ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОТРАСЛЕВОЙ ОРГАН
НАУЧНО -ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
.ЭКОС"
ТЕХНИКА
СРЕДСТВ СВЯЗИ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
СБОРНИК
СЕРИЯ
ВНУТРИОБЪЕКТОВАЯ СВЯЗЬ
ВЫПУСК 1
москвд ~19в2

Центральный отраслевой орган научно-технической информации
«Э-КОС»
ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ '
.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СБОРНИК
Серия
Главный р~дактор
Довченко н..к.
Редакционная
коллегия:
Алексенко А. Г.,
Аникин А. М.,
Беспятов Ю. Д.,
Богачев И. Д.
(зам. гл. редактора),
Богданкевич О. В.,
Быковский Ю. А.,
Захаренко А. К.,
Игнатов В. · И.,
Л-амекин В. Ф.
(зам. гл. редактора),
•Маслов В. Н., .
Милосердов В. А.,
Орденов О. А.
ВНУТРИОБЪЕКТОВАЯ связь
вып.
Моск в а 1982
Содержание
Довченко Н. 1(., Ламекин R. Ф, Проблемы
создания световодной аппаратуры внут­
риобъект?во_й связи .
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ
Довченко Н. К., Ламекин В. Ф., Арсень­
ев В. Г., __Бучацкий А, Б. Цифровая во­
локонно-оптическая линия связи подвиж-
3
ных объектов .
7
Ламекин В. Ф., Хохлов А. И. Особенности
применения микропроцессоров в АВСК 11
Шмелев К. Д., Меньшов В. , А. Передатчи- .
ки для линий опт_ической связи .
,14
Арсеньев В. Г., Котов П. П., Тарасов А. В.
Опыт внедрения а·втоматизированной си­
.стемы конструирования микроэлектрон-
ньiх изделий АВСК. .
19
Мешков В. И., Орденов О. А., Смир-
нов В. О. Лингвистическое обеспечение
автоматизированных с11стем управления
и проектирования .
,
22
Немировский М. Л. , Перевалов В. Г., Иг­
натов · В. И., Липин Г. В., Угаров Д. А.
Количественная оценка эффекта от вве­
дения надежностной коррекции структу-
ры электроакустического тракта .
30
Немировский М. Л. Оптимизация парамет-
ров аппаратуры внутренн.ей связи как
объекта стандартизации .
36
Спектор А. П., Сасаров В. И . Выбор вида
модуляции для стереофонического · про-
водного вещания .
44
Сасаров В. И., Ковеiuников В. П. Приме-
~iение бинауральной передачи в салонах
транспортных средств .
49

ТЕХНОЛОГИЯ И МАТЕРИАЛЬi
l(~нцырев В. Л. Современные исто/шики
мягкого рентгеновского излучения и осо­
бенност1;1 использования плазменных ис-
точников в . рентгенолиrографии .
55
Цымбалюк В. С., Варламов С; А. Автома­
тизация монтажа микросборок аппарату-
ры средств связи .
64
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА
Ламекин В. Ф. Основные принципы микро­
схемотехники комплексов средств связи
подвижных объектов · .
Котович Г. Н., Ламекин В. Ф.,
кий А. Б., Станке Г. С. Расчет
ры кодека для реализации его
ральном исполнении .
Бучац­
структу­
в интег-
l(отович Г. Н., Ламекин В. Ф., Бучац­
кий А. Б., Хохлов А. И . Интегральный
дельта-кодек для аппаратуры связи .
Гапоненко Н. П. Расчет ге·пловых режимов
микроэлектронных тепловых линий .
Арсеньев В. ,r;, Трохин А. В. Новые эле­
менты конструкции микроэлектронных
изделий для АВСК: четвертого поколения
Романов И. А. Необходимость входного
контроля и пути его развития для повы-·
шения эффективности . и качества аппа­
ратуры ср.едств связи
@ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОТРАСЛЕВОЙ ОРГАН НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСК:Ой
ИНФОРМАЦИИ «ЭК:ОС» (ЦООНТИ «ЭК:ОС»)
71
74
81
93
95

УДК 621.391.23.008
Канд, физ.-Мат. ~аук Н. i(. Довченко,
канд. техн. наук В. Ф; Ламекин ·
ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СВЕТОВОДНОй АППА:fАТУРЫ
ВНУТРИОБЪЕКТОВОИ СВЯЗИ
Рассматриваются проблемы создания световодной аппаратуры
внутренней связи . и коммутации подвижных объектов с учетом ис­
пользования микропроцессоров, дельта- кодеков, волоконных линий
связи, элементов интегральной оптики.
Быстрое разви-тие аппаратуры внутриобъектовой связи и ~ом­
мутации (АВСК) в СССР и за рубежом вывело ее )\ самостоятель ­
ное направление техники средств связи, имеющее свою специфи~
ку в системотехнике, 'конструкции и эксплуатации. Эта специфика
больше всего проявляется в АВСК подвижных объеI<тов (ПО).
АВСК представляет собой особый класс аппаратуры связи, ко­
торая, с одной стороны, обеспечивает абонентов различными вида­
ми внутренней связи, а· с другой - их _ подключение к , внешним
средствам связи (радиqсредствам, проводным соединительным ли-
ниям, выносным пультам и т. д.).
.-
,
•
Подвижные объекты, на которых располагается аппаратура,
весьма различны по характеру, размерам, количеству абонентов,
числу .средств связи.
При создании аппаратуры внутриобъектовой связи новых ПО·
колений возникает целый комплекс вза·имосвязанных проблем.
Прежде всего необходимо отметить значительно возросшую
сложность самих ПО. Это связано с повышением требований к на­
дежности выполнения задач, возлагаемых на ПО, а следователь­
· но, и требований к надежности функп:ионирования о15ъекта в це­
лом. Массовый характер использования средств вну·триобъектовой
связи, несмотря на большое разно9бразие типов и классов объек­
тов, обусловливает необходимость построения локальных систем
-
связи как универсальных систем с унифицированными внешними
связями, насыщенных по функциональным возможностям и макси­
маJJьно адаптированных к условиям эксплуатации на конкретных
объе.ктах в составе комплекса средств связи (КСС).
В современных условиях на процесс проектирования АВ. СК су­
щественное влияние оказывают следующие _ факторы ·
интенсивное совершенствование тактики использования · объек-.
3

та (при увеличении надежности связи, совершенствовайии средств
связи о·бъекта и наращивании их функциональных возможно­
стей);
расширение номенклатуры оборудования, устанавливаемого в
объекте и рост его функциональных возможностей;
сложность обеспечения связью членов экипажа t..:следствие ин­
тенсивного увеличения мощности силов.ых установок . объекта, по- ..
вышающих уровень акустического шума до предельно допусти- •
мых для человека норм;
быстрорастущий спрос на АВСК- в связи с увеличением числа
вновь создаваемых и модернизируемых ПО, имеющих в своем со- -
ставе средства связи;
развитие технологии БИС и СБИС, использование ко1 орой
позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристи­
ки изде.тщй (особенно показатели надежности), ум(;ньшить трудо­
- ~мкость изготовления, упростить эксплуатацию апш~ратуры, а так­
же открывает _новые возможности при реализации алгор~тмов
преобразования информации и управления системой связи.
Все это заставляет отказаться от проектирования АВСК для
конкретных видов объектов и перейти к созданию типовой аппара­
туры внутриобъектовой связи и коммутации для подвиыных объ­
ектов.
-Приспособление существующей АВСК для вновь создаваемых
КСС ПО становится экономически нецелесообразным, поэтому при
разработке и реализации технических проектов по комплектации
КСС ПО аппаратурой внутренней связи и коммутапи~,r прежде
. всего
следует создать системную ме,.тодологию по выде,пению ос ­
новных подсистем создаваемого комплекса, формапизовать целе­
вые задачи и функции подсистем,- разработать структурные состав­
ные части проекта и последовательность действий по их реализа -
, ции, оценить результаты, полученные при использовании комплекс­
ного подхода к проблеме создания совремеf!ных средств lвязи, т. е.
создать теоретическую базу дальнейшего развития: рассматривае­
мого направления.
Осво~ние за riоследне~ время ряда серий БИС микропроцессо- •
ров (МП) позволило · перейти к практическому созданию универ- •
сальной АВСК и ~е серийному освоению.
Применение микропроцессоров в АВСК ' решает задачу унифи­
кации устройств управления коммутацией при реализации малых _
об1;,емов блока и минимальных-затратах на разработку аппаратур ­
ной части АВСК. Подобное решение обеспечива•:т сокращение
времени разработки изделия. Наличие в МП ПЗУ обеспечивает
проведение контрольных операций по о'ценке рабстоспособности
системы. Привязка АВСК к; любому объекту может осуществлять-
ся заменой ИС ПЗУ. _ Выпуск БИС однокристальных микро - ЭВМ
позволяет · исклю~ить блок управления из структуры АВСК, по-
4

скольку микроконтроллер можно включить в состав абонентских
аппаратов и внешних средств связи. Деятельность разработчика в
этом случае заключается в основном в создании струК1уры мик­
ро-ЭВМ, •ее электрической схемы и программнОРJ обеспечения
АВСК.
•
~
Другим средством повышения помехозащищенности передачи
" и надежности АВСК является переход на цифровые методы
пре­
образования речевой информации, в частности, применение дель­
та - модуJJяции. ИспоJJьзование низкоскоростных :1еJ1ьта - кодеков
позв·оJJяет при малых аппаратурных затратах реализовать необ­
ходимый кJJасё разборчивости речи в акустических шумах высокоJ1
интенсивности.
НаибоJJее эффективным средством, вызывающим принципиаль­
ные изменения в построении :КСС ПО и, в часпtости, АВС:К, яв- ,
ляются оптические _воJJокна-- гибкие световоды . Они y.Th.e внедря­
ются вместо обычных кабеJJьньiх линий связи, обеспечивая пере­
дачу боJJьшого коJJичества информации с высокой помехозащищен-
ностью при маJJых габаритах и массе.
•
'
ИспоJJьзование оптоволоконной техники может существенно
изменить информационное обеспечение, . обJJеI\чить условия рабо­
ты экипажа ПО и поэтому играет решающую poJJь в развитии со­
верч.:rенно новых методов создания АНСК, основанных на ' сочета­
нии оптики с эJJектроникой.
СJJияние электроники с оптикой привело к развитию компJJек­
са технических устройств, объединенных общим названием - ин­
тегральная оптика . 1'IнтеграJJьная оптика занимается разработкой
компактных твердотельных ИС, состоящих в основном- из пJJастин
соответствующего материала, видоизменяемого и обрабатываемо­
го разJJичными способами . .Аналогично производится обработка
кремниевых кристаJJлов с интегральными схемами r цеJiЬЮ обес­
печения разJJичных способов управления эJJектричfскими цепями.
О'trтические ИС,. по-видимому, получат быстр,ое ра'спростране- ,
ние при их массовом изготовJJении, основанном на гибких автома­
тизированных производствах. Использование таких ИС позволяет
воздействовать на световые JJучи, изменяя их направление, интен­
сивность, частоту или скорость. · В некоторых сJJучаях интеграJJьно­
оптические схемы будут выпоJJнять тоJJько функции оптической
обработки, в то время как в другие бJJоки _в качестве составной
части будет входить опредеJJенная схема с функциями эJJектрон­
ной обработки . Дальнейц~им этапом развития подобных бjrоков
станет вкJJючение в них микропроцессорного крист;:~лJJа.
Некоторые функци!J оптической обраб.отки могут осуществлять­
ся путем взаимодействия света со светом . Эти оптические эффек­
т ы можно испоJJьзовать в бьiстродействующих оптических пере­
ключателях. Создание оптических устройств таког'1 рода будет .
означать возможность цоявJJения нового поколения - процессоров и
блоков коммутации АВСК.
5

Световодные коммутационные каналы большой пропускной спо­
собности позволят членам экипажа ПО использовать всю инфор­
мацию, поступающую в объект, улучшить машинную обработку
информации об окружающей ПО обстановке, а также откроют до ­
ступ к применению методов речевого управления АВСК в соот­
ветствии с заранее определенным словарем команд и речевого опо­
вещения членов экипажа, используя синтезаторы речи для иден­
тификации объективных данных комплекса датчиков состояния
ПО с их словесным описанием.
Статья поступила в .мае 1982 года
/.

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ
УДК 621.391.63
Канд. физ.-мат. наук Н. К. Довченко,
_
!{анд. техн . наук В. Ф. Ламекин,
инженеры В. Г. Арсеньев, А. Б. Бучацкий
ЦИФРОВАЯ ВОЛОКОННО -ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ
ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕJ\ТОВ
Рассматриваютоя принципы построения цифровой воло!{ОНно-оп ­
тической линии связи подвижных объектов · и результаты испытаний
ее ма~<етов:
Интерес к оптическим системам передачи информации в про- ,
мышленности средств связи стремительно растет . Потенциальные:
u
,
преимущества оптическои связи осознаны уже даnно, а успехи
технологии изготовления во,r~оконно-оптических световодов с ма­
лыми потерями сделали реальным их практическое применение.
В то же время, влияние электромагн:итных помех на ответствен­
ные звенья линий передачи , требования расширения полосы · про- ·
пускания , снижения !',Jассы, обеспечения диэлектрической изоля­
ции, решение проблем перекрестных искажений и наводок через
общую з емельную шину стимулируют разработку волоконно-опти­
ческих компонентов для узкоспециальных приложевий - от воло­
кон для электрически пассивных датчиков до волоконных линий
передачи сигналов на оптической несущей. Широ~ий диапазон
применения световодной оптики, в свою очередь, способствует ус­
корению разработок других элементов волоконно-оптической ли­
нии передачи и оптических процессоров: источников излучения, де­
текторов, модуляторов , переключате.лей, соединителей, устройств
для специального уплотнения и разуплотнения и планарных опти­
ческих элементов .
Основные . требования, предъя-вляемые к системам связи и уп­
равления, - быстрое - развертывание и нанвысш,t я живучесть .
В условия х применения сложнейших ·механизмов и систем управ ­
ления их выполнени е в значительной степени зави сит от возмож­
ностей с.вязи межщт членами экипажа . Многоканr-;льные линии
связи с металлическими кабелями эти возможности ограничивают,
так как имеют существенные эксплуатационные недостатки: боль­
шую массу и обрем, чувствительность к повреждениям, трудоем­
кость укладки. Волоконно-оптические кабели, в отличие от метал­
лических , имеют широкую полщу пропускания, малые габариты,
7

они , не1:1увствительны к воздействию электромагнитных импульсов
и высокочастотных помех,
Почти полная независимость характеристик ' опrических"--воло ­
кон от температуры и частоты исключает необходимость коррек­
ции, а неэлектропро:водность и безындуктивность -- воздействие .
грозовых разрядов и электромагнитных помех. Особенно -Важное
свойство волоконно-оптическогq кабеля - отсутствие переходных
помех. Эти качества дают возможность построить волоконно-опти -
• ческую систему, которая обеспечит все виды абонептскоj{ связи0
. Распределительная
сеть связи может иметь од1-iу из 1'рех основ­
ных ко_нфигураций: звездообразную, древовидную, кольцевую
[1]. В сети зв_ездообразной конфитурации каждый
.
абонент под­
ключ_ен к центральному узлу 1<0ммутации (как в телефонных або ­
нентских сетях). Сеть древовидной конфигурации аналогична се- •
ти, используемой в системах кабельного телевиденчя, где сигналы
от центрального уз ла распределяются по· ветвящейся структуре,
состоящей из· магистральных линий, абонентских линий и ответ­
влений к абонентам. В кольцевой сети абоненты включены после-
, довательно и образуют .колыш, из которого каждый абоне_gт из­
влекает предназначенные ему сигналы и в которое он вводит свои
собственные сигналы. Абонентскую сеть можно та1йке сформиро­
вать на основе различных комбинаций этих структур.
Хотя пропускная способность волокна велика, эффективное ее
использование представляет собой весьма сложную задачу. Наи­
более часто для совместной передачи нескольких речевых сигналов
и сигналов данных . по одному оптическому волокну используются
методы частотного временного уплотнения каналов. Час-готное уп­
Jrотнение можно осуществить с помощью электронных и оптичес­
_ких средств. В первом случае пропускная способность ограничи­
вается недостаточной · линейностью и выходной· мощностью источ_•
НИКQJЗ излучения. Оптические средств-а частотного уr,лотнения поз­
воляют преодолеть ограничение на линейность источника излуче ­
ния и, следовательно, могут улучшить - пропускную способность .
.Од нак о
системы с числом абонентов более 10 в настоящее время
еще не созданы . Метод частотного уплотнения обJI3.дает больши ­
ми потенциалцными возможностями. Одн·ако для его практической
. реализации предстоит разработать излучатели со стабильной и
точно контролируемой длиной волны и оптические мультиплексо ­
ры - демультиплексоры с низкими вносимыми потерями и круты -
ми срезами частотной характеристики. -
.
Метод временного уплотнения связан с необхоJJ,имостью циф ­
р_ового кодирования речевых сигна_лов и сигналов данных, что тре­
бует более широкой полосы частот. Преимущество метода - про-
стота используемого оборудования. •
_
Перевод аналогового сигнал'а в цифровую форму, дальнейшая
его обработка с использованием микро-ЭВМ и применение воло­
конно-оптических кабелей позволяет создать аппаратуру, необхо­
димую для 'современных подвижных объектов (ПО) [2].
8

. Тактико-те х-ническая
необходимость создания с ети внутр е н ней
связи ПО на несколько абонентов привела к раз 2 эб от ке соответ­
ствующей аппаратуры . На рисунке приведена g_Jу н кциональная
схема цифровой воле, в которой реализована "Ш езд ообра з ная
топология волоконно-оптической абонентской с ети, обеспечиваю­
щей '(при сравнительно невысокой пропускной спос о бности) н е об­
ходимые коммутационные возможности. Ф у нкции сист е мы могут
•-
--
-----
---
-
-
-
-
~,
1
~f
1-1
•1
1
L!1...______________
1
!
r-_,.. .... ______ .., ______ --i I
;Az
·-
-.·
,•• -'
.
[:; 1
L------------ _ _ _ J 1
•
1
r _____ ..:,. _____ ----,
1
.
1
1
•
i---➔- L 1
IAN
•
1Z= -1
JОП
1_------------
·-
-
_:_J
1
1
1
о.г
MliKf)O- I
•JBM 1
1
.___т,--~1
-
- ---.1
1
1
-.
1
j
!
1
1
'-----' 1
1
-
1.,
-
-1
.
_
_
_
_
_
_
5/j/(_ __ 1
Функциональная с-х е м а цифровой ВОЛС
наращиваться программным способом . · Звездообра :та я то п ология
сети связи обеспечивает максимальный уров ень за щищ е нности
связи и высокую степень надежности и ремонт о приr одн ости .
Входной речевой сигнал поступает на предва рительный усили­
тель для согласования по у ровню источни к а реч евог о с игн ала с о
входом дельта-кодера. В дельта-кодере абонентского аппарата с_
адаптивным компандированием ан алоговый р ечевой си·гнал в по­
лосе 300-3400 Гц с динамическим диап азоном 33 дБ преобр азует­
ся в цифровой сигнал (посл едовательнос ть дв о ичных и мпульсов со
.
скоростью передачи' 64, 32, 24, 16 кбит/с в зависимосги от значения
т актовой частоты -на -входе дельта-кодера) . Ц и фров ой сигнал по- ·
дается на электронно - оптический прео б разов атель (ЭОП), где н а
светодиоде типа АЛ 107Б происх одит п реоб ра з9вание эл.е!\,тричес~ о -
го сигнала в оптический.
•
В качестве световодов в линии связи использовг:rнiсь волокон­
но-оптические жгуты и кабели для перед ачи св ет а в бл и жне й ин­
фракрасной области спектра.

/
На другом конце световода (блок БЦК) располагается фото­
диод типа ФДК-227, на котором происходит опто - электриче.ское
преобразование. сигнала (ОЭП). С узла ОЭП цифровой речевой
сигнал одного абонента поступает - на мультиплексор, где в соот­
ветствии с заданной программой по уровню приоритета объеди н я­
ется в групповой сигнал. Электрический групповой сигнал посту­
пает в узел ЭОП БЦК, откуда световой сигнал по свr,товодному
каб_елю подается в узел ОЭП абонентского аппарата: -
С узла ОЭП электрический цифровой -групповой сиг1:с1л подает ­
ся на дельта-декодер с . адаптивным компандированием и с воз­
можностью конференц-связи [3]. На тактовый вход дельта-декоде­
ра поступает учетверенная тактовая частота. В дельта - декодере
происходит преобразование цифрового речевого группового сигна­
ла в аналоговый сигнал участников конференц-связи
Необходимая для работы дельта-кодера и д~льта-декодера
(дельта-кодека) тактовая частота можеt выделяться с помощью
устройства синхронизации из речевого цифровогG rрутпювого сиг ­
нала. Для упрощения оборудования абонентского _ пппара:rа син ­
хронизация дельта-кодеков осуществляется от опорного генератора
БЦК. Учетверенная тактовая частота передается через узлы ЭОП,
световод и ЭОП аналогично цифровому речевому- сигналу.
При создании макетов абонентских аппаратов цифровой ВОЛС
разработаны некоторые узлы в микроэлектронном испоJiнении: те ­
лефонный и ларингофонный усилители, дельта-код6.R и дельта - де ­
кодер. Выполнение этих узлов по полупроводникоIЗой технологии
позволит уменьшить объем электронной части абЬнентских аппа-
ратов до 50 см3.
--
Лабораторные испытания макета волоконно-оптттчrской линии
связи подтвердили ее потенциальные преимуществэ пеμед про ­
водными, а также работоспособность и функционирование с за - ✓
данными тех ническими :требованиями при нечувстnительности к
внешним электромагнитным воздействиям и отсут.::твии переход­
ных помех . Получена словесная разборчивость по второму классу
в акустических шумах 133 дБ. В макете О!Jробов::~ны все осно в­
ные узл ы цифровой волоконно - оптической линии сЕязи с типовой
структурой, на основе которой создается полномасштабная систе ­
ма связи для подвижных объектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. 4 ж а н К. Ю. Волоконно-оптические системы передачи в абонентском
шJ1ейфе. - ТИИЭР, 1980, т. 68, No 10, с. 148.
2. Л а м е к ин В . Ф., Хохлов J\I. И. Принципы проектирования АВСК
ПО четвертого поколении. - Техника средств связи. Сер. ТПС, 1980, вып. 11 (55),
с . 33-38.
•
3.Котович Г. Н., Ламекин В. Ф., Хохлов А. И., Бучац-
1( и й А. Б. Интегральный дельта-1<одек для аппарату ры связи. В настоя щем ·
сборнике, с. 81-84.
-
Статья поступила в декабре 1981 года
10

УДК 621.382 .821.01
Канд.· техн. наук В. Ф . . Ламекин,
инж. А. И. Хохлов
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРОВ , В АВСК
Рассматриваются специфические особенности построения и функ­
ционирования на объекте ап п аратуры внутренней связи и коммута­
ции, с учетом . которых следует выбирать . микропроцессор и проекти­
ровать на его основе микро-ЭВМ управления ком111утац11ей для дос­
тижения оптимального функционирования и объе ·11ов устройств уп­
равления .
Аппа,ратура внутренней связи и коммутации (АВСК) . пред ­
ставляет собой специфический класс аппаратуры св язи, которая,
с одной стороны, обеспечивает абонентов разли 1шыми видами
внутренней СВЯЗИ, а С другой - ИХ ПОДКЛЮЧ€НИе К ВН\:'ШНИМ сред­
СТВаМ связи (радиосредствам, проводным соединительным линиям ;
выносным пультам и т. д.) [1] .
_
Объекты, на которых располагается аппаратура, весьма разно­
образны по размерам, количеству абонентов, числу средств связи.
Структурную - схему АВСК в общем виде можно представить
состоящей из блока коммутации видов связи (БК). абонентских
аппаратов (АА) и линий связи.
В состав АА входят органы управления всеми вuдами средств
связи; БК обеспечивает абонентов произвольным набором соеди­
нений по сети внутренней связи и устанавливает соединения по
линиям внешней связи . Вся логика управления и Rзаимодействия
• .заключена в блоках управления. Эта логик<! зависит от требова­
ний объектов, кол ичества абонентов и внешних средств связи,
а также от условий применения объектов. Подоб1-ю,, разноq.бразие
и, в отдельных случаях , несовместимость требований привели к
разработке и выпуску большой номенклатуры близкой по функ­
циональному составу аппаратуры . Попытки · создания с помощью
традиционных методов универсальных блоков упр@ления не при­
несли желаемых результатов, так как одним и з главных требо­
ваний, предъявляемых к АВСК, является минимизrщия объемов.
Другими важными требованиями, предъявля ем·JIМИ к АВСК,
являются контролепригодность и автоконтролъ.
Решение этой задачи при традиционных способах построения
аппаратуры приводило к значительному усложнению схемы АВСК
и увеличению массы и объема аппаратуры.
Учитывая современное состояние и общие тенденщш развития
техники, следует искать решение поставленны х проблем в приме­
нении стандартных средств, имеющих универсальн ую структуру и
программные принципы организации управления. Стремительное
развитие электронной промышленности в последнее время вызва­
ло изменение точки зрения на проектиро вание средств связи и но­
вый подход к построению структуры сети связи. Основное направ­
ление - создание единого интерфейса аппаратуры и объекта, при-
-11

менение средств программного управленuя коммут1ционных уст- .
ройств.
-
..j
Осво_ение ряда серий БИС микропроцессоров (Л1Л) позволяет
перейти к практическому созданию универсальной АВСК и ее се­
рийному выпуску. Важным вопросом при проектировании АВСК
является выбор типа микропроцессора_ Учитывая, что основные
задачи, решаемые АВСК, относятся r, классу лог:~-rческих (вклю­
чение и выключение по условию, учет приоритетности Ii последа"
вательности запросов и т_ д.), следует выбирать микропроцессор,
о(5ладающий значительными возможностями по реализации логи ­
ческих функций. В этом отношении перспективен -МЛ tипа К580,
как- по организации структуры при поGтроении микr,о-ЭВМ, так и
по системе команд. Причем развитие этой серии - создание МП
аналогов Intel 8.085, 8086, 8048 и 8748 - позволяет создать мини­
мальную конфигурацию микро-ЭВМ · (микроконтроллера), обес­
печивающую выполнение всех функций АВСК. Пр;1 оптимальном
программировании объем постоянного запоминающего . устройства
(ПЗУ) в 1 кбайт'· ·и оперативного запоминающего устройства
(ОЗУ) в 64 байта достаточ_ен. Для основных типов А.ВСК возмож­
но построение микроконтроллера на нескольких БИС-:- Intel 8048
и ИС интерфейса. В этом случае АВСК будет имеп, минимальные
размеры и массу. Высокая надежность и контролепригодность мо ­
жет быть достигнута установкой резервных микроконтроллеров.
В _отдельных · случаях (для расширенного круга задя.ч) можно
использовать , набор микропроцессорных средств - - построение
микроконтроллера на трех БИС.
Важным свойством АВСК является малая смеIJ:ность информа ­
ции по линии управления. С учетом возможностей микропроцессо­
ра это позволяет:
применять элементы памяти (в' основном ОЗУ), имеющие боль­
шое время цикла . обращения к памяти, т. е. 'мощность, потребляе­
мая ОЗУ, может быть значительно снижена . по сравнению - со
стандартными схемами микроконтроллеров;
сократить число элементов согласования при использовании
микропроцессора на пониженной скорости работы.
Контроль работы АВСК можно обеспечить програ,v1мной ча­
стью МП - ПЗУ, установив необходимое число контрольных _дат­
чиков. При это!)-1_ путем увеличения объема ПЗУ м_ожно получить
как результаты контроля (на внешнем дисплее), так и переключе­
ние на резервные устройства АВСК.
К особенностям - функционирования АВСК отноппся возмож­
ность прерываний в цепях источников питания АВСК. Эго требует
фиксирования состояния r<аммутационного устройства на время
прерывания цеп ей питания или восстановления сос:-ояния устрой­
ства коммутации. Учитывая, что спад напряже-ния питания на эле­
ментах АВСК происходит по экспоненте за единицы миллисекунд ,
на 0,5 В и что рабочая частота микропроцессора не ниже 500 кГц,
возможно создание устройства включения (по сигналу датчика
12

