Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Параметры колебаний грунта и аппаратура для записи сильных землетрясений 10
1.1. Основные характеристики сильных землетрясений 10
1.2. Приборы с механической и фоторегистрацией . 22
1.3. Приборы с аналоговой магнитной записью 27
1.4. Приборы с цифровой магнитной записью 30
1.5. Требования к приборам для регистрации
сильных землетрясений 36
1.6. Выводы 42
Глава 2. Выбор частоты дискретизации и параметров системы при цифровой регистрации 43
2.1. Некоторые аспекты применения теоремы Котельни-кова при дискретизации сейсмических сигналов 44
2.2. Шумы наложения. Выбор частоты дискретизации 48
2.3. Выбор параметров фильтра 61
Глава 3. Вопросы привязки регистрируемых событий к шкале времени 73
3.1. Стабилизированные кварцевые задающие генераторы 74
3.2. Кварцевые часы АКБ 79
3.3. Привязка шкал автономного времени 84
3.4. В ы в о ды 93
Глава 4. Система цифровой регистрации сильных землетрясений 94
4.1. Исследование возможности применения микросхем МОП-структуры в блоке промежуточной памяти 95
4.2. Исследование возможности применения энергонезависимых запоминающих устройств в блоке основной памяти 106
4.3. Блок основной памяти на микросхемах КМОП-структуры ИЗ
4.4. Система цифровой регистрации сильных землетрясений 120
4.5. Выводы 130
Заключение 131
Литература
- Приборы с аналоговой магнитной записью
- Шумы наложения. Выбор частоты дискретизации
- Привязка шкал автономного времени
- Исследование возможности применения энергонезависимых запоминающих устройств в блоке основной памяти
Введение к работе
Намеченное решениями ХХУІ съезда КПСС строительство крупных гидроэлектростанций, развитие промышленных комплексов, аккумулирующих электроэнергию в сейсмоактивных районах Средней Азии и Дальнего Востока, делает особенно актуальной задачу развития сейсмометрии сильных движений. Только детальные количественные данные об амплитудах колебаний, частотном диапазоне, величинах скоростей и ускорений при сильных землетрясениях могут обеспечить надежную основу проектирования крупных инженерных сооружений. Записи сильных землетрясений в ближней зоне дают большие возможности для решения сейсмологических задач, связанных с детальным изучением физики очага и проблемой прогноза землетрясений.
На территории СССР, согласно карте сейсмического районирования, общая площадь районов, где возможны землетрясения с интенсивностью 9 баллов, составляет 521*10 гаг, 8 баллов - 714*10 юуг, 7 баллов - 1684*10 тг. При создании сети наблюдательных пунктов для записи сильных землетрясений в СИ рекомендована следующая плотность размещения пунктов: в 9 бальной зоне - I пункт на площади 20 х 20 км, в 8 бальной зоне - I пункт на площади 30 км на 30 км, в 7 бальной - I пункт на площади 50 х 50 км. Исходя из этого, общее число пунктов наблюдений составляет 2500. Организация сети предполагает как оснащение существующих сейсмических станций приборами для записи сильных движений, так и оборудование большого количества автономных измерительных пунктов.
При изучении сильных землетрясений используются также временные сети приборов. Особую ценность имеет информация, полученная сетью близких к очагу наблюдательных пунктов, устанавливаемых вскоре после первого толчка сильного землетрясения. Для таких станций эпицентральные расстояния должны быть соизмеримы с
глубинами очагов регистрируемых землетрясений [2]. При этом с наибольшей полнотой и точностью решаются задачи: локализация афтер-шоков и изучение зоны главного разрыва, определение параметров колебаний грунта в ближней зоне при афтершоках, определение параметров очагов афтершоков*
При эпицентральных наблюдениях и для регистрации близких сильных землетрясений на сейсмических станциях СССР используются каналы пониженной чувствительности (КПЧ) сейсмографов общего типа, механические сейсмографы СМРТ (СМР), ждущие сейсмографы ССРЗ и УАР, сейсмоскопы СШ. С 1970 года начали широко применяться стандартные каналы С5С с ИСО-ПМ 131. Разработаны и применяются устройства с аналоговой и цифровой магнитной записью 14-7]. Магнитная регистрация существенно облегчает процесс ввода информации в устройства вычислительной техники, исключая весьма трудоемкую ручную или полуавтоматическую оцифровку данных, дает возможность многократного воспроизведения. Существенное расширение динамического диапазона обеспечивает применение цифровой магнитной записи. Данные, полученные цифровыми акселерографами, обладают такой высокой точностью, какой не дает ни один из использовавшихся ранее методов регистрации, что позволяет решать многие классические сейсмологические проблемы проще и точнее [81. Возможность непосредственного ввода информации в ЭВМ определяет широкое и эффективное использование средств вычислительной техники.
