—70 10—16 2,6—3,5 1,4—2,4 0,5 плавающей запятой полуслов — умножение 80—120 220—350 35 5,5—13,1 2—2,4 1 — умножение для двойных 2,6—3,6 мкс — 1200 60 15 12 1,5 слов Особенности набора команд Спецналь- Полная программная совместимость ный набор управляю- щих команд Принципы управления Микропрограммное Жесткое Емкость ООП, кбайт 8 (с возможностью 16—64 64—256 128—512 256—1024 128—1024 256—2048 Цикл ОПП, мкс расширения) 1 1,5 2,0 1,25 1,35 1 0,6 Скорость передачи информа- 160 35—220 10—16 40 50—200 100—450 100—450 ции мультиплексного канала, Кбайт/с Селекторный канал, количе- 1 2 2 3 6 6 6 ство Скорость передачи ииформа- 240 120 до 300 600 1200 1300 1300 ции, Кбайт/с Основной комплект ЭВМ**»: процессор 1 1 1 1 1 1 1 основная оперативная па- ♦) •1 «) 128 кбайт 512 кбайт 512 кбайт МЯТЬ Долговременная память * *) 1 —. —. Мультиплексный канал •> *) *> 1 1 1 — Селекторный канал Накопитель на магнитной •) « «1 2 3 1 — ленте (НМЛ) — 4 4 8 8 >— Накопитель на сменных маг- нитных дисках (НМД) 1 2 2 2 6 5 Устройство управления НМЛ —. 1 1 1 1 — Устройство управления НМД 1 1 1 1 1 1 —• Устройство ввода с перфо- карт — 1 1 1 1 2 2 Устройство ввода с перфо- 1 — 1 1 1 — ленты Устройство вывода с пер- фоленты 1 — 1 1 1 2 — Устройство вывода на пер- фокарты — — 1 1 1 2 Печатающее устройство м. 1 1 1 1 2 Пишущая машинка 1 1 1 1 1 2 Выносной пульт — 1 — Устройство подготовки дан- —— *— 1 1 —— 1 яых на перфокартах Устройство подготовки дан- ных на перфоленте — — 1 1 — 1 — Гип интегральных схем ТТЛ | ТТЛ ТТЛ ТТЛ ТТЛ EG ЕС Потребляемая мощность от сети 380/220, 50Тп (кВА) 7 13 21 25 65 70 — Занимаемая площадь, ма - 50 100 110 200 200—250 - *) Указанные устройства входят в состав процессора Основной комплект ЭВМ используется при ее испытаниях, ***) ЕС-1060 находится в стадии разработки.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭВМ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Параметры БЭСМ-6 БЭСМ-4М М-222 «Минск-32> Система счисления Двоичная Двоичная и десятичная Способ представления чисел С плавающей запятой 6 фиксированной и плавающей запятой Количество команд 76 60 160 Разрядность чисел 48 дв. раэр. 4 5 дв. разр. 37 дв. и 10 дес. разр. Адресность Одноадресная Трехадресная Одно» и двух- адресная Быстродействие, операций/с 1 000 000 — 27 000 30 000—40 009 Время выполнении основных операций, мкс: сложение умножение деление 1.2 2,1 5.4 47 95 152 28,5 62 107 15-4 0 15-140 Емкость запоминающих уст- ройств. машинные слова: ОЗУ ПЗУ НМБ НМЛ до 8X8192 8X32 768— 16X32 768; 16—32 или. до 2X16 384 16 384—8Х Х16 384 2—8 млн. 16 384—32 768 4 • 106 дв. раар. 8—40 или. 16 384—65 536 4.1 О6—8X4.106 дв. раэр. до 8Х2-108 дв. разр. Скорость ввода информации: с перфокарт, карт/мин с перфоленты, строк/а с электрифицированной пишущей машины, знаков/о Скорость вывода информации: на перфокарты. кар!/мин на перфоленты» строк/о на цифровую печать, строк/мин на алфавнтно* цифровую печать, строк/мин, на электрифицированную машину, знаков/с 600 1000 19 100 1200 400 10 Так же. как в М-222 600 1500 10 100 80 400 10 600 1500 10 100 80 400 10 Применение других средств ввода и вывода информации Через телеграфные и телефонные каналы Телефонные н телеграфные кана- лы; ввод • первич. докум. Питание: напряжение, В частота, Гц потребляемая мощность» кВА 220/380 60 до во 220/380 50; 400 до 12 220/380 50; 400 ДО 23 220/389 50 ДО 29 Занимаемая площадь, м* до 225 до 100 до 80 до 90 Элементная база Полупроводники <Наирн-С> «Наири-2» «Наирв-3> «Наири-3-1» «Урал-14Д» <Мир-1> «Мир-2> «Про- мннь-2» Двоичная Десятичная С фиксированной н плавающей вапятой С фиксиро- ванной и плавающей запитой» символьный С плавающей запитой 200 — - 32 36 дв. разр. 24 дв. разр. Произвольная, 6 дес. раэр. Двухадресная Пеоеменная, опреде- ляемая ПЗУ Одноад- ресная Многоадресная Одноадрес- ная — 1000— 4000 10 000— 15 000 — 45 000 250—330 — 1000 339—500 10 000 270; 920 3900; 4300 4550 67, 255 219; 833 60, 250 160: 270 22 270 3000—4000 3000—4000 Среднее время решений ос- новных задач 1—15 мни 1000 10009 1024 14 836; 2048*1 2048 16 384 4096 32 768, 24 576 12 280— 32 768 32 768 4X2.108 — 12Х2-108 дв. разр. 16 384- 32 768 до8Х4-10б дв. разр. до 8x10б 4096**) 8192***1 , 409 6****) 1,6 млн. дв. разр. 320 512 1500 6 1500 6 1500 10 600 1500 10 600 1000 8 200—1500 7 1500 7 7 80 "во 80 1500 80 1500 400 80 400 80 80 6 6 10 10 8 7 7 7 — С магнитных карт; вывод на устройство отображения 220 50 1,6 220 50 1.6 220/380 127/220 50; 400 2.5 220/380; 220 50; 400 ДО 6 220/380 50 до 30 220/380 50 1,5 220X380 50 4 220 50 0,85 20 20 20 до 35 .то 180 16 20 6 Полупроводники 1 Интегральные схемь j Полупроводники *>7 2 двоичных разрядов. **) 12 десятичных разрядов, ***> 13 десятичных разрядов. **•*> Буферное запоминающее Устройство, является составной частью устройства отображения; 10 десятичных разпяпон. 486 487
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭВМ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Параметра М.2000 М-3000 М-4000 М-600» Система счисления Двоичная и десятичная Двоичная (Способ представления чисел G фиксированной и плавающей запятой G фиксированной запятой Количество команд 143 72 Разрядность чисел 32 дв. разр. 16 дв. разр. Адресность Многоадресная Одноадресная Быстродействие, операцн^/с - - 1 00 000 200 000 Время выполнения основных Операций, мкс: сложение умножение деление 10—40 74—90 4-12 46-56 14 55 5 50 60 Емкость аапомииающих уст- ройств, машинные слова! ОЗУ До 2x24 576 32 768—901 12 64—2Б6 кбайт ♦) дэ 8 X 56 X10е дв, разр. ДО 4x8192 ПЗУ НМБ НМД НМЛ 2048 до 8X56-10* дв. разр. 2048 до 8х 56 • 1 0" Лв. разр. 8» 10е дв. разр, до 8Х56Х 10* дв. разр. Скорость ввода информации; С перфокарт, карт/мии о перфоленты, строк/с о электрофицированной пи* шущей машины, знаков/в 600 220 600 220 600 1500 10 600 220; 1500 10 Скорость вывода информация: на перфокарты, карт/мии иа перфоленты, строк/о на цифровую печать, строк/мин на алфавитно-цифровую пе- чать, строк/мин на электрифицированную пишущую машину, знаков/о 150 400 150 400 100 150 400 10 150 400 10 Применение других средств ввода и вывода информации Устройство связи с объектом, уст- ройство индика- ции цифровых, алфавитных и графических дан- ных и магнитных карт Скорость передачи, кбайт/с: в мультиплексном режиме S 8 15 — в селекторном режиме 150 150 330 — Питание: напряжение, В частота» Гц потребляемая мощность, кВА 220/380 50 ДО 4 4 220/380 50 220/380 50 ДО 15 220/380 50 ДО 10 Занимаемая площадь, м2 до 144 до 220 до 60 до 150 Элементная база Пол упроводаикц Интегральные схемы *» Предусмотрено подключение НДМ. *♦> 26 двоичных разрядов. 488