снижения напряжения питания) записи требуемых данных (напри­
мер, состояни_я коммутационцого поля) в специальное ЗУ, работа­
ющее от автономного источника питания.
;Таким образом, в состав устройства управления коммутацией
(УУК) . могут I\ХОдить два компле кта микроконтроллер ов, состоя­
щих из МП, ПЗУ, ОЗУ и УВВ (устройства в~зода - вывода).
Программная часть УУК размеще на в по-стоянном запоминаю­
щем устройстве. В качестве ПЗУ целесообра з но применение ИС
серии 505 или 556. ОЗУ служит для хран е ния текущих данных и
может выполняться на ИС серии 56А, обладающей малыми мощ­
ностями потребл-ения в режиме хранения данн ьrх. Сюда могут за­
носиться, например, . данные о состоянии коммута;tионногь поля
для последующего _ восстановления прерванных связей при восста­
новлении питания . Второй комплект микрок о нтроллера иiожет на ­
ходиться в резерве и принудительно переключать<': я на . работу
.
внешними устройствами . _Для контроля работоспо,обности систе­
мы в АА необходимо установить . ИС АЦП и ЦАП, которые стиму :
лируются программной частью ПЗУ устройства упраЕления ком-
мутацией.
,_
Устройство ввода - вывода обеспечивает преобразование па­
раллельного кода микропроцессора в последовательный код пере -
. дачи - информации
по л-инии связи и обратно. В АВСК в этом слу ­
ча.е целесообразно иметь БИС, работающую на линию связи сог­
л~но требованиям ГОСТ 18977-73. В настоящее время для АВСК
разработана микро - ЭВМ , удовлетворяющая необхnдимым требо­
ваниям . В качестве микропроцессора использована БИС К 580,
согласующие устройства выполнены на ИС серии 13 3. Е качестве
ПЗУ применены микросхемы серии 556 с организащ;ей 256 Х 4, для
.
ОЗУ использованы ИС серии 565 с организацией 1024Х 1. Отдель­
· но выполнена плата УВВ. Общий объем микро-ЭВМ- три платы
. размером
140Х80 мм .
,.
В микро-ЭВМ предусмотрено изменение программной части как
заменой ИС ПЗУ, так и внесением в ПЗУ программ работы раз­
'
личных объемов . Причем объем ПЗУ зависит в основ,ном от сис­
темы контроля и числа рабочих программ объе ктов и в малой сте-
пени - от количества абонентов .
-
*
*
*
, Применение микропроцессоров в АВСК позволяет решить зада- .
чу унификации устройств управления коммутацией при реализа­
ции малых объемов блока и минимальных затрата х на разработ­
ку аппаратурной части АВСК. Подобное решение обеспечивает
сокращение времени разработки изделия. Наличие в МП . ПЗУ
обеспечивает проведение контрольных операций - по оценке рабо т о­
способности системы. Привязка АВСК к . любому объекту может
осуществляться заменой ИС ПЗУ. Выпуск БИС однокристальных
микро-ЭВМ позволит- исключить блок управления из структуры
13

АВСК, поскольку микрокоi-и::роллер можно включате~ в состав або­
нентских аппаратов I;I внешних средств связи [2]. Основой дея- .
тельности разработчика в этом случае станет создание структуры
микро-ЭВ М , ее электрической схемы и программного обеспечения
АВСК .
-
ЛИТЕР А'ТУРА •
1. Л аме к ин В. Ф., Хо х лов А. И. Принципы проектирования АВСК
ПО четвертого поколения. - Техника средств связи. Сер. ТПС, 19801 вып. 11 (55),
с. 33-38.
2. Л а м е к ин В . Ф. Аналоговые МИI(ропроцесс6ры для аппаратуры средств
, св п з и. - В кн.: Микроэлек'rроника и полупроводниковые прибvры. М.: Радио и
связ,ь, 1982, вып. 7.
•
Стать я поступила в январе 1982 года
УДК 621.373.2 .826:621 .39
Канд техн. наук 1(. Д. Шмелев,
.
инж. В. А. Меньшов
ПЕРЕДАТЧИКИ ДЛЯ ЛИНИЙ ОЛТИЧЕСКОй СВЯЗИ
Рассматриваются варианты структурных ехем передатчиi(Ов для
линий оптической связи, описываются принципы их действия, дает ­
ся сравнительный анализ схем.
Создание полупроводниковых и;злучателей света, какими явля­
ются .светоизлучающие диоды и полупроводниковые лазеры, дает
возможность построить целый ряд систем для перЕ'дачи речевой
информации, им еющих необходимые габариты и масС'у. Для соз -
. дания
систем связи на относительно короткие расстояния (до
1000 м) не требуется мощных светоизлучающих ди одов или полу ­
проводниковых лазеров (Ризл ;::,;::5 - 10 мВт) : . С целью увеличения
дальности действия системы .широко используют оптические эле­
менты : объективы, телескопы, собирающие зеркала. В значитель­
ной степени от требований по дальности передачи информации за­
в иеит выбор того или иного метода модуляции оптиrтеского излуче­
Iiия . Для ближнего радиуса действия в · ряде случаев прибег.ают
к амплитудной модуляции •интенсивности оптическurо нзлучения,
на более · дальние расстояния применяют амплитудно-импульсную
(АИМ), ч а стотно-импульсную (ЧИМ), кодо-импуJ(ьсную (КИМ)
и другие комбинированнь1е виды модуляции [1, 2].
,
Выбор методов модуляции объясняется в ряде ~лучаев просто­
той осуществления, минимальным количеством используемых
функциональных узлов , сохранением разборчивости речи и ее то­
н а л ьности.
В общем виде приемо - передатсшк оптической системы связи
с ос т оит из при е мника оптического излучения и передатчика опти ­
ч еского и з лучения, модулированно го - по интенсивности . В состав
приемника входят такие функциональные узлы, как фотоприем ­
~шк, усилитель фотоприемника, детектор и усилитель низкой час -
14

тоты. В качестве нагрузки усилителя • НЧ обычно используется
телефон.
Передатчик модулированного оптического излучения может
иметь, например, следующий состав: иреобразователь акустичес­
кого сигнала В' электрический (микрофон), усилитель нtlзкой час­
тоты, модулятор накачки оптического излучателя и генератор им-
пульсного напряжения. В зависимости . от конкретных требований 1
к линц.и оптической связи, некоторые функциональные узлы могут
бьtть изъяты или, наоборот, .включены в состав приемника или
передатчика. В некоторьrх схемах передатчика моr,улятор накач-
ки полупроводникового излучателя . с целью снижения мощности,
потребляемой от первичного источника питания .. Еп / может запус­
каться . от электронного коммутатора. Вю:rючеiше коммутатора
осуществляется сигналом от усилителя низкой частоты через схе- •
му автоматического регулирования усиления (АРУ). В таких си­
стемах оптической связи приемник включен постоюшо, а передат­
чи~ . включается автоматически при наличии входного информаци­
онного сигнала.
При уровне сигнала выше порогового электронный коммута­
тор подключает источник питания , Еп к генератору импульсов и к
модуляторам. Генератор импульсов (например, мультивибратор)
вырабатывает импульсы так, что каждый из модуляторов форми­
рует импульсы тока накачки полупровощшковых излучателей, сдви­
нутых относительно друг друга на 180°. При отсутствии речевого
сигнала или низком его уровне, недостаточном для работы схемы .
АРУ, электрон\.rый коммутатор прерывает цепь питания генерато­
ра импульсов и модуляторов. В связи с этим ток накачки полу­
проводнико~ых излучателей равен нулю.
Включение полупр_оводниковых излучателей только при нали­
чии речевого сигнала достаточного уровня и отклюцение их в мо­
мент пауз позволит получить значительную (30-50%) экономию
энергии первичного источника питания Еп при амплитудно-импуль­
сной модуляции тока накачки каждого из полупроводниковых из­
лучателей.
С применением в линиях оптической с~язи квантовых Г€Нера­
торов (лазеров) резко возрастает стоимость передатчика, так как
стоимость лазера в 50-100 раз выше стоимости светоизлучающе ­
го диода, а срок службы - на порядок ниже срока службы свето ­
дио,да [3]. С це,rrью увеличения срока службы полупроводникового
лазера вместо частотно-импульсной модуляции' применяют кодо­
импульсную модуляцию, так как для передачи одной и той же ин ­
формации при К:ИМ число срабатываний (включений) лазера в
2-3 раза меньше, чем при ЧИМ, чт·о позволяет сохранить срок его
службы.
Для этого в схему передатчика необходимv ввестн некоторые
функциональные узлы, например, преобразователь аналог-код,
, преобразователь постоянного напряжения и др. Одна нз практи-
15

ческих структурных схем оптического fIЕ:редатчика е kИМ интен -
сивности излучения приведена на рис. 1.
•
Принцип действия устройства состоит в том, 9то при подаче
напряжения питания Еп возбуждается преобразователь напряже­
ния, с первого выхода которого напряжение поступает на заряд
двух накопителей энергии. При отсутствии сигнаш1 Иуп р ключе ­
вые устройства_ закрыты, и ток через· полупроводника.вый лазер
Рис. J. Структурная схема оптичес­
кого передатчика с кодоимпульсной
модуляцией излучения:
1 -:;.. преобразователь постоянного на-
. п ря _жения
в повышенное по амплиту­
де переменное напряжение; 2 - блок
дифференцирования; 3, 4 - накопите ­
ли энергии; 5, 6 - управ.r,яемые клю ­
чевые устройства; 7 - преобразова-
тель аналог-код
не проходит. CQ втор9го ~ыхода преобразователя Р.мпульс напря ­
жения дифференцируется и, сформированный по длительности,
Поступает на первый ЭЛеКТрОННЫЙ КЛЮЧ И на ОДИН ИЗ ВХОДОВ пре­
образователя аналог-код, на другой вход которого приходит сиг­
нал управления rJyпp . Сигнал управления затем преобразуется в
двоичный . код, число разрядов которого определяется частотой
работы преобразователJI напряжения . Логический «нуль>> соответ ­
ствует тому моменту, когда открывается только один ключ, при
этом_ ток разряда, проходящий через лазерный диод, не достигает
своего порогового ЗI-l2:чения, следовательно, оптическое изJiучение
отсутствует . При наличии логической «единицы» импульсы посту­
пают на оба ключа, открывают их и - создают условия · разряда на­
копителей эf!ергии на полупроводниковый лазер. Ток разряда
превышает нороговое _значение тока накачки, и возникаеr оптиче -
ское излучение.
.
.
Обладая огромными преимущест_вами по сравнению со свето ­
излучающими ·диодами, лазеры имеют и некоторые существенные
недостатки. К ним относи.тся резкая зависимость r,еличины поро­
гового тока и длительности запускающего импульса от темпера­
туры окружающей . среды, что приводит к изменению излучаемой •
мощности и снижению срока службы прибора.
Известны • комбинированные . методы и устройства стабили­
з ации мощности излучения лазера (рис. 2). Источник накачки,
создающий ток разряда в светоизлучающем диоде, а следователь­
но, и оптическое излучение, включается при наличf.fи напряжения
питани_я Еп. При - наличии соответствующего потенциала на элек-
16

трооnтическом кристалле от триггера . информационный сигнал ,
проходит на фотоtтриемник. С первого фотоприемника электричес­
кий сигнал поступает на электронный ключ, через .который проис ­
ходит разряд емкостного накопителя на полупровrщiiиковый ла­
зер, вызывающий оптическое импульсное излучение лазера. Од ­
новременно оптический сигнал поступает на второй фотоприем­
ник, электрический сигнал с . которого чер-ез усили,,.ель поступает
Рис. . 2 . Структурная схема оптического пере·
датчика со стабилизацией длительности излу-
. чающ его
импульса :
1 - источник накачки · светодиода; 2 ~ элек· -
тронно-оптический кристалл; 3, 4 - фотопри :
,,.
емники; 5 -- электронный ключ; 6 - усилитель
сигнала фотоприемника; 7 - накопитель . энер·
гии; 8 - генератор пилы; 9 - схема сравнения
с опорным напряжением; 10 - триггер; 1'1 -
генератор импульсов
на генератор пилы, где происходит установка дли,·ельности им­
пульса излучения путем изменения крутизны пилообразноrо на­
пряжения. Далее происходит сравнение с опорным напряжением
И0п , переброс · триггера в условный «нуль». и снятие напряжения
с электрооптического кристалла. Частота следования .цогическйх
«единиц» и «нулей» задается генераторо м импульсов, а длитель-
, ность каждого импульса излучения определяется . величиной на-
пряжения установки 1Uyc.
/
В электрической схеме микросборки (рис. 3) на транзисторах
Vl-VЗ выполнен усилитель низкой частоты, на V4 и VS - двух-
-
тактный генератор импульсов, на V6 и V7 - оконечные каскады
модуляторов накачки светодиодов _. С помощью приведенной схе­
мы за счет определенной коммутации выводов можнр осущест­
вить различные виды модуляции: АМ, АИМ, ЧИМ и КИМ.
Для АМ необходимо выход усилителя НЧ (вывод 5) подать
на вход одного из вы_ходных каскадов (вывод ::-/ или 9); для соз­
дания АИМ суммируют два выходных сигнала: с выхода усили­
теля НЧ и импульсный сигнал с выхода генератора (V4, VS) так, .
17

чтобы последние были riромодулированьr Г!О амплитуде . Частот­
но-импульсно _-модулированный сигнал создается путем соедине­
ния выхода усилителя НЧ (вывод 5) с базщюй цеп r, ю двухтактно -
.го
генератора (вывод 12) и подю~ючения коллектора одного из
транзисторов (V4 или V5) к. выводу 7 ,.или 9 выходных каскадов
Vб или V7. При кодоимпульсной модуляции все три функциональ­
ных узла используются в соответётВlс\И со структурной схемой ,
приведенной, наприм.ер, на рис. 1.
J8
11- 12
10
li
!}
13
tч
Рис. 3. Электр ическая схема микросборки: усилитель НЧ, двухтактный
генератор, выходные касЕа д ы
Опис~нная микросборка используется в настоящее время в
открытои (атмосферной) ,!IИНИИ .оптической связи, а также в во­
локонно-оптической линии с частотно - импульсной модуляцией
несущего сигнала.
•
ЛИТ Е РАТУР А
1. До в ч е н к о Н. К. Проблемы волоконно - оптической связи. - Техника
средств связи. Сер . ТПС, 1980, вып. 11 (55), с. 2- 9.
.
2. Мuеnсh •Н. В., Witsе I. С. Proc. SOUTHEASTCO74N Reg. Сопf.:
Invent ." Model F uture, Orl ando, FLa, 1974 . New-York, N 4, 1974, 518-521 .
3. V о g t 1 i К: 11 r t. Optische Nachrichteniibertraguпg, Scl1weiz . Mascl1i11 e 11 -
markt, 1978, Bd. 78, N 16, S. 89 .
,
Статья поступи л а в январ е 1982 г ода
1,

УДК 621.396 .6.001
В. Г. Арсеньев, n. П. Котов,
А. В. Тарасов
ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
КОНСТРУИРОВАНИЯ МИКРОЭЛЕКТ1> онных ИЗДЕЛИЙ АВСК
Рассматривается попытка создания автоматизированной системы
конструирования микроэлектронных изделий, не трЕ>бующей от паль- •
зователей специальных знаний по вычислительной технике и про­
граммированию.
Одним из следствий развития микроэлектроники яв ,пяется из­
менение . ~уrетодологии и принципов конструированиs: ми·кроэлект­
ронных -изделий (МЭИ). При этом наиболее важные изменения
связаны с повышением эффективности и качества про"ектно-кон­
структорских работ за· _ счет их автоматизации на . основе широкого
использования ЭВМ, автоматизированных рабочих мест (АРМ),
устройств оперативного взаимодействия и полуавтоматического
производственного оборудования с числовым программным уп - -
равлением.
С появлением ЭВМ третьего поколения автоматизйрованное
проектирование строится на отношении дополнительности [!], ко­
торое основано на разделении функций межа.у конструктором - и
ЭВМ в процессе проектирования.
Авта,матизированные системы конструирования (АСК) МЭИ
представляют собой системотехнический комплекс, важнейшим
компонентом которого являются программные средства. Именно
программные средства объединяют все остальные, дос,аточно уни­
версальные ·и независимо · используемые компоненты АСК в еди­
ное целое ..Они определяют специализацию систе,1!ы, степень и
характер использования ЭВМ, обеспечивают дальнейшее разви­
тие АСК. [2].
• В настоящее время _разработан целый ряд систем авгоматизи­
рованного .проектирования (САПР), которые охватывают практи­
чески все этапы проектирования. С одной стороны, САПР созда­
вались с учетом общих потребностей ра.зработчиков, и поэтому .
являются универсальными. С другой стороны, каждой САПР не­
обходим определенный комплект оборудования, •по не может
удовлетворить всех потребителей. К.роме того, болыuинство САПР
ориентировано на работу с ЕС ЭВМ, а это требует участия в
конструкторских работах специально , обученного персонала· [3].
Большой интерес представляют САПР для АРМ, так как мате­
матическое обеспечение диалоговых мини-машинн_ых комплексов
разработано на основе единой формы внутреннего представления
графической информации и единого входного языка, ориентиро­
ванного на незнакомых с программированием .поль:;ователей.
Для АРМ разработаны и применяются две системы автомати ­
зированного проектирования: пакет прикладных программ
«ГРИФ» и САПР «РАПИРА-4». Однако они имеют свои недостат-
19

20
Шнало
Д11алог 1
1. 88oiJ iJнrрор1,шц 1.1 11.
Z. !liJaлeнue
3. 8ьIбоiJ инrрормацци.
4.Конец
,1/11.алог 2
!. Лечатt, таолиц
U!рорисМка
3.Лента ilлн КЛА
~.Компоно8кr1 ноdой.
JIJ!/{JC/1
!/станоока
пршнакоо
omllemoO
IK!,IK2,JК3,lК'f
/
Jапро(; тип
та5лццы:
>--'---~ 1узкан
2 широка,r
Запрос
- - - ~ м11сшт116r1
SCALE
J11прос
>-'-'-,1/_а~~имени Namel
Запрос имени.
нo8oil .:;ап11сu
)lцалог 3
!. Открыть запцср
илf? <1птеншr
l.Лерещпустито
Л,OPi/JaMМf/
2
З11прос
i имени
N11me 2
'Шmill!MOU
Jl1ПUCU
Коl/ец
llem
Зrmpoc
имени
Name!
(__
Блок-схема работы диалоговой системы
Сооощение 1
апись Ndmet
уже с!jщест -
Оует
• Зrтись Name 1
на i/11ск с
преоt5разо8а ­
нием·ом1:7
Лрорисо8ка
коорilинатной
сетк11
ВьШ(/СК
п/л rJля КЛА
/

ки и, в ,частности, длительный период адаптации к условиям кон -
кретного производства и парка оборудования.
•
В результате анализа требований к САПР для МЭИ пр гиб­
ридной технологии была разработана , диалоговая сис1ема для
АРМ, общая блок-схема которой представлена на рf{сунке.
Система не требует от пользователя знаний языков програм­
мирования и базового математического обеспечения АРМ.
После запуска системы на комплекте АРМ вся работа проте­
кает в диалоговом режиме и на всех этапах защищается от не­
правильных действий пользователя. Диалог между конструкто­
ром и машинным комплексом осуществляется гiри помощи алфа­
витно-цифрGвого дисплея - «РИН-609» (или аналогичного) и состо­
ит из сообщений системы и ответов на них. На каждом этапе ра­
боты системы на экране появляетt!я перечень предлагаемых сис ­
т,емой работ. Для ответа достаточно набрать на к.павиатуре дис­
плея номер работы, представленной в перечне. Далее система пу­
тем запросов и сообщений «подсказьшает·» порядок нужных дей­
ствий и манипуляций, а при необходимости информирует о неис­
правности или неготовности того или иного устройства.
Первоначально на экране дисплея появлеятся главный.: пере­
чень системы (см . рисунок), задающий основные виды работ: ввод,
вывод или удаление информации.
Для осуществления ввода графической информации необхо~
димо подготовить в автономном режиме на кодировщике типа
«ГАРНИ 0 2» исходную перфоленту с координатами элементов · то­
пологических чертежей МЭИ. Правила и порядок оформления
исходной перфоленты в разработанной с_истеме значительно про­
ще , чем в известных системах (например, «ГРИФ»). В случае оши­
бочного кодирования элементов существует возможность неправ- .
ления ошибок .
При вводе исходной информации в Gистему прЬУсходит запрос
имени задания, что не допускает появления на мс1гнитном диске
различных файлов с одинаковыми именами.
В большинстве . имеющихся систем перфолента 12читывается и
обрабатывается одновременно.' Поскольку при этом перфолента
вводится рывками , возможны обрыв и потеря информации.
В предлагаемой системе этот ·недостаток устранен благодаря раз­
д елению процессов ,чтения и 6бработки информации.
После ввода :информации система осуществляет прорисовку
эскиза топологии на графопо~троителе, вывод коордищ1т тополо ­
гии на печать или перфоJrенту для изготовления фотошаблонов,
корректировку эски з а на любом этапе.
Внедрение данной системы позволило сократить сроки выпус­
ка Кд на микроплаты на 60% при затрата х времени на обучение
каждого пользователя не более одного часа.
•21

ЛИТЕРАТУРА
1. С _туп а ч е н к о А. А. Человек и ЭВМ в процессе инженерного проек­
тирования . - Электронная промышленность, 1973, вьш. 4, с. 7-14. •
2. Конструирование и расчет больших гибридных интегральных схем, микро­
сборок и аппаратуры на их основе/Под ред . Выс_оцкоrо Б. Ф. ;V\.: Радио и связь,
1981 .
•
з'.томашевский Д. И., масютин г.Г., яВ.],(ч А. А., прес-
ну хин В. В. Графические средства автоматизации проектирования РЭА.
М.: Сов. радио, 1980.
Статья поступила в январе 1982 года
УДК: 681.31
Канд. техн. наук В. И. Мешков,
ИЮ!{енер О. А. Орденов, В. О. Смирнов
ЛИНГВИСТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
_И
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ·
Рассматриваются общие вопросы линrвистичес1,оrо обеспечения
автоматизйрованных систем и применение языковых средств искус­
ственного интеллекта •для разработки автоматизированных систем.
Приводится сравнительное описание некоторых 'lзыкоi; высокого
уровня.,
В настоящее время _ в связи с разработкой, ыtедрением и раз­
витием автоматизированных систем управления и проекrировани'я
возрастает интерес · к обработке символьной информации, исполь ­
зуемой в сложных процедур·ах планирования и принятия решений.
При этом большое значение имеют форма хранения данных в
памяти ЭВМ и способы управления данными. Для представления
и обработки символьной .информации разработан широкий спектр
языков высокого уровня, возникших. в процессе ра3в:ития области
вычислительной науки, называемой искусственным интеллектом
(ИИ) [1-3]. Потенциальное применение ИИ можно описать на
трех уровнях [4].
Все средства искусственного интеллекта построены на сим­
вольной обработке.
Главное назначение любого языка символьной обработки -
дать удобный и экономный способ представления символов и их
комбинаций, а также организовать их обр·аботку пр1 решении за­
дач управления , планирования и доступа к данным произвольноμ
природы и стр)тктуры. Особенно важно, · чтобьi в языке были зало- -
жены . возможности контроля процесса обработки. Например, в
сложном программном комплексе может существовать необх ещи­
мость генерации и использования нескольких вариантов решения
задачи, их сортировки и · отсеивания неподходящих реш е ний внут­
ренними средствами программы. Это требует так,·х механизмов
управления программой, которые позволяют возrJращаться на
предыдущие шаги поиска, т. е. программа должна обладать вы­
сокой степенью активности.
22

Другой важной чертой символы;1ой обработки является воз­
можность получения логического вывода и дедукции новых зна-
ний из старых, хранимых в базе данных. •
Значен-ие символьной обработки возросло такж,е в с-вязи с усо­
вершен·ствованием средств взаимодействия пользоrателя с ЭВМ
и созданием интерактивных систем реального времени, разделе­
нии времени и распределенной обработки.
Традиционные процедурно-ориентированные языки (АЛГОЛ,
ФОРТРАН, ПЛ/1) не способны обеrпечить эффективную сим ­
вольную обработку и принятие решенйй в сложных с:итуациях
управления и проектирования . · Для этой цели требуются языки
более высокого уровня, например РЕФ АЛ, ЛИСП, · РЕАЛ и дру-
гие, используемые в иску сственном интеллекте.
.
РЕ ФАЛ - метаязык , созданnый для · реализации трансляторов
с проблемно -~ориентированных языков ,[5] . Эта цел~ь достигается
благодаря следующим свойствам языка : преобра1овывать дан­
ный текст в любой другой текст, вводить в процесс трансляции
• J1юбуiо информацию, выпол· нять рекурсивные . операции над выра ­
жениями. Назначение языка - подстановка, ооеспечиващая язы ­
ку низкий - уровень· избыточности. Правила подстанпвок даны в
виде семантического описания сложных понятий · ·1ерез простые,
что облегчает изучение языка. В языке заложены потенциальные
возможности саморазвития и самоописания.
· Основной
метод работы в языке - вызов по шаблону, состоя­
щему из отдельных символов, термов и выражениr!, принятых в
языке. С помощью шаблона отыскивается объекr . с заданной
структурой символов . В языке имеется «поле зр~ния» для .. осу­
ществления оrпераций по преобразованию символьчых строк и
«поле памяти» для хранения правил подстановки.
_ Работа языка РЕФАЛ заключается в конкретиэации выраже­
ний, заключенных в функциональные скобки, при этом место зна­
ков получаю;г их значения. Правила преобразования состоят из ·
ле'!;!ой и правой части. При соответствии левой части структуре
строки происх0дит замена ее правой частью. Это продолжае1;ся
до тех пор, . пока не проанализируются все выражелия в функцио-
нальных скобках.
•
Одна из целей язьша РЕФАЛ - создавать лишь ядро про­
граммы; подробная программа формиру~ся автом::~тически. Кро­
ме создания трансляторов, язык может быть иснользован для
л1обых символьных преобразований: аналитическиf..' преобразова­
ния (например, дифференцирование, дока q ательствu теорем), пе­
ревод с естественных языков, моделирование цел енаправленной
д еятельно~ти и т. д.
В САПР язык РЕФАЛ может быть использован как эффектив­
ное средство создания ЯЗ!:ц.!<:а проектирования, диалоговых систем
обучения и машинной графики, создания и ведения баз данных.
ЛИСП - язык высокого уровня, предназначенный для сим­
волы{ой обработки информации [6, 7]. Он практически не имеет
23

