Введение к работе
'йуиуадшапеот, ^етэди. На современном этапе общественного раз-іития пробяеаа позьгаекия уровня качества прокыялениой продукции івдвинута на передний пхан. Отмечается особое повышение интере-:а к обеспечению высокого уровня таких характеристик, как надея-ость, точность и стабильность (по внеяним воздействиям) ЭВМ и истем управления, вызванное стремлением предотвратить отказы лохных систем, используемыа з "авиации, космической технике, эиер-етике и транспорте. Решение таких задач требует глубоких науч-ях исследований и соответствующих материальная затрат.
Повышение качества изделий является одной из. основных за-14 развития промышленности. Соответственно с этим в современных ТУ создаются целевые подсистемы управления качеством продук-іи (см.ГОСТ 24525.0-80), которые охватывавт все вопроса упраняе- . [я производством, начиная с получения, информация о показателях чеетеа и кончая созданием hosux методов и алгоритмов'проиээод- . ва изделий, влияющих на покагатйяи мх качества.--
Задачи вышеотаеченного типа особенно остро'стоят при произ-
детве электронных- устроз^твТ'вВИ и систем управления, так как"'
'последние ложится осуществление все- более сложных ы зажадя.
оцессов.,
Одним из путей реиения задач позкпения качества изделия аэ-гтея развитие и совершекствозг.нке методой введения избиточнос-, т.е. дополнительных средств сверх минимально' необходимых даа юлнения системой заданных функций. Особое значение дла этого :ет этап проектирования электронных устройств, когда заклады-ітся основы обеспечения их качества.
Принято, отказы электронных устройств ЭВМ, а также' систем
- 4 -
управления разделять на внезапные и . постепенные. Последние вы
зываются изменением параметров элементов этих средств во времен
под влиянием различных физико-химических процессов. Дополнитель
но при проектировании этих средств следует учитывать также и тех
нрлогический разброс параметров входящих, элементов, определяющи
надежность, точность и стабильность этих устройств при эксплуата
ции. Кроме того, проектируя технические средства для современны
ЭВМ или систем управления, необходимо предусмотреть особенності
сопряжения этих средств между собой, а также учесть фактор вре
мени. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, средств;
сопряжения существенно влияют на качество и надежность ЭВМ илі
системы управления.
В качестве элементов таких средств сопряжения выступают отдельные блоки: измерительные, усиления, питания, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, а также фильтры и цепи: обратной связи, регистрации, коррекции, индикации и др. с входящими в их состав механическими (редуктори, рычажные передачи), электромеханическими.(электромеханические реле, двигатели) радиоэлектронными (резисторы, 7>конденсаторы, транзисторы ..,), микроэлектронными (интегральные и гибридные микросхемы), и другими элементами, имеющими индивидуальные показатели качества.
Этому кругу вопросов, рассматриваемых как проблема параметрической надежности, посвящен ряд работ советских и зарубежных авторов. Однако, задачи повышения параметрической надежности, точности и стабильности по внешним воздействиям ряда электроннных элементов сопряжения для устройств ЭВМ'и систем управления еще не решены, также отсутствуют решения по оптимизации параметров этих цепей с позиций серийнопригодности. отме«мется, что отсутствие соответствующего начального уровня качества комплектующих элемен-
- 5 -гов технических систем приводит к необходимости введения избыточности.
Таким образом, создание методов, необходимых для повыйения 5ачественных характеристик элементов цепзй сопрягения иа базе ггруктурной избыточности, является актуальной задачей, имеющей sazHoe народно хозяйственное значгние. Оно обусловяено необходк-юстыэ обеспечения стабильности уровня.м повышения качества эяек-ронных устройств ЭВМ и систем управления. Реавии» указанных за-ач посвядена диссертационная работа.
Цзд&_Е!йй2И*. Цель диссертационной работы состоит в разра-отке методов повышения надеаности, точности и стабильности цепей опряжеиия электронных устройств ЭВМ и систем управления, пос-гдством введения структурной избыточности их элементов.