«Параметр» «Ангара-2» «Днепр» «Электро- ника К-200» УМ I УМ1-НХ-М «Диепр-2» «Каштан» Двоичная Десятичная С фиксированной запятой С фиксиро- ванно и, плавающей запятой н в виде де- лах чисел — 16 94 - 30 29 177 - 16 дв. разр. 16 ДВ. разр. 1 26 да. разр. 23 дь. разр. 21 дв. разр. 15 дв. разр. 36 дв. разр. Одно в двухадресная Двухад- ресная Двух и трехадрес- ная Одноадрес- ная Перемен- ная Много- адресная 200 000 50 000 16 000 50 000 - - 16 000 125 000 б 190 480 20 145 60 250 500 20 50 140 1100 200 000 160 8 СО 1000 Предназначена для решения задач раскроя партии ма- териала 2X4096 до 66 536 8X512 3072—6144 1024—16 384 4096—16 384 1024—4094 2048—6144 256 512; 2048 4096—32 76b 16384—32768 224-896 дв. единиц i.sx’io» — до 16Х1.5Х X 10«—' — — — 45 7 — 200 1500 7 — — "во 1500 — — — 80 — — 7 — — 400 7 — Устройство евязн с объектен и телетайп Устройство связи в объектом и цифровой индикации Устройство связи а объектом и телетайп Устройство связи с объектом Устройство Саязн 9 объектом; вывод на устройство регистра- ции Система преобразо- вателей в объекта УК «Днепр- 22М» и телетайп Ввод с деся- тичной кла- виатуры, результаты вычислений выводятся на панель инди- кации — — — — 1 1 10 000 символ/с 50 000 символ/с — 220/380 50 220/380 50 2 220/380 50 ДО 15 220 50; 400 0,2 220/380 50 до 7,5 220 50 0,2 220/380 50 ДО 25 220 50 0.32 10 40 до 60 Г абариты 660ХБ80Х Х700 до 60 Габариты 750Х530Х хзоо до 108 10 Интерральиые схемы Полупро- водники Интеграль-1 ные схемы! ПолуГфО- I ВОДНИКИ 1 Интеграль- ные схемы Полу фОВОДННКН 489
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЕ И ОТРАСЛЕВЫЕ СТАНДАРТЫ по вычислительной технике В настоящее время во всех областях проектирования и производства среде! вычислительной техники отмечается процесс широкого внедрения стандартная ции и унификации. Отдавая себе отчет в том, что к моменту выхода в свет настоящего издания, номенклатура стандартов, безусловно, увеличится, авторы считали полезным принести здесь перечень основных действующих стандартов по вычислительно* технике. Государственные стандарты 1. ГОСТ 1391—51, 2. ГОСТ 2.743—68 3. ГОСТ 6048—67. 4. ГОСТ 6198—64. Б. ГОСТ 6431—52. 6. ГОСТ 8.055—73. 7. ГОСТ 8303— 62. 8. ГОСТ 8853—58. 9. ГОСТ 8911—58. 10. ГОСТ 8912 —68. II. ГОСТ 10317—62. 12. ГОСТ 10537— 63. 13. ГОСТ 10859—64. 14. ГОСТ 10860 — 68. 15. ГОСТ 10861—64. 16. ГОСТ 11003— 64. 17. ГОСТ 11848—66. 18. ГОСТ 11855—66. Лента телеграфная, перфораторная ЕСКД. Обозначения условные графические в схе- мах Элементы н устройства цифровой вычисли» тельной техники Ленты текстильные для пишущих и вычислитель» иых машин Машины вычислительные. Карты перфорацион- ные. Типы. Основные размеры. ПК-45, ПК-80, ПС-80, ПГ-80. — Взамен ГОСТ 6198—52 Машины пишущие, счетно-решающие, телеграф- ные аппараты. Расположение цифр, букв и нна- ков на клавиатуре Государственная система обеспечения единства измерений. Машины. Методика выполнения из- мерений для определения шумовых характерна» тик Ленты магнитные. Основные размеры Машины вычислительные. Расположение цифр на клавиатуре Машины счетные клавишные и перфорационные. Типы и основные параметры Карты перфорационные для вычислительных ма- шин. Форма, размеры и расположение отвер- стий. — Взамен ГОСТ 8912—58 Платы печатные Машины вычислительные десятиклавишные циф- ровые Коды алфавитно-цифровые для перфокарт и пер- фолент. Десятичный и двоичный коды (в части перфолент заменен ГОСТ 15029—69) Леиты перфорационные вычислительных машин* аппаратуры передачи данных и телеграфных ап- паратов. Форма, размеры н расположение отвер- стий 5* 7, 8 — дорожковая. — Взамен ГОСТ 10860—64 Машины вычислительные цифровые миогоклавиш» ные цифровые механические Машины суммирующие десятиклавишные меха- нические Машины вычислительные цифровые многокла» вишиые механические Машины вычислительные. Устройства печатаю- щие элеитромеханическне. Технические требо- вания 490
19. ГОСТ 20. ГОСТ 21. ГОСТ 22. ГОСТ 23. ГОСТ 24. ГОСТ 25. ГОСТ 26. ГОСТ 27. ГОСТ 28. ГОСТ 29. ГОСТ 30. ГОСТ 31. ГОСТ 32. ГОСТ 33. ГОСТ 34. ГОСТ 35. ГОСТ 36. ГОСТ 87. ГОСТ 38. ГОСТ 39. ГОСТ 40. ГОСТ 41. ГОСТ 12065—66. 12066 — 66. 13051—67. 13052 —67. 13168 — 67. 13318—67. 13377—67. 13613 —68. 13614—68. 13615—68. 13629—69. 13699—68. 14127—69 14128—69. 14129—69. 14133—69. 14134—69. 14135—69. 14192-71. 14287—69. 14288-69. 14289—69. 15100—69. Машины вычислительные. Магнитная лента. Фор- ма, размеры и расположение дорожек Машины вычислительные цифровые десятикла- вишные Машины вычислительные электронные. Устрой- ства ввода перфоленточные. Общие технические требования Машины вычислительные и аппаратура передачи данных. Коды алфавитно-цифровые Консервация металлических изделий (включая крупногабаритные) Машины вычислительные перфорационные. — Взамен ГОСТ 8911—58 в части пп. 4 и 7 Надежность в технике. Термины Машины вычислительные электронные. Устрой- ства ввода и вывода перфоленточные. Типы. Ос- новные параметры. — Взамен ГОСТ 10525—63 в части ввода и вывода перфолент пп. 1, 3, 4, 6, 7 Машины вычислительные электронные. Устрой- ства ввода и вывода перфокарточные. Типы. Ос- новные параметры. — Взамен ГОСТ 10525—63 в части устройств ввода и вывода перфокарточных пп. 1, 2, 4, 6, 7 Машины вычислительные электронные. Устрой- ства вывода печатающие электромеханические. Типы. Основные параметры. — Взамен ГОСТ 10525—63 в части устройств вывода печатающих пп. 5, 8, 9 Машины вычислительные управляющие. Типы. Основные параметры. Общие технические тре- бования Запись и воспроизведение информации. Термины Накопители на магнитной ленте для электронных вычислительных машин. Типы. Технические тре- бования Накопители на магнитных барабанах для элект- ронных вычислительных машин. Типы. Техни- ческие требования Переключатели кнопочные и клавишные для эле- ктронных вычислительных машин. Типы. Основ- ные параметры Устройства вывода перфокарточные для электрон- ных вычислительных машин. Технические тре- бования Устройства ввода перфокарточные для электрон- ных вычислительных машин. Технические тре- бования Устройства вывода перфоленточные для электрон- ных вычислительных машин. Технические тре- бования Тара транспортная. Маркировка Накопители на магнитной ленте для электронных вычислительных машин. Методы испытаний Матрицы унифицированные для электронных вы- числительных машин. Основные параметры Устройства ввода и вывода для электронных вы- числительных машин. Расположение букв, цифр и знаков на клавиатуре Машины вычислительные электронные. Устрой- ства ввода и вывода графические. Основные па- раметры 491