Однако, внедрение аппаратуры с магнитной записью в практику наблюдений сильных движений происходит крайне медленно, что в значительной степени определяется отсутствием серийновыпускаемых лентопротяжных механизмов для регистрации инфразвукового диапазона частот, способных достаточно надежно работать в условиях ближней зоны сильного землетрясения. Аппаратура для цифровой магнитной
регистрации в полевых условиях практически отсутствует.
Современное развитие микроэлектроники, разработка и серийный выпуск интегральных запоминающих устройств с информационной емкостью до 4-64 Кбит позволяют поставить задачу создания регистратора сильных землетрясений на основе блока твердотельной памяти, что определяет возможность решения проблемы повышения надежности регистрации сильных землетрясений на качественно новом уровне. Устойчивость работы такого регистратора определяется отсутствием в нем механически движущихся частей и высокой вибростойкостью микросхем памяти, сохраняющих работоспособность при ускорениях, значительно превышающих достижимые в ближней зоне. С помощью интегральных запоминающих устройств наиболее просто и экономично реализуется промежуточное запоминание сигнала для исключения потери первого вступления и колебаний его предваряющих.
Целью данной работы является исследование вопросов повышения точности и надежности и разработка системы цифровой регистрации сильных землетрясений.
При разработке были поставлены следующие задачи:
- Проработка вопросов повышения точности аналого-цифрового пре
образования, разработка методики расчета параметров регистрирующей
системы и выбора частоты дискретизации для заданных динамического
и частотных диапазонов.
__ Исследование элементов памяти, возможности применения их в каналах регистрации сейсмических сигналов для построения регистраторов сильных землетрясений.
Проработка вопросов обеспечения временной привязки регистрируемых событий с заданной степенью точности.
Выбор элементной базы блоков, схемных решений и режимов работы с целью минимизации энергопотребления для обеспечения возможности работы системы в автономном режиме.
_ 7 -
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
Создана система, в которой в качестве цифрового регистратора ждущего режима использован блок твердотельной памяти, позволяющий на качественно более высоком уровне решить проблему повышения надежности регистрации сильных землетрясений.
Рассмотрены основные погрешности, возникающие при применении теоремы В.А.Котельникова при дискретизации сейсмических сигналов. В результате проведенных теоретических исследований получено выражение для оценки погрешности дискретизации, определяемой нефи-нитностью спектра на выходе реального фильтра, используемого для предотвращения возникновения шумов наложения.
Получено аналитическое выражение, определяющее связь между динамическим и частотным диапазонами системы, частотой дискретизации и параметрами фильтра, используемого для усечения спектра перед аналого-цифровым преобразованием. Предложена методика выбора основных параметров системы цифровой регистрации для обеспечения заданных динамического и частотного диапазонов, точности регистрации.
Проведен анализ точности и надежности методов временной привязки регистрируемых событий, применяемых при сейсмических наблюдениях. Сформулированы основные требования и разработаны кварцевые часы для геофизических наблюдений с автоматически корректируемой шкалой времени.
Практическая ценность работы. Применение практических и теоретических результатов работы при проектировании систем цифровой регистрации позволяет улучшить основные характеристики - надежность и точность регистрации сильных землетрясений, расширить динамический диапазон.
Содержание работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии из 108 наименований, содержит НО страниц машинописного текста, 42 рисунка, 8 таблиц.
В первой главе приведены параметры колебаний грунта в ближней зоне сильного землетрясения, полученные на основе теоретических расчетов и экспериментальных наблюдений. Оценены возможности существующих приборов и способов регистрации сильных землетрясений. Сформулированы требования к приборам для записи сильных движений и основные задачи работы, намечены пути их решения.
Во второй главе рассмотрены основные погрешности, возникающие при применении теоремы Котельникова при дискретизации сейсмических сигналов. Отмечено, что наиболее сложна и неоднозначна процедура исправления погрешностей, определяемых шумами наложения. Для уменьшения шумов наложения используется предварительное усечение спектра низкочастотным фильтром, включенным перед аналого--цифровнм преобразователем. Проведено сравнение основных типов фильтров. Предложена методика для выбора частоты дискретизации и параметров фильтра для обеспечения заданных динамического и частотного диапазонов, точности регистрации. Приведена таблица и номограмма для выбора основных характеристик цифровой регистрирующей системы.