яячдсти нгсяяво«!чиг<п. В соответствии с поставленной цель» гпались следующие задачи: .^..,
-
Анализ- характеристик типовых цепей сопряжения электрон-IX устройств SBM и систск управления.
-
Разработка метода, введения структурной избыточности (с :етом точности и стабильности компонующих элементов) для повыле-я параметрической к&дегностк, точности* и стабильности цепей пряжения электронных устройств ЭВН м систем управление примени-льно к
компонующим RC эленентан, .
RC-фазЪвращателям и активным ВС-фяльтрам,
резистивным матрицам цифро-аналогового преобразователя.
3. Практическое применение разработанная методов я чнсаен-
j оценка улучшения технических характеристик элемаитов снс?эй
завления на базе структурной избыточности.
Исттояьаувмио ю*>?п?іу, реяение рассматриваемых в диссертации
- 6 -задач базируется на основных положеннях теории вероятностей, теории надежности и методах статистического моделирования объектов на ЭВМ.
Для прямого подтверждения достоверности теоретических результатов использовался физический эксперимент на конкретных технических средствах ЭВМ и систем управления. Оеновима уалуяндюта, вииосимие ка защиту:
Метод введения структурной избыточности в цепи сопряжения (с учетом точности и стабильности компонующих элементов) для повышения параметрической надежности, точности и стабильности применительно к
компонующим RC элементам,
RC-Фазовращателям и активным RC-фильтрам,
резистивным матрицам цифро-аналогового преобразователя. Научная новизка рияудьтатов работы заключается в следующем: 1. Разработанный метод введения структурной избыточности в
типовые элементы цепей сопряжения ЭВМ и систем управления, с учетом точности и стабильности комплектующих элементов, является рас-пирением метода постоянного резервирования, применяемого с целью повышения надежности по катастрофическим .отказам и впервые Vmh-тывает разброс, физических (выходных) параметров этих элементов, обеспечивая- повышение их параметрической надежности, точности и стабильности. Он отличается от ранее известных способов, приме-, няемых в целевых . подсистемах управления качеством продукции (си. ГОСТ 24525.0-80), предусматривающих создание новых методов и алгоритмов производства изделий тем, что не требует создания нового технологического процесса изготовления элементной базы.
Для реализации метода разработан алгоритм целенаправленного отбора комплектующих элементов избыточного узла.
2. Исследовано увеличение параметрической надежности, точ-
I''
ности и стабильности RC-фазозрагщтедей и активного ЕС-Фнаьура при применении резервированных компжектуюдах элементов с учетом их точности и стабильности. Показано, что с применением, в «спаи сопрядения, структурно избыточназ компяектующих эяемвнтса, с учетом их точности н етАбмяьности, увеличивается значения ваяеотке-ченных парайэтров и поязаяетея возмозность создания высокоточный и высокостабидьныя цепей сопряжения из низкоточных и низкостабильных комплектующих згенентоз.
3. Известный метод введения структурной избыточности развит
и распространен на резистизные матрицы цифро-анаяогового пргоб-
разователя с целью формирования прецизионных реэистивных матриц
из серийно выпускаемых низкоточнах резисторов.
пувк-ртгедр'таз иаглипс^'Гл' ostfttvmi. Практическая ценность работы заключается э обеспечении:
-
Уменьшения разброса значений выходных параметров от номинального комплектующих элементов цепей сопряжения эдектромкзг устройств ЭВй и систем управления, повышения нї паргмер:геэс-кой надежности, , точности и стабильности (по температурным воздействиям), возкогности создания аяеоиокачаствзкного узга из .стэко-качественных комплектующий зяементоз;
-
Повышения паранеурнчеекой надегностн, точности а стабильности НС-фазовращателей и активного КС-фильтра, npKsesnasmsz в качестве цепей сопряжения электронны» устройств S3M Я СйСУСЯ управления;
-
Формирования прецизионной реэистизноя катрицц цифро-аналогового преобразователя, прккеняекых в цепях цепей сопряжения электронных устройств ЭВМ и-'систеи управяен^а, на осноэе применения структурной избыточности комплектующий элементов.