42. ГОСТ 15101—69. 43. ГОСТ 15029—69. 44. ГОСТ 15817—70. 46. ГОСТ 15970—70. 46. ГОСТ 15971—70. 47. ГОСТ 16033—70. 48. ГОСТ 16034—70. 49. ГОСТ 16035—70. 50. ГОСТ 16325—70. 51. ГОСТ 16330—70. 52. ГОСТ 16364—70. 53. ГОСТ 16503—70, 54. ГОСТ 16605—71. 55. ГОСТ 16962—71. 56. ГОСТ 17021—71. 57. ГОСТ 17230—71. 58. ГОСТ 17325—71. 59. ГОСТ 17369—71. 60. ГОСТ 17657—72. 61. ГОСТ 18145—72. 62. ГОСТ 18146—72. 63. ГОСТ 18275—72. 64. ГОСТ 18977—73. 1. СТП Ц50.000.007 Редакция 2—69 2 СТП Ц50.000.012 Редакция 2—69 3. СТП Ц50.000.030 Редакция 1—70 Единицы информации на перфолентах, перфо» картах и магнитных лентах в системах управления Машины вычислительные электронные и аппарат тура передачи данных. Расположение 7-элемент» ного двоичного кода на перфолентах. — Взамен ГОСТ 10859—64 в части перфолент Машины вычислительные. Устройства ввода и вывода. Катушки и кольца для намотки перфо* лент. Типы и основные размеры Машины вычислительные перфорационные. Пер» фораторы вычислительные электронные. Техпи» ческие требования Машины вычислительные. Термины Машины вычислительные перфорационные. Пер» фораторы итоговые. Технические требования Машины вычислительные перфорационные. Пер» фораторы репродукционные. Технические тре» боваиия Машины вычислительные перфорационные. Пер» фораторы считывающие. Технические тробова» ния Машины вычислительные цифровые общего на» значения. Общие технические требования Машины вычислительные. Шрифты для отвческо» го чтения. Типы. Основные параметры и размеры Машины вычислительные. Шрифты для магнит» ных знаков. Технические требования Промышленные изделия. Номенклатура и харая» теристики основных показателей надежности ^Обозначение единиц физических величин для 'печатающих устройств вычислительных машин Изделия электронной техники и электротехники. Механические и климатические воздействия. Требования и методы испытаний Микросхемы. Термины и определения Микросхемы интегральные. Ряд питающих на» пряжений Пайка. Термины и определения Классификация и кодирование информации. Оо новпые понятия, термины и определения Аппаратура передачи данных. Термины Система передачи данных. Цепи и параметры обмена на стыке С-2 прн последовательном вво» де—выводе дискретной информации Система передачи данных. Цепи и параметры об» мена на стыке С-3 при параллельном вводе — выводе дискретной информации Аппаратура радиоэлектронная. Номинальные значения напряжений и силы токов питания Комплексы бортового оборудования самолетов и вертолетов. Типы функциональных связей. Ви» ды и уровни электрических сигналов Стандарты ЕС ЭВМ ЕС ЭВМ. Технические средства. Общие требо» вания ЕС ЭВМ. Порядок составления технических тре» боваиий на технические средства ЕС ЭВМ. Порядок приемки и методы испытаний опытных образцов технических средств 492
4. СТП Ц50.005.004 Редакция 1—70 в. СТП Ц50.005.012 Редакция 1—70 б. ОСТ Ц50.000.002 Редакция 2—69 7. ОСТ4 ГО.304.000 Редакция 1—72 , 8. ОСТ Ц50.000.022 Редакция 1—69 9. ОСТ4 аШ0.000.014 Редакция 1—71 10. ОСТ4 аШО .000.065 Редакция 1—71 11 ОСТ4 аШО.ООО.Обв Редакция 1—71 12. ОСТ Ц50.000.013 Редакция 2—69 13. ОСТ4 аШО.000.096 Редакция 1—70 14. ОСТ4 аШО.ООб.ООО Редакция 1—70 15. ОСТ4 аШО.005.001 Редакция 1—70 16. ОСТ4 аШ0.005.005 Редакция 1—71 17. ОСТ ВД4.аШ0.005 003 Редакция 1—71 18. ОСТ4 аШО.005.006 Редакция 1—71 19. ОСТ4 аШО.005.013 Редакция 1—71 20. ОСТ4 аШО.005.021 Редакция 1—70 21 0СТ4 аШО.ОЮ.ОО! Редакция 1—70 22. ОСТ4 аШ0.010.025 Редакция 1—71 23. ОСТ4 а ШО.070.009 Редакция 2—72 24. ОСТ4 аШО.070.010 Редакция 2—72 25. ОСТ4 аШО.304.000 Редакция 1—71 26. ОСТ4 аШ0.304.002 Редакция 1—71 j 27. ОСТ4 аШО.410.006 Редакция 1—71 28. 0СТ4 ГО. 000.00/ Редакция 1—70 29. ОСТ4 Г0.000.005 Редакция 1—70 30. ОСТ4 Г0.000.018 Редакция 1—70 31. 0СТ4 Г0.000.025 Редакция 2—71 32. 0СТ4 ГО. ООО. 028 Редакция 3—72 ЕС ЭВМ. Ограничительный перечень входного контроля электрорадиоэлементов. Части I, 11 ЕС ЭВМ. Ограничительный перечень входного контроля интегральных схем ЕС ЭВМ. Система нормативно-технической доку- ментации. Основные положения ЕС ЭВМ. Интерфейс ввода — вывода. Структура и состав. Требования к функциональным харак- теристикам ЕС ЭВМ. Перечень материалов и покрытий, раз- решенных к применению ЕС ЭВМ. Состав эксплуатационных документов ЕС ЭВМ. Диаграммы микропрограммной логики. Правила выполнения ЕС ЭВМ. Диаграммы временные. Правила вы- полнения ЕС ЭВМ. Терминология ЕС ЭВМ. Информационная карта о патентной ситуации ЕС ЭВМ. Перечень нормативно-технических до- кументов ЕС ЭВМ. Ограничительный перечень норматив- но-технических документов по технологии ЕС ЭВМ. Система электропитания. Общие тех- нические требования ЕС ЭВМ. Система электропитания. Общие тех- нические требования ЕС ЭВМ. Методы определения запаса работо- способности функциональных элементов ЕС ЭВМ. Система электропитания. Интерфейс электропитания ЕС ЭВМ. Перечень электрорадиоэлементов и приборов, разрешенных для применения ЕС ЭВМ. Установка навесных элементов на пе- чатных платах ЕС ЭВМ. Печатные платы. Нормы конструиро- вания ЕС ЭВМ. 7-битный код для обмена информации ЕС ЭВМ. Коды перфокарт ЕС ЭВМ. Интерфейс прямого управления. Тре- бования к функциональным характер истицам ЕС ЭВМ. Интерфейс. Устройство управления — накопитель на магнитной лейте. Способ записи данных невозвращения к нулю при изменении на- магниченности иа единицу ЕС ЭВМ. Базовые конструкции ЕС ЭВМ. Система функциональных элементов на микросхемах серии 137 (ECL-II) ЕС ЭВМ. Система функциональных элементов на микросхемах серии 137 (ECL-I) ЕС ЭВМ. Адресация элементов конструкций ЕС ЭВМ. Язык для описания структурных алго- ритмов и схем ЕС ЭВМ. Система индексации изделий 493
33. 0СТ4 ГО.ООО.029 Редакция 1—70 34. ОСТ4 ГО.ООО.030 Редакция 1—70 35. ОСТ4 Г0.000.032 Редакция 1 —70 36. ОСТ4 ГО.ООО.ОЗЗ Редакция 2—72 37. ОСТ4 Г0.000.034 Редакция 2—72 38 ОСТ4 ГО.000.037 Редакция 1—70 39. ОСТ4 ГО.000.038 Редакция 2—72 40. ОСТ4 ГО.000.039 Редакция 1—70 41. ОСТ4.