В третьей главе рассмотрены вопросы привязки регистрируемых событий к шкале времени. Сформулированы требования к часам, входящим в состав автономной системы цифровой регистрации сильных землетрясений. Рассмотрены вопросы обеспечения стабильности частоты задающего кварцевого генератора в сочетании с малым энергопотреблением. Приведено описание и характеристики разработанных и внедренных в производство кварцевых часов для геофизических наблюдений. Проведено сравнение точности и надежности применяемых
в сейсмометрии методов временной привязки регистрируемых событий. Предложена схема автоматической коррекции автономной шкалы по сигналам точного времени. Оценена точность коррекции.
Четвертая глава посвящена исследованию элементов памяти, возможности их применения в каналах регистрации сейсмических сигналов. Определены критерии выбора типов микросхем для блоков основной и промежуточной памяти. Проведено сравнение характеристик микросхем, выполненных по различной технологии, приведены результаты экспериментального исследования блоков памяти, построенных на основе отобранных типов микросхем. Даны описание и характеристики разработанных в результате проведенных исследований блоков основной и промежуточной памяти и системы цифровой регистрации сильных землетрясений. Рассмотрены вопросы тестирования и вывода информации в канал микро-ЭЕМ для последующей обработки.
Б заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.
Приборы с аналоговой магнитной записью
Применение аналоговой магнитной регистрации сильных землетрясений дает преимущества как при записи информации, так и при ее обработке. Магнитная регистрация обеспечивает возможность промежуточного запоминания, либо долговременной непрерывной записи сигналов. Поскольку тракт магнитной записи оперирует с электрическими сигналами, внутри него легко производить необходимые операции интегрирования, дифференцирования, логарифмирования или усиления сигналов. Сейсмические сигналы, записанные на магнитной ленте, при считывании также воспроизводятся в форме электрических сигналов, наиболее удобной для измерения и преобразования [391.
Наибольшее распространение в сейсмометрии сильных движений получили магнитографы с ЧМ-залисью. Основные данные зарубежных ак-селерографов со ждущим режимом работы и магнитной ЧМ-записью приведены в таблице 1.3. Акселерограф SEA-2 , производства фирмы Kinemetrics (США.), разработан на основе описанного в 1.2 ак - 28 селерографа SMA-1 . Для записи 3 компонент ускорения используются 3 дорожки, на четвертой (служебной) регистрируется эталонная частота 1024 Гц. Энергопотребление в ждущем режиме І мА, в режиме регистрации 500 мА при напряжении питания 6 В. Для воспроизведения и визуализации записей используется система воспроизведения SMP-1 . Преобразование информации в цифровую форму может быть произведено с помощью системы DDS-1 . Последняя модель акселерографа SMA-З (США) отличается наличием централизованного блока управления с многоканальным регистратором, к которому кабельными линиями длиной до 300 м подключаются до четырех трехкомпонентных акселерометров. Все перечисленные в таблице 1.3 акселерографи с магнитной регистрацией обеспечивают запись ускорений до I 9- с точностью порядка + 5%, уровень запуска стартеров порядка 100 см/с . Установки питаются от сухих батарей или аккумуляторов напряжением 6-12 В.
В СССР для выборочной регистрации колебаний грунта и сооружений при сильных землетрясениях используется инженерно-сейсмическая станция Н-052. Станция состоит из полевой регистрирующей и лабораторной воспроизводящей частей. Полевая регистрирующая часть, кроме сейсмометров, содержит блок входных усилителей, блок памяти, блок автомата включения и выключения, регистрирующий магнитограф и блок питания. Сигналы с сейсмометров после усиления записываются на магнитном барабане блока памяти. Время задержки составляет 2,5 е. Блок памяти работает непрерывно. Регистрирующий магнитограф запускается автоматом включения при превышении сигналом заданного уровня. Станция Н-052 рассчитана на применение трехкомпонентных пьезоэлектрических акселерометров АПТ-ІМ [40] , в этом случае записываются ускорения в частотном диапазоне 0,1 - 30 1ц при интенсивностях до 8 - 9 баллов. В комплекте со станцией также применяются сейсмометры С5С, СМ-2, СМ-3, ОСП, ВБП-3. Количество каналов записи 14. Из них 12 каналов используются для записи сейсмических сигналов, а 2 являются служебными, необходимыми для записи отметок времени и эталонной частоты. Суммарное время записи с кассетами диаметром 230 мм составляет 4 часа. Динамический диапазон регистрируемых сигналов - 46 дБ. Комплекс устройств обработки информации определяется конкретными решаемыми задачами [4, 5, 41]. Предусмотрена возможность поканального просмотра, сжатия временного масштаба при воспроизведении до 8 раз, контроля и воспроизведения записи в процессе регистрации. Станция имеет блочную конструкцию и может работать в автомобильном и переносном вариантах.