синтаксиса. Все конструкции языка - атомы и их композиции в
виде списковых структур. Программы . и данные в языке взаимоза­
меняемы, так как представлены в одинаковом формате. В языке
лисп по одной функции можно построить и выполнить другую,
а также модифицировать функцию.
• Управление памятью автоматическое, а ее объем явно опреде- .
ляется только для массивов. Это позволяет стропть списковые _
структуры произвольного размера.
Язык ЛИСП рекурсивный, но с помощью спе!rиальной про­
цедуры PROG возможна организация итераций. Структура дан­
ных ЛИСП такова, что любое сложное выражение (структуру)
можно разбить на части в соответствии с шаблонами.
_
Каждому атому соответствует список свойств. Свойства при­
влекаются к атому функцией PUT, извлекаются функцней GET и
-
удаляются функцией REMPROP. Из двух подспискЬв можно сде­
лать список с помощью функции CONS.
• Первый элемент выводится из списка функцией CAR, осталь­
ные - функцией CDR. Наличие в списке заданног(, элемента вы­
является функцией MEMBER, принимающей значение «tгue» или
«fa]se». Из двух списков функция APPEND строит новый списо1(,
в котором исходные списки становятся подсписками.
• Язык ЛИСП содержит, кроме атомов, другие
~-ипы данных:
целые, действительные, строки, массивы ;-' Программа на ЛИСП
состоит из функций, при этом главная функци~ отсутствует .
Функции начинаются с макроса DEFUN. Средства ввода/вывода
языке развиты слабо, имеются функции ,READ - читать S-вы­
ражение, READCH - читать индивидуальный символ, PRINT Х -
печатать Х-выражение и т. •д. Для экономного использования па-
мяти существует освобождение использованной памяти.
•
В АСУ и САПР язык ЛИСП можно использовать для тех же
целей, что и РЕ ФАЛ.
_•
~ LANNER - теоретический язык (подобно АЛГОЛ-60), реа­
лизованный с помощью языка ЛИСП · в виде MJKRPLANNER
[8; 9]. Язык основан на теории доказательств теорем в искусствен­
ном интеллекте.
PLANNER использует · два вида объектов: аксиоvrы и теоремы.
В виде аксиом запоминаются факты и логические связи о пред­
метной области, в которой будет работать программа, состоящая
из теорем (процедур или подпрограмм). Аксиомы у теоремъ1 хра -
•_ нятся в базе данных, а в своей работе .теоремы используют в ка­
честве дыiных как аксиомы, так и другие теоремы.
Я"зык предназначен для ввода в ЭВМ з~'rаний о предметной об­
ласти в декларативной (в виде аксиом) и процедурной (в виде
теорем) форме. База данных аксиом и теорем может нодифици­
роваться (расширяться или уменьшаться) с помощью специаль-
ных средств ввода/вывода . .
.
•
При выводе целевых (окончательных} утверждtний, называе­
мых GОАL-утверждениями, язык использует бэктрэкин_г, т. е. воз-
24

, врат к ранее принятым решениям на дереве решений. Этот про­
цесс осуществляется либо с помощью выражения FAIL, либо спон­
танно, В языке реализован также механизм вызов::! по шаблону:
подпрограмма вызывается при совпадении шаблоннсго выражения
с заданным.
•
В САПР язык PLANNER может быть использован ДJJЯ накоп-
"
ления базьi данных правил (аксиом), существующих в заданной
предметной области проектирования, и дедуктивного вывода не­
I{оторых условий (теорем), наложенных н-а объекты предметной­
области, Например, с помощью средств этого языка облегчается
автоматизация синтеза радиоэлектронных схем: с~ема, удовлет­
воряющая заданным условиям, может быть . получена с помощью
правил вывода, хранящихся в базе данных,
Другими областями применения языка могут быть компонов ­
ка оборудования на площади и в объеме, трассиронка электриче­
ских соединений, синтез математических моделей новых процес­
совИТ,Д,
CONNIVБR - алголоподобный язык, являющийся развитием
PLANNБR [10], Так, вместо одной . базы данных эrот язь1к может
манипулировать с иерархически организованными базами данных.
Любые операции с отдельными базами производятся при совпаде- .
нии некоторого шаблона с контекстом, ассоциирова~rным с верши­
ной (некоторой базой) дерева баз, причем указанный контекст
может изменяться в -процессе работы программы TqK, что можно
обращаться к разным базам данных.
Управляющие структуры- языка CONNIVER (фреймы) дост_а­
точно просты, поэтому программист самостоятельно может разра­
батывать схему управления программой. Во фрейме хранятся гра­
ничные переменные, звенья доступа, контроля и другие функции,
доступные программисту, Команда FRAME устанавливает указа­
тель к обрабатываемому фрейму так, что он , может быть модифи-
• цирован или выполнен позже. В языке
реализоваr•ы механизмы
включения программы при условиях, возникающих в процессе ра­
боты прог.раммы (демоны); предусмотрены :команды для реали­
зации сопрограмм и бэктрэкинга, • Для реализации демонов ис- ·
пользуются · команды ID-ADDED и IF-REMOVED, действующие
при активации базы данных.
•
Основное назначение языка CONoNIVER - ускорение процесса
дедуктивного вывода, который в языке PLANNER занимает мно­
го вр.емени.
SAIL - это язык, подобный АЛГОЛ-60 и содержащий все ти­
пы свойственных ему данных [11, 12]. Основной тип данных
SAIL - статья (item), на основе . которой обр_ азую·:'Ся ряды и ас­
социации. Ассоциации записываются в виде троек (triples):
item 1 ® item 2=item 3,
где item 1 - свойство объекта;
® - символ ассоциации;
25.

item 2 - об,ъект;
item 3 - значени.е свойства объекта.
Ассоциации хранятся в базе данных, а для выполнения опера­
ций с ними используется оператор FOREACH.
Так, для выполнения некоторого предложения (statement) при
условии нахождения объекта Х, имеющего свойство COL-OR со
значением ,RED, используется следующая конструкция: ,
FOREACH Х SUCH ТНАТ COLOR@X=RED
DO statement
Аналогично используется эта конструкция, еслн нужно найти
свойство данного объекта с заданным значением или найти зна­
чение при заданном свq,йстве данного объекта.
Указав вместо аесоциации ряд (set), можно оперировать также
с рядами .ассоциаций:
•
•
FOREACH Х SUCH ТНАТ Х IN set
DO statement
Это означает, что предложение (statemerit) выnолня<::тся, если
Х находится в ряду. Для извлечения из переменной ее ресурсов. ,
т. е. данных,- ассоциированных со статьей LIS, используется опе­
ратор DATUM: DATUM (LIS).
•Ассоциации добавляются в базу данных оператором МАКЕ и
удаляютсs:r оператором ERASE. Кроме ассоциаций и рядов, в язы-
ке используются также списки (LIST).
•
Вместо обычных для языка АЛГОЛ структур · jj:ерархического
управления, в языке SAIL имее-т'ся возможность параллельных вы­
числений•, бэктрэкинга (возвратного поиска) и параллельной pe-
J курени (параллельного обращения друг к другу процедур - со ­
программ).
POP-2/POPLER - языки искусственного интеллекта [13, 14].
•Типы данных . языка РОР-2 , обеспечивают создание riовых струк­
тур данных · с полями произвольного .размера и ннтерпретации.
В POPLER имеется дерево баз данных, у.правляемое контекстами.
Аксцомы и теоремы обозначаются соответст·ве1-шо как LIST
CONSTANTiS и PROCEDURE и хранятся в различных - базах дан­
ных. Версия 1.5 языка POPLER содержит идеи PLANNER по от­
работке ошибок и бэктрэкинга управляющими структурами и да­
ет возможность проводит.ь мультипроцессорные вычисления.
В POPLER используется шаблон общего вида с переменными
альтернативами уровней списков и специальными · (стандартными)
средствами для спецификаций шаблона. Дедуктивный механизм
я зы'ка модулируется процедурами, называемыми «вызов по шабло­
ну возбуждением». Целевой шабло~:1, содержащий информаuию о
том, что должно быть сделано, используется для выбора чроцеду­
ры, , контекст которой совпадает с шаблоном целев•)го вь1ражения.
Имеется четыре типа процедур для модификации, добавления и
26

исключения данных в базе данных. Язык POPLER может исполь­
зоваться в- САПР так же, как языки PLANNER и CONN!VER.
РЕАЛ является средством _программирова-ния для формализа ­
ции предст авления знаний в следующих_ видах: декларативном
(исчисление предикатов), семантическом (семантические сети),
процедурном и синт_!;тическом процедурно-декларативном (фрей­
мьr). Язык включает в себя также принци-п-ы структурного и мо ­
дульного программирования, богатый набор структур данных
(списки, динамические _ структуры, множества и т. п.) асинхрон-
-ное-
параллельное выполнение программ, основанное на обмене
сообщений меящу модулями (с реализацией бэктрэкинга и сопро ­
граммирования). В языке имеются средствс,1 работы с виртуаль­
ной памятью, библиотекой загрузочных модулей и расширяемым
словарем для ассоциативного поиска . Данные могут агрегиро­
ваться в более сложные структуры .
В языке реализован вызов модулей по шаблону при совпаде ­
нии структур ил_и подструктур данных.
Процедуры для работы с данными называются • действчями.
Как и сами данные, действия могут агрегироваться в более слож­
ные конструкции.
Язык Р~АЛ разработан в Дальневосточном науччом- _центре
АН СССР на базе опыта работы с языками искусственного интел-
лекта.
,
Основные сферы применения рассмотренных- информационных
языков при автоматизации проектирования - создание языков
проектирования, синтез систем, ситуационное управление. _
_
Создание языков _ проектирования. Языки проект:-iрования явля_,.
ются средством взаимодействия разработчиков проектз с програм­
_ мно аппаратным обеспечением САПР .
К языку проектирования предъявляется _ ряд фуН!щиональных
требований: он должен представлять польз_ователю пнформацию
о программно - информационных средствах САПР Р~ содерж ать в
себе различные варианты постановки задач в данной предметной
обл.асти.
•
Рассмотрим, например, задачу оптимального пр оектирования
некоторой сложной физической системы, состоящеи из набора
взаимосв-язанных физических процессов. Одной · из ()СНовных задач
языка проектирования такой системы является яоюе и к орре~т­
ное описание структуры, функционирования систе~,ы и програм-
- мных
средств, используемых для решения задачи проектирования.
Вторая задача языка-----: представJrени~ информации о необходи­
мых исходных данных в виде параметр~в программ расчета от­
дельных процессов физической системы. Тр етья зада ча - стЬшов­
ка с помощью средств языка програ мм расчета (~ 1 одуле й) и по­
лучение дополнительной информации из баз дашшх . К э той же
задаче относятся процедуры описания, доб авления, пер естановки
.модулей (при реализации различных вариантов расч ета), подгон ­
ка (регулирование) проектных параметров с целью соблюдения
27

ряда ограничений, накладываемых системой. Наконец, 11ри реше ­
нии задачи структурного синтеза системы в режиме диалога тре ­
буется определенный набор средств для манипулирt'ВЮ-IИЯ сообще-
ниями.
.
Для реализации перечисленных задач язьrка rтроектирования
необходимо ввести в САПР определенный набор фор!'v:ализован ­
ных знаний о предметной области, к которой относится проекти­
руемая физическая система, а также терминологию пользователя
(например, разработчика микроэлектронных схем).
Поскольку предполагается, что САПР - открытая система,
язык проектирования должен быть открытым к модификации и
саморазвитию.
Язык . проектирования мо:жет . быть разработан, нзпример, на
базе языков РЕФАЛ, ЛИСП или РЕАЛ с учетом конкретной опе­
рационной обстановки применяемой ЭВМ.
Синтез систем. В общем случае структурный синтез - задача
целочисленного программирования, для решения которой могут
быть использованы методы целочисленного программирования,
исследования операций, стохастического программирования или
вероятн.остные методы типа метода Байеса [15, 16\ Однако, как
показывает опыт, данные методы не обеспечивают даже на ~овре­
менных ЭВМ решения задачи синтеза реальных (не упрощенных)
систем за допустимое время. Это объясняется от~ас'!· и тем, что об­
щие методы не используют конкретных знаний о спецЕфике сис ­
тем и связанного с ней набора эвристических nравил.
Накопление и упорядочивание знаний о конкретных процессах
может привести к формулировке правил работы ,::истем в виде
так называемых i).Ксиом и теорем языков представления знаний,
таких как PLANNER, CONNIVБR, REAL, SAIL и др
Акси·омы представляют факты в декларативном виде закреп­
ляя опыт проектирования конкретных систем. Теоремы представ ­
ляют знания в процедурной форме (в виде процедур • и подпро­
грамм). Используя аппарат теории доказательства теорем из ак­
_ сиом и др.угих теорем, хранящихся в базе данных, можно вывести
целевые теоремы, в том числе и теорему, отражающую критерий
синтеза системы .
Таким образом, основное внимание должно быть сосредоточе ­
но не на поиске эффективных методов • направленного перебора, ·
а на поиске закономерного развития систем и обобщения опыта
проектировани·я традиционными средствами. Кроме того, в прак -
.
•
-
тике проектирования постоянно возникает множесво ограничении
на синтезируемую структуру, учет котор::,1х в рамкz, х чисто , мате­
матических методов приводит к их резкому усложнению . Поэтому
подходы, основанные на идеях искусственного интеллекта, явля­
ются единственно реальными для решения з адач синтеза .
Ситуационное управление. Сущность принципа ситуационного
управления в следующем. Все разнообразие ·ситуаций объекта уп­
равления или проектирования можно свести к множеству . микро-
28

ситуаций. Для кцждой микроситуации существует определенное
управляющее воздействие, · которое необходимо приложить к объ­
екту управления для обеспечения цели управления.
Практика управления большими системами показдла, что тра­
диционные методы оптимального упр с;1вления - (динамическое про­
граммирование, принцип максимума) не могут эффективно исполь­
зоваться из-за присущего этим методам «проклятия разi\1ерности»
и достаточно жестких аналитических требований к постановке за­
дачи, задерживающих выработку управляющих воздействий.
Поэтому при создании автоматизированных еистем большое рас­
пространение получает метод ситуационного управления [17, 18].
Для реализации систем ситуационного управления в настоящее
&ремя используется язык РЕФАЛ, разрабатьшают<:,я различные
системы математического обеспечения ситуационного управления
и делаются попытки разработки специализированного языка си­
туационного управления.
Применение ситуационного управления" перспективно для син­
теза проектируемых систем. При этом ситуациями, по отношению
к которым при!Уlеняются управляющие воздействия, являются
фрагменты синтезируемой сиС'Гемы, возникающие в процессе ее
конструирования, а управляющими воздействиями -- топологичес­
кие структуры и типы элементов (узлы и связи).
Процесс синтеза с помощью методов · ситуационного управле­
ния напоминает процесс . принятия решений опытным проектиров­
щиком, распознающим ситуации. Для описания ситуаций должен
быть разработан специальный язык. Распознавание микроситуа­
ций возможно на основе теории распознавания образов [19~21],
а принятие решений· первоначально. проводится в процессе диало­
га с опытным проектировщиком в режиj\fе обучения.
Таким о_бразом, при разработке автоматизированных систем
управления и проектирования наиболее перспективными являют­
ся языки POP-2/POPLEP, PLANNEP и · CONNIVER. С их помо­
щью обеспечивается создание сложных структур массивов инфор­
ции с записями произволышх размеров. Пос~{ольку грамма~ика
языков достаточно проста, программист самостоятельно может
разрабатывать различные схемы управления прикладных программ
и осуществлять быстрый просмотр сложных · информационных
структур с помощью универсальных связей между полями, сег­
ментами и записями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нил ь i, о 1-1 Н . • Искусственный_ интеллект. Методы поиска 'решений. М.: -
Мир, 1973.
-
. _, _ 1;:;чi~f l
2. Хан т Э. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1978.
3. У инст он П. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1980.
4. Artificial intelligence and patterп recogпition in computer aided design.
Proc. of the ' IEIP working conference organized Ьу working group 5.2 comput .
aided design, GrепоЬ!е. 17-19 March, 1978 Amsterdam etr. Nort-Hollaпd рuЫ. со.
1978.
29•

5. Программирование на языке РЕФАЛ. Препринт ипм ~н СССР NoNo 4i,
43-44, 48-49. М., 1971 .
6. L е v i n М. I. LISP 1.5 Ргоgгат111ег 's Manual Cambridge, МА: МIТ .
P1·ess, 1965.
7. S ik l о s.s у L. Let's Talk LISP. New-York ·Pгentice - HALL, 1976.
8.SL1ssтаn G.,
Winоgгаd Т., Сhагniаk Е. MICROPLANNER
геfегепсе manllal. МIТ AI - TR - 2030, 1971 .
,
9. В ин оград Т. Программа , п о ним а ющ а я е сте.ственный язык. М.: Мир,
1976. у •
10.меdеrП1оtt D. W.,
sussП1а11 -G.У. The coппiver reference llla-
I1llal. AI .Ме т а N 259, МIТ Progect МАС, Мау 1972.
11. Rеisег Ed. У..F. SAIL. Staгforcl, А! Lab. Мето AIM- 289, Aug.
1976.
12.Swiпепагt D" Sргi:Ju11 В. S.AIZ. Staгford А! Project Operating
No te N. 57.2 January, 1971.
Popfe r 1. 5 Refereпce Maпual. U11iver s ity of
13. Dav· i es R" Juliaп М.,
Ecliпbuгg, TPV R e poгt N 1, Мау 1973.
14.ВLIrstа11 R.·м.
., Со11ins J. S.,
Роррlеstоn R.
-
J. Pгogг11m­
ming iп РОР-2. The Rouпd ТаЫе апd Edinbuгg Uпiversity - Press, 1971.
15. По с· п е л о в Д. А. 'Логические методы анализа и синтеза схем. М . :
Энерпiя, 1974.
16. Моррис · У. Наука об - управлении. Байесовский подход. М. : Мир, 1971.
17 . Ситуационное управление . Теория и практика/Под ред. Поспелова Д . ,А.,
Клыкова Ю. И . - Вопросы кибернетики, 1974, вып. 13.
18. П о спел о в Д._ А. Логико-лингвистические модели в системах управ ­
ления. М.: Энергия, 1981.
19 . Ф о · м ин В. н. · Математическая теория обучаемых опознающих систем .
Л .: Изд-во ЛГУ, 1976,
.
.
20. Фу К Структурные методы в расгю з навании образов. М.: Мир, 1977.
21.ВапниJ< В. Н., Червоненкис А. Я. Теория распознаванип обра­
з ов . М.: Наука, 1974.
Статья поступила в лtарте 1982 года
УДК: 621.3 .019.3
М. Л. Немировский, В. Г. Перевалов,
В. И. Игнатов, Г. В . Липин, Д. А,. Угаров
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТА
ОТ ВВЕДЕНИЯ НАДЕЖНОСТНОй КОРРЕКЦИИ СТРУКТУРЫ
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО ТРАКТА
Описывается подход к оценке выигрыша · в среднем времени без­
_о тказной работы, получаемого путем введения в схему телефонного
усилителя устройства стабилизации тока покоя транзисторов· вы ­
ходного каскада .
При проектировании электроакустиче.ск.их трактов аппарату ­
ры . внутренней связи и коммутации (АВСК), предназначенных
для эксплуатации в заданных условиях воздействv.я деLтабилизи ­
рующих факторов, вопрос повышения · на д ежности, как и для лю ­
бого радиоэлектронного издел~тя , решает~я следующими способа­
ми:
зо
выбором более надежной элементной базы;
резервированием отдельных узлов или всего тракт·а;
применением различных устройств ограничения и Lтабилиза-

ции параметров, изменение - значений ·которых в процессе -эксплуа­
тации в той или иной степени ВJJИяет на показатеr.и - надежности
.
аппаратуры;
реализацией перечисленных мер в совокупности или в отдель­
ных сочетаниях .
Обеспечение требуемой надежности только за СРет эл е ментной
базы пр-актически не всегда возможно , так как наряду с показа 0
телями надежности рассматриваемые изделия электронной техни­
ки обладают другими характеристμками, несоответствие которых
условиям эксплуатации ·может явиться препятствием для исполь­
зования этих элементов в проектируемой аппаратуре .
Широкое применение в аппаратуре внутренней связи находят
методы функционального резервирования замещением [1, 2], и до­
полнением основных цепей [3]. Однако, в · силу некоторых ограни­
чений, связанных, например, с жесткими -требованРями, предъяв,
ляемыми к масса-габаритным характеристикам некоторых узлов, ­
предпочтение может быть отдано _методу надежностной коррек-
-ции
структуры (НКС) [4].
Сущность метода НКС заключается во введении в узлы аппа­
ратуры автоматических устройств, не допускающих увеличения
коэффициеtrтов нагрузки элементов при -наступленйи таких режи­
мов эксплуатации, при которых эти элементы мсгут выйти из
строя, или ограничивающих время воздействия этих режимов не­
которыми допустимыми интервалами . Основное функциональное
требование, предъявляемое к таким устройствам, состоит в необ­
ходимости обеспечения ими автоматического восстановления нор­
мальной работы- аппаратуры при устранении факторов, вызвав­
ших увеличение коэффициентов нагрузки защищаемых _ элементов. •
•Метод НКС в ряде случаев успешно конкурируЕ:т
с м·етодами
резервирования. -Последние значительно ослабляют. действие вне­
запных отказов, но не исключают отказов аппаратуры, вызывае­
мых неосторожной эксплуатацией или воздействиет,1 дестабилизи­
рующих факторов, сочетания которь~х существенно влияют .. на
коэффициенты нагрузки отдельных элементов.
В связи с накоплением опыта использования НКС в~е более
•актуальной становится оценка -получаемого при этом эффекта, т. е .
количественного выигр 91ша в зна1-гении учитываемого показателя
надежности.
Ниже приводится методика количественной оценки эффекта от _
использования НКС в аппаратуре связи на примере двухтактного
телефонного усилителя с устройством стабилизации тока покоя
выходного каскада (рис. 1).
_
Анализ нагрузочного _ состояния радиоэлементов, вхсдящих в
усилитель, показал, что на суммарную рабочую интею~ивность от­
казов усилителя в значительной степени влияет ко':7ффнциент на ­
грузки лишь оконечных транзисторов VЗ и V4 . .(Iри этом рас­
смотрено два режима ра_боты усилителя: «молчания» и «переда­
чи»,
31

с,:,
1':;
\
{ +Е17
li'xoo l ll,oerJtJapu -
. тельный
!JC_tLЛl.lm e.л_ь
-Еп
R2.
VЗ
RЗ
R'f
Ycm,ootlcm(}o
стаоuлизациu
!/стано!Jка порого!Jои. !Jелut./Ш!Ы
тока покоя -лерfJого ллеt.fа •
!/cm[lнo!Jкa пiJpoгo!Jor1 !Jeлu!fuны
Z ! тока покоя 8торого плеча
--- +-- ---.-- --, 3 i 8мxorJ ?JCl.lЛllmeля
,r tJ[lmt./Ш(tj тока
lf 1 пер8ого плеrщ
г------1------+'------+--_j J I К оа177'1 u к!J то к а
IJmopoгo плеt./а
R,f
Лц8ыd !Jыxotl
б I упда8ляющего •.J8ена
V'I
/
8mopot1 8ьиоо
7 1уп,оаdnя,ощего .J 8ена
Rб
Рис. 1. Электрическая схема усилителя с устройством стабилизации

С целью снижения рабочей интенсттвЕости отказов оконечных
транзисторов в режиме «молчания» в усилитель введено · устройст­
во стабилизации (УС) .. Основное назначение УС - ограничение
тока покоя транзисторов V3 и V4, который в процессе эксплуа"
тации може,т увеличиваться под воздейс·1·вием дестабттлизирую-
щих фаУ.торов окружа_ющей среды.
.
Благодаря налич_ию двух делителей, составленнь1х из резисто­
ровR.3,R.4 и R.5, R.6,навходах1и2УСзадаются пределы
изменения коллекторнцх токов транзисторов V3 и V4 в режиме
«молчания», фиксируемые соответствующими датчиками • тока
(входы 4 и 5). Если ток одного из этих транзисторов превысит
заданную величину, появится управляющее воздействие на выхо­
дах 6 или 7 УС, которое, поступая на базу транзистора Vl или
V2, вызовет уменьшение базового тока .транзистора V3 или V4,
что повлечет за собой снижение тока покоя. •
Оценим влияние введенного УС на показатель надежности ра­
боты усилителя, учитывая два режима его работы. ·
Известно, что среднее время наработки на отн;>.1з Тер связано
с суммарной рабочей интенсивностью , отказов · соотпошением:
1
Тер· = -л-- ;
,
рЕ
(1)
Величину ЛрЕ
число отказов п~
.
•
выразим следующим образом: пусть суммарное
транзисторов V3, V4 имеет две составляющие,
т. е.
.. где
nп - число отказов в режиме «передачи»;
,,.
пм - число отказов в режиме «молчания» .
Тогда имеет место равенство:
.
П~ /tE = Пп/t~ + n,, /tE,
- (3)
где t L - суммарное время работы усилителя.
/1, .
•
Поскольку - - = ), Р~,
подставим в левую , часть равенства (3)
tr
соответственно Лрr и проведем следующие преобрс1зования пра- •
вой части:
(4)
где tп - время работы усилителя в режиме «передачи»;
f м - время работы усилителя в режиме «молчания».
'Поскольку tм=tE -tп; используя определение рабпчей интеНСИ:(;1-
ности отказов, выражение (4) можно переписа_ть в виде:
3-866

(6)
где Лрп и Лμм - рабочс;:я интенсивность отказов усилителя в режи­
ме «передач-а» и режиме «молчанпя», соответст-
венно .
•
Окончательно:
"р Е = (),'рп - Лрм) fп/f~ + Лрм•
Подставляя ~ ыражени е (7) в соотно шение . ( 1), пол у чим
Тер = [(\JП-)'рм)tп/f ~ + Лр м]- 1 •
. (7)
-
(8)
При обработке экспериментальных данных об отказах часто
используется экспоненциальная зависимость [4]:
л=аехрВ0,
(9)
где е - переменная, отражающая влияние окруж;:1.ю~сй среды,
электрических режимов и т . д . ;
а, в - постоянные коэффициентьi.
Используя зависимость такого вида для определения влияния
коэффициентов нагрузок на ' рабочую интенсивность отказов эле­
ментов усилителя, окончательно получим :
Т,,~![~(х,АехрВ r (k,")); ~i1'-, А ехр В f (k,,));] Х
m - число учитываемых элементов;
А, В - постоянные коэффициенты;
(1О)
kнп, kнм ....:. _ ' значения ко_эффициента нагрузки
в режиме
«передачи» и «молчания», соотJJетстве н но;
ср(kнп), 9k(11м) - фушщии,
_
учитыв а ющие влияние коэффици­
ента нагрузки на рабочие интенсивности от­
казов для двух р с1 ссматриваемr,1х режимов. •
На рис. 2 представлены две завис~м-ости Тер =Тер ( _:: ) , рас ~
считанные для двух зна ч ений коэффициентов К, , м ВЫХОДНЫХ тран­
зисторvв V3 и V4, работающих в реальном телефонном усилите­
ле при ста,билизации тока покоя и без нее, соответс'fвенно. Оче­
видно, что при t n/ t ~ = 1 введение устройства_ стабию1зации 1-reцeJie- •
сообразно, однако при нарушении этого равенства е го использова­
ние _ становится весьма эффективным .
Опыт учета положите л ьноr:о влияния устройства стабилизации
на надежностные харак т еристики телефонного усилителя показы­
вает возможность обоснованной реализации того или иного мета -