ГО.000.060 Редакция 2—69 42. ОСТ4 Г0.000.061 Редакция 2—69 43. ОСТ4 Г0.005.028 Редакция 1—71 44. ОСТ4 ГО.012.009 Редакция 1—71 45. ОСТ4 ГО.070.001 Редакция 1—70 46. ОСТ4 ГО.070.011 Редакция 2—72 47 ОСТ4 ГО.239.023 Редакция 1—70 48. ОСТ4 ГО.304.001 Редакция 3—72 49. ОСТ4 ГО.306.000 Редакция 1—70 50 ОСТ4 ГО.306.002 Редакция 1—71 51. ОСТ4 ГО. 306.003 Редакция 1—71 52. ОСТ4 ГО.308.008 Редакция 1—70 53. ОСТ4 ГО. 410.077 Редакция 3—72 54. ОСТ4 аШО.305.000 Редакция 1—71 55. ОСТ4 вХО.305.000 Редакция 1—71 56. ОСТ4 ГО.012.029 Редакция 1—72 57. ОСТ4 ГО.208.006 Редакция I—72 58. ОСТ4 ГО.208.007 Редакция 1—72 59. ОСТ4 Г0.012.030 Редакция 1—72 60. ОСТ4 ГО.070.007 Редакция 1—72 61 ОСТ4 аШО.407.000 Редакция 1—73 ЕС ЭВМ. Таблицы сигналов. Правила выпол- нения ЕС ЭВМ. Схемы соединений. Правила выполнения таблиц ЕС ЭВМ. Схемы расположения. Правила выпол- нении ЕС ЭВМ. Идентификация функциональных чао- тей ЕС ЭВМ. Идентификация сигналов ЕС ЭВМ. Схемы структурные. Правила выполне- ния ЕС ЭВМ. Схемы электрические фувкциоиальные. Правила выполнения ЕС ЭВМ. Схемы принципиальные. Правила вы- полнения ЕС ЭВМ. Диаграммы алгоритмов. Правила вы- полнения ЕС ЭВМ. Диаграммы алгоритмов. Условные гра* фические обозначения ЕС ЭВМ. Показатели надежности ЕС ЭВМ. Методика расчета надежности ЕС ЭВМ. Общие требовании технической эсте- тики и инженерной психологии ЕС ЭВМ. Алфавиты и 8-битные коды для обмена и обработки информации ЕС ЭВМ. Органы ручного управления и инди- кации. Установочные изделия. Типы и основные размеры ЕС ЭВМ. Интерфейс ввода — вывода. Парамет- ры, схемы и конструкции электрических связей ЕС ЭВМ. Катушки для магнитным лент ЕС ЭВМ. Пакет магнитных дисков. Расположе- ние данных EG ЭВМ. Пакет магнитных дисков. Размеры. Общие технические требования ЭВМ. Перечень модификаций интегральных схем ЕС ЭВМ. Базовые конструкции. Основные па- раметры ЕС ЭВМ. Построение устройств на интегральных микросхемах серии 137 (ECL — I; ECL — И) ЕС ЭВМ. Построение функциональных схем уст- ройств на интегральных микросхемах серии 155 (TTL — I) ЭВМ. Методы проведения лабораторно-отрабо- точных испытаний аппаратуры ЕС ЭВМ. Унифицированные вторичные источ- ники электропитания. Типы, основные пара- метры ЕС ЭВМ. Вторичные источники электропитании. Технические требования EG ЭВМ. Нормирование параметров надежности ЕС ЭВМ. Методы расчетов тепловых режимов тех- нических средств ЕС ЭВМ. Средства подкючения устройств уни- фицированные. Типы. Основные параметры. Тех- нические требования 494
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. М а й о р о в С. А. Блочные конструкции систем управления и регулиро- вания. ЛДНТП, 1960. 2. М а й о р о в С. А. Проектирование и производство модулей и микромо- дулей. М., «Машиностроение», 1965. 3. Майорове. А., Новиков Г. И. Малогабаритные вычислительные машины. Л., «Машиностроение», 1967. 4. Проектирование ЭВМ. М., «Высшая школа», 1972. Авт.: Майоров С. А., Новиков Г. И., Немолочнов О. Ф. и др. 5. Методы автоматического проектирования вычислительных устройств на интегральных схемах. ЛДНТП. 1969. Авт.1 Майоров С. А., Петухов Г. А. 6. М а й о р о н G. А., Новиков Г. И. Структура ЭВМ. М. — Л., «Ма- шиностроение», 1970. 7. Харинский А. Л. Основы конструирования элементов радиоаппара- туры. Л., «Энергия», 1971. 8. Воллернер Н. Ф. Конструирование н технология изготовления РЭА. М., «Высшая школа», 1970. 9. В а р л а м о в Р. Г. Компоновка радио- и электронной аппаратуры. М., «Сов. радио», 1966. 10. Ф р о л о в А. Д. Теоретические основы конструирования н надежности радиоэлектронной аппаратуры. М., «Высшая школа», 1970. 11. Пестряков В. Б. Конструирование радиоэлектронной аппаратуры. М., «Энергия», 1971. 12. Конструирование апериодических пленочных усилителей. М., «Сов. радио», 1972. Авт.: Дьячков В. И. и др. 13. А н и с и м о в Б. В., Савельев А. Я. Конструирование электрон- ных вычислительных машин. М., «Машиностроение», 1971. 14. Справочник по радиоэлектронике. Т. 2. Под ред. Л. Ф. Куликовского. М., «Энергия», 1968. 15. Экс л ер И. Р. Конструирование радиоэлектронной аппаратуры, устой- чивой к внешним механическим воздействиям. ЛДНТП, 1968. 16. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Р. Г. Варламова. М., «Сов. радио», 1972. 17. Г е л л ь П. П., Иванов-Есиповнч Н. К- Конструирование радио- электронной аппаратуры. Л., «Энергия», 1972. 18. Степаненко И, П. Основы теории транзисторов н транзисторных схем. М., «Энергия», 1967. 19. Расчет и проектирование импульсных устройств иа транзисторах. Под ред. М. Д. Штерка. М., «Сов. радио», 1964. 20. Справочник по полупроводниковым диодам н транзисторам. Под ред. Горю- нова Н. Н. Изд. 2-е. М., «Энергия», 1968. 21. Прессман А. И. Расчет и проектирование схем на полупроводниковых приборах для цифровых вычислительных машин. М., ИЛ, 1963. 22. Ф а й з у л а е в Б, Н. Переходные процессы в транзисторных каскадах. М., «Связь», 1968.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Абонент 124 Автокод 12 Автоматизированное проектирование 12» 0 Агрегатнвность конструкции 483 Адрес 12 — абсолютный 12 — инструкции 12 — конструктивный 139. 142 — —. пример написания и построения ISO* 153 — косвенный 13 — относительный 14 Адресная часть 12 Адресуемые уровни ковструкцив 139 Алгоритм Ю, 12 Алфавит 12 Алфавитно-цифровое печатающее устройся* во 57 Арифметическая операция 12 Казне 289 Базовая конструкция 62 Байт 10. 12 Библиотека программ 12 Бит 9. 12 Большие интегральные гибридные микро* схемы 217, 218, 221 Букве 13 Буквенно-познцнонное обозначение 91 Буквенно-цифровой код 13 Буквенный код 12 Виды конструкторской яокументацни nd ГОСТ 2.102—68—65 — печатного монтажа ЦВМ 51 Внешние устройства 122 Временные диаграммы 104 Время восстановления 345 Вход элемента 13 Выборка 124 Газосветные лампы тлеющего разряда 398 Гибридная интегральная схема 338 Гибридные пленочные элементы 155 Граф принципиальной монтажной схемы 62 Групповая метка для группы входов 82 Групповой конструкторский документ 7! Двоичная система счисления 13 Двоичное число 13 Двухступенчатые диодно-резисторные логи* ческне схемы 313 Декодирование 13 Десятичная система счисления 13 Десятичное число 13 Детали в ЭВМ нз керамика в пластмассы 192 — нз кожи, войлока, текстиля, картона, буч маги, слюды, стекла, древесины 193 — нз резины [93 Длина слова 13 Документ проектный 67 — рабочий 67 — ремонтный 98 — эксплуатационный 95 ЕСКД 63, 71 ЕС ЭВМ, единство конструктивно-техноло- гических решений 483 Емкость памяти 10 Зона памяти 13 Зоны заполнения двухсторонней платы 243 — размещения переходных отверстий 243 — — элементов на платах печатного мои* тажа 244 Индексация изделий 138 Идентификатор 13, 88 Изделие по ГОСТ 2.101—68 83 Инверсные коэффициенты усиления по току транзисторов 296 Индексное обозначение 136 Инструкция 13 — по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия 97 — по техническому обслуживанию 97 — по эксплуатации 97 Интегральные логические элементы 431 — микросхемы, габаритные и присоедини- тельные размеры корпусов 204—'216 Интенсивность отказов 345 Интерфейс 13. 121 Информации дискретная форма представ- ления 9 Информационно-управляющие системы 11 Интегральные логические элементы, пара* метры 442 Интегральпые микросхемы 196—199, 201, 251 Кабели 127» 224 Канал 13» 122 мультиплексный 122, 483 — селекторный 122, 483 Кинематический метод конструирования механических узлов и устройств 27 Кнопочные органы ручного управления 120 Код 10, 13 — инструкции вычислительной машины 13 — операции 13 Коднроаанне 13. 