Для непрерывной аналоговой магнитной записи в автономном режиме используется также аппаратурный комплекс "Черепаха" [36, 42]. Наряду с созданием специализированных установок для магнитной регистрации сильных землетрясений перспективным представляется использование серийных устройств записи, в частности, бытовых магнитофонов [б].
Особенностью магнитной ЧМ-записи является возникновение паразитной частотной модуляции, связанной с неравномерностью движения носителя (детонация). Источниками детонации являются механические колебания подпружиненных прижимных и натяжных узлов лентопротяжных механизмов [311, подвергающихся при землетрясении воздействию тех же колебаний почвы, что и сейсмометр.
Шумы наложения. Выбор частоты дискретизации
Каждое слагаемое ряда (2.1) можно рассматривать как отклик идеального фильтра нижних частот с частотой среза -f0 , когда на его вход действует 0 -импульс, возникающий в момент времени ta=n t . Множитель g(n.zu) при этом может быть интерпретирован как величина, пропорциональная площади этого импульса. Отсюда следует, что при пропускании последовательности отсчетов через ФШ с частотой среза \0 восстанавливается первоначальный сигнал. Это иллюстрируется рис. 2.2.а.
Теорема Котельникова основывается на следующих предположениях: - спектр сигнала ограничен частотой f ; - исходный сигнал неограничен во времени; - фильтр нижних частот, используемый для восстановления сигнала, является идеальным; - отсчеты являются амплитудно-модулированными импульсами с бесконечно малой длительностью.
Все эти предположения для большинства реальных физических процессов выполняются лишь приблизительно. Рассмотрим основные погрешности, возникающие при применении теоремы Котельникова к реальным сигналам [59];
I. Спектр реального сейсмического сигнала отличен от нуля в достаточно широком диапазоне частот, как правило, превышающем частотный диапазон применяемых для регистрации систем. Появляющиеся в результате дискретизации сигнала с неограниченным спектром искажения носят название - шумы наложения. составляющие с частотами выше tt .
2. Реальное разложение функции в ряд Котельникова осуществляется на конечном интервале времени, следовательно, разложение можно считать верным только с некоторой степенью точности
3. Восстановление сигнала при помощи полинома Котельникова эквивалентно пропусканию дискретных отсчетов через идеальный фильтр нижних частот. Неидеальность фильтра приводит к появлению искажений типа интерполяционного шума.
4. Практически реализовать бесконечно малую длительность импульса выборки невозможно. Искажения, вносимые конечным значением длительности импульса выборки, называют апертурним эффектом.
Наиболее полно вопрос об эффектах, обусловленных конечной длиной записи, освещен в [64], некоторые аспекты этой проблемы рассмотрены в работах [61, 65, 66]. Погрешность восстановления, определяемая интерполяционным шумом, равна нулю в точках отсчета, так как в этих точках все функции i»v(t), кроме одной, равны нулю, и отлична от нуля между точками отсчета. Точность восстановления исходной функции j(t) при ограниченном времени наблюдения оценена в 165]. Взаимосвязь таких параметров, как апертурное время, относительная апертурная погрешность и максимальная частота сигнала определена в работе [67].
Быстродействие современных аналого-цифровых преобразователей позволяет не учитывать их апертурное время в диапазоне сейсмических сигналов. Погрешности второго и третьего вида минимизируются соответствующим выбором длительности анализируемой реализации и с достаточной степенью точности могут быть учтены при дальнейшей обработке. Процедура исправления погрешностей, вызванных шумами наложения, достаточно сложна и неоднозначна, а часто просто невозможна, поэтому подробнее остановимся на погрешностях первого вида.