да НКС в проектируе_м:ой аппаратуре. При этом расчет показан~­
лей ~адежности необходимо выполнять исходя из особенностей
эксплуатации проектируемой аппара~уры.
lf ~-----1-
-
----1-
-
--'-------1-----'
.О
O,Z
0,4
0,б
Рис. 2. Зависимость среднего · ,зремени наработки
на отказ от отношения времени работы усилите­
ля в режиме «передача» к су м марному времени'
а
для усилителя с устройством стабилизаци.и;
б -- для усилителя без устройства стабилиi!ации
ЛИТЕРАТУРА
r
1. Пер роте А. И., Ст о р ч ак l\!\.. А. Вопросы наде жности радиоэлек­
тронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1976.
2.Игнатов В,И., Немироiнкий М.Л., Сасаров В.И. Осим­
;.1етричной структурной схе.ме трактов связи. - Те-хника средств связи. Сер.
тпс , 1979, вып. 11 (44), с. 28.
3. Белецкий В. В. Теория и практйческие методы резервирования ра'­
дноэлектронной аппаратуры. М.: Энергия, 1977.
4.Груничев А.С., Одно·бушнов А.В., Якимов П. Ф. •Обес­
печение надежности радио электронной аппаратуры и компл1о кт у ющих изделий
nрн эксплуатации. М.: Сов. радио, 1976.
Статья • поступила в декабр е 1981 года
35

УДI< 534.86+621.39
М. .rt. Немировс1<И~
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АППАРАТУРЫ
ВНУТ,РЕННЕй СВЯЗИ
l(ДI( ОБЪЕКТА СТАНДАРТИЗАЦИИ
Описывается типовая схема оптимизации параме:тров аппаратуры
внутренней связи для создания нормативных документов отрасле­
вой стандартизации.
При оптимизации показателей качества продукции добивают­
ся максимального достижения п,оставленных перед разработчиком
целей с учетом действующих ограничений различного характера.
Это значит, что принятие решения о создании того или иiюго ва­
рианта продукции основано не только на сопоставлении их пока­
зателей, но и на уверенности, что в каждом из сравниваемых ва­
риантов максимально использованы возможности принятых мето -
дов их реализации.
_
Оптимизация параметров объектов стандартиза1(ии заключает­
ся в установлении таких значений этих параметрОЕ, при которь1х
достигается максимально возможная в определен~1ых условиях
эффективность [1]. Максимальная эффективность в зависимости
от конкретных условий может означать максимальный эффект
• (результат) при заданных затратах или максимум эффекта, при­
r
ходищегося на единицу затрат.
Под эффектом (результатом) понимается полное или частич­
ное достижение определенных технических, экономических и со- _
циальных целей.
Различают теоретические и экспериментальныР. методы опти-
мизации параметров объектов_ стандартизации.
•
Типовая схема оптимизации параметров объектов стандартиза­
ции теоретическими методами l2T приведена на рисунке.
Рассмотрим основное содержание блоков типовой схемы при,­
менительно к оптимизации параметров аппаратуры внутренней
связи (А.ВС).
Входная информация должна быть четко увязан~ с целями, по­
ставленными перед разработчиком продукции. На этапе ее форми ­
рования необходимо не только составить традиционный перечень
тактика-технических требований, касающихся функциональных
возможностей разрабатываемых образцов АВС и служащих част­
ными целями их сqздания. Кроме этих частных целей, в совокуп­
ности представляющих общую цель функционирования _ АВС, для
обоснованного с позиций количественных методов оптимизации
принятия решений необходимо, чтобы входной информацией явля-
лись также:
'
затраты на разработку, производство и эксплуа·rацию АВС в
виде функцщr от показателей качества и других параметров;
эффект ot эксплуатации АВС в виде функции от показателей
качества и других параметров;
36

с,.,
~
,-
Блок
получения
входной
инфор мац ии
по
'
1
Блок
Пр!!НЯТИЯ
решения
корректи-
ровх с
М.1\1\ОПС
1,
Блоr,
принятия
решения
к
по параметрам
объектов
стандартизации
ор
-
'
1
Блок
-
составления \
исходньiх
'
зависимостей
I
рекция
Блок
.
оценки
ммопс
-
•
• Блок
Б лок
прогнозирова-
формализа-
:rия изменения
ции целевой
исходных
-
фующии
, зависимостей
и ограни-
в будущем пе-
~
чений
риоде времен _и
1
·-
t
Блок
Бпок
вычисления
непосредствен-
оптимальных
;юго прогнозиро-
параметров
вания отдельных
по известным
параметров
целевой функции
упрощения
и огран и чениям
ммопс
Типовая схема оптимизации параметров объектов стандартизации теоретически}ш методами

ограничения , на кл а дываемые имеющимися ресурсами (напри ­
мер , тр удо е м кост ь ю по видам работ), определенные директивной
технологией, связанные с техническими и стоимостными характе­
рист икам и элеме нт ной базы , которая находится в распоряжении
разработчика, и т. д.;
ин ф о рма ци онн о -патентн ы е . мат ериалы, содержащие □'писание
аналоги ч н ых (б лиз ких п о назначению) образцов аппаратуры или
ее отдельных функциональных узлов.
-
.
На основе этой информации могут выполняться работы следу-
ющего блока. .
•
,
.
•
Сост а влен ие исходных з ави си м остей ре коменду~тся осуществ~
лять путем выполнения двух .основных этапов [3]:
р азработка -схемы структуры и фун·кционировання объекта;
сос тавление мат е ма т ич ес кой модели фунюrиониrовщшя.
~ С х е м а структур ы и фу нкциони р ования представляет собой со ­
вокупность взаимосвязанных элементов АВС, которая является в
данном случае о бъ ект ом стандартизации.
Математичес к ая модель функц.ионирования описывает связи
между вы ходам и и входа м и отдельных элементов и всего комплек ­
са в целом.
В задачах уст а новления оптимальных требований · стандартов к
пара м етр ам объект ов стандартизации такой подход · позволяет, в
первую оч ередь , и з учить поведение объекта в различных условиях
фушщиониро ва ния, отраженных в модели входными воздействия ­
ми; пров ести исследование с целью выя_вления теоретически дости ­
жимы х величин э ф фектов как входных функций, по которым про­
изводит ся оптими з ация ; исследовать · чувствительность фу1-iкций
эффектов к внешним управляющим воздействиям.
При разработке сх емы функциоflирования в зависимости от ха ­
рактера по ст а вл е нны х целей отдел"ьные элементы в ней могут
объединяться в . последовательные [3], параллельные [4] и смешан-
ные комплексы [5].
•
В случае простейшего последовательного комплекса выход i - го
•• элеме.нта является входом только в один uоследующий
элемент.
• Таким образом , векторный выход любого i - го элемента выражает-
~
~
-
~
-~
ся как Yi =f(Y;- 1, aJ, где а i -вектор внешних упрс1вляющих воз ­
действий на i-й эле м ент комплекса. Примером простейшего п осле ­
довател"ьного _комплекса является электроакустический тракт, па­
раметры которого оптимизируются IJO целевой функции, отражаю ­
щей разборiшвость речи [6] ..
Простейший последовательный комплекс образJЮТ незавер ­
шенные, т. е. такие эле м енты, котоf)Ые дают выходы, несовпадаю ­
щие по номенклатуре с со став л яющими выхода всего комплекса.
Совокупность завершенных эл е ментов образует _параллельный
комплекс . Характер)-!ЫЙ • пример параллельного ' комплекса - - бор­
товой комплекс внутренней связи, параметрические ряды которого
оптимизируются по минимизируемой функции сумм:арных затрат
38

[7]. Смешанный комплекс пол учается либо путем ПРресечения пос­
ледователь!{ых комплексов, либо ,составлением последовательного
комплекса из параллельных. Таким комплексом може; являться
люба5' радиоэлектронная · схема, рассматриваема.и с . позиции тео-
рии надежности [8]. •
•
Прогнозирование входной инфор мации . связано с ·изучением
динамики условий окр ужения и · может ·осуществляться .одн им из
следующих спDсЬбов [9]:
составлением по известным законам природы и общества при­
чинно-следственны х математических моделей, опрел:елsпощих про­
гнщируемые функции, и оценкой Пqраметров этих функций по'
предыстории;
составлением эм пирич еских зависимостей r1u статистик е
предыистории и состоянию в настоящее время с определением ш1. ­
раметров зависимостей, наприм е р , регрессионным анализом и эк­
страполяцией по полученным зависимостям;
э вристическими методамl1, которыми можно пользоваться для
принятия решений, если пересмотр этих решений · не связан с боль­
шими потерями .
Прогйозирование •по математической модеJiи , по существу, яв-
- ляется процессом, повторяющим построение модели функциониро ­
вания иссл.едуемого объекта, если · в основу · его создания, начиная
с принятого- моriента време·ни, закладываются новые физические,
химические или любые другие 'прин ципы , при- которых изменяется
вид исходнь1х зависимостей , входящих в модель фунюiионирова­
ния, либо изменяется неменклатура пара метров, подлежащих оп­
тимизации.
Учет временных зависимостей в моделях функционирования воз­
можен путем вы деле ния кинестатических параметров, т . е. таких,
значе ние которых задаются для разных моментов ~зремени. Такие
модели носят так называемый квазистатический характер, но на­
ряду с динамическими моделями, в которых время qвляется опти­
мизи руемым параметром, могут использов.аться также для прог­
но зн ых исследований.
Окончательный вид входных зависимостей, учитыв-ающих фак­
тор времени, определяется при разработке ММОПС на осно ве
схем и моделей функци6нирования.
Блок формализации целево rr-функции и ограничений включ ает
в себя работы, требующие глубоких знаний о вза·имосвязях между
эффектами (затратами), определяемы.ми параметрами оптимизи-
-
· руемого объекта и целями его разработки , производства и потре б-
ления (эксплуатации). -
_
Результатом • работ , выпоJшяемы х в рамках дан«ого ·блока , яв­
ляется математическая модель оптимизации. При этом сами ра­
боты должны быть нап·равлены на . уточнение вырнжений для ис­
- • х о д ных зави симост ей общей схемы оптимизации и добавление ог­
раничений на прои з-водственные возможности, уто 1п-1ение -распре­
дел~ния параметров объекта стандартизации на заданные и опти-
39

мизируемые при данной постановке задачи, в частности, уточне ­
ние номенклатуры непосредственно прогнозируемых параметров
и составление соответствующих математических зависимостеи,
а также на составление целевой функции оптимизации [5].
При составлении моделей функционирования и оптимизации
одного и того же объекта возможна формализация н_е одной, а -не ­
скольких целевых функций . При этом в качестве целеной функции
может быть принята не та, что отображает выход комплекса,
а любая другая, не обязательно измеряемая в . величц:нах этой же
шкалы, но обязательно зависящая от процесса функциою-iрования
комплекса _и адекватная максимизируемому эффекту или МИЩ\МИ-
зируемым затратам.
.
Обоснованная замена функции выхода комплеtсса на другую
при составлении математических моделей оптимизации парамет­
ров объектов стайдартизации (ММОПС) иногда неабходима в си ­
лу то,г.о, что некоторые зависимости трудно поддаются формализа­
ции и могут исследоваться только экспериментальньrм путем [6].
Возможность оптимизадии параметров при нескольких целе­
вых функциях обеспечивается:: •
обоснованным сведением части функций к ограничениям и
вводом последних в модель оптимизации по при.нятой целевой
функции; .
•
1
построением многоуровневых иерархических сис·iем моделей;
свертыванием целевых функций;
сочетанием этих методов.
\ Допустим, что задача оптимизации состоит в н,:.хождении век-
_.
-
тора Р*, при котором достигают минимума одновременно r це-
--►
-- ),
•
-- ),
левых функций Ц1 (Р), Ц2 (Р), ... , Ц, (Р),
т. е. сформулирована
задача многокритериальной оптимизации. Е:веденi;е ее к од;iо ­
критериальной с помощью того или иного способа должно в лю­
бом случа·е производиться на основе априорных даннь1х о харак­
тере объекта, условиях эксплуатации ~и т. д. Другими словами,
решение оптимизационных задач в области стандартизации свя­
зано с широким использованием знаний о различных • аспектах
как самого проектируемого объекта, так и услою,й окружения.
По этой причине многие классические оптимизаципнные задачи,
известные из курсов теJ~:нических наук, не могут пря.мо использо­
ваться при оптими;зации параметров стандартизации, а служат
только основой для получения исходных математических зависи - ·
мостей при составлении ММОПС, в которых формализованы и
увязаны также взаимосвязи оптимизируемого объекта с ус.повия­
ми окружения.
ПримененюQ способов сведения многокритериальных задач к
однокритериальным может предшествовать процедура определе ­
ния эффективной совокупности параметров, обеспечивающей оп­
тимальность объекта стандартизации по Парето.
Определение множест!:jа Парето не является конечным резуль-
40

татом оuтимизации; и~ всех сочетаний параметров, • оптимальных
по Парето, еще необходимо выбрать только однЬ. Однако сделан
_важный
шаг на пути к решению задачи, так как отброшены все
_ заведомо неоптимальные сочетания параметров (с точки зрения
оптимизации) и намечены граничные :щачения парс1метров на до­
пустимом множестве их существования, т. е. сужена область
поиска.
· Применение
процедуры отьтскания множества Парето позво­
ляет снять неопределенности в выборе отрезков и·3менения пара­
метров и~следуемого объекта и создает предпосылки , для • объек­
тивного управления качеством создаваемой продукции, благода­
ря тому; что эти отрезки выбираются из соображе 1ий более пол­
ного достижения поставленных целей.
Окончательно оптимизация может быть выполнена также пу­
тем замены ве_ктора целевых функций · некоторой с1,алярной вели­
чиной. Чаще всего при этом строят линейную комбинацию
с использованием весовых коэффициентов, однако необоснованный
выбор весовых коэффициентов может привести к субъективным
результатам, как часто бывает в случае использоr.ания эксперт­
ных оценок. Наиболее предпочтuтелен способ формирования ито­
говой_ целевой функции, при котором все целевые функции, кроме
одной: выводятся в ограничения типа Ц; (Р) > ( <) Ц; лrп. В таком
случае ошибка в назначении г.раничной величины Ц1 деп менее
вероятна, чем в выборе весовых коэффициентов. Кроме того, за­
давая !)Яд значений Ц1 j доп f'ё" 1, ni и исследуя мо;т_ель . оптимиза­
ции для каждого из них, можно сопоставить результаты оп:гими­
зации и получить дополнительную информацию для окончатель­
ного выбора оптимальной совокупности параметров объекта.
Основной теоретический вопрос, кот.орый необходимо решить
при выполнении работ остальных блоков типовой схемы, состоит
в оценке полноты и достоверности информации, учнтываемой при
составлении ММОПС, и применимости самой _ модели .
Данная оценка может быть выполнена с использованием реко­
мендаций [10] и, в частности, сводится к оценке влияний допуще­
ний, принятых при построении модели математиче,кой оптимиза­
ции; сравнению результатов расчета с действительными данными;
использованию обеих этих процедур и предельных эмпирических
зависимостей.
Для . оценки влияния допущений, принятых
ММОПС, используются два метода [9, 11]:
. сра внен ие
результатов расчета по оцениваемои
лее полной ;
на основе теории чувствительности .
пuи построе)jl!И
'
"
модели и по бо-
Результатом оценки применимости разработанной ММОПС
должна явиться ее коррекция с целью повышения эффективности
системы работ по оптимизации параметров исследуемого объекта
41

и расширения доступност:и к ее использовюшю в разрабатываю­
щи х звеньях предприятия .
В таблице пр иведена иерархия структуры комп.rекса докумен­
тов, перспектива создания которых, с одной стороны, обеспечена
богатым фактическим материалом, а с другой - 66условлена не­
обходимостью использования методов -оптимизации для установле­
ния требований нормативных документов стандартРзации .
..
Наименование
и категория
документов
Состав б ортово го комп­
лекса внvтренней свя ­
зи (ГОСТ)
Оптимизация фушщио-
нально-па р аметри че­
сiшх . рядов · агрегати-­
руемы х пuдсиtтем [7]
(ОСТ, МУ)
Методю<и оптимиза ци·и
пар амет ров
э,лектро­
акусти ч е ских трактов,
1<0ммутационных
по­
лей, ПОКа$аТеЛеЙ На­
деЖНОСТИ, алгоритмов
блоков
управления
программного
типа
и т. д. (МУ, СТП)
Объекты ' Ре­
гламентации
Состао, структу-
р а, фушщиональ-
ные возможности
Методика, базо-
вая математичес-
t<ая модель
--
Рабочие модели
с>пт ими за ции, бло ­
ки вычислений, ал ­
горитмы, програм­
мы
1
1
2
2
-
3
3
~
1
Потребители
до 1< уме нтов
Р азработчнки
•Jбъе 1<то в, обеспе -
,шваемых внутрен -
ней связью
Э1ю11омисты, _раз-
рабОТЧИIШ аппара -
гуры, технологи и
стандартизаторы
Разработчшш,
технологи, стан -
1.1,ар тизаторы
Создание такого .комплекса документов позволит внедрить ко ­
личественные ме_тоды оптимизации в практику разработки АВС.
.
Анализ этих методов как , рабочего . инстр умента стандартиза-
ции АВС по каз ывает следующее:
•
при менение количественных методов оп_тимизации при установ ­
лении требований к параметрам АВС и ее еостав н ым частям обес­
печит пути наибо ~ее полного достижения разработчиком целей
создания , пр оизводс т ва и экс пл уатации пр и известных о граниче-
ниях;
.
_
оптимизация показателей качества АВС поможет из6ежаrь не­
определенностей И ИЗВеСТНОГО ПрОИЗВОЛа, ВОЗНИК8.ЮЩИХ при ИСПО,ТIЬ ­
.З.ОВаНИИ методов оценки качества , построенн ых на сравнении;
возможно реше ние задач оптимизации при многих целевых
функциях с помощью вышеука зан ных способов;
42

использование динамических моделей аналогично использова­
нию методов экстремального упр-авления в технической киберне­
тике позволит осуществлять прогнозы, адаптирующиеся к измене­
нию условий окружения;
.
разработка схем и моделей функционирования, выполняемая
при использовании количественных методов оптимизации, являет­
ся, в отличие от процедур, формирующих _ другие методы оценки
качества, единственной, которая содержит в себе глубокое изуче­
ние исследуемых объектов с позиций целей их создания , произ­
водства и потребления (эксплуатации);
применен_ие количественных методов оптими з ации позволяет
оценить степень влияния различных внешних управляющих воз­
действий на качество разрабатываемой продукции !' наметить пу­
ти его дальнейшего повышения за счет выделения • параметров ,
способных адаптироваться к этим воздействиям;
обоснованное сочетание теоретических · и эксп~риментальных
методов опти1'4.изации , cr также использование апрРорных даннqIХ
о проекти-руемых объектах позволит устранить неопред еленности
- при составлении исходных _ зависимостей на этапе разработ ки мо­
делей функционирования исследуемых объектов;
использование Методов условной и безусловной рптимиза~ии в
сочетании обеспечит получение сведений как о т еор ет и че ски дос­
тижимых, так и · о максимально возможны х эфф е кта х в условия х
действия учитываемых ограничений;
оптимизация параметров проектируемой АВС
ся процессqм ее создания, поскольку система
процедуры, направленные на получение описания
ме, , необходимой для их производства;
по сути явл я ет­
объединяет все
о ~ъектов в фор- ·
на основе количественных методов оптими з аци~; должны соз-
даваться системы автоматизирова.нного проектиройания, что .мо­
жет быть обеспечено благодаря разработке мощных вычислитель­
ных процедур, используемых при оптимизации показателей каче­
ства и реализуемых с помощью высокопроизводительных _ средств
вычислительной техники.
•
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 18:101-76 Количественные методы оптимuзации параметров объек ­
тов стаiщартйзации. Общие положения.
2. ГОСТ 18.00 1-76 Количественные методы оптимизации 11араметров объек­
тов стандартизации. Теоретические методы. Основные положения по составле-
нию мате ~1атических м оделей.
.
3. Методика оптимизации параметров простейших последовательных комплек­
сов объектов стан д арти з ации . Основные пол о жения. · М., ВНИИС, 1978 .
4. Типовая методи ка оптими за ции м ногомерны х параметри че ских рядов. М.:
Ст а ндарт , 1975.
•
,
5. ГОСТ 18.401 -77 Количеств е нны е методы опти м и з ации пара м етров объек ­
тов стандартизации . Ме т од ы обеспечения ко~шлексности. Основные положения.
6. Нем и ров с к_и й М. Л. Разработка модели оптим,13ации параметров
э л ектроакустического тракта по технической .целевой ф}~111щии. - Техника средств
связи. Сер. ТПС, 1979, вып. 11 (44) , с. 21-27.
43

7.Довченко. Н.К., Игнатов В.И., Крюков В.П. идр.Вопро­
сы построения агрегатированных 1<омплексов связи для самолетов гражданской
авиации.-Техника средств связи. Сер. тле, 1979" вып. 11 (44), С. 7-10.
8.Игнатов в.И., Немировский М.Л.,Сасаров ·в.и. ОСИМ·
метрической структурной схеме трактов , свпзи. - Техн11ка средств свпзи . Сер .
ТПС, 1979, ВЫП . 11 (44), С . 28-32 .
.._., ·
9. Методические указания. Методы прогнозирования при оптимизации пара­
метров объектов стандартизации. Основные положения. М., ВН·ИИС, 1980.
10 . Количественные методы опти м и з ации параметров объектов стандартиза­
ции . Определение целесообразных границ комплексности и целесообразного
уровнп опережаемостн стандартизации. Методнчес1ше указания. М., ВНИИС,
1976.
11. Немиров с кий М . Л. О во з можно сти примененf1я · ыетодов теории
оптимизации при проектировании электроакустических тра1пов. - Техника
средств связи. Сер. ТПС, 1978, вып. 11 (33), с . 59-64>.
!~
12. Методические указанип. Количественные методы опти ~шзации ПОС. Ос­
новные положения по об1;спечению широкого внедренин. Направление работ и
унификацин методов и документов. М., В НИИ С, 1980 . .
Статья поступила в январе 1982 года
УДК 621 .396.97 :621.376 .6
А. П. Спектор, В . И. С асаров
ВЫБОР ВИДА МОДУЛЯЦИИ ДЛЯ СТЕРЕОФОНИЧЕСКОГО
ПРОВОДНОГО ВЕЩАНИЯ
На основании расчета коэффициентов эффек гивности непрерыв­
ных видов модуляции для совместимой стереофонической системы
на базе одного из высокочастотных кана-лов трех11рограммного про­
водного вещания (ТПВ) определяется предпочтительность при мене- •
ния квадратурной модуляции. _ Приводятся функциональные схемы .
модулято'!)а и демодулятора.
При выборе вида модуляции для стереофоничес!·,оrо провод~-ю­
го вещания необходимо учитывать, возможность использования
существующих _высокочастотных каналов ТПВ . и обеспечения мо­
·нофонической совместимости [1]. Это требование ограничивает
рассмотрение возможных видов модуляции классом, введенным
ГОСТ 21878-76 как С 1, что соответствует представлению модули­
рующего сигнала в виде случайного стационарного процесса, а пе­
реносчика - в виде детерминированного непрерывнозначного про­
цесса. В этом классе практический интерес предстА.вляют следую­
щие четыре вида сложной модуляции: амплитудно-частотная
(АЧМ), амплитудно-фазовая (АФМ), квадратурная и модуляция
на разных боковых полосах. Как показали исследования ряда ав­
торов (см.; например, [2, З]), модуляция на разных боковых поло­
сах не обеспечивает достаточной степени монофонической совмес ­
тимости . Сравнение остальных из перечисленных выше видов мо ­
дуляции целесообразно провести по известным из ;геории помехо-
44

L
устойчивости t4] в1_,iра}кениям выигрыша l3 и коэффициентам • эф­
фективности 11, S; 'V [5].
log(Sт+1).
(Srn.
)
.
vlog8 +1
~ • Rа2 =Вlog2(Sт+1)
•
р
V S,n
R
log2 (Srn + 1)
1=-
.
F
V
(1)
где 11 - ,l{оэффициент •:использования пропускной способнdст:и ка-
нала;
.
R - скорость передачи :информации по каналу;
С - пропускная споаобность канала;
Srn - отношение средних мощностей сигнала - и помехи на вы-
ходе приемника;
•
v - отношение полосы пропускания · приемника . ча входе к по­
• лосе пропускания на выходе;
В - выигрыш вида моду.ляции;
S - коэффициент и .спользования мощно~ти сигнала;
cr2 - интенсивност1_, помехи на входе приемника;
• Р - средняя мощность сигнала на входе приемника; ·
'\1 - коэффициент использования полосы частот канала;
F - ширина спектра сигнала. ·
Выражения для выигрыша различных видов модуляции приве­
дены в , таблице (М, т, тФ - коэффици~нты модулqции для · ам­
плитудной (АМ), частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) w.одуля ции,
соответственно; К п -:- пикфактор сообщения).
•
В качестве исходных данных приняты значения_ параметров
высокочастотных каналов ТПВ [6]: Sm = 60 дБ; М = б,7 и ·проведен
расчет коэффициентов эффективности при двух з1rачениях пик-.
фактора сообщения (значение, равное 3 - для ре 1ш и 4,5- для
музыкальных программ). Расчет проводился отдельно, для каждой_
составляющей сложных видов модуляции: Напримtср, в стереофо­
·нических системах с АЧМ и АФМ значения выигрьiша вида моду­
ляции и коэффициентов эффективности рассчитывались отдельно ·
для АМ, ЧМ и ФМ. В 9тереофонической системе с квадратурной
модуляцией расчет провод ился отдельно для АМ и балансной мо­
дуляции (ДБП) , Из сопоставления результатов расчета видно,
что при заданной дл я ТПВ полосе частот передаваемых сигналов
значения коэффициентов модуляции ЧМ и ФМ нс должны пре­
вышать единицы (при . v=2). В этом случае применение квадра­
турной модуляции_ обеспечивает дл я речевых сообщений повыше­
ние коэффициента •S в 3 раза по сравнению с применением АЧМ
и в 9 раз по сравнению с применением АФМ, что rгсзволяет во
столько же раз уменьшить мощность передающего устройства . в
одном из каналов. Благодаря тому, что значения коэффициента 11
45

.;,..
а,
=
=
=r
"'
"'~ Q)
t:t:~
о<1),
~t;
ОС[ =
:,;: u
а, "'
АЧМ
АФМ
,\
Квадра-
турная
=
=
=r
с:
"':>,
IC[<l)
о"'
;J:: ~
~~
Р:1 "'
АМ
ЧМ'
АМ
ФМ
АМ
ДБП
~
<1) о.,
о"'
:,::•~
..о
Выиrрыш нида
~~?
модуляции (В)
::8 :,::
.
= <1)"'
:,:: :т о.,
="' ,_,
2; :,:: <1)
"":Е
2
м2
V
к1+.м2
3у2 1
2m
4к~
.
2
м2
у
к1+м2
у2
2т_Ф
2
4Кп
2
м2
у
к1+м2
2
V
'
J
. Значения коэффициентов :;~ффективности
1
Значение В при
\
Т)
13
"(
кп=з/кп =4,5Кп=З/кп=4,51
1
./
.
Кл=з Кп=4,5 Кп=3-4,5
О,10
0,05
0,43
0,41
1-10-6 . 0,5-10-6
10,0
0,67
о, 15
0,48
0,44
6,7-10 - 6 1, 5-10-6
10,0
,
•
·/..
О, 10
0,05
0,43
0,41
l -J0-6
,0,5-10- 6
10,0
1
6,22
0,05
0,45
0,41
2,2-10 -6 О,5• 10- 6
10,0•
'
.
о, 10
0, 05
0,43
0,41
1. - 10-6 0,5-10-6
10. О,
'
2,0
0,86
20-, 10-6
10,0

rrpи квадратурной модуляции почти в два раза выше, чем при
АЧМ или АФМ, имеется возможность во столько же увеличить
, скорость передачи информации по одному из кана.тов. При пере­
даче музыкальных программ, как видно из таблицы, может дос­
тигаться уменьшение мощности передающего устройства в одном
из каналов в 13 раз по сравнению с при-менением АЧМ и в
40 раз - по сравнению с применением АФМ.
Рис. 1. Функциональная схема модулятора-приставки:
1 -- суммарно - разностный преобразоаатель; 2 - фазо­
вращатель; 3- амплитудный модулятор; 4 - баланс ­
ный модулятор; 5 - tхема сложения; 6 -- усилитель­
ограничитель; 7 - детектор огибающей; 8 - полосовой
фильтр; 9- усилитет,
На рис. 1 приведена функциональная схема квацратурного мо­
дулятора-приставки к передающему устройству проводного веща­
ния типов УПТВ-200 или ПТПВ-500/250. Сигналы стереопары по­
ступают на вход суммарно - разностного преобразов?теля (СРП) 1,
с выхода которого сигна!J суммы подается на вход амплитудного
модул,ятора 3, а сигнал разности - на вход балансного - модулято-
• ра 4. Напряжение несущей частоты - с выхода задающего генерато­
ра передающего устройства поступает на входы амплитудного и
балансного модуляторов в квадратуре, ч:го обеспечивается фазо­
вращателем 2. Выходные электрические сигналы модуляторов
складываются в схеме сложения 5. Из 'полученного квадр.атурно­
модулированного сигнала затем фор.мируются исходные электри-
"
•
I
- ческие
щшряжения несущеи частоты и модуляции для модулятора
и . системы регулирования уровня- несущей частоты в передающем
устройстве. Чтобы получить напряжение несущей ч:=!стоты для мо­
дулятора передающего устройства, квадратурно-модулированный
сигнал с выхода схемы сложения пропускается через . ограничи- •
тел_ь 6 и фильтр 8 , с полосой пропускания, ;цо~таточной для неис- ,
каженной передачи угловой · составляющей модуляции . Низкочас­
тотный сигнал -модуляции формируется на выходе детектора оги­
бающей 7 и подаете~ с выхода усилителя 9 на низкочастотный
вход модулятора передающего устройст13а и вход системрr регу- .
лирования уровня несущей частоты. Таким образом, необходи­
мость в наличии функциональных узлов 6, 7, 8, 9 в · составе моду­
лятора-приставки вызвана требованием_ нспользования системы
47