., Применение предложенных методов дало возможность создаті более надевные,4 точные и стабильные (по температурным воэдйстви-ям) RC-фазовращатели, активный RC-фильтр и резистивную матриці цифро-аналогового преобразователя.
Результаты работы можно применить при решении ряда важны} практических задач, связанных с качеством изделий электронной те) ники (например, гибридными микросхемами). Использование получек ных результатов при проектировании разных электрических цепей дает возможность уменьшить отклонение выходного параметра от .номинального (расчетного) и влияние изменения температуры на выходной параметр. Величина этого уменьшения может быть достаточно большой, что определяет заметное повышение параметрической надежности, точности и температурной стабильности объекта.
Предложенный в диссертации метод замены высокоточного (прецизионного) элемента совокупностью менее точных элементов расширяет круг вариантов схем, предлагаемых конструктору при проектировании электронных устройств ЭВМ и систем управления.
Диссертационная работа является составной частью мехвузов-ской научно-технической, программы (утвержденной Минвузом СССР, приказ Н 465 от 08.07.87) "Повышение качества и надежности продукции, программного обеспечения 'ЭВМ и технических средств обучения (КНП-2000)", направление 04. — Разработка проблем конструирования и производства отказоустойчивых, контролепригодных, безопасных изделий и оборудования и их комплексных испытаний. Ра^жи^пия и вняяринив результатов работы, . -
Реализация результатов диссертационной работы осуществлена в хоздоговорной теме СНЙБ4/2-87 физического факультета Тбилисского госудаственного университета "Разработка микроконтроллера и его математического обеспечения для программноуправляемого интер-
фейсного устройства", выполненной на основании тематических карт Мннобщемаша И.Госстандарта по приказу Госстандарта 7/2/03138 от 1.2.85 г. и дала экономический эффект. В частности, 8 Тбилисском НПО "йсари" при создании устройства связи с объектами (в блоках аналоговых фильтров низкой частоты) внедрена — "Методика псвыпе-иия параметрической надежности и температурной стабильности резисторов и конденсаторов постоянным резервированием", что дало экономический эффект в размере 18 тысяч рублей.
Кроме того, результаты диссертационной работы использованы іри выполнении хоздоговорной темы N 345-85 в Тбилисском государ-:твенном'университете (N государственной регистрации 01870091295, шв. N 02870078288)
Ряд результатов диссертационной работы использован в спец-:урсе "Теория надежности" для студентов физического факультета "билисекого государственного университета.
Полученные результаты следует применить на предприятиях
[инистерства электронной промышленности, Минобщенаша и Министсре-
ва радиопромышленности.
Апробация оаботн. Основные положения диссертационной рабо-ы докладывались и обсуждались на постоянно действующем семингре Надежность элементов и устройств сложных технических систем" г. Минск, КВИЗРУ 1981 г.); на научной конференции, посвященной
3-й годовщине Советской Грузии (г. Тбилиси, ТГУ, 1381 г.); на еспубликанской научно-технической конференции физиков ВУЗ-ив рузинской ССР, посвященной памяти академика АН ГССР В.И. Мака-ахлисова (г. Тбилиси, ТГУ, 1982 г.); на конференциях молодых *учных сотрудников физического факультета Тбилисского гос. уни-грситета (Г. Тбилиси, ТГУ. 1982-1988 гг.); На Всесоюзной науч-о-технической конференции "Повышение качества и надежности про-
- 10 -лукции программного обеспечения 9ВК и технических средств обучения" (г. Самара. 19-21 сентября 1969 г.).
птядигании. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.
ал-м-ы и гтруктура работы, диссертация изложена на 112 стр. машинописного текста, иллюстрирована 2S рисунками и 11 таблицами, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 101 наименования и приложения.