291 Колодки разъема типа «Набор» 135 Команда 10 Компилятор 13 Комплексная системе автоматизации 49 Комплектность конструкторских докумен- тов 67, 68 Конструирование плат С печатным монта- жом 224 Конструктивные параметры печатных плат, панелей 259 Контактов обозначение 146 — расположение на плате 146 Координатограф 57 Корпуса ограниченного применения 203 Корпусные интегральные микросхемы 251 Коэффициент готовности 346 — надежности 361 — насыщения 296 Конструкции монтажных узлов электричес- кого присоединения к печатной плате 282 — розеток и аилок 284 — узлов заземления 287 Конструирование ЭВМ 7, 15, 25 Конструктивные модули 195. 222, 258, 264, 266, 347 Конструктивный адрес 13 Конструктивные ограничения, лимвтируе- мые процессами производства 221 — параметры печатных плат ТЭЗ 236 — — — — панелей 259 Конструкторская документация ЭВМ 62 — — на изделия с электромонтажом 72 Контактный переход 223 Контактные площадки 29—31, 217, 223 Координатная сетка 77 Координатно-позиционный метод построе- ния конструктивного адреса 142 Лампы накаливания 394—58)7 — тлеющего разряда 398 — цифровые индикаторные 398 Линин интерфейса ввода — вывода 122. 124 Логическая операция 13 — схема 288. 293 — — двухступенчатая 291, 313 — — диодная ЗИ — — диодно-резисторная 290 — — днодно-транзисторная 291 — — одноступенчатая 291, 311 — — с резистивно-емкостными связями 332 496
— — резястявнб-транзнсторная 329 —• транзисторная с непосредствбВЕВМн связями 334 •— — — на переключателях тока 337 Логические схемы основные 289 — элементы 288 — — на биполярных транзисторах 291 — — пассивные 290 •— — универсальные 290 Логическое проектирование 13, 45 Магнитная лента 393, 394 Маркер 14 Маска 14 Массив 10 Материалы для изготовления конструкций* корпусов гибридных и полупроводнико- вых интегральных микросхем i54 используемые в конструкциях интег- ральные гибридных пленочных микро- схем 153 — корпусов интегральных микросхем 157 — магнитные 154 — плат 160 Машинное проектирование 36 Метки 60 Метод аппликаций 37 — изготовление платы с печатным монта- жом 224 — комбинированный 232 ----координатно-позиционный 142 — координатный 141 — металлизации сквозных отверстий МПП — объемного моделирования 37 — открытых контактных площадок МПП 233 — позиционный 142 — попарного прессования МПП 233 — послойного наращивания 235 — химический 232 Методика расчета надежности ЭВМ 344 — — — конструктивных модулей 356 —-----модели ЭВМ 360 — — — периферийного оборудования 359 — — — функциональных элементов конст- рукции с резервированием 351 — — — элементов конструкции без резер- ва 349 — — теплового режима ЭВУ 373 Методы повышения надежности ЭВМ 365 — защиты конструктивных модулей ЭВМ от внешних воздействий 285 — расположения контактов на плате 146 — установки и закрепления корпусов мик- росхем 251 Микропереключатели 427 Микропрограммной логики диаграмма 104 Микросхемы 197 Многослойная печатная плата 246, 250, 259 Моделирование 14 — логических схем 45 Моделирующая программа 14 Модификация адреса 14 Модуль памяти 14 Мультиплексный канал 14 Мультипрограммная работа ЭВМ 6 Мультипроцессор 14 Навесной монтаж 272 Надежность 10, 365 Надписи, цифры, буквы, деления 120 Насыщенные ДТЛН 314, 319, 323 — ДТЛТ 323 Насыщенный ключ 302 Неисправность 344 Ненасыщенная ДТЛН 320, 321 - ДТЛТ 325 Ненасыщенный ключ 306—308 Номенклатура конструкторских документов 68 Нуль (машинный) 14 Образец (модель) ЭВМ 14 «Обратная выборка» 125 Обрывы линий связи в схеме 89 Одяоблочиое устройство 368 Одноступенчатые диодно резистораыв логи- ческие схемы 311 Окно 224 Операнд 10 Оператор 10. 14 Операционные ресурсы ЭВМ Ю Операция 14 Оптимизация размещении элементов схе- мы 53 Органы ручного управления и индикации Отверстие крепежное 223 — металлизированное 223 • — монтажное 223 — переходное 223 — технологическое 223 Отказ 344 — катастрофический 345 — независимый 345 Оформление иллюстраций и приложений 70 Оценка количественных показателей надеж- ности 347 Пайка проводников в металлизированные отверстия 277 Пакетная обработка 6 Паспорт 97 Патентный формуляр 71 Переключатели 404 — галетные 405 — клавишные и движковые 424 — кнопочные, кнопки 419 — кулачковые 408 «— малогабаритные 413 — перекидные 415 — щеточные 408 Переходники, варианты конструктивного оформления 281 Периферийное оборудование 359 Перфокарта 392 Перфолента 390, 391 Печатные платы 49 , 77, 229, 247, 256, 259 — проводники н контактные площадки 154 Печатный кабель гибкий 273 Печатный монтаж 223, 225, 261, 279 — проводник 223 — слой 223 — элемент 223 Пластмассы 161 Плата 14. 223 — гибридная 217 — крупногабаритная 224 — малогабаритная 224 — печатная 222, 224, 232. 270 ---ТЭЗ 235, 236. 241 — с регулярным расположением мест 55 Пленочные конденсаторы 154 — резисторы 37 Подложка 216 — микросхемы 153 Позиционная система счисления 14 Показатели надежности 348 Поколения ЭВМ 4 Покрытие проводников и контактных пло- щадок 154 Покрытия лакокрасочные 179—189 Поле !0 Полный конструктивный адрес 143 Полупроводниковые диоды 29з — приборы в логических и импульсных схе- мах 301 — — . выбор режимов работы 295 Правила выполнения чертежей жгутов, ка- белей и проводов 75 Предельно допустимые температуры окру- жающей среды для радиодеталей 367 ------переходов полупроводниковых при- боров 367 497
— — ферритов в окснфсров 367 Примеры обозначения конструктивных единиц 148 •- —’ мест расположении элементов конст- рукции 152 — установки многокоитактных элементов на печатной плате 237 Принудительные вентилируемые стойки 385 Принципиальная электрическая схема* при* мер выполнения 88, 90 Проект рабочий 24 — технический 23 — эскизный 22 Программа 10, 14 -»• диагностическая 10. 14 Программирование 14 Программная совместимость 482 Программно управляемый сверлильный ста* нок 58 Программные средства 14 Проектирование программных средств си с- темы 14 * системное 14 «-• Структурное 15 техническое 15 > Производительность 11 Процессор 10 Прямоугольный комбинированный разъем 128 Рабочее место оператора 116 Рабочий проект 16 Разряд 14 Разъемы, используемые в платах 236 »» печатного монтажа для машин ЕС ЭВМ 279 типа ГРППМ 279, 285 Расчет диодно-транзисторных логических схем с переключением уровня напряже- ния (тока) 314, 323 «> диодных логических схем 31! — коэффициента технического использова- ния 362 — полезной работы модели ЭВМ 364 — •— профилактики модели ЭВМ 365 *- надежности блока 350 м — группы устройств модели С восстанов- лением 360 — — интегральной схемы в специального элемента 356 *---модели ЭВМ 361 — — при неиагружеином резерве 354—356 •— — панели 357 — — с плавающим поэлементным резерви- рованием 354 —• — с поэлементным резервнровалем 353 — — рамы 358 — — стойки, тумбы, пульта 358 — _. типового элемента замены 357 — — транзисторных ключей с фиксацией уровня выходного напряжения 309 — — узла ЭВМ 350 — — устройства 351 •— — функционального элемента 349 — — элементов с резервированием 351 — пленочных конденсаторов 340 — резисторов 338 — резистивно'Транзисторных логических схем 329 — транзисторных логических схем 33!» 