регулирования уро вня несущей частоты :в nередающем устройст­
ве. Если имеется возможность не использовать автоматическое
реrулирование уровня несущей чщ:тоты, то электр~,,ческий сигнал
с выхода схемы сложения 5 следует подавать сразу на вход уси­
лителя модулированных •колебаний (УМК ) передающего · устрой­
ства .
,.
Р ис . 2. Функциональная схе м а демодуля-
-
тора в · приемнике:
1 - с~ективный усилитель высокой часто­
ты; 2, 4 - синхронный цетектор; 3- син­
хронный гетеродин с фазовой автоподстрой­
кой; 5 ·-
фазовращатель; 6 -- суммарно-
разностный преобразователь
На рис . 2 приведен вариант функциональной схемы демодул я -
---тора в приемнике. Принимаемый сигнал поступает через селек­
тивный усилитель высокой частоты 1 на синхронные детекторы 2
и 4, а также на синхронный гетеродин 3 с фазовой автоподстрой­
кой . .Опор Ji Ые напряжения, сформированные из напряжения не.су­
щей частоты принимаемого сигнала ; поступают с выхода син хрон­
ного гетеродина к синхронным детекторам в квадратуре, что обес­
печивается фазовращателем 5. С выходов синхроньых детекторов
сумма и ра з ность сигналов · стереопары по.ступают на СРП 6, с
которог9 сигналы стереопары раздельно подают.ся к двум УНЧ.
Расчет вероятных искажений [7, 8] при таком построении сх емы
демодулятора показывает возможность ее · использования. Приме­
нение СРП н модуляторе и демодуляторе позволяет обеспечить
монофоническую совместимость при передаче в канале с АМ сум­
мы сигналов стереопары [9 , 10] .
_ Таким
· образом, рассмотренные варианты постr,оения модуля­
тора и демодулятора при применении ~вадратур~ой модуляции
являются наиболее предпочтительными для э ксперим е нтальны х
исследований на линиях ТПВ . ·
ЛИТЕРАТУРА
!..Ефимов А. П.; Сасаров В. И. О возможности внедрения квад­
рофонии в r~роводное вещание . - Радиотехника, 1977, т. 32 , No . 6, с. 78-82.
48