Спектр сейсмического сигнала отличен от нуля в достаточно широком диапазоне частот, как правило, превышающем частотный диапазон применяемых для регистрации систем. Одна из главных проблем, связанных с нефинитностью спектра исходного сигнала - явление подмены частот. Если с интервалом д производится выборка значений синусоиды с частотой большей 1/2 д! , то такую выборку можно перепутать с выборкой синусоиды меньшей частоты. Значит, наряду с истинной частотой в выборке появляется и другая (меньшая) - частота подмены. В качестве иллюстрации рассмотрим пример с синусоидой [61]
Привязка шкал автономного времени
Обеспечение единства измерения времени связано с наличием соответствующих по точности средств привязки шкал времени. Для привязки используются радиосигналы точного времени. Точность привязки по этим сигналам в первую очередь определяется следующими факторами: характеристиками передающей и приемной аппаратуры, условиями распространения радиоволн, способом определения разности фаз (поправки), способом коррекции шкалы времени.
Государственная служба времени и частоты СССР обеспечивает передачу сигналов точного времени и образцовых частот отечественными радиостанциями в единой системе времени и частоты в соответствии с положениями Рекомендации 517 Международного консультативного комитета по радиосвязи, в соответствии с которой: - образцовые несущие частоты поддерживаются постоянными и соответствуют определению секунды с СИ, принятому в 1967 г.; - передаваемые сигналы времени жестко связаны с фазой образцовой несущей частоты; - моменты сигналов времени устанавливаются относительно начала нарастания фронта, излучаемого с антенны радиостанции.
Для краткости в дальнейшем изложении шкалу времени, информа- цию о которой передает определенным выше способом используемая радиостанция, будем называть шкалой точного времени.
Рассмотрение существующей сети станций и рекомендаций по выбору радиостанций в различных районах СССР, приведенных в [84І, показывает, что для обеспечения единства измерения.времени на значительной территории, охваченной сетью сейсмических наблюдений, целесообразно применять радиосигналы, передаваемые в КВ-диапазо-не, так как в настоящее время только радиостанции КВ-диапазона обеспечивают прием сигналов точного времени в любой точке СССР.
Причем, практически в любой точке можно выбрать радиостанцию, расстояние до которой не превысит 2000 км, т.е. в любой точке наблюдений погрешность коррекции, определяемая временем распространения сигнала, в соответствии с графиком рис.3.6 [841, не превысит 7 мс. Распространяющая вдоль поверхности Земли волна в этом диапазоне быстро затухает, поэтому передача осуществляется в основном пространственной волной, претерпевающей многократные отражения от слоев атмосферы и поверхности Земли, Путем многократных отражений на таких "многоекачковых" трассах короткие радиоволны могут доставлять сигналы времени практически в любую точку земного шара при сравнительно ограниченной мощности радиопередатчика (0,5-20 кВт). Приемо -передающая аппаратура коротковолнового диапазона обладает отноеи-тельно широкой полосой пропускания и достаточно стабильными характеристиками. Существующие расчетные и экспериментальные методы оп-ределния и учета времени распространения сигналов [86,84,88-91] позволяют снизить погрешность, определяемую непостоянством времени распространения радиоволн КВ-диапазона, до 200-500 мкс 186,88,90]. Наряду с сигналами точного времени, передаваемыми специальными радиостанциями Государственной службы времени и частоты, в практике сейсмических наблюдений широко используются сигналы поверки времени, передаваемые широковещательными радиостанциями Советского Союза в конце каждого часа. Первый сигнал передается в 59 мин 55 с, начало последнего (шестого) сигнала соответствует 00 мин 00 с - началу часа. В отличие от сигналов специальных радиостанций Государственной службы времени и частоты, сигналы поверки времени широковещательных радиостанций передаются из Москвы и ретранслируются радиостанциями, расположенными в различных районах территории СССР, без учета времени распространения и аппаратурных задержек. При сейсмических наблюдениях для обеспечения привязки к точному времени на регистрограмму наряду с отметками времени автономных часов производится периодическая запись сигналов поверки времени (шесть импульсов). Измерение интервала времени от начала минутной марки с выхода автономных часов, соответствующей целому часу, до начала шестого, последнего,импульса позволяет определить поправку хода часов. Измеренное значение поправки заносится в специальный журнал и может быть учтено при обработке [973 . При достижении поправкой предельной заданной величины производится повторный запуск часов по началу шестого сигнала поверки времени. Погрешность привязки регистрируемых событий с учетом погрешностей,отмеченных выше, а также погрешностей, связанных с регистрацией и измерением, не лучше 0,5 с.