334, 337 Реальный масштаб времени II Режим насыщения 295 — работы ЭВМ 12 Резисторы 154, 464, 474 Розетка типа РППМ 17—285 Сбой 345 Сегмент 10 Селекторный канал 14 Сетка координатная 223 Символ 14 498 Символический адрес 14 Символьная информация 10 Система автоматизированного ведения до- кументации 14 w, базирующаяся на языке описания струк- турных алгоритмов и схем ОСС-2—48 — индексации ЭВМ 136 контроля 344 — ПРОЕКТ 48 •“ счисления 15 Скорость передачи информации 9 Слово 10, 15 Слог 15 Соединения 275, 277, 278 Специальные элементы 203 Стандарты государственные я отраслевые по ВТ 490 Стойки электронных устройств, варианты конструкции 386 Супервизор 12, 15 Схема алгоритма 15, 99 •— закрепления жгута в переходной колод- ке 283 е- компоновки корпусов на печатной плате 254 * корпусной микросхемы о планарными выводами 252 “ общая 79, 95 — передачи информации 123 Схема подключения 78, 93 принципиальная 78, 88 “ работы чертежного автомата 58 ** расположения кнопочных органов ручно- го управления 119 — размещения оборудования и подключе- ния линий интерфейса 130 отверстий на МПП 261 — зон наибольшей допустимости 117 *- расположения 79 •— связей и управления выборкой УВУ ин- терфейса ввода — вывода 135 - соединения 78, 95 структурная 78, 83 ?- — корпусной микросхемы на печатной плате 252 — функциональная 78, 88 *• электрического Соединения 280 Схемы монтажа термопары на поверхность электронных блоков 372 •—, правила выполнения чертежей 73 Таблица проверки параметров 107 — сигналов 107 •— соединений 95 Текстовые документы 68 Термины, используемые при разработке единой системы ЭВМ 12 Терморезнсторы 480 Тест 15 — диагностический 15 — проверяющий 16 Тестовый набор 15 Техническая эстетика и инженерная психей логня 115 Технические средства 15 — требования 17 *• —• к платам ЕС ЭВМ с двухсторонним печатным монтажом 236 — условия 71 Техническое задание 17 — описание 96 Технологический проводник 224 Топологический метод конструирования 27 *• чертеж 27 Тороидальные магнитные сердечника е прямоугольной петлей гистерезиса 159 Точность изготовления сопротивлеинй пле- ночных резисторов (в %) в зависимости от метода изготовления 36 Транзисторный ключ 295 Транзисторы 299, 33S Транслятор 15
Трассировка модификация многословен* печатных плат ТЭЗ 247 — печатных проводников 55 — Соединений 15 Узел 15 Узлы и элементы конструкций, несущая нагрузки 267 — — внешних электрических Соединений 271 Управление внешними устройствами 122 Уровни конструктивных модулей стационар* ных ЭВМ [37 — напряжения 291 Уровень 138 • » моделирования 15 Условное графическое обозначение в ех» мах н линий графических соединений 79 — — —• триггера 83 — функциональной группы 83 — — —- элемента с неравноценными входа* мн 83 •— — — — с равноценными выходами 82 Условные изображения швон сварных сое* днненнй 73 Установочная плоскость 223 Устройство 15 Учет н обращение документации 72 Файл 15 Фаски для листовых слоистых прессован* ных материалов 193 Фиксатор 267 Фиксирующие устройства 269 Фоновый перегрев 371 Фотошаблоны 57 Формуляр 97 Формовка 252 Функциональные части изделия 87 Функциональный модуль 62 Функциональных схем выполнение 93 Характеристики транзистора 335 — газосветных сигнальных ламп 398 Художественное конструирование 115 Центральный процессор 15 Цикл 10 Цифра 15 Цифровая управляющая машина 11 Цифровой код 15 Цифровые индикаторные лампы 398 — — люминесцентные 402 Чертеж габаритный 70 — монтажный 71 — печатной платы с комбинированный указанием размеров 76 — общего вида 70 Чертежно-графический автомат 58 Шаг выводов для корпусов разных типов 201 — усшновкн микросхем 255 ЭВМ с выдвижными платами 262 заземление 286 — , защита от аварийных режимов работы 111 компоновка вычислительного комплекса 120 — ( конструкторская документация 62 *- конструкция 7. 140. 262, 264 —, зоны основных движений 118 —•. методы зашиты от внешних воздействий 285 металлические детали 190 —, модель 361 —, надежность 343 обозначение и маркировка частей в коп* тактов элементов 115 —, общие требования к деталям иехаам* ческнх конструкций 194 основы конструирования 4 » —, основные параметры 486 —основные термины и понятия 9 — с откидными платами 264 —, панель 263 —. порядок испытаний и приема опытных образцов 13 размеры рабочего места при наладка н ремонте ЭВМ 121 сборочные единицы механических кое* струкцнй 194 —, система охлаждения 266 — специализированная 10, 488 — стационарная 107. 255 — универсальная 10 требования к помехозащищенности 109 экранирование 286 —, электропитание 131 —, электрические соединения 271 — 3-го поколения 39, 107 —. укладка, упаковка, маркировка 115 , условия хранения 110 ЭВУ 366, 388, 370. 376. 380, 382 Электрические схемы элементов 43! Электромонтажный чертеж 72 Электронные схемы, разработка чертежей 36 Электрофизические характеристики феррн- та 159 Элемент 15 — навесной 223 • — печатного монтажа 223 Элементы двух разъемов 279 — пленочные (расстояние) 37- — фиксации н крепления 267 Эскиз конструктивного оформления стойки 266 Эскизные документы 67 Эффективность унификации и стандартиза- ции конструктивных разработок ЭВМ двух первых поколений 38 Язык программирования |5 — проектирования 15
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие.......................................................9 РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН.. । 4 Глава I. Основные понятия и определения .............................•••• 4 1.1. Поколения электронных вычислительных машин ....... 4 1.2. Конструкция ЭВМ........................................ 1 1.3. Конструирование ЭВМ................................. 8 1.4. Основные термины и понятия цифровой вычислительной техники 9 1.5. Терминологии, используемая при разработке единой системы ЭВМ 12 Глава 2. Этапы и принципы конструирования ЭВМ ...... ........ 15 2.1. Техническое задание.....................................17 2.2. Техническое предложение (аваипроект).................. 19 2,3. Указания по конструированию сложных вычислительных ком- плексов или ряда машин . . ............................ 19 2.4. Эскизный проект.........................................22 2.5. Технический проект.................................... 23 2.6. Рабочий проект........................................ 24 2.7. Краткий обзор методов конструировиния ЭВМ...............25 2.8. Кинематический метод конструирования механических узлов и устройств............................................ . . 27 2.9. Топологический метод конструирования сборочных единиц ЭВМ 27 2.10. Нормы и требования при конструировании топологических чертежей.....................................................35 2.11. Методы ускорения разработки н компоновки чертежей электрон- ных схем ЭВМ..................................................36 2.12. Роль унификации и стандартизации в конструировании ЭВМ 38 Глава 3. Методы автоматизированного проектирования ЭВМ ...................44 3.1. Общие сведения........................................ 44 3.2. Логическое проектирование ЭВМ...........................45 3.3. Моделирование логических схем...........................45 3.4. Автоматизированные системы проектирования...............47 3.5. Автоматизация конструирования печатных плат ЭВМ .... 49 3.6. Особенности технологии изготовления однослойных и много- слойных печатных плат........................................51 3.7. Этапы автоматического конструирования печатных плат ЭВМ 51 3.8. Получение фотошаблонов и технической документации .... 57 3.9. Аппаратурные автоматические средства черчения...........58 Глава 4. Документация ЭВМ . , ........................................ , 62 4.1. Конструкторская документация на ЭВМ.....................62 4.2. ЕСКД. Основные положения. Обращение документации . . . • 63 4.3. Выполнение чертежей.................................. . • 72 4.4. Выполнение схем и условных графических обозначений .... 78 4.5. Эксплуатационная и ремонтная документация........... • 95 4.6. Специфические документы .............................. 98
Глава 5. Требования, предъявляемые к стационарным ЭВМ ......... 107 5.1. Требования по условиям эксплуатации в транспортирования 108 5.2. Требования к помехозащищенности..........................109 5.3. Требования к электрической прочности и сопротивлению изоля- ции ...................................................... 109 5.4. Требования к условиям хранения ...........................ПО 5.5. Требования по безопасноств................................НО 5.6. Требования к использованию комплектующих элементов . . . 111 5.7. Требования к конструкции и конструкторской документации 112 5.8. Требования к укладке, упаковке и маркировке ЭВМ.........115 5.9. Общие требования технической эстетики н инженерной психо- логии ........................................................115 Г л а в а 6. Интерфейс ввода — вывода. Электропитание ЭВМ третьего поколения 121 6.1. Линии интерфейса ввода — вывода и способы передачи инфор- мации ........................................................122 6.2. Характеристики линий передачи интерфейса ввода — вывода ЕС ЭВМ........................................................124 6.3. Требования к усилителям интерфейса ввода — вывода ... 126 6.4. Требования ко времени обработки при передаче одного байта' данных........................................................126 6.5. Требования к усилителям интерфейса ввода — вывода при ра- боте в разных режимах....................................... 126 6.6. Типы и параметры кабелей и разъемов......................127 6.7. Передача сигналов по линиям интерфейса ввода — вывода на большие расстояния............................................130 6.8. Требования к монтажу интерфейса............. 130 6.9. Общие требования к системе электропитания ЭВМ ...... 131 6.10. Интерфейс электропитания ЭВМ........................... 131 Глава 7. Система индексации ЭВМ. Уровни конструктивных модулей и адресация алемеитов.........................................................136 7.1. Система индексации серии ЭВМ и сложных вычислительных комплексов ...................................................136 7.2. Уровни конструктивных модулей стационарных ЭВМ .... 137 7.3. Характерные части конструкции стационарной ЭВМ...........140 7.4. Методы адресации элементов конструкции ..................141 7.5. Способы построения конструктивного адреса................143 7.6. Обозначения и маркировка частей и контактов элементов кон- струкции ЭВМ..................................................145 7.7. Примеры обозначения конструктивных единиц ........ 148 Глава 8. Материалы и комплектующие изделия, применяемые в конструкциях ЭВМ 153 8.1. Материалы, используемые в конструкциях интегральных гиб- ридных пленочных микросхем....................................153 8.2. Материалы корпусов интегральных микросхем..............154 8.3. Магнитные материалы................ 154 8.4. Материалы плат печатного монтажа.........................160 8.5. Пластмассы...............................................[61 8.6. Покрытия металлические и неметаллические (неорганические) 168 8.7. Покрытия лакокрасочные...................................179
Глава 9. Детали механических конструкций и механические сборочные единицы ЭВМ 190 9.1. Общие требования к деталям механических конструкций ЭВМ 190 9.2. Металлические детали, изготовляемые методами механической обработки ........................................ . . . . • 190 9.3. Металлические детали, изготовляемые методом литья . .... 191 9.4. Детали из керамики и пластмасс...........................192 9.5. Детали из кожи, войлока, текстиля, картона, бумаги, слюды, стекла и древесины...................................... . . . • 193 9.6. Детали из резины....................................... 193 9.7. Сборочные единицы механических конструкций ЭВМ ..... 194 Г л а в а 10. Конструктивный модуль 1-го уровня.......................... 195 10.1. Общие сведения...................................... 195 10.2. Типы конструкций корпусов интегральных микросхем .... 196 10.3. Габаритные и присоединительные размеры корпусов интеграль- ных микросхем............................................204 10.4. Подложки, платы и контактные площадки гибридных интег- ральных пленочных микросхем............................ 216 10.5. Большие интегральные гибридные микросхемы.......... . 217 Глава 11. Конструктивный модуль 9-го уровня ................ 222 11.1. Общие сведения................................... 222 11.2. Особенности конструирования печатных плат, наготавливаемых - разными методами.................................... 232 11.3. Платы с двухсторонним печатным монтажом............235 11.4. Платы с многослойным печатным монтажом.............245 11.5. Методы установки и закрепления корпусных микросхем и вле- ментов на печатные платы ....................... ...251 Глава 12. Конструктивные модули 3* 4 и 5-го уровней ..................258 12.1. Конструктивный модуль 3-го уровня (панель).....258 12.2. Конструктивный модуль 4-го уровня (рама) ......... 