2.Нirоtаkа Кurаtа, Shоzо Коshigоl, Susumu Таkаhаsi.
А proposed. АМ stereo broadcasting systeш . - Journal of' the Audi_o engineering
society, 1977, v. 25, N 7/8, р . 450-459.
3. С а с ар о в В . И. Нелинейные искажения в стереофонической системе с
однополосной модуляцией. - Техника средств связи. Сер . ТПС. 1977, вып. 11 (21),
~~~10&
•
.
4. К отель ни к о, в· В. А. Теория потенциальной по м ехоустойчивости. М . :
Госэнергоиздат, 1956.
5. 3 ю к о А. Г. Поме х оустойчивость и эффективность систем связи._:, М.:
Связьиздат, 1963.
6. Дзядчик В. Я., 3аславский С. А., Филатов •Б. Н,. Шер­
ш а к о в а А. . В. Многопрограммное проводное вещание: М. : Связь, 1974.
7.Ефимов А. П., Ков·ешников В. П., Сасаров В. И. Расчет
переходного зат,ухания в системе с квадратурной амплитудной модуляцией. -
Техника средств связи. Сер . ТПС, 1979, вып. 11 (44), с. 80-85 .
8. Гутштейн •Е. И., Сасар_ов В. И. О·~иянии характеристиккана­
лов передачи на искажения сигналов в стереофонической системе с квадратур­
ной модуляцией. - В кн.: Аннот. и те з . докл. XXXIII всесоюзной научной сес-
сии , посвященной дню Радио : М., 1978, с . 55 .
•
9. С а с ар о в В. И., Ефим о в А. П. Расчет совместимости в стереофо­
нической системе с амплитудной модуляцией несущей в квадратуре. - Техника
средств связи . Сер . ТПС, 1977, вып . 11 (21), с. 91-98.
•
10. Ефимов А. П., С а с ар о в В. И. Оценка технической совместимости
стереофонической . системы при квадратурной модуляции. - Радиотехника, 1979,
т. .З4, No 6, с. 37-39.
•
Статья поступила в октябре 19_81 года
УДК 621.396.91:629.7.046.2
В. И. Сасаров, В. П. l(оnешников
ПРИМЕНЕНИЕ БИНАУРАЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ
В САЛОНАХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Показывается перспективность при м енения бинауральной переда­
чи программ звукового вещания в салонах транспортных средств,
рассматриваются вопросы ее реализации.
Бинауральная передача основыв ается на использовании при
записи акустического макета головы челове к а и при про.слушива­
нии - головных телефонов [1 ., ,2]. А кустически й макет головы че­
ловека, так называемая «искусственная: голова» (И Г), позволяет
сформировать исходные стереофонич еские сигн а лы, приближаю­
щиеся к сигналам, воспринимае м ым слушателем в реальном зву­
ковом поле, когда он находится неп-осредственно в помещении
передачи (записи). Прослушивание э1: их сигналов, переданных от
ИГ, создает впечатление присутствия в помещении, из которого
ведется передача (запись). При - этом каналы передачи могут
быть построены на базе лини·й проводной связи, волоконно-опти­
ч е сЮiх линий связи (ВОЛС) или другими спосо б а '-Ш, не создаю­
щими помех радиосвязи вне салона. К основным r1реим·уществам
бинауральной передачи (по сравнению с дву хк анальной стерео­
фонической передачей, осуществл я емой через гро:rv,коговоритеJrи),
которые наиболее заметно проявляются при эксплуатаuии систе-
4-'j66
49

мы передачи в - тран-спорпiых средства_х (междугородных ав тобу­
сах, пассажирских самолетах и др . ), можно отности следующие:
с1-п-1}и:ение потребляемой электрической мощности на два-три
порядка и значительное у меньшение нелинейных и частотi-Iых ис­
щ1же1iИЙ при прослушивании [3];
высокая защищенность от акустически х помех в месте прослу­
шивания . за счет экранирующих свойств заглушек головных теле­
фонов [4];
обеспе1.i ение стереофонического эффекта при прослушивании
во всех направлениях горизонтальной плоскости, что повышает
художественные возможности вещания [5, 6] .
Малоизученным является вопрос совместимости бинауральной
передачи со стереофоническими фонограммами, созданными для
двухканальной стереофонич е ской системы с громкоговорителями.
Этот вопрос имеет большое значение на начальном этапе внедре­
ния и эксплуатации системы, когда фонд . бинауральных фоно­
грамм, созданных с применением искусственной головы, _ еще неве­
лик . При прос4ушивании стереофоничес1<:ой фонограммы через
. головные
телефоны возникают специфические искажения, прояв­
. ляющиеся
в субъективном ощущении локализации звуковых ис­
точников внутри головы слушателя.
Определим причину этих иска ~ ений и меры - по их устранению.
: Стандартная стереофоническая фонограмма, созда1:тся таким ор­
разом, чтобы получить стереофонический эффект при прослуши­
вани-и через два громкоговорителя. В этом случае звуковой сиг-
нал от ка ж дого громк о говорителя поступает на каждое ухо сл.у­
шателя с различными значениями звукового давле:ния и времени
прихода, вызванными экранирующим действием головы. Если
вместо гро м коговорителей использовать г9ловные телефоны, то
звуковой сигнал на входе каждого уха слушателя формируется
только от одного стер еофонического канала ; т; е. наруш9-ются за­
· данные при з аписи усло в ия воспр о изведения. Как следствие это-
го при прослушивании возникают • искажения · типа локализации
звуковых источников внутри головы. По-видимому, лри -воспроиз­
ведении стандартной фонограммы через головные телефоны не­
обходимо приблизиться к условиям прослушивания в реальном
звуковом поле . 1 Для этого на _ входе каждого уха с.11уша1 еля необ­
ходимо обеспечить наличие стереофонl):ческих сигналов обоих ка- "
налов с соответс т вующими значен и ям и зву~ового давления и вре­
мени прихода. Технически · это просто выполнить путем перекрест­
ного смешивания электрических сигналов с-rереофонич.еских кана-
лов с предварительной коррекцией этих сигналов по а м плитуде и
фазе.
•
Определим тр ебуемы е р а зличи я звуковых давлений и времен
прихода звук овых сигнал ов ua входах ушей GJ:Iушателя, вызван­
ные экранирующи м д ействием голо~ы в реальном звуковом поле.
При достаточном удалении источн и ка синусоидального звукового
сигнала (r/л;;), _10, где r-.: расстояние до источник1 звука, 'А --
50

длина волны) звуковое поле в окрестности головы считаем плос­
ким. Тогда звуковое давление в заданной точке поверхн,ости голо­
вы
p(i) = Re[pei(2"1t _+ФJ] . Re(p)
(1)
.и
В · этой же точке свободного пространства при отсутствии :Головъr
Ро(t)=Re [р0/ 2"ft] _ Re(р0),
(2)
1·де p(t), . p0 (t) - амплитуды звуковых давлений;
f - частота колебания исто_чника звука;
t-: - время распространения: звука;
Ф - фазовая задержка, вызванная наличием
.
голо- •
вы.
Отношение комплексных компонентов {1) к (2) называют ди- _
фракщюнным отношением ,- для определещrя которого применяют
принцип Гюйгенса-Френедя [7, . 8]. С учетом дифракци·и звуковой
волны на шаре, моделирующем, в первом приближений, голову
слушателя, дифракционное отношение может быть представлено
в виде ряда сферических волн
•
Р·_
рiФ_(л)2}:
00
2т+1
•
•
• ·i(vm- т")
-
-
-
е - -- ---Рт'(-соsср)е
2
,
Ро --Ро
·
27t г
•
Dm
m=O
(3)
-а
значения параметров Dm и v т определяются и~ выражений
Dmcosvm= 2п/+~ v4~_[m Nm:-- +( _
2
;,.)+(m+ l)N(!l +
++(2:г_)], •
Dmsinvm= · 2 m1
+ 1 V/.•[(m+ l)lm+2(
2:г)-тlт(2:г)] , (4)
где Рт(z\, lт(z), Nт(z)-функции Лежандра, Б(~сселя Нейма ­
_на т-го порядка от аргумента z, сс;от­
ветственно;
л - длина волны;
r - рас стояние до источника звука.
Рассчитывая отношение значений (3) для левого и правого
уха, определяем бинауральные различия звуковых давлений и
группового времени задержки от ч~стоты
А(f)=Re( .Рлевое· eiФ),
.
Рправое
дФ
'trp (f}=---
д2тr..f
При расчете угол ориентации источника
±30° относительно направления ориентации, ·
(о)
звука выбирался
что соответствует
51

направлениям на громкоговорители в двухканальной стереофони­
ческой системе. Расстояние до источника звука зс::.давалось рав­
нь1м 3 м. Диаметр головы принимался равным 19,5 см, угловые
положения ушей в горизонтальной плоскости относительно на­
правления ориентации слушателя составляли 100° .. 260Q. Количе­
ство членов ряда (3) ограничивалось 20, так как учет следующих
'
!(f).d5
01.-..._L___J__
_ ,__
_,__ ....L - _- -'--'-'
0,1 0.2 0,4
!2
4
!О f, кГ!l
Рис. . 1 . Зависимость ISинауральных раз­
личий звукового давления от . частоты
пяти членов вызвал относительное изменение результатов не более
2 %. На рис. 1• (сплошная линия) приведены результаты расчета
бинауральных различий звукового давления, а на рис. 2 - зна­
чения группового времени. задержки.
Рис. 2. Значения · группового времени
задержки
Для об.еспечения требуемых бинауральных 1 раз.;шчпй при про­
слушивании с помощью го·ловных телефонов стан,11,арт.1-tой с1ерео ­
фонической фонограммы была собрана установка, функциональ­
ная схема которой приведена на рис. 3. Каждый · из стереофониче­
ских сигналов левого и правого каналов поступал с выхода маг­
нитофона на головной телефон своего канала и при включении
тумблера П через цепь коррекции подмешивался в другой I<анал.
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и групповое время
задержки каждой из цепей коррекции регулировались под расчет-
52

3,
ные значения и приведены соответственно на рис. 1 и 2 (пунктир­
ные линии).
Вариант электрической схемы цепи коррекции приведен на
рис. 4. Широкополосный фазовый сдвиг создается- rз двух последо­
вательно соединенных фазовращателях, собранных на операцион­
ных усилителях серии 140. Требуемая форма АЧХ обеспечивается
RС - фильтром па входе корректирующей цепи.
271(
---:-r- -
!
,..1"
..!.~
(7)-
,......,.
LIJ
1
__
J, __
Рис. 3. Функциональная схема установки для
экспериментальных исследований: ,
1 - стереофонический ма~ ·иитофои; "2, 3 -
·
цепь коррекции; 4, 9 - суммирующий усили-
·
тель; 6, 7 - слушатель
r---,.--------------<+б,JB
Г-'Г""------:------+---+----< -5,3 В
iООк
!ООк
2,7к
Рис. 4. Электрическая схе м а , цепи коррекции
Субъективно-статистические испытания разработанного • маке­
та проводились методом сравнения со стереофонической систе­
мой без коррекции и смешивания сигналов (тумблер П выклю­
чен), Испытания проводились с 46 слушателями, u.то, в соответ­
ствии с известной методикой расчета количества эксгертов [9],
53

..
должно обеспе.чить погрешность измерений ± 12 % с достоверно­
стью о;9. Более 76% слушателей предпоgли систему с коррекцией
и смешиванием канальных сигналов. При этом отмечалось значи­
тельное ослабление эффекта локализации внутри головы при · ис­
пощ,зовании разработанного макета. В некоторой С'iепени затруд­
нялась локализация звуковых источников вне гоЛ(JВЫ, , в направ­
лении середины J)редполагаемой ба·зы и близких -к нему, т. е. су­
ществовал «провал» в середине базы. В то же вреv~:я движущиеся
источники звук·а, напри м ер, проходящий по линии базы поезд,
. удовлетворительно
локализовались вне головы"'по всей линии ба­
зы. Ощущение на_пр а вления на источники звука улучшилось под
уг11ами ± 30°, соответствующими положениями громкоговорителей
,в стандартной д вухканальной стереофоничес!\ОЙ системе .
. :Корре~щия
и перекрестное смешивание' сигналов _ стереопары в
соответствии с расчетньrми значениями улучшают стереоэффект и
уменьшают искажения при прослушивании на головные телефоны
стереофонической фонограммы, созданной для прослушивания че ­
рез громкоговорители. Цепь коррекции и устройство сложения-для
каждого стереоканала •целесообразно включать на ьыходе стерео­
фонического магни1.офона . При использовании бинауральной фо­
нограммы, . изготовленной с применением , акустического макета
головы, необходимость в _ коррекции и перекрестном смешивании
стер~офонических сигналов сохр~няется:; если акустические харак - . 1
теристики применяемого макета головы значительно отличаются
от реальных.
_
•
' Таким образом, перспективность применения бинауральной пе ­
редачи программ · звукового вещаНJ:IЯ в салонах транспортных ,
средств очевидна.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фурдуев В. В . Ст~реофония и многоканальные звуковые системы.
М.: Энергия, 1973.
2.' Р1аttе_ •Н. J.,
L а w s Р. Technische РгоЬ!еше beim Einsatz kopfbezo -
gener stereofoner , Obertгagungsveriahren . - Rundfunktechnische Mitteilungen,
197-8, J. 22; н. 1, s. 22-27.
_
3. С кл я Р.- О в В. Е. Стереофонические головные телефонв1 и их _примене -
ние. М.: Энергия, 1977.
.
4.F1ugгаth J. М., W_o1fе В. N. The Effectiveness•of •Selected
Earшuff - Type Hearing Protectors. -
Sound a'nd Vi.Ьration, 1971, V. 5, N 5,
р. 25-27.
5.Кuh1 ·w.,
Р I а n ' t z R. Kopfbezogene Stereophonie _und andeгe Arten
der Scha!Шbertragung iш Vergleich шit dеш Naturlichen Horen - Rundfunktech -
nische Mitteilungen, 1975, J. 19, Н. 3, S. 120 -132 .
.
6. S с h о n е Р. Zur Nutzung des Realisierungsspielrauшs in dег kopfbeza-
genen Steгeofonie.-:- Rundfunktechn1sche Mitteilungen, _1980, _J. 24, Н . 1, 'S. 1- 11.
7. Мог s е Ph. М. • Vibгation and Sound. -
New York: Мс Gra\ч - Hill Book
Сошраnу, 1948.
.
8. Б л а_у эр т И. Пространст_венный слух/Пер. _ с нем. М.: Энергия, 1979.
9. А скин аз и Г. Б. МетоД1ш:а математической обработки результатов
эксп·ертиз. - В кн.: Исследование заметности искажений в радиовещательных ка­
налах: Информ. • сборник/Пед ред. Горона И . Е. М.: Связьиздат, 1959, с. 105-
120.
•
_Ст ать я
поступила в· ноябре 1981 года
54

ТЕХ Н ОЛОГИЯ И МАТЕ Р ИАЛЫ
УДК 62 1.378.325 : 621.3 .029.676
Канд. физ.-мат. наук В. Л. l(анцырев
СОВРЕМЕ ННЫ Е И СТОЧНИКИ МЯГКОГ О
РЕНТГЕНОВСК ОГО И З .1УЧ Е НИЯ
И ОСОБЕННОСТИ ИСП°'ЛЪЗОВАНИЯ .
ПЛАЗМЕННЫ Х ИСТ О ЧНИКОВ В РЕ'НТГЕНОЛИТОГ РА ФИ И
Рассматриваются осн овные · требования 1, источникам мягкого •
рентгеновс;ш~:о излучения (МРИ) для -ре н тгено л нтогр а фии. Проео­
дится сравнительный анализ современ ных источ н и ко в МРИ. . Опи­
сываются особенности рентгенол итогра.ф и и с плаз 11_енными источни-
ками МРИ .
•
Одной из основных проблем рентгенолитографю1 является раз ­
работка эффективных источников мягко го рептге но н с,-сого излуче~
ния (МРИ) с длиной BOJJHЫ от 0,3-0,4 до 4-5 н м . .Л.1Р И обеспечи­
вает минимальные дифракционные и скаже ния п р и передаче изо­
бражения рентгеношаблона .на рентг е но рез исr . Про б ег фотоэлект­
ронов, образующи х ся 13 ре з исте под действи е111 МРИ, не превосхо­
дит 0,05-0,2 мкм, поэто м у искаж е ния и зо бр аж ения, связанные с
эт и м эффектом, также незначит ел ьны [1, 2]. П оскольку толщина
маскирующего матери а ла рентге н ошаблона fie м ож€т превышать
(по технологически м соображения м ) 0,5- 1 :м км и маскирующий
слой слабо поглощает изл у чение обьiчных рентгеновских трубок
(л < 0,2 - 0,3 нм) [3], для получения высокой контрастности · изо ­
б ра жения рентгеношаблона на резисте необходим) использовать
•
МРИ. ·
•
С п ектр источника МРИ . дол ж ен быть та к соглае,ован со · спект­
ром поглощения основы рентгеношаблона ; чтобы по·'лощение МРИ
в ма-rериале рентгеношаблона рыло минимал ь ным. Д)1я обеспече­
ния вьiсокоточного совмещения рентгеношаблона ·н подложки с
рез11стом необходимо, чтобы коэффициент термического расшире­
ния (КТР) подложки был р авен КТР рентгеношаблона, т. е. мате­
риал подложки и р·ентгеношаблона долж ен быт ь сщп:наковым.
В н астоящее время прим е няются р е нтгеношабл о ны иs кремния и
органических пленок (лавсан, полиимид и др.), КТР которых мо-
5кет быть близок к КТР кремн ия [4]. О р гани ч еские Dентгеношабло­
ны с мембраной толщиной 1- 3 мкм хорошо пропускают.МРИ в диа-
-
55

пазоне л< 1,0- 1,5 нм, а кремниевые- в области 0,65< л< 1,0--
1,5 нм и л<О,5 нм (в области О,5<л<О,65 нм расrтоложен К - ска­
чок поглощения кремния). - Область пропускания vентгеношабло ­
нов из GaAs, InP, GaP и других материалов оптоэлектроники
л< 0,5 - 0,7 нм [5-]. При этом для л~О , 6 - 0,7 нм пр ·)пускание мае-
!,О
<ь 0,8
::::1
:i::
';;, О,б
<:.,
::::,,
t::::
<::,
~ 0,4
о,2
4
d)
----,..___
(j
8
/0-
о)
• !lропускание МРИ :
а - маскирующим слоем из золота толщиной 0,4 мкм; 6 -
мем бранами рентгеношаблонив из: '
1 - кремния толщиной 2 мкм; 2 - лавсана толщи н о й
3 мкм; 3 - GaAs тqлщиной 1 мкм (в области 0,9-1,1 нм
пр11ведены уср~дненные данные)
кирующих материалов рентгеношаблонов (Ir, Au , U) толщиной
0,2 - 1 мкм довольно высокое (см . рисуно1⁄4) [6], поэтому получение
ко нтр а стного изображения ' рентгеношаблона возможно, если мак­
симум спектраль_ной интенсивности источника МРИ р асполагает -
56
·,

ся в области 0,3-0,4 <:л<О,6 нм или л>О. 7-0,8 нм. Таким обра­
. зом,
требования к спектру источника МРИ для рентгенолитогра­
фии во многом определяются выбором материалов основы рентге­
ношаблона тт маскттрующего слоя.
Источник МРИ для рентгенолитографии , во-пеовых, должен
быть достаточно мощным и обеспечивать за приемлемое время
экспонирование рентгенорезистов, чувствительность которых в на­
стоящее время составляет 1о-з_10- 1 Дж/см 2 [7].
Во-вторьiх, он долже}! обеспечи .iзать _минимальное полутеневое
размытие изображения рентген<?шаблона на рентгенорезисте п.ри
величине зазора резист-:- шаблон 10-30 мкм. Н::~личие зазора
вызвано технологическими требованиями промышленной рентгено­
литографии .
В качестве источников МРИ в рентгею;>Литографии могут~ при­
меняться рентгеновские трубки, источники синхротронного излуче­
ния (синхротронные ускорители электронов и накопительные
электронные кольца) , электроразрядные установки с разрядом
типа «z-пинч» («малоиндуктивная вакуум·ная искр;:~» и «плазмен­
ный фокус»), лазерно-плазменный источник.
В рентгеновских трубках МРИ обр·азуется при взаимодействии
пучка ускоренных электронов с твердой мишенью [81. Спектр МРИ
рентгеновской трубки состоит из двух компонент: непрерывной
(тормозной сгiектр) и линейчатой (характеристический спектр).
Наибольшей мощностью обладают устройства с вращающимся ох­
лаждаемым анодом. Коэффициент преобразования энергии элек­
тронного пучка в МРИ в таких трубках обычно не превышает
10- 3
-
10- 20/0 . Максимум интенсивности спектра ощ•еделяется ма-
териалом анода и прил оженным напряжение11. .
•
Синхротронное излучение испускается •сгустками электронов
при их движении по кольцевой орбите синхротрона ИJJИ накопите­
ля электронов и имеет непрерывный спектр [9] . МРИ испускается
в основном в плоскости орбиты электронов. Расход11мость МРИ в
плоск0сти, перпендикулярной плоскости орбиты, 10- 3
-
10- 1 рад.
В настоящее время накопители электронов являются самыми мощ­
ными источниками МРИ. Однако современные накоп и тели громозд­
ки и имею-r: высокую стоимость. · Максимум ин генсивности МРИ в
них определяется энергией электронов и, как , правило, лежит в
области л> 1,0 нм .
В электроразрядны х- установках МРИ испусs:ается горячей
плазмой высоковольтного малоиндуктивно го разрядч (в виде плаз ­
менного шнура) между электродами, находящимися в вакууме
или в газе под небольшим давлением [10 , 11]. Длина шнура в не­
сколько раз больше его диаметра. Значительная доля МРИ . ис-
. пускается
малоразмерной (I0 - 1
-l 0 - 2 мм) горячей областью шну­
ра (плазменной точкой) . Локалйзация этой области меняется в
пределах плазменного шнура от разряда к разряду. Коэффициент
преобразования электрической энергии, запасенной в конденсатор ­
ной батар~е установки , в мягкое рентгеновское · излучение может
57

достигать нескольких процентов (для л< 1,0-1,5 нм) [12]. Спектр
МРИ электроразрядных устз.новок включает в себя _ характеристи,
ческое и тормозное . излучение · ма-тер иала анодного . электр,ода,
а также неп-рер ьrвное и , линейчатое излучение многозарядных
ионов · горячей плазмы высоковольтного разряда .
Лазерно-плазменный источник --СЛПИ) МРИ - это устройство
на основе лазерной плазмы , . которая возникает нr.1 поверхности
твердотельной ми ш ени, находящейся в вакууме, под действие!'4.
мощного лазерного импульса, сф.окусированного в пятно малого .
размера [13-15]. Спектр МРИ лазерной плазмы состоит из непре­
рывной компоненты, котора я образуется при рассеянии или захва ­
_те свободных :Электронов на мно го зарядных ионах ш1азмы, и ли­
нейчатой компоненты, возникающей при п.ереходах электронов вну ­
три возбужда.~мых ионов. Максиму.м интенсивностп МРИ (при
ллотности потока лазерного излучения на мишени q)> 10 12 -
10 13 Вт/см 2 ) лежит в области спектра /\,= 1,0-: --1,5 !В! [13] . Коэффи­
циент преобразования энергии лазерного импульса в МРИ дости-
. гает 0,1-10%~в области длин волн 1,2-1,5 нм (14-16].
Характеристики разщrчных -источников МРИ для . диапазона
Е,<в =0,5-2 к.эВ приведены в таблице [15]. Сопоставление источ­
ников МРИ выполнено по тем параметр ам, которыР- представляют
наибольший интерес с точки зрения практического использования _
источ-ников . Под рабочим расстоянием от источниr<а понимается
рассГО5fНИе, на которое моSкно приблизить к нему объfкт, подвер ­
гающийся облучению, без его повреждения,. или минимальное рас- •
стояние, определяемое конструкт ивными особенностями п сточника .
По каж_дому параметру приведены усредненные значения для дан­
ньго вида ист'очника, а значения экспозиции - .: : . максимально до­
стижимые в настоящее время. Наибольшие значе ния экспозиции
для плазменных источников МРИ относятся· к мощным экспери ­
ментальным установкам, на которых возможна засветка рентге ­
норезистов за один импульс.
Дан_ные таблицы пока зы вают, что ЛПИ МРИ и электрораз­
рядные . установки имеют определенные преимущест ва перед рент -
•геновскими трубками. Для лазерной пла змы характерно · сочета ­
ние большой мощносттт и малого размера источник;: МРИ _ с хоро ­
ш_ей воспроизводимостью положения излучающей области источ ­
ника от импульса к импульсу и малой длительностью импульса.
Имеется возможность управления спектром этого излучения (за
счет смены мишеней, вариации инт е нсивности лазr;рноrо излуче ­
ния на мишени, примен е ния специальных систем фильтрации
МРИ). Преимуществом источника МРИ на основе лазерной п.лаз ­
мы является ни зки й рабочий вaкyy.ti,r в камере и с1оч1-ш ка , ко то­
рый обеспечивается форвакуумными насосами.
Спектр МРИ лазерной плазмы при q= 1012 -1014 Вт/см2 не
сопровождается сколько-нибудь интенсивной компонентой жестr<о ­
го рентгена. Интенсивность МРИ превосходит. интн1сив ност ь же­
. - С1:кого
рентгена на 3-5 порядков [16]. Э1;им ЛПИ МРИ существен -
58

ел
<D
Источники
МРИ
Рентгеновские
трубки
Асточники синхро_-
тронного излуче-
ния
Электроразрядные
установ~и (оцен-
ки)
ппи тверд отель'-
ный лазер
- Средняя
максималь-
ная мощ- .
ность, Вт
10-1
-1
'
JO2-JQ3
1-5
1
Рабочее
Частота ра с стоя-
Дщ1тельность следования
ние от
импульса, с
импульсов,
источни-
с-1
ка, см
-
-
>JO- 2O
.-
1
1
>10-10 _19-9 . 106 - [0~
103
1
>JO-8 -\O- -: -7
\0 - 2-)01
>10
>JO-9-1O -s
10-2 - -101
'>5
1- воспро-
'
Экспозиция на
изводи-
рабочем рас• Размер из- М9СТЬ , вакуум в
стоянии за 1 с, 1лучающей положе- источнике,
Дж
области, мм ния об- мм рт. ст.
см2
л -асти,
мм
1'
1
!О-•-10- 3
1-5
-
10-6
10- 1
~-- 1
1
1
10-7-10-9
'
1о-з_5.10- 2
·10-2-5
1-5
101-10-5
J
I
10-3- 5-10-2
3-IU
-
2-1
10-2
10-1 - 10-2
\,

но отличается от электроразрядных установок, в которых разряд
происходит при напряжении между электродами в деся-тки : кило­
вольт и в спектре которых обязательно присутст вует интенсивное
жесткое рентгеновское излучение.
в электроразрядном источнике отсутствует такое промежуточ­
ное звено, как лазер . Поэтому коэффициент преобразования элек ­
трической энергии в МРИ у электроразрядных устr,новок выше,
чем у ЛПИ МРИ. Однако рабочее расстояние у этv.х источников
должно быть больше, чем у источника МРИ на основе лазерной
плазмы, что может привести к уменьшению "плотноС'!И потока МРИ
на облучаемом · объекте и к увеличению времени достижения не­
обходимой экспозиционной дозы. Увеличение рабочего расстояния
вызвано двумя факторами. Во-первых, плазыа электроразрядных
установок испускает мощные потоки ионов и нейтральных частиц,
особенно в направлении оси плазменного шнура [17]. Интенсив­
ность этих поток0в выше интенсивности потоков от лазерной плаз­
мы, поэтому они могут вызвать поврежде_ние облучаемых объектов.
Во , вторых, для рентгенолитографических источниксв МРИ' важно
получение минимальньго углового раз~ера излучающей области
источника, видимой от облучаемого объекта, что позволяет обес­
печить минимальное полутеневое размытие изображения рентге­
ношаблона на резисте. Эффективный размер излучающей области
у электроразрядных установок несколько больше, чем у ЛПИ
МРИ. Таким образом, для реализации преимущества · электрораз­
рядных установок перед ЛПИ МРИ (более высокий кпд ) необхо­
димо выполнение целого ряда физико-технических исследований.
Особенности рентгенолитографии с плазменными источниками
МРИ (ЛПИ и типа «z-пинч») связаны с такими свойсгвами этих
источников, как малый · размер излучающей областн («точечность»
источника), интенсивное распыление м--атериал_а мише~ти в ЛПИ
МРИ и материала электродов в источниках ти·па «z - пинч», ч_исто
мягкий спектр ЛПИ МРИ и смешанный (состоящий из· жесткой и
мягкой комп_оненты) спектр источника . типа «z - пинч».
Малый размер излучающей области источников (мене·е 0,1 -
1 мм) позволяет расположить рентгеношаблон на расстоянии
5-10 см. При этом максиJу1альный размер области rеометрической
полутею1, возникающей по краям изображения рентгеношаблона, ~
составит менее О, 1 мкм, . если принять величину' зазора между
рентгеношаблоном и пластиной с резистом 5-10 мкм. (Зазор не­
обходим для сохранения хрупкого и дорогостоящего рентгеf!ошаб ­
лона при работе с неидеально плоскими подложками с рентге н о ­
резистом).
Дифракцио нн ые ограничения на реально д остижимое разреше­
ние в рентге нолитографии с «точечными» источниками МРИ про -
•анализированы в [lb]. Излучение <~точечного,» ис_точника МРИ ха ­
рактеризуется вь.rсокой пространственной когерентностью. Кон­
траст рентгеношаблона не может qыть очень большим и -уменьшает­
ся с переходом в коротковолновую область спектра МРИ (напри-
60

мер, контраст шаблона с маскирующим слоем из залога толщиной
0,3 мкм составляет 56 при л=1,33 нм, 8.при л=О,99 нм ·и сни­
жается до 2 при л = О,54 нм). Все это приводит к тому, что уровень
дифракционных искажений при переносе изображения · с такого
рентгеношаблона с помощью _ МРИ «точечного» источника может
быть значительным. · Поэтому в бесконтактной рент-генолитогра ­
фии с «точечными» источниками МРИ максимальное разрешение
составит 0,2 -:- 0,3 мкм. Проблема защить~ . рентгеношаблона от ·
распыленного материала мишен_и · или электродов плазменных
источников МРИ может быть решена с помощью использования
прозрачных для МРИ фильтров, например, из бериллиевой и алю- _
миниевой фольги толщиной 2-10 мкм - или из тонких (1-5 мкм)
органических пленок (лавсан, полиимид) [19, 20]. Должна быть
предусмотрена возможность замены запыленных участков фильт-
ров.
'-
·
Защитные фильтры вызывают дополнительс1ое ослабление МРИ
истсчников. Спектр 'лпи МРИ хорошо СОГЛqсуется , <., областью
пропускания тонких бериJ1ли.евых, алюминиевых н органических
защитных фильтров и кремниевых и органических рентгеношаб­
лонов. При размещении рентгеношаблона и подложки с рентгено­
резистом вне вакуумной ,камеры излучение лазерной плазмы до­
вольно трудно вывести из вакуумной камеры ЛПИ МРИ. Это выз­
вано сложностью создания тонкого, xopoшGJ пропускающего МРИ
(в области л< 1,0-1,5 нм) и вакуумплотного окна достаточно
большого диамs:тра (более 5-10 мм). Поэтому достоинства ЛПИ
МРИ лучше реализуются при экспонировании реятгенорезистов
вакууме.
Источники МРИ типа <<z-пинч» могут иметь спектр с макси­
мумом интенсивности в области л< 0,5-1,0 нм (источник «z-пинч»
с импульсным газовым напуском). Это позволяет предположить,
что установки типа «z-пинч», наряду с экспонированием через
кремниевые и органические шаблоны, найдут при'v!енение при экс­
понировании рентгенорезистов через тонкие бериллиевые, ашоми­
ниевые и органические защитные фильтры и рентгРношаблоны из
матеvиалов типа GaAs. GaP, InP и других материqлов оптоэлек­
троники. МРИ источника типа <,z-пинт1» легко вывести из \Закуум­
ной камеры, так как пропускание относительно толстых и щ:,ич- -
~ ных бериллиевых и органических пленок в области л<О,5-1,0 нм
составляет 30-90% [19, 20], что вполне приемлемо для промь:ш­
ленных целей. Спектр этих источников может быть приведен в со - ,
,
ответствие с областью пропускания защитного фидьтра и рентге­
ношаблона за счет подбора материала электродов (устройство ти­
па «маJ1оинду1'tтивная вакуумная искра» - «Микропинч») или со­
става . газа в разрядной камере источника («плазменный фокус»
или «Микропинч» с импульсным напуском газа) [11, 21, 22]. Для
использования источников типа «z - пинч» в промышленной рентге­
нолитографии потребуется увеличить воспроизводимость положе­
ния излучающей области в пространстве от _импульса к импульсу
61

(наf!рИмер, за счет стабилизации области разряда с помощью га­
зовой струи [11]), а также добиться уменьшения интенсивности же­
сткого рентген-0вского излучения (л<О,2 нм) по сравнению с МРИ
и обеспечить работу источника в частотном режиме О, 1-1 Гц.
Спектральные особенности плазменных источников МРИ · тре ­
буют создания специализированны.х ·рентгенорезистов с максиму­
мом чувствительности в области О,5"-1,5 нм. Таким образом, для
наиболее эффективного применения в рентгенолитографии плаз-
. менных
источников МРИ необходимо проведение цикла работ, ос­
новные из которых связаны с оrt·тимивацией всех э i1ементов рент­
генолитографической установки с целью получения минимального
времени экспозиции рентгенорезистов и наилучшего разрешения .
*
*
*
Наряду с исследованиями по рентгенолитографпи с использо­
ванием рентгеновских трубок и источников синхроrр6нного излу- -
чения [23, 24] в посл.едние годы начаты эксперименты -по примене­
нию для этих целей ЛПИ МРИ [25, 26]. Основой р::1.бот в этом на­
правлении было изучение лазерной плазмы как исто.ч!iика МРИ
[13 - 16, 27, 28]. В частности, были определены оптимальные мате­
риалы лазерных мишеней"'l15, 16, 27- 29]. Первые опыты по рент­
генолитографии с ЛПИ МРИ [25, 26, 30] показали, что при исполь­
зовании мо1дных · экспериментальных лазеров н-а неодимовом
стекле возможно получение изображений рентгеношаблонов на
рентгенорезистах за 1- - 2 импульса лазера . Получено разрешение .
0,3-0,5 мкм. Применение для целей рентгено,литоrрафии совре­
менных промышленных лазеров нереально, так как для1 засветки
резистов необходимо,_ как минимум, несколько десятков импуль­
сов лазера, следующих с интервалом в 1-2 мин (суммарное вре- ·
мя более 10 мин) [i5, 30]. в· тоже время, засветка рентгенорезиста ,
[25, 26] может быть достигнута в результате серии импульсов срав­
нительно маломощного промышленного лазера, обладающего
большой частотой следо~ания импульсов. Оценки, выполненные на
основании экспериментальных данных [15, 28], показывают, что при
-
использовании в качестве такого лазера установки типа NT- 1500
,(фирма ILS, Франция), имеющей энергию импуль 1~а 1-1,5 Дж,
длительность импульса 10-15 нс, частоту следованщ1 импульсов_
30 Гц [31], нремя экспонирования негативных рентгенорезистов чув­
ствительностью 5- 10 мДж/см 2 может достигать нескольких де­
сятков секунд (для комбинации защитный фильтр -:- рентгенос
шаблон · с областью пропускания MP}i л< 1,6-1,8 нм или л< 1, 1-