В большинстве случаев, для привязки кварцевых часов, которым свойственна значительно большая точность хода, чем применяемым в сейсмометрии механическим часам, используются сигналы,передаваемые специальными радиостанциями Государственной службы времени и частоты. Однако, из-за сложности существующих схем определения поправки, а во многом, в силу сложившейся традиции обязательного нанесения на регистрограмму импульсов точного времени, наиболее рапространенным продолжает оставаться графический способ определения поправки, аналогичный описанному выше [95] В ряде систем с магнитной регистрацией при определении поправки используется параллельная запись на магнитную ленту импульсов точного времени и секундных импульсов с выхода автономных часов [95, 961 , что несколько автоматизирует процесс определения поправки. И в том и в другом случае определенное значение поправки вводится вручную с помощью кнопки, путем дискретного сдвига шкалы в ту или другую сторону с заданным шаном. Использование сигналов точного времени, передаваемых специальными радиостанциями, применение самописцев с большой скоростью развертки и шлейфових осциллографов повышают точность определения поправки, а, следовательно, и точность привязки по сравнению с описанным выше способом.
Исследование возможности применения энергонезависимых запоминающих устройств в блоке основной памяти
Структурная схема платы управления элементами памяти типа -К56ІРУ2А, предназначенной для формирования сигналов записи, считывания, кода адреса и сигнала выбора микросхемы представлена на рис.4.6а, временные диаграммы напряжений для реализации режимов считывания и записи - на рис.4.66. Длительность импульса записи выбрана равной 1,2 мкс, что позволяет при тактовой частоте 5 МГц с помощью сравнительно несложной схемы, содержащей 15 корпусов интегральных схем серии K56I, получить все необходимые сигналы управления. Разработанная схема содержит делитель частоты, формирователи сигналов считывания и записи, счетчик адреса и выбора микросхемы.
Делитель частоты, на который поступают сигналы 5 МГц и I МГц с выхода кварцевых часов, формирует ряд дополнительных частот для формирования сигналов записи считывания. Счетчик адреса формирует 18-ти разрядный двоичный код для выбора ячейки записи внутри каждой микросхемы. Вход выбора микросхемы является дополнительным адресным входом.
Емкость блока обеспечивает задержку сигнала на 10 с, при потоке информации 400 16-ти разрядных слов в секунду. Энергопотребление блока не более 0,08 Вт,
Если в блок промежуточной памяти непрерывно заносится новая информация, то блок основной памяти большую часть времени находится в режиме хранения информации. Время работы его в режиме обращения составляет доли процента от общего времени работы.
Таким образом, основным критерием выбора микросхем для построения регистратора является минимальное энергопотребление в режиме хранения информации. Идеально этому условию удовлетворяют энергонезависимые интегральные микросхемы памяти, способные сохранять информацию при выключенном напряжении питания.
В настоящее время выпускаются три типа энергонезависимых запоминающих устройств ОЗУ). Первыми появились ЭЗУ на основе лавин-но-инжекционных МОП-транзисторов с плавающим затвором (ЛИАЗДОП--технология), в которых запись осуществляется электрическим сигналом, а для стирания информации требуется облучение ультрафиолетовым излучением.
В двух других типах приборов запись и стирание осуществляется электрическими сигналами. Они строятся на основе, либо запоминающей МЙШ-структуры, либо двухзатворной модификации МШ-струк-туры с плавающим затвором. Программируются они точно так же, как ЭЗУ со стиранием ультрафиолетовым излучением, а стирание осуществляется импульсом напряжения 30-40 В. Параметры некоторых типов энергонезависимых микросхем памяти приведены в табл.4.3 104,105 .
Устройства с ультрафиолетовым стиранием информации обладают большим, до .0,3 с циклом записи и для поставленной цели при потоке информации 400 слов/с неприемлемы.
Микросхемы ППЗУ серий К558 и KI60I построены на основе МНСП--структур (металл-нитрид кремния-окисел кремния-полупроводник). Структура МН0П представляет собой (рис.4,7 а) МОП-транзистор с двухслойным диэлектриком под затвором. Нижний, примыкающий к полупроводнику, слой двуокиси кремния "прозрачен" для электронов. Если к затвору относительно подложки приложить импульс напряжения положительной полярности, то под действием сильного электричес кого поля между затвором и подложкой электроны приобретают достаточную энергию, чтобы пройти тонкий диэлектрический слой и остаться на границе раздела двух диэлектриков. Верхний слой нитрида кремния имеет значительную толщину, так что электроны преодолеть его не могут.1