264 12.3. Конструктивный модуль 5-го уровня (стойка) ........266 Глава 13. Конструктивные и электрические элементы и узлы ЭВМ различного назна- чения ..................................................... 267 13.1. Общие сведения...................................... 267 13.2. Узлы и элементы конструкций, несущих нагрузку. Элементы фик- сации и крепления...........................................267 13.3. Элементы и узлы внешних электрических соединений ..... 271 13.4. Методы защиты конструктивных модулей ЭВМ от внешних воз- действий . ............................................. 285 Глава 14. Основы расчета логических влементев ЭВМ .............. 288 14.1. Основные сведения о логических схемах ................288 14.2. Параметры и характеристики полупроводниковых приборов 293 14.3. Характеристики транзисторных ключей ........... 295 14.4. Расчет насыщенных ключей . ......................... 902 14.5. Расчет ненасыщенных ключей............................306 14.6. Особенности расчета транзисторных ключей с фиисацией уровня выходного напряжения..................................,,..909
14.7. Расчет диодных логических схем.......i •• t ...... 311 14.8. Расчет диодно-транзисторных логических схем с переключением уровня напряжении (ДТЛН)....................................314 14.9. Расчет диодно-траизисторных логических схем в переключением тока (ДТЛТ)............................................... 323 14.10. Расчет резистивно-траизнсториых логических схем (РТЛ) . . 329 14.11. Расчет транзисторных логических елементов в резистивно-емко- стными связями .............................................831 14.12. Расчет транзисторных логических схем о непосредственными связями (ТЛНС) .............................................334 14.13. Расчет транзисторных логических схем иа переключателях тока (ПТТЛ)......................................................337 14.14. Основы расчета элементов гибридных интегральных схем ... 338 Г л а в а 15. Методика расчета надежности ЭВМ.............................. 343 Общие сведения............................................... 343 15.1. О методике расчета надежности ЭВМ.....................344 15.2. Методика расчета надежности элемеитое конструкции без резерва.....................................................349 15.3. Методика расчета надежности функциональных элементов кон- струкции с резервированием..................................351 15.4. Методика расчета надежности конструктивных модулей . . . 356 15.5. Методика расчета надежности периферийного оборудования . . 359 15.6. Методика расчета надежности модели ЭВМ................360 15.7. Расчет коэффициентов надежности ЭВМ...................361 15.8. Методы повышения вадежности ЭВМ ............365 Глава 16. Тепловые режимы некоторых вычислительных устройств ........ 366 16.1. Нормальный тепловой режим.............................366 16.2. Способы охлаждения ЭВУ................................368 16.3. Температурный фо и и локальные температуры в ЭВУ......370 16.4. Методика расчета теплового режима ЭВУ.................373 16.5. Средняя температура герметичного нли пылезащишеиного кор- пуса прибора................................................374 16.6. Средняя поверхностная температура нагретой зоны электрон- ного вычислительного устройства в герметичном корпусе . . . 376 16.7. Тепловой режим устройств о герметичным и перфорированным корпусом................................................... 380 16.8. ЭВУ группы В со сквозной принудительной вентиляцией . . . 382 16.9. Внутренняя принудительная циркуляция воздуха в ЭВУ . . . 383 16.10. Принудительно вентилируемые стойки ................. 385 РАЗ Д ЕЛ ВТОРОЙ СТАНДАРТНЫЕ И НОРМАЛИЗОВАННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИЙ ЭИМ . . 890 Глава 17. Носители информации цифровых вычислительных машин ....... 390 17.1. Перфоленты............................................390 17.2. Перфокарты............................................392 17.3. Магнитные ленты ......................................393 Глава 18. Сигнальные и индикаторные элементы ............................394 18.1. Лампы накаливания................................... 394 18.2. Газосветные лампы тлеющего разряда....................398 18.3. Цифровые индикаторные лампы...........................398 18.4. Люминесцентные цифровые индикаторные лампы............402
Оглавление Глава 19. Переключатели.................................................404 19.1. Галетные переключатели...............................405 19.2. Щеточные переключатели...............................408 19.3. Кулачковые переключатели.............................408 19.4. Малогабаритные переключатели ...................... 413 19.5. Перекидные переключатели.............................415 19.6. Кнопки и кнопочные переключатели.....................419 19.7. Клавишные и движковые переключатели..................424 19.8. Микропереключатели...................................427 Глава 20. Интегральные логические элементы.................................431 20.1. Общие сведения..........................................431 20.2. Справочные данные ......................................441 Глава 21. Резисторы............................................... 464 21.1. Резисторы постоянного сопротивления..............464 21.2. Переменные резисторы.............................474 21.3. Терморезисторы...................................480 Приложение 1. Технические характеристики единой системы электронных вычислитель- ных машин (ЕС ЭВМ).........................................482 П р и л о ж е н'и е 2. Основные параметры ЭВМ общего назначения...................486 Приложение 3. Основные параметры ЭВМ специального назначения.............488 Приложение 4. Государственные и отраслевые стандарты по вычислительной технике . . 490 Список литературы........................................495 Предметный указатель ...................................496 Сергей Александрович МАНОРОВ Сергей Аркадьевич КРУТОВСКИХ Андрей Александрович СМИРНОВ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ Справочник по конструированию Редактор Т. М. Любимова Художественный редактор 3. Е. Вендрова Обложка художника Б. К- Шаповалова Технический редактор Г. 3. Кузнецова Корректор Г. М. Денисова Сдано в набор 26/Х — 1974 г Подписано в печать 1/V1II—1975 г Т 12545 Формат 60X90/16 Бумага типографская № 3 Объем 31,5 усл. п. л. 42,13 уч.-изд. л. Тираж 43000 эка. Зак 1267 Цена 2 р. 27 к. Издательство «Советское радио». Москва, Главпочтамт а/и 693__ Московская типография Xs 4 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, г. Москва, И-41. Б. Переяславская ул., дом 46