1,2 нм и при расстоянии между резистом и лазерной плазмой
5 см). Лазерное излучение должно быть сфокусировано на ми­
шень так, чтобы плотность потока на мишени составляла более
5-10 13 Вт/см 2 . Такое время экспозиции вполне приемлемо для рент-
генолитографических установок.
•
62

Дальнеfiшие работы ho опт•имйзации ЛПИ МРИ, разработка 1:1.
применение новых типов мощных лазеров, развитие исследован~й
по плазменным источникам МРИ типа «Микропинч» позволят,
очевидно, создать источники МРИ, удовлетворяющие требованиям
промышленной · технологии рентгенолитографии.
ЛИТЕРАТУРА
1.Sреагs D.L.,
S1111t11 Н.I. -
Electгon-. Lett. 1972, v . 8, N 4, р. 102-
106.
2.Sреагs D. L.,
Smit!1 Н. I.-,--- Solid State Technol" 1972, v. 15, N 7,
р . 21-27.
3. С ан д стрем А . Э. Источники рентгеновского излучения. -- В кн.:. Рент­
геновские лучи/Пер с англ. под ред. Блохина М . А. М.: Иностранная литерату-
ра, 1960, ч. 2. .
•
.
4. Н ughеs Fink R. С.-,-Electroпics, 1978, v. 51, N_23,- р. 99-[06.
5. Таблицы полных массовых коэффициентов ослабления характеристическо­
го рентгеновского излученип. (Методические рекомендации). Л.: Изд-во НПО
«Буревестник», 1978.
_
J_
6. Н:еukе R. I"·•
W11itе R.,
LundЬеrg В.- J. Appl, - Phys.,
1957,
V. 28, N 1, р. 98-105.
.
.
7.ТауIог G.N. -
Solid State -тechnol., 1980, N 5, р. 73-80.
8.Соsslеtt V. Е., Niхоn W. С. - Х-гау microscopy. Caшbridge Uni-
veгsito Press" 1960.
9. Я к ljмен ко М. Н. - Успехи физических наук, 1974, т. 114, вып. 1, с. 55-
66.
.
_
.
.
10. К:ороп Е. Д., Мейеров _ ич ' Б. Э., Сидельни· ков Ю. В.,
Сухоруков С. Т.-Успехи физических наук, 1979, т. 120, сып . 1, с. 87-112 .
1 Семен о в О. Г. Препринт ФИАН No 42, М:, 1979.
.
12. Вихрев в.в., ИваноВ. в.в., Кошелев К.i!. ПрепринтИАЭ
им . И. В. Курчатова No 3359/6. М., 1980.
13.Бойко В.А,. Крохин.О.Н., С1(лизков Г. В.-Тр'--ФИАН,
1974, т. 16, с. 186-228.
-
.14.Ма11оzzi Р. J.,
Ерstеin Н.М., Jung R. G. et а!.Fundamen-
tal and Applied Laser Physics. : Proc . Estahaп Symp . . New-Yoтk, Willey,.
1973,
р. 65-85 .
_
••
15 . К ан ц ы ре в В. Л. Э1(спери1\Iентальное исследование лазерной -плазмы
как источника мягко го рентгеновского излучения: Дне . .. .кан,'\ . физ.-мат. наук.
М., МИФИ, 1980, 145 с.'
~
16.GliЬегt К.М., Апthеs J.Р., Gusiпо\V М.А. et а!.-,-J.Appl.
P.l1ys. 1980, v . 51, N 3, р. 1449-1451 .
•
•
17.Быковский Ю:А., Лагода В.В., Шерозия Г.А. - Письма
в Ж.ЭТФ, 1979, т. _ 30, с. 489-491.
18. Ни кит ин А. В. - Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника .
1980, вып. 6,' с . 67-73.
.
19. Боге н П. Рентгеновская диагностика плазмы. - В кн.: Методы ис­
следовыiия плазмы/Под ред. Лохте -Хольтгревана В. М. М.: Мир, 1971, с. 331-
371.
'
-
20.Ваеssсuс Е., Fеdег R.,
Sрi11еr Е., Тораli:an, У. - Solid
State Teclшol., 1976, v. 19, N 9, р . 55- 58.
21. Col1e11 L.,
Feldmann: U.,
Swartz М., Under\vood J. Н.­
-
J. Opt. Soc. Amer., 1969, v. 58, N 6, р. 843-847.
22.ВuгkhаItеr Р. G.,
Shilо11 J.,
Fishеr А., Со,vаn R.D. -
J. Appl. Pl1ys., 1979, v. 50 , N 7, р. 4532-4550.
•
23. Лавр и щ· е в В. П. - Электронная промышленность, 1979, вып. 7, с. 3-5 .
24. Sulli,van Р. А., Мс , Соу J. H . -J. Vac. Sti. Techndl., 1975, У.с12,
N 6, р. 1325.-1331.
.
25. Быковский Ю. А., · К:анцы .р~в В. Л., Каплун 3. Ф. и др , ­
Элек'J'.!)онн~я технш(а. Сер. Г. Электроника СВЧ. 1979, No 1, с. 84-86.
63

\
26.Nаgе1 D.У., Ресkеrаr М.С., Whit1осk•R. R. et al. -
Elect-
ron. Lett .. 1978, v. 24, р. 781-782.
27. ВIеасh R. О., NаgеI D. J.-,-- J .Арр!. Phys., 1978, v. 49, р. 3832-
3841.
28. Ба.сов Н. Г.,
Быковский Ю. А., Виноградов А. В.
и др. - Препринт ФИАН J\io 251. М., 1981.
29.Ананьии О.Б., Бь1ковский Ю.А., К:анцырев В.;:r.идр. -
Квантовая электроника, 1977, т. 4, No 5, с. 965-969 .
30.NаgеI D.У., Мс Маhоп У.М., WhitIосk R..R. etа!.- Уар.
J. App l . Pys., 1978, v. 17, Suppl. 17-2, р. 472-475.
31 . Рябов С. Г., Торопкин Г . И., . Усольцев И. Ф. Приборьf
квантовой электр6нttки. М.: Советское радио, 1976, с . 60-62.
_Статья поступила в декабре 1981 года
Удк 621 .3.049.77.002.72
Канд. техн. наук В. С. Цымбалюк,
инж . С. А. Варламов .
АВТОМАТИЗАЦИЯ МОНТАЖА МИК:РО<;БОРОI( АППАРАТУРЫ
СРЕДСТВ СВЯЗИ
Рассматривается проблема автоматизации сборочных процессов
производства микросборок для аппаратуры средств связи четверто­
го поколения. ·
Расширяющееся производство микросборок и использование их
практически в любой радиоэлектронной аппаратуре стнмулирует
создание технологических процессов сборки, допускающих авто­
мати_зацию производства и обеспечивающих повышение надежно­
сти и выхода годН!:?IХ изделий [1] .
·на современном этапе сборка остается одной из самых слож­
ных и дорогостоящих операций в .технологическом цикпе изготов ­
ления микросборок. Трудоемкость сборочно-монтажных работ со­
ставляет 60-с-70% от . общей трудоемкости изготовления микросбо­
рок . Поэтому в настоящее время ведется интенсивная работа, на­
правленная на автоматизацию сборочных процессоF и снижение
их трудоемкости. Ведущие зарубежные фирмы особен-но большое
внимание уделяют автоматизированным сборочным линиям, поз­
воляющим монтировать навесные компоненты с помощью устано­
вочных головок · и использовать групповую пайку компонентов
расплавлением припоя .
Анализ отечественного и зарубежного опыта показьшает, - что
автоматизировать производство микросборо к возможно только при
наличи!l соответствующей элементной базы, которая отвечала бы
с_ледующим основным требованиям автоматизации: •
•
корпуса компонентов должны иметь прямоугольную или квад­
ратную форму и быть максимально унифицированы .и сведены к
единому унифицированному ряду;
•
компоненты должны иметь предпочтительно жесткие планар­
ные выводы;
должна быть обеспечена возможность групповой пайки комtю­
нентов.
64
,,

Конструктивное исполнение электронных компонентов, исполь­
зуемых в настоящее время, не дает возможности автоматизиро­
вать трудоемкие сборочно-монтажные операции. Для автомати­
зации этого прЬцесса необходимо разработать и выпустить такие
компоненты, ·которые _отвечали бы требованиям автоматизации •
установки компонентов на подложки и присоединения выводов к
контактным площадкам, а также создать высокопроизводительное
автоматизированное оборудование, которое работало бы на этой
элементной базе.
•
Решение второй задачи в значительной степени зависlт от ус­
пешного решения первой, особенно в части активных элементов .
Таким образом, при пе'реходе на новую элементную базу _целе­
сообразно использовать электронные элементы в следующем .кон-
структивном исполнении [2]: •
•
керqмические конденсаторы типа К 10-17 (рис. 1); .
.
транзисторы и диоды в корпусах типа «SOT-23» (рис. 2, а),
«SOT-89» (рис. 2, б), «ТО-92» (рис. 3) и «ТО-220» (рис. 4);
аналоговые ИМС в миниатюрных пластмассовых корпусах ти-
па «SO» (рис. 5); .
_
элементы с осевыми выводами (рис. 6);
цифровые ИМС в керамических кристаллоносителях.
Такое конструктивное исполнение позволяет не 'l'Олько автома­
тизировать сборочно-монтажное произ~з-одство гибридных микро- •
сборок, но _ и в 4-6 раз снизить трудоемкость их пзготовления и
значительно увеличить объем производства микросборок на одних
и тех же производственных площадях без увеличения трудовых
ресурсов.
.
.
.
•
•
Анализ показывает, что для и·зготовления микросборок апп_а- ~
ратуры средств связи чет_вертого поколения пот~ебуется . более
40 типов комnонентов. Из общего количества применяемых компо­
нентов в производстве микросборок 75 % падает на элементы в
корпусах типа «SOT-23»; керамические кристаллоносители и ке­
рамические ко:нденсаторы типа К 10-17. Поэтому _в настоящее вре­
мя уделяется большое внимани€ созданию элементов в корпусах
• типа «SOT-23» и керамических кристаллоносителях. К онденсато­
ры типа К 10-17 уже выпускаются серийно .
Анализируя совреме1щую деятельность ведущих зарубежных
~ фирм по изготовлению высокопроизводительного оборудования,
можно сделцть вывод, что в последние годы резко у величился вы­
пуск не отдельных единиц оборудования, ' а полностью автоматизи­
рованных линий для производства микросборок.
Так, фирма Centra]ab (США) выпустила J1инию для производ-
- ства
гибридных _ микросборок. На этой· линии осуществлi!ется тра­
фаретная . печать, вжигание, подгонка, лужение, испытания и за­
щипюе покрытие подJ1ожек [3].
Фирма CIТ-AJcateJ - (Франция) выпустила полностью 'автомати­
зированную ,линию для. производства тонкопленочных гибридных
микросборок с тонкопленоч1-iыми резисторами, наносимыми рас -
5__:_355
65

Рис . 1. Керамические конденсаторы типа К 1Q.17
а)
_
б)
Рис. 2. Корпуса типа:
•а - SOT-23; б - SOT-89
Рис. 3. К9рпус типа ТО-92
Р-ис. 4. Корпус типа ТО-220
"~~Ш)~
Рис. 5. Корпуса типа S0-14 и S0-8
65

nылением, и припаиваемыми дискретными компонентами. Произ•
водительность линии 200 модулей в час [3].
_
Для изготовления толстопленочных микросбороЕ фирма Thom-
s6n CSF (Франция) выпускает автоматизированную линию замк ­
нутого технологического цикла с производительностью 3 млн. мик­
росборок в год. Комплекс занимает площадь 1350 м~, его обслужи-
. вает 214 чел. [4].
"
~ -:--r :-,,. •·-s
Jr-..---- _ , . ._ ,1191:
Рис. 6. Элементы с осевыми выводами
Фирма Culшsay Eleetric (Япония) выпустила линию для @б а­
рочных работ, которая выпо_лняе:г в автоматическом режиме сле­
дующие · операции: -нанесение лудящей пасты. установка навес~ых
• компонентов, пайка компонен:wв. Производительность линии 300
микросборок в час [5].
•
Ведущей фирмой по поставке автоматизированного оборудова­
ния для сборочно 0 монтажных работ является Pierr Во!! (Швейца- .
рия) [6].
•
Для производства микросборок небольшими паргиями и с
большой номенклатурой предназначен автомат «АР-44», устанав - ·_
ливающий компоненты на подложку. То.чность установки компо­
нентов составляет ± 0,003 дюйма, производителыiисть аппарата
4500 компонентов в ч_ас. Компоненты устанавливаются на подлож­
ку, закрепленную на подвижном координатном столике, положе­
ние которого задается - по програ мме, записанной на перфоленте,
или ручным - набором координат. ~
-
•
.
Для крупносерийного производства .м-икросборо1,. выпускается
автоматизированная установка размещения • компонентов · на под­
ложку «СР-15». Она одновременно с помощью установочных голо-.
вок может устанавливать 15 различных_ -компонентов, производи­
тельность ее - 15000 компонентов в gac. Точность r~озициони.рова­
ния компонентов составляет ± 0,075 мм. Установка «СР -15» рабо-
тает с подложками размером до 80 Х 80 мм.
-
Фирма Dage Pгecima International (Англия) пр f:длагает авто- ·
матическую установку «MPS-100» для сборки микросборок не­
большими партиям·и. Данная модель может устанавлив<1ть ·до 300
различных типов компонентов, -производительность ее _ З600 компо­
нентов в ч~с. Точность установки компонентов составляет\
± 0,003 дюйма [7]. •
В последнее время на международном рынке появилась авто­
матизированная лини.я сборки комuонеытов гибридных схем фир­
мы AUR'EL (Италия) для крупносерийного производства . По ря·
ду технических характеристик она существенно отличается от луч­
ших зарубежных аналогов таких фирм, как CIТ -'Alcatel и Pierr
Boll.
67

:Во-первых, на линии фирмы AUR'EL можно устанавливать
на подложку 32 различных компонента. Ни одна из известных
•линий такой возможности не дает. Так, установка СР-15 фирмы
Pierr Boll позволяет устанавливать только 15 комп о неюов, линия
Cukusay Electric - 1О.
•
Во-вторых, на сборочной линии фирмы AUR'EL подложки про­
ходят за единый цикл такие технологические операции, как нане­
сение припайной пасты, установка компонентов, армирование под­
ложек выводами, пайка компонентов в печи; вс е они выполняют­
ся автоматически. Фирма Pierr Boll на каждую из этих операций
предлагает отдельные установки, из которых единую . технологиче­
скую линию собрать невозможно, так как отсутств,, ет устройство
сопряжеuия между ними . Фирма Culшsay Electгic предлагает ли­
нию, в которой все сборочные технологичес к ие опt:рации также
объединены в единый рабочий цикл , но на ней можч о производить
сборку лишь на подложках, имеющих ширину 10 мм , и е е произво­
дительность уступает линии фирмы AUR'EL.
В - третьих, линия очень проста в управлении и обслуживании,
так как не имеет сложных программf!ы х устройств и процессорно­
r:-о управления. Для эксплуатации этой линии не треруются высо­
коквалифицированные инженеры-электронщики, как для обслу­
живания, напрщмер, линий фирм CIТ-Alcatel и Pierr Roll; пере­
стройку линии могут провести техники-нала дчики за 30 - 40 ми -
нут. -
-
Автоматизированная сборочная линия фирмы AUR'EL выпус­
-кается в двух вариантах: один позволяет монтировать на подлож ­
ку 25 различных компонентов , другой - · 32·.
Производительность обеих линий одинакова : 500 микросхем
в час.
На линии можно собирать следующие компоненты :
керамические конденсаторы типа К 10-17;
транзист0ры в к9рпусах SOT-23, SOT-89, ТО-92 , 126, 220; .
интегральные схемы в корпусах S0-8, S0-10, S0-14, S0-16,
а также типа «DIP»;
элементы на ленте с осевыми выво,дами.
На линии можно собирать компоненты на подло ж ка х , имеющих
минимальные размеры (12,ОХ24,О) ±0,15 мм , макс и мальные ­
.
(50,8Х72,6) ±0,15 мм и толщину от 0,6 до 2 мм .
Точность установки компонентов ± 30 м км. По сле ~и з гот овления
пленочной части керамические подложки укладьшаются в спе ­
циальные кассеты, вмещающие 450-500 шт. З ат ем з агр уз очные
кассеты помещаются в подъемник, и подло жк и с кюкд ым шагом:
транспортера выходят из кассет и укла дываются на первую по­
зицию линии сборки . В это время специ а л ь ный пневматич е ский
чувствительныfr элемент опознает присутствие подл ожки и заП,УС ­
кает транспортер, который перемещает е е на следуюIL,ие опера­
ции .
68

На первой позиции находится шелкотрафаретная машина мо­
дели . «С-105», которая наносит лудящую пасту на подложку. Ско­
рость движения головки регулируется от 5 до 120 мм/с, движение
обеспечивается пневматической • сиtте110й• (гидравлическим регу ­
лятором скорости). Длина хода _ печати 70-120 мм. Специальное
устройство позволяет ракелю развивать постоянное давление на
поверхность подложки . Технические характеристики трафаретной
машины «С-105» привед:ен~r ниже.
,
Производительность .
Поверхность· печати .
Ширина ракеля .
- Вращение
трафарета .
Регулировка движения по осям
15(:'J шт/tiас
80Х80 мм
80 мм
j
±50
25 мм
Далее подложка поступа-ет на позиции, tде с помощью головок
«PL-101» идет отбор и установка компонентов на поверхность под­
ложек . Электронные компоненты, которые должны собирать го~ •
ловки «I?L-101», поступают на головку из специальной кассетки
или непосредственно от вибраторов кассетки, загружаются при
помощи вибратора, установленного на стенде -отдельно на линии).
-
Головка «PL-101» имеет три движения: первое- в_ертикаль­
ное - используется для захвата вакуумной присосной компонен ­
та из кассеты · или из вибробункера; второе - вращение компонен­
та на угол от О до 270°; третье - перемещение от О до 70 мм в
положение укладки компонента на подложку.
Для сбора компонентов, имеющих плоскую и гладкую поверх­
ность в головке «PL-101» используется универсальная · вакуумная
присоска; для элементов неправильной формы на · ,ОЛ{)ВКУ монти­
руют микрозажим, который захватывает компонент механически.
В конце линии сборки находится -автомат армирования подложек
выводами типа «MAF-2C», который -позволяет присоединить выво­
ды к керамическим подложкам с одной или с двух противополож­
ных: сторон. (Фирма AUR'EL изготавливает также установки для
присqединения выводов к подложкам под углом 90° к их поверх­
ности). После присоединения выводов (они находятся в ленте)
идет их обрубка. Технические характеристики машины «МАГ-2С»
следующие:
Напряжение .
Шаг выводов .
Подача выводов:
минимальная
,максимальная .
.
Производительность --
Габ'аритные размеры .
220 В
2,5 и 2,54 мм·
2
32
1800 штук/ч
!ОООХЗОО:Х:400 мм
Далее подложки по транспортер-у попадают на вход печи пай­
ки мод. «RHP-1100», где происходит лай к~ электронных компонен­
тов в расп,1Iавленной лудящей пасте. В печи движется .11енtочный
транспортер, который изготовлен из специального стекловолокна,
пропитанного тефлоном. Ниже ленточного транспортера установ-
69

лены четыре горячих и одна охлаждающая плита. Технически е
х:арактеристики печи «RHP-1100» следующие:
Мощность .
-.
.
.
Максимальная температура:
питания.
горячего воздуха .
.
.
3 кВт
250°С
450°С
Точность контроля температуры
Скорость транспортерной ленты .
Ширина транспортерной ленты .
Габаритные размеры
.
±2°С
-.
..
0-1 м/мин
100мм·
1700Х400Х 1100 мм
Одним из существенных недостатков линий фирмы AUR'EL
является то, что они не позволяют проводить замеры ~ходных и
выходных электрических параметров электронных компонентов и
микросборок. Однако, несмотря на это, применение таких линий
существенно снижает трудоемкость изготовления мик-росборок.
*
*
*·
Как показывает опыт серийного производства мнкросбЬрок дл'я
аппаратуры средств связи ведущих зарубежных фирм, для изго­
товления микросборок н~большими партиями с большой номен­
клатурой целесо9бразно применять автом~атизированные установ­
ки типа «MPS-100» и «АР-44», а для крупносерийного производст­
ва- - линии типа «СР-15» и автоматизированные .пинии фирмы
AUR'EL. Использование их позволит снизить трудоемкость изго­
товления микросборок с 3-4 до 0,4-0,5 чел/ч, что при серийном •
производстве даст большой экономический эффект.
ЛИТЕРАТУРА
!. Радиоэлектроника • за рубежом, 1978, No 1, с. 8.
2. Компоненты пленочных _схем . Каталог
.
фирмы Simens (ФРГ). Мюнхен,
1980.
•
З. Гибридная технология в век б"t)льших интегральных схем. ·_ Электроника,
1976, No 15, с. 44-45.
4. Каталог фирмы Thomson CSF (Франция), 1979.
5. Каталог фирмы Cukusay Electric (Япония), 1978.
6. Рекламный проспект фирмы Brown- (США), 1981.
7. Рекламный проспект фирмы Dage Precima International --(-Aнrлия), 1981.
,
'
'
Статья поступила в де1.абре 1981 года

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА
,Удк 621.382 8 037 .005
• Канд. техн. наук В. Ф. Ламекин
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МИКРОСХ.ЕМОТЕХНИl(И
КОМПЛЕКСОВ СРЕДСТВ СВЯЗИ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
И з лагают ся · принципы микросхемотехники как _ инструмента соз­
д а ния ра д иоэл е ктронной аппаратуры на основе интегральных схем .
Характерными чертами современной микроэлектроники явля­
ются применение групповых техНО?JОгических пропессов, интегра­
ция функций, компонентов и процессов, использование различных
форм схемной, технологической и конструктивной 11збьпочности .
Развитие микрозлектроники осуществляется в основном по пу­
ти интеграции . технологических процессов, компонентов на крис­
талле, схемных функций, физической интегр.ации (в функциональ­
ных изделиях), а также интеграции методов проектирования (ис- .
пользование типовых _схемных конфигураций и стандартных ИС в
сочета.нии с автоматизацией прqQессов проектирования и разра-
бот!{И документации). /
-
••
Микросхемотехника . максимально
- повыtпает
эффективность·
средств u технологических процессов создания аппаратуры на ос­
нове интеграции информации по электронике, технологии и систе-
мотехнике.
\
Микросхемотехника предоставляет разработчикам высокоэф­
, фективные архитектурные и технологические решения; новые сред­
ств_§! производства, проектирования и контроля, новые методы обес­
печения надежности средств связи. -
Основные принципы микросхемотехники следующие :
Системный ·подход - основной принщш микро_схемотехники .
Он включает :
повышение автономности средств связи . путем перенесения
з начительного объема задач стационарных систем связи в комп -
.леке
средств связи (КСС) подвижных объектов (ПО) с . целью
упрощещ~я связей в системах и повышения надеж~юсти их функ-.
ционирования: В состав КСС ПО входят средства внутренней свя­
з и, ра д-иосредства , аппаратура документирования, внешних про­
вод ны х линий связи, телекодовая аппаратура, датчики, блоки
хранения и обработки информации и т. д.;
71

нарl;!щивание объема функций, которые выполняют програм ­
мные устройства управления, обрабо~:ки информации и диагности­
ки на основе бортовых микро-ЭВМ, организующих работу КСС
ПО·
•
;даптацию архитектуры КСС к возможностям БИС с целью
повышения1 информационной производительности и эффективнос­
ти работы системы путем отбора технических средств по призна­
ку совместимости с принципами реализации микросхемотехники
(например, магистральная форма организации разлиgных уров ­
ней цифровой структуры, обеспечивающая наращив1емость вычис ­
лительных средств , автономность периферийных микроконтролле­
ров, стандарт!{зация функциональных блоков системы, програм-
мное , управление). .
.
Принцип схемотехнической совместимости обеспr~чивает •рацио ­
нализацию процесса проектирования и позволяет р:о.сширить воз­
можности и области применения ИС. Это достигае·1 ся следующи-
ми способами; •
использование регулярных схемотехнических структур, основой
которых является двухканальная схемная конфигурация;
включение в большинство современных ИС (ДУ, ОУ, КН, СН,
АП, ЦАП, АЦП, ФАПЧ, УНЧ, УВЧ, УПЧ, ШИУ, ЭСЛ) диффе­
ренциального каскада, работающего в широком диапазоне частот
(от постоянного тока до СВЧ), температур, питаю1цих напряже­
ний, синфазных сигналов и в любо .м современном 3лементном ба­
зисе;
введение избыточности активных элементов, которая обесqечи ­
вает минимизацию количества и суммарной величины пассивных
элементов за счет непосредственных связей между каскадами,.... ~к ­
тивных нагрузок, совw~ещения схемотехнических функций на од ­
ни~ и тех же каскадах ,,(например, схем сдвига уровня и усиления,
а-ктивJюЙ нагрузки и усиле!fИЯ и т. п.), двухполярных источников
питания;
согласованность характеристик элементов, реализуемых груп­
повой технологией, которая приводит к повышению температур ­
ной и режимной стабильности, умен.ьшению погрешное,ти обработ­
ки сигнала, повЬrшеш1ю помехоустойчивости и позволяет созда ­
вать многоканальные ИС (например, сдвоенные и счетверенные
ОУ,КН,АПит.п.);
заимствование схемных решений для аналоговых ИС из циф­
ровых, и наоборот. Например, применение ДУ в ЭСЛ-логике; двух­
тактных выходных каскадов и схем с ОБ в ТТЛ - J:Тогике, много ­
эмиттерных и многоколлекторных транзисторов в ОУ, КН, СН;
элементов инжекцищшой логики в АЦ\1 и ЦАП, схемах сбора дан-
ных.
.
Принцип конструктивной совместимости подразумевает, вр-пер­
вых, совм.естимость по типоразмерам корпусов, шагу и располо ,
жению выводов для ИС и БИС стандартных серий; во-вторых, ис ­
пол ь з ование в аналоговых • и цифровых ИС многоэмfптерных и
72

многоколлекторных транзисторов,
супербэ:га. - транзисторов,
комплементарных транзисторов, малосигнальных и мощных тран­
зисторов, а также транзисторов, рабqтающих в микрорежиме и
функционально - интегрированных элементов (напрш,ер, I,РЛ-схем,
ПЗС-схем, совмещенных базовых областей транзисторов и высо­
коомных резистов, эмиттерных областей трнзисторов и низкоом­
ных резисторов и т. п.); в-третьих, заимствование конструктивно­
технологических решений из цифровых ИС- в аналосовые, и наобо­
рот (например, И 2Л-структуры, ПЗС-струкчры, К-МОП-структу-
рыит.д.).
.
•
Принциn!J,_ электричес1шй совместимости соответствует:
унификация уровней логических сигналов · цифровых ИС, по­
тенциалов входных и выходных цепей аналоговых ИС (ОУ, АП),
уровней и потенциалов аналого - цифровых ИС (КН, АЦП, ЦАП),
адресов выводов ИС, обеспечивающая переход от · одного поколе­
ния к другому; _
универсализация ИС (например, функциональнfJе назначение
и параметры ОУ определяются внешними цепями обратной связи,
АП используется для реализации как радиотехничеоких, матема­
тических, так и управляющих функций и т. п.);
интеграция функций в одном кристалле, т. е. со щщше много­
функциональных ИС: ФАПЧ; УПЧЗ, УПЧИ, АМ-радиотрактов,
ЧМ~радиотрактов, микро-ЭВМ;
_
совмещение аналоговых и цифровых схем в одном кристалле,
т. е. создание аналого-цифровых ИС: ЦАП, АЦП, КН, аналоговых
микроттроцессоров;
•
.
цифризация ИС - перенос центра тяжести обработки информа­
ции с аналоговых цепей на цифровые, например, создание анало­
говых микропроцессоров, устройств обработки данных и т. п.
Принцип информационной совместимости предпс.,лагает исполь­
зование единых способов: представления информации, управления
и организации управляющих слов, обмена информацией, синхро­
низации, программирования функций.
Принцип иерархической совместимости понимае--rся как совме­
стимость · стандартных сери,й ИС различного уро1ия интеграции
В ОДНОМ КСС ПО.
Принцип физической совместимости означает со<:~мещение элек­
, тронных и квантовых механизмов обработки инфор'v1ации _в одном
кристалле (например, оптоэлектронные ИС, интегральная оптика,
БИС ПЗУ с оптической записью и стиранием инфор_мацни и· т. п.).
Принцип причинного подхода к обеспечению надежности
средств связи реализуется всей системой ·средств, образующих ар­
хитектуру, базовую технологию изготовления и контроля ИС (на­
пример, резервирование ИС, трактов, систем; встрJенная ~ащита
входных и выходных цепей, цепей питания и т. п.). •
Принцип схемотехнического обеспечения, куда в х од ят · инструк­
ции по аппаратурному использованию ИС, контроJ1ю, программи­
рованию и моделированию, алгоритмы анащ_IЗа и синтеза, выра-
73

ботки контрольных тестов, позволяет существ.енно снизить трудо­
емкость проектирования МЭА.
Принцип адаптации схемотехнической интегращш к математи ­
ческому моделированию минимизирует объем логического анализа
и рационализирует аналитические методы синтеза и оптимизации,
комплексно использует технические средства ми-кроэлектроники
при п-роектировании и реализации систем связи практической сте- -
пени сложности. В качестве современного инструмента автомати - •
зации проектирования используются, например, ма~,ромодели, ил=
люст.рирующие принцип адаптации.
Реализация принципов микросхемотехники показывает, что, •в
отличие от традицИОI:!НОЙ транзисторной схемотехники аналоговых
и цифровых устройств, в микросхемотехнике четко прослежива­
ются _ особенности интегральной технологии: согласованность ха­
рактеристик элементов при групповых методах изготовления, их
электрическая совместимость, универсальность применения, регу­
лярность структур, избыточность по активным элементам, взаим ­
ное проникновение идей реализации элементов аналоговых и циф­
ровых ИС. Поэтому важно сформулировать эти принципы на этапе
создания к.се по четвертого и пятого поколений с целью приме -
. нения
их · в процессе проектирования, а также клаLсификации и
адаптациu новых идей п9 мере создания техноло гических процес -
-
сов, элементов, материалов и автоматизированных средств пр·оек­
тирования и контроля .
ЛИТЕРАТУРА
\
Але к се н к о А. Г. Основы микросхемотехiiШШ. :М.: Сов. радио, 1977.
Статья поступила в апреле 1982 года
УДК: 621.395.61 .01
К:андидаты техн. наук Г. Н. Котович,
В. Ф. Ламекин, инженеры А. Б. Бучацкий,
Г. С. Ст_анке
РАСЧЕТ СТРУКТУРЫ КОДЕКА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЕГО
В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ
Рассматриваются вопросы оптимизации структуры делыа-кодека
•
с инерционным компандцрованием с точки зрения технологичности
11 а ппаратурных затрат при требуемом качестве преобразования сиг­
нала.
Проблемы построе1шя цифровых систем связи !-ia основе дель­
та-модуляции (ДМ) в настоящее время интенс/шно раqрабатыва­
ются в СССР и за рубежом . Применение . ДМ по сравнению с . им ­
п ульсно-кодовой модуляцией (ИК:М) при обесп~чении 0дного и
того же качества свя з и должно обуславливаться экономическими
факторами. Экономичность и качественные ха_рактеристики циф-
74

ровых систем связи в значительной степени зависят от видов при ­
меняемых кодеков, которые при ДМ являются и11дивидуальным
оборудованием. Поэтому задача реализации кодека в интегральном
. исполнении · с целью установки его в абонентском аппарате явля :
ется первостепенной.
Основная трудность при ее решении сводится к вь1бору сгрук­
туры кодека, которая, с одной стороны, должна удовле,ворять
требуемому качеству преобразования сигналов, и с другой - тех-
нологичности изготовления.
.
-В · настоящее время известно несколько разновидностей ДМ и,
по ·крайней мере, 100-200 различных вариантов структурных· схем
кодеков и их модификаций. В состветствии с рекомендациями [1,
2], для преобразования ре1IевыХ: tигналов . наиболее целесообраз ­
но использовать кодеки с инерционным компандированием, в ко­
торых сигнал управления шагом квантования · формируется про­
порциьнально производной входного сигнала. На,ибо.лее полные
исследования различных качественных показателей данного типа
. кодеков
проведены в работах [З-6]. Тем не менее задача выбора
структурной схемы кодека.., даже для ограниченного класса коде­
ков, нуждается в конкретизации с целью выбора · оптимальной
структуры цепи компанидирования, обеспечивающr.й наилучшие
качественные показатели. Качество аналого - цифрового преобразо­
вания, в первую очередь, зависит от эффективности работы цепи
компандирования, критерием оценки которой целесообразно выб­
рать тактовую частоту fс, связанную со структурньщи параметра-
ми кодека и качественными характеристиками _разговорного трак­
та следующ·им соотношением [7]:
-
з ---
· --.
/
Л --.
[ [Рс/Рквlmiп/ОЛ/ .
./с= VЛ [Рс/Ркв]' V 1 + р V 0,038
'
(1)
где • Л[Рс/Р,ш] - относительное • изменение отношения сигнал/
•
шум, зависящее· от · типа применяемой цепи -
компандирования;
f1 - параметр, учитывающий неидеальность интег­
ратора кодека;
f - частота входног6 гармонического сигнала;
[Рс/Р,<В ]шi п - отношение сигнал/шум, которое требуется обес­
печить кодеком;
Лf - полоса частот преобразуе мых входных сигналов .
В такой постановке задача опти;мизации цепи компандирова­
ния сводится к минимизации параметра _ ,ЛА = 10 lg Л[Р с/Р" 0 ]
(рис: 1) с сохранением защищенности сигна ла А не хуже A111 i 11
в
тр ебуемом дин-амическом диапазоне D , Теор_етически минимально
возможное значение Л[Рс / Р,ш]=l, т. е. ЛА=О. При этом тактовая
частота получается наименьшей . Ее численное зн<1.чение можно
получить из выражения ( 1), в кот0ром отношение ·сигнал/шум
[Pc /Pкв]min и динамический диапазон D считаются известным 'и - и
75

гостированы нормами МККТТ. Для разных типов кодеков величи­
на ~[Рс/Р" 0] получается различной. Так, при ЛДМ Л[Рс/Ркв] =
= [Ишах/Ишiп]2, поэтому ЛДМ требует высокой таrстовой частоты.
Для кодека с инерционным компандированием, который описан в
[8], Л[Рс/Ркв] = Ишах / Иш iп, где Ишах, Ишiп - эффективные значе­
ния синусоидального , сигнала на входе кодека. Еще более, низкие
значения ,Л[Рс/Р1ш] могут быть достигнуты при • формировании
A/j/j,
li min
Утах
У, rJo
Рис. 1. Изменение защищенности сигнала в
з ависимости от уровня входного гармоничес­
кого сигнала
сигнала управления шагом квантования (рис. 2) н· виде усилен­
ной разности меж:ду ljапряжением Vc на выходе слоr:ового фильт­
ра (СФ) и не~оторого постоянного ур~вня V 0 . Операцию вычита­
ния можно производить · цифровыми метод~ми путем уменьшен~я
V(t)
Vc
Рис . 2. Фушщиональп~я схема цепи
шrерционного компандирования .
'
числа символов в пачках [3-6] или путем уменьтuения длитель­
ности импульсов, воздействующих н~ СФ [5]. Е этом случае вычи­
татель В 1 строится на дискретных элементах интегральной микро­
схемотехники. При аналоговом вычитании используется линейный
вычитатель В2; реализуемый, как правило, на операционном уси-
76

лителе. При построении вычитателя $ 1 на 1-разрядном регистре
сдвига и схеме эквивалентности с одновременным использовани ­
ем вычитателя В 2 алгоритм работы ц еп и компандирования описы­
вается хорошо известным выражением [4]:
Vc= : [V(2lC)2-
·(l -2)2 -(l -2) arccos z2~/]
с=~v 1+(ш't)2
2V..
V=К(Vc -.- Vo),
(2)
где Vc - напряжение на выходе слогового фильтра;
Е - размах напряжения, управляющего слоговым фильтром;
С - амплитуда плотности ДМ сигнала, характеризующая за­
грузку кодека;
. И т - амплитуда входного гармонического сигнала;
V - 'размах напряжения, управляющего интегратором;
w - круговая частота;
1: - постоянная времени; •
К - коэффициент усиления в петле обратной связи;
VO ~ постоянное напряжение.
Решая систему уравнений (2) для двух случаев, подагая при
этом - в цепи компандирования наличие только одН,) ГО из вычита­
тедей, можно получить функциональную взаимосвязь между
Л[Р .JРкв] и параметрами цепи компандирования
(3)
где
Ь=Е_Vl+(w't)2 ,
7t
и
(4)
Выражение (3) соответствует l:=2, а выражение (4) соответ­
ствует VO = О . К:ак следует из полученных выражений, минимум
величины Л[Р с/Р,(8] достиг·ается в первом случае при увеличении
уровня напряжения и коэффициента усиления К, а во втором~
при увеличении разрядное-ти регистра сдвига l. Таким образом,
любой из исследуемых методов искусственного удержания рабочей
точки коде~а вблизи границы перегрузки в зада1шом динамичес­
ком диапазоне D (рис . 1, нижняя кривая) спqсобен обеспечить
близкую к максимально,й ·эффективность работы цепи компанди-
77

j)ования. Поэтому при выборе одного из них следует досtолнитель­
но учитывать такие · важные факторы,_ как стабильн,:,сть остаточно ­
го затухания, технологичность реализации кодека в интегральном
исполнении, аппаратурные затраты.
С точки зрения технологичности реализации кодека следует
отдать предпочтение дискретному вычитателю В 1 , тем б.оле€, что
выбирать регистр с разрядностью больше шести нецелесообразно,
так как выигр~:,1ш по уменьшеJtИЮ ,Л[Рс /Р, в J получается незначи -
тельный [5].
•
•
С точ-ки зрения аппаратурных затрат для достижения мини ­
мально возможного значения .Л[Р с/Р~; в] . и', соотвеТСТf:енно, тактовой
частоты, целесообразнее . использовать аналоговый '5ычитатель В2.
Стабильность остаточного 9 атухания обуславливается идентич­
ностью законов компрессии в кодере и · экспандирования в д~коде ­
ре. Под коэффициентом нестабильност_и ост·аточного затухания по­
нимают параметр
л--"- 20lg~ ,
.
Иg
(5)
где И k, Иg- напряжение на входе кодера ·и выходе декодера, со­
ответственно, между которыми существует следующая функцио-
,
и
'
нальная взаимосвязь: Иg = v: · Vg ( V" и V g-ур.овни ~ напряже- _
ний, управляющие интеграторами в кодере и декодере, . соответст~
· венно, стабиль_ность которых при использовании днскретноrо вы­
читателя В 1 обуславливается одинаковой разрядноr.тью регистров ·
и коэффициентов усиления усилителей в кодере и л;екодере, а при
аналоговом - вычитании - стабильностью ' коэффициентов усиле-
·ния и уровней вычитаемых напряжений V O) .
Обеспечить одинаковую разрядность регистров при изготовле ­
нии кодека нетрудно, поэтому в данном случае величина неста ­
бильности остаточного затухания получается малой. Во втором
случае требуется определить · допустимые значения отклонения
уровней V O в кодере и декодере в зависимости от заданной вели­
чинь1 л, Полагая 1= 2, из системы уравнений (2) можно получить
закон изменения напряжения, управлю()щего интегратором (см .
рис. 2):
•
V.=
-
k~о +V(k~оу+ьkит•
(7)
Тог-да коэффициент нестабильности остаточного затухания мож ­
но вычислить из следующего выражения:
+ _k_V_o_I( + V(-k_V_o_к ) 2 + Ь k Ит
л=20lg
2
2
-
k ~од + V_(_k_~_o_д_Y_· _+_b_k_Um .
(8)
78

Неизвестная величина коэффициента усилений в полученном вы­
ражении, _ вычисленная из системы уравнений (2), будет равна:
k= __V
_n
_1 ,_
ax__
Vсmax--Vo
(9)
гдеVсma,f и Vmax -
напряжения на выходах слогового фильтра и
АИМ, соответствующие верхней гра·шще динамического диапазо­
.на У шах (рис. -1). Если полагать, что ЛА2 = 5 дБ, D = 35 дБ, Amiп =
=30 дБ, Лf=З,4 кГц и f=800 Гц, то в соответствии с выражением
(1) fc =64 кГц. В соответствии с меJодикой расчега параметров
кодеков [7], получаем следующие з начения параметров для вычи -
тателей:
_
_ В1 - l=4, k=2,6;
В2 - Vo= 1,7 В, k=З,9 (при ЭТОМ Е=5 В, Vc 111~х ==3,2 В, Vшах=
=5,7 В). .
..
Полагая V0 ,JV0д = 1,01 (различие уровней со·огветствует 1% )·,
в соответствии с выражением (8) при Ит = 1 В получаем л= .
= \ 0,09 дБ, а при отлич~и уровней V0 на 10% л_ =-0,48 дБ, что
примерно соответствует нормам МККТТ . Обеспечить на практике
• различие уровней V O не хуже 10% можно сравните.1,ьно легко, ес-
1 ли уровень V0 получать с помощью делителя, применяя резисторы
с 5%-ной точностью . Однако при таком у меньшении Л[Рс/Р" в l
когда тактовая частота будет • стремиться к своему минимальн0,
возможному значению, для рассматриваемого примера fc ~il ,· =
=45 кГц коэффициент нестабильности остаточного затухания яе
будет укладываться в установленные нормы. Для рассматривае­
мых вычитателей нестабильность коэффициента li влияет пример­
но одинаково на нестабильность величины остаточного затухания.
Таким образом, при ' скорости передачи информации порядка
32 кбит с учетом технологичности изготовления кодека в интег­
ральном _ исполнении, стабильности остаточного затухания и ап­
паратурных затрат операцию вычитания в цепи ко~шандирования
более целесообразно выполнить с применением четырехразрядно­
го регистра и с·хемы эквивалентности. С переходом к минималь­
ным предельным скоростям передачи информацин в устройствах
связи длина регистра может превышать 10-~ 20 разрядов, что
ухудшает адаптацию кодека. В этом случае более цел е сообразно
применять аналоговое вычитание, обеспечивая, однако, стабилиза­
цию уровней и коэффициентов усиления в петле о5ратной связи
·кодера и декодера.
Качественные показатели кодеков при необходимости можно
улучшить, если к проблеме обеспечения отношения сигнал/шум не
-
хуже заданного подойти с другой стороньr. Как изв ~стно [2],
[Р/Р ]= l ,5U~,:f: .
(10)
скв_ _v2д/
.
Следовательно, для поддержания при заданной тактовой час-
79

тоте fc отношения [Р с/Р,в] близким к постоянном:; в широком
динамическом диапазоне · необходимо стабилизирОI~ать отношение
[Ит/У] . При аналоговом вычитании и l=2 из системы уравнений
(2)
•
~
bk
(11)
Из данного выражения следует, что достичь постоянства [Ит/V] в
бощ,шом диапазоне изменения И т можно; изменя!Т коэффициент
усиления пропорционально амплитуде входного сигнала . Для это­
го необходимо сформировать сигнал. управления коэффициентом
усиления масштабного усилителя в цепи компандирования, мето­
ды формирован,1я которого ; аналогичны . формированию сигнала
Vc (см. рис. 2). Введение масштабного усилителя с автомапiчес­
ки управляемым коэффициентом усиления позволит снизить тре-
. бования
к нестабильности уровней V0, однако аппаратурные за-
траты несколько возрастут.
,
Таким образом, на данном этапе развития дельта-модуляции
для стандартного телефонного канала целесообразно с-гроить ко­
деки с четырехразрядньiм р~гистром сдвига в цепи ком п андирова­
ния, рассчитанные на скорость передачи 32 кбит, а в дальнейшем,
по мере совершенствовани$! интегральной микросхемотехники, пе ­
реходить на ана_логовое вычитание с целью уменьu,-ения: тактовой
частоты с сохрщ1ением заданного качества разговорного тракта .
ЛИТЕРАТУРА
1. Венедиктов М. Д., Женевский Ю. П., Марков В. В., Эй­
д у с Г. С. Дельта - модуляция. Теория и применение. М. : СвРзь, 1976.
2. Ст ил Р. Принципы дельта - модуляuии . М . : Связь, • 1979.
3. Венедиктов М. Д., 3латкин Б. Ш. Линейные модели сигналов
ДМ и ДСМ с цифровым инерционным компандированием. - Техника средств
связи. Сер . Техника радиосвязи, 1978, вып. 1, с. 43-53 .
4. :К от о в и ч 1Г. Н., Ш ул ь га С. Н. Исследование цепи компандирова- •
ния в модеме с дельта - модуляцией. - В кн.: Исследование узлов и компонентов
радиотехнических устройств. Ри г а: Изд - во Риж . политехн. ин - та, 1979 ', вы п . 6,
с. 3- 15.
•
.,
5. К от о в и ч Г. Н., Ш ул ь га С. Н. ГГредельнь1е значения' качественных
показателей модемов с . инерционным компандированием. - В · кн .: Тез. док:т1.
всес. науч . -техн. семинара «Развитие, внедрение и эксплуатация средств связи» .
Рига, 1980, с. 47-48.
в: .:К от о в и ч Г . Н. Сопряжение хара~~теристик компрессии и экспандиро­
оония в· модем .е с дельта-модуляцией. - В кн. : Вопросы электродинамики и тео­
рии электронных схем. Рига: Изд-во Риж. политехн . ин-та, 1980, вып. 7, с. 74-80 .
7. Котович Г. Н., Станке Г..С. Методическиеука:;ания попроекти­
рованюо импульсных устройств и устройств дискретной автоматики в системах
свя зи с дельта-модуляцией для спец. 0702 и 0708. Рига: Изд-во Риж. политехн .
нн-та, 1979, ч. 1.
.
8. Шеи дер о в Р. И., Штейн В . М. Статист,ические характеристики те­
J1ефонньiх каналов с дельта-модул~цией и 1(омпа 1-iдированпем. - Электросвп~ь,
1974,,No12,с.15-21.
9. Трофим о в Б. Е. Дельта-модуляцнн в многоканальной связи. Л . :
И зд -во Лен ннгр. электротехн. ин-та свпзи, 1975.
С7:атья поступила в , декабре 1981 года -
80

УДК 621.395.61
'
Кандидаты техн. науl{ Г. Н. Котови'I,
8. Ф. Ламекин, инженеры А. Б. Бучацкий,
А. Н. Хохлов
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ДЕЛЬТА-КОДЕК ДЛЯ АППАРАТУРЫ СВЯЗИ
Описывается выбор структурной и электрическJй схемы дельта­
кодека. Показываются пути микроэлектронной реализации микро-
сборки дельта-кодека для аппаратуры связи .
•
В последнее десятилетие в большинстве техничссrш развитых
стран ведутся работы по дальнейшему развитию и усовершенство­
ванию систем многоканальной связи. С.оздаются, в частности, элек­
тронные коммутационные системы, которые переключают сигналы,
преобразованные в последовательные двоичные имr~ульсы. Подоб­
ное преобразование, реализуемое в системах импульсно 0 кодовой
модуляции (ИКМ) или дельта-модуляции (ДМ), должно быть
осуществлено с аналоговыми сигналами как внутри аппаратов
абонентов, так и во внешних периферийных устройств~tх.
Коммутационные системы, основанные на указанном принци­
пе, получили название интегральных и является существенной со­
ставной частью интегральной цифровой системы связи . Цифровые
системы связи имеют следующие преимущества перед аналого­
выми:
возможность минимизации м·ассы и длины кабt·)льной сети за
счет временного уплотнения;
✓возможность совместной передачи речевой информации и сиг-
налов управления по одной кабельной линии;
•
проектирование систем связи по заданной допустимой погреш­
ности;
высокая технологичность изготовления и повто~яемость функ­
циональных узлов;
отсутствие зависимости качества передачи от расстояния и то­
пологии сети;
возможность контроля работоспособности линии.
В цифровых устройствах, по сравнению с аналоговыми, приме­
няется, большее число электронных элементов, но при современ­
ной технологии это не играет решающей роли.
Преобразование аналоговых речевых . сигналоч в цифровую
форму б9лее целесообразно проюводить методом· ДМ, чем икм:,
по следующим прI:Iчинам:
ДМ-кодек при аналого-цифровом преобразоваюн1 одноканаль-
_ного сигнала имеет более экономичное устройство; "
индивидуальность ДМ оборудования исключает проблему обес­
печения высокого переходного затухания;
более простая структура цифрового ДМ сигнала (одноразряд­
ный код) упрощае_т обработку его в коммутационных центрах;
принятое для ИКМ отношение сигнал/шум 30~40 дБ при ДМ
может бЫ1;ь достигнуто при меньшей скорост!J ц11фрового сигнала;
б-'366
-81

ДМ обладает высокой устойчивостью по отношению к ошибкам
цифрового тракта.
•
Ниже, рассматривается конкретная реализация дельта-кодека в
гибридном интегральном исполнении.
На рис. 1 приведена функциональная схема дельта-кодер-а со
слоговым компандированием . Выбор ~хемы проводился · по мето­
дике и рекомендациям [4, 5] с оптимизацией по ми?имальной так-
то~ой частоте при заданн_ом соотношении сигнал/шум.
-
Рис. 1. Функциональная схема дельта-кодера со слоговым ком­
пандиjюванием
-
Кодер состоит из компаратора (К), четыр.ехразрядного регист-
ра сдвига (Рег), преобразователя полярности (Пр. п), интеграто­
ра (Инт) и цепи компандир ·ования. В цепь комщшдирования вхо­
дят схемы . совпадения (И 1, И2), схема объединения (ИЛИ), сло­
говый интегратор (СИ), сумматор (С), усилитель пост-оянного
тока (Ус) и амплитудно-импульсный модулятор (АИМ) . Для под­
держания устойчивости работы кодера в режиме хплостого хода.
В схему введен источник постоянного потенциала V0 , величина на­
пряжения которого · обуславливает начальный шаг квантования
3min . С целью уменьшения ассиметрии положитеш,ных и отрица­
тельных шагов !:3 кодере к нему подключена схема ко.vшенсации
шумов ёвободного канала, состоящая из схемы ИЗ., И4, ИЛИ, Ус.
На рис. 12 приведена функциональная схема дельта-декодера,
который ' обеспечивает возможноёть пользоваться услугами избира­
тельной и бесприоритетной конф_еренц-связи на 4 абонента при
ДМ со слоговым компандированием. Выбор структурной схемы
проводился по методике и рекомендациям [4, 5] . ••
•
• _ Одним из основных структурных узлов
группового декодера
является регистровое оборудование, включающее в ' себя 4 (по сте~
nени сжатия сигнала в кодере) рёгистра, содержащего · по 4 {чис­
ло абонентов . конференц:связи) . разряда . Схемы Иl, И2, ИЛИ
82
"

..
/
предназначены для формирования сйrнала управления слоговым
интегратором (СИ), а схемы ИЗ, И4 - для формирования сигна­
лов управления АИМ : Сигнал после преобразования АИМ, усиле­
ния fI преобразования полярности (Пр.п), превращается в импуль­
сы напряжения, под воздействием которых на ·инте •.раторе восста­
навливается напряжение полезного сигнала. В усилителях Ycl и
Ус2 корректируется усиление пропорционально числу участников
конференц-связи.
Рис. 2: Функциональная схема дельта-декодера с конференц-связью
Для реализации кодека в виде законченного функционального
узла выбрана . гибридная тоJiстопленочная технология. С целью
·обеспечения возможности обработки группового цифрового сигна­
ла конференц - связи со скоростью до 500 кбит/с цифровая часть ко­
дека и узел АИМ выполнены на К-МОП серии 765.
_ Бескорпусной
компаратор типа 521СА4 обладает достаточной
чувствительностью ( 1 мВ) и обес;печивает з. апас . кодера по быст­
родейств-ию для работы с сигналами более широкополосными,
чем 3000 Гц.
Преобразователь полярности,- работающий на основной интег­
ратор, должен обеспечить скорость нарастания: фронтов импуль­
сов напряжения порядка 10 В/мкс. Это условие об~спечивает , опе­
рационный усилитель 154УД1, не требующий внешней коррекции
и обладающий малой мощностью потребления от источников пи­
тания. Все аналоговые узлы кодека выполнены на операционных
усилителях типа Б154УД1. Конденсаторы , использованы типа
KI0-17-2B.
83

Проведены артикулsщионные испытания усилитель.:rоtо тракта
на словесную разборчивость с применением микроr,борки дельта­
кодека в акустическом шуме -1-10, 120 и 130 ' дБ на разных такто­
вых частотах . Результаты , измерений словесной разборчивости
( %) , усредненные по нескольким и;змерениям, приведены в таб-'
лице.
Разборчивость в тракте с . дельта-
Разборчи-
кодеком на тактовых частотах,
Уровень
вость в ,
кГц
шума, дБ
тракте без --. - --
1
,-
1·
кодека
-
64
32
24
16
\
80
98
98
98
98
98
-
110
98
98
98
98
98
120
98
96
96
96
97
-
- 130
92
92
90
94
92
По результа1.:ам испытаний можно сделать вывсд1 что по раз­
борчивости речи тракт с дельта-кодеком • удовлетв•')ряет второму
классу во всем диапазоне испытаний.
-
ЛИТЕРАТУРА .
!. ·Венедиктов М. Д., Жене ·вский io . п.; Марков В. В., · Эй­
д у с Г. С . Дельта-модуляция. Теория и применение . М.: Связь, 1976.
2. Ст ил Р, Принципьi делыаамодуляции. М.: Связь, 1979.
3.Котович Г. Н., Шульга
.
С. Н, Предельные значения качествен ­
ных показателей модемов с днерционным компандирЬванием . - В кн,: Тез . докл. •
Всес. науч.-технич, семинара «Развитие, внедрение и эксплуатация средств свя-
зи». Рига, 1980.
-
4. Котович Г. Н., Станке Г. С, Методические указания по проекти­
рованию импульсных устройств и устройств дискретной автоматики . в системах·
связи с дельта - модуляцией для спец, 0102 и 0708. Рига: Изд-во Рижского поли­
тех. · ин-та, 1979, Ч. 1.
S-. . Буча-цкий
А, Б., Котов· ич Г. Н., Ла~i екин В~ Ф., ~тан-
ке Г. С. Расчет структуры кодека для реализации его в интегра,1ьном испол ­
· нении. В настоящем сборнике, · с. 74-80,
Статья поступила в декабре 1981 года
УДК 621,3 .049.77.017.7
Канд. техн . нау.,: Н. П. Гапоненко
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ Р"ЕЖИМОВ . МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ
ТЕПЛОВЫХ JIИНИй
•Приводятся приближенная методика расчета нестационарных
тепловых режимов в обобщенной конструкции микроэлектронных_
тепловых линий и выражения для расчета перепадов при произволь­
ном и импуль~ном законе изменения мощности в источниках тепла.
Перспективным· направлением микроминиатюризации устройств
частотной селекции и - импульсных времяз·адающих - устройств яв-
-
ляются 1:_еплоэлектронные R-фильтры на основе и~ерционности
84
,,

..
процессов теплопередачи в интегральных схемах [1-3]. Для обес­
печения широкого динамического диапазона теплоэлектронных
устройств необходимо ц тепловых линиях, определяющих частот­
ную характеристику этих устройств, создавать зн-ачнтельные пере­
пады температуры [4]. В связи с ограниченно}! максимально допу-
•стимой температурой полупроводниковых приборов расчет неста­
ционарных · тепловых режимов тепловых линий приобретает осо-
бо важное значение..
•
-1
24
0
.
.
J
(1)
J)...
.:
12
,5
о)
Рис. 1. Полупроводниковые и гибридные тепловые
линии:
а, 6 - на теплопроводящей, в, ;; - на теплоизоли-
рующей подло"жке:
,,
1 - источник тепла; 2 - термочувствительный эле-
мент; 3 - изолирующий слой; 4 - кристалл; 5-
корпус; б - подложка гибридной микросхемы;
7.-1<лей; 8 .-
теплопроводящее тело
Большинство конструкций гибридных и полупроводниковых
тепловых линий [5~7] име~т сложную многослойную конструкцию
(рис. 1) - с локализованными источниками тепла и трехмерным
температурным полем. Поскольку при · конструирова1-1ии интеграль­
ных схем информация о конструкции радиоэлектронного блока
обычно отсутствует, то основной задаt~ей расчета теплового режи­
ма следует считать определение перепада.в температуры в ,элемен­
тах конструкции тепловой линии. Обобщенная конструкция для
расчета тепловых режимов микроэлектронных тепловых линий мо­
жет , быть представлена в виде трехслойной средь~ (рис. 2), процес­
сы теплопередачи в которой описываются системой уравнений:
85

д Т1- _1_!_!!_=О,
~1
.
дt
U=1,2,3)
EL
р(х, у)
(на S1)
дz
л, s;;
Т1 . Тн1,
(,на S2 , Sз)
(1)
д:Г1 _
дTf+l
л.Jaz-\+1-~ •
(на S2, Sз)
!...!.1_ -
-J Т3=О
дz
.
(на Sи)
где Л - лапласиан;
Т1 - температура j-го слоя;
'л1 и Y.J -: -- коэффициенты теплопроводности · и температуропровод­
ности мат~риалов j-го слоя; •
Р(х, у) - закон распределения мощности источника тепла;
l
Sн
Sи - площадь источника тепла;
•
v - коэффициент, учитывающий теплоотдачу с нижней по­
верхности Sи третьего слоя;
S1 - верхняя Щ)Верхность j-го слоя.
s,
1
2
·S2. \
!
1
3
.--\~~,_.;;_
___
______
___-------7 ~ ~::.,_ _, .1'-,
~-
'
/1//1
Рис. 2. Обобщенная конструкция
для расчета теплового режима теп­
/ ловых линий:
1 - источник тепла; 2- теплопро-
водящее
тело; 3 - изолирующий
.
слой; 4 - корпус
.
На боковых поверхностях об9бщенной конструкции заданы од­
нородные граничные условия второго рода. Решенне системы ( 1)
может быть получено т9лько в виде чрезвычайно J"ромоздких вы­
ражений . . При малых размерах источников т_епла . ряды в получае-
• ·мых решениях сходятся медленно, расчет теплового режима тре­
бует больших затрат машинного времени, поэтому представляет-
ся целесообразно~ разработка приблищеннь1х методов расчета пе- ~
репадов температуры.
При разработке приближенных методов расчета необходимо
учитывать, что тепловые процессы вблизи источников tеп:ла ма­
- лых размеров, расположенных в верхнем слое многослойной струк­
туры, протекают значительно быстрее, чем в нижних слоях. Рас­
чет перепадов температуры в этом слое может проводиться с по­
- мощью приближенных выражений, полученных аппроксимад]iей
р.асчетов на ЭВМ, распределений температуры в теплоизолирован-
ном слое [8, 9] .. Для определения максимальных температур эле­
ментов, расположенных на тепловой линии, необходимо к перепа­
дам температуры в верхнем слое доб"авить перепады температуры
86

на каждом из слоев многослойной конструкции интегральной схе­
мы и перепад температуры корпус - среда.
Уравнения для р3 счета этих перепадов могут быть получены
поочередным усреднением системы ( 1) по объемам слоев много­
слойной _структуры в порядке . увеличения постоянной времени.
Возможность такого подхода для нестационарных теттловых про­
цессов в многослойных стенках обоснована в [10]. Учет соотноше­
ний между коэффициентами теплопроводности и размерами слоев
многослойной структуры . (обычно малая толщина по сравнению с
остальными размерами этого слоя) в процессе усреднения позво­
ляет свести расчет перепадов на втором fI третьем слое к реше­
нию системы одномерных уравнений
••
д6- ·1 д6·
__
1_____1_ -о
дz2
-x,J дt -;-
'
(/=2, 3).
дВ1
ql-1
дВJ
r5z=--,, _-_-+Mja"t• (z=O),
.1
ej _:Q, (z =dj), .
где eJ - перепады температуры на j-ом слое;
qi - среднеобъемная плотность выделения тепла, приведен­
ная к j-ому слою;
j~2
M1 =л1-1d1-i/"A.1 x1-1+ ~ лт-Vтd1-~/'л1 V1-1x1 .
m=l
Решение системы (2) для скачка мощности в источнике тепла
имеет вид [11]:
е1= q1_1 dJiл1[(d1-z)/d1-
-'i 2Ljd11ехр(_:_ 'fn}F01) sin 'fnJ (dj - z)/dJ 1;
n=I
'fnJ [1J'f';/nJ + LJ/dJ + L1/d1J cos 'fnJ
где L1 =d1(MJxJ)- 1
'
F01 =х1 (t-i0 J/d; критерий Фурье;
t- время;
-
~ nJ - корни ·характеристического уравнения;
При z=O выражение (3) приобретает вид
(3)
~
()j :___ qi -1 dj {1- i 2L7exp (-'f;JFol) } ,
(4)
"J.
n=l 'f;j ['f;j + L1(L1 + 1)]
Результаты вычислений выражения (4) представлены на
рис. 3. Усреднение системы ( 1) по объему всех елеев приводит к
дифференциальному уравнению для расчета перепадов . темпера-
туры корпус-среда:
,
( "1V1dз i ".2V2dз
i dз) d6нс
i
() - ·qзdз
,---- т
-
--,'1 кс- -- '
лзVз-х.1
"зVз"t..2
"Х.з dt
"з
87

решение которого для ска11ка мощности имеет .вид
-
'
q3
'
'
0"с- --[1- е'хр(-LcFo3)],
"з~
,
.
где V j - объем j-го слоя;
0 кс - перепад температуры корпус-среда;
Lc = vd~ хзМ~1;
(5)
Мс= Мз+dзхз.
-----С помощью выражений (3)-(5) можно рассчитать изменение
температурь~ во времени в любой точке многослойной структуры
0,8
'
--- --
<::, ,,_ .,
4.. ~
... -~
i-
О,б
~~
.
-... L "i-
-~N~
"'
~
N
o::j
...,~
З-
1t:--. ;i ';i
O,ff
•
Рис. 3. График для расчета перепадов температуры при
скачке мощности в источнике тепла
при скачке мощности в источнике тепла, расположенного в тепло­
проводящем теле тепловой линии. Для трехслойной среды · измене­
ние температуры в области расположения источника тепла опре­
деляется выражением
вз-:

где ®1 ~ определяется
[8, 9].
з
Т1=~
-ei + екс•
i=l
(6)
с помощью выражений, приведенных в
Выражения для расчета температурь! в остальных слоях по­
луч_аются исключением из (6) перепадов температуры на предь_r­
дущих слоях. В режиме гармонического изменения мощности ис­
точ·щiка тепла выражения (4) и (5) принимают вид
q1_1d; tl11J dj. ---~-1_____
61=------
·1
"J
"fJ d1 __ 1+11 diL'j th1J d1
6 -с- ...!l.L _ __1
___
кс-
'1 Лз
где v; = i(f)/x1;
_
1+· 111d2 L-1·
33с
ro = 2л: - круговая частота.
-- (7)
(8)
Экспериментальная проверка приближенной методики расчета
для соотнош_ений коэффициентов тепл.опроводности, существую­
щих в конструкциях тепловых · линий, показа.Jlа, - что погрешность -
расчетов не превышает 10.% и достаточна для инженерных расче-
0тов, когда. теплофизические параметры · материалов конструктив­
ных ::Jлем..ентов корпусов интегральных схем' в основ_ном зада~тся
с малой точностью.
Выражения (6)- (8) в случае . использования аппарата ~пек­
трального анализа могут применяться для расчета тепловых ре­
жимов при произвольном законе изменения мощности источников
тепла в тепловоi-'! _линии . .В импульсном режиме с большой скваж­
ностью следования импульсов количеетво -гармоник сигнала, ко­
торые необходимо учитывать, значительно возрасrает, и расчет
целесообразно проводить суммированием переходных тепловых
характеристик разнополярньiх источников тепла в соответствии- с
законом изменения мощноsти. Для получения закона изменения
температуры в режиме периодического импульсного выделения
мощности уменьшения количества суммируемых переходных ха­
рактеристик значительно снижается, если рассматривается после- ·
довательность импульсов относительно средней мощности (рис. ;1-).
В этом случ~е первая переходная характеристика создается скач­
ком мощ~ости
Рн = Рт (Q-1)/Q,
(9)
·где рт - МаКСИмаль_ная МОЩНОСТЬ, Р!'!ССеиваем·ая ИСТОЧНИКQМ те­
пла в импульсе;
Q =,:0/tn - скважность последовательности импульсов;
т0 - период следования импульсов;
~-п - длительность импульса.

Остальные переходные характеристики создаются скачками
мощности Р 111 и - Р 111 (см. рис. 4). Среднее значеш-1е температуры
за период рассчитывается по стационарному режиму при выделе-
нии средней мощности в источнике, тепла
•
Ре = P111/Q.
(10)
Опыт суммирования переходных характеристик показал, что
уже во время второго периода посл ё~ включения последовательно ­
сти импульсов закон изменения температуры в источнике устана в ­
ливается (рис. 4) . Поэтому для определения закона изменения
о
.О
о
-Рт
fo
Тт
Т11
Те
о
~
..
V\
'
Та
То
-
/\/
.......
-
\
'-
Рис. 4. Временные диаграммы при
-
расчете перепадов температуры в ре-
•жиме • импульсного периодического
изменения мощности в источнике
тепла
температуры при установившемся импульСJIОМ выделе _нии мощнос­
ти в источнике тепла достаточно просуммировать стационарное
значение температуры, создараемое мощностью Р с, и четыре-пять
переходных характеристик независимо от длительности импульса .
Кроме того, во время второго и последующих импульсов величина
максимальной температуры изменяется по сравцению · с первым
90
/

импульсом незначительно. Следовательно, превьш,ение • средней
.температуры в режиме установившегося · периодичеLкого импульс­
ного изменения мощности источника тепла можно оценивать по -
переходной характеристике от включения мощности Р н
где Т и - значение темпера_туры, достигаемое за время действия
·импульса при импульсном периодиttеском изменени_и
мощности в источнике тепла· ; -
,
_
_
Те - . значение температуры при .выделении мощr1ости Ре в
• . стационарном режиме;
Т11 -
значение температуры, ДО(!:ТИrаемое за время 'tи после
включения в источн-ике тепла мощности -Р,,.
Переходной тепловой процесс при включении · последовательно~
сти импульсов рассчитывается суммированием переходной тепло­
вой характеристики от включения мощности Р -е и закона измене­
ния температуры при импульсном периодическом изменении мощ ­
ности в источнике тепла. Учитьiвая (9) и ( 10) можно показ;:1rь,
• что между температурой Т 11 и максимальным значением темпера­
-туры при выделении мощности Рт в стационарном режиме сущест-
вует соотношение
•
(11)
где Т т- значение температуры, достиг-аемое за ·время . 'tи после
включения в источнике тепла мощности Рт;
ТO-
значение температуры при стационарном выделении
МОЩНОСТИ Рт·
•·
-
Соотношение ( 11) представляет со_бой коэффициен·т возможно­
го. увеличения мощности в ,импульсе по сравнению с режимом ста­
ционарным. Для .очень малых длительностей импульсов kp стре ­
мится к величине Q ." При_ kP ~ I перегрев вблизи источника теп_ла
определяется по :стационарному режиму при -максимальной мощ-
..
ности Рт· Оценки для _ прямоугольных источников тепла размера­
ми ЗОХЗО й l00X 100 'мкм показывают, что перепад_ы температу­
ры в полупроводниковых кристаллах вблизи этих источников ус­
танавливаются, , соответственно, за десятки и сотни !14Икросекунд,
а в гибридных интег.ральных схемах - за десятки и сотни милли­
секунд. Перепады температуры в корпусах интегральных схем ус­
танавливаются за время от долей до едиющ секунд. -Прнведенные
оценки показывают, что при соответствующем выборе конструк­
ции тепловой линии и размеров источника тепла функциональные
теплоэлектронные времязадающие элементы могут использоваться
в широком частотном диапазоне ' от долей r,ерц до десятков кило­
герц.
91

Для оценки превышения средней величины теrvшературы при
импульсном выделении мощности удобно пользова1ься соотноше­
- нием
Приведенная методика может использоваться д11я расчета .не­
етационарных тепловых режимов интегральных схем .
ЛИТЕРАТУРА
1.Вукреев· И. Н., Шер Ю:А., Шишов В. Р. ,·
Электротеплпвые
функциональные элементы. -В кн.: Микроэ4ектроника · Сб ; статей/Под ред. Ва­
сенкова А. А. М.: Сов. радио, 1974, вып. 7, с. 79'--90.
2.Аrmrаttаnа М., Наmil·tоn D.J.,
Кеrwin W. J. Fabrieation
of two independent electrothermal integrators оп а sing le chip.- I EE E
J. Solid-
State Circuits, 1980, v. 15, N 3, р. 366-368.
3. Га n он е н к о Н. П. • Анализ чувствительности передаточных функций
теплоэлектронных фильтров. -Известия вузов СССР. Радиоэлектроника, 1981,
т. XXIV, No 3, с. ,40-49.
•
•
.
.
4. Гапоне н к о Н. П. Анализ информационных соотношений в теплоэлек­
тронных элементах. - Известия вузов СССР. Радиоэле1проюша, 1979, т. XXII, 1
No 12, с. 42-46.
5. Lou,v W. J.,
Hamilton D . J .,
- Kerwin W. J . Induclor-less state-
variaЫe electrothermal filters. -
IEEE J. SЬ!id State Circuits, 1977, v. SC-12 .
N 4, р. 416-424.
6. А. с. · 416792 (СССР). Теплопередающее . устройство ДJIЯ однокристальных
схем с тепловой связью/Н . П. Гапоненко, М. Н. Тарасов, М. Ф . Шкуратов,
В . М. Козлов . ...:. . 3аявл. 4. 10.71, No 1701302; Опубл. в Б. И . , 1974, No 7, м.. кл.
H0lL 15/00.
,-
•_,
.
7. А. с. 568987 (СССР) . Теплопередающее устройство для схем с тепловой
- связью/Н.
П. Гапоненко, В. П. Путилян, 3. И. Арямова. - 3аявл. 19.01.76,
No 2315573; Опубл. в Б . И., 1977, No 30, М. кл. H0lL 27/12 ; H0lL 35/02.
8. Гаnоненко Н. П.-, Арямова •3. И. Расчет перегревов гармони­
чес1шх источников тепла в интегральных схемах. - В кн . : Функциональные мик­
роэлектронные устройства и их элементы. - Таганрог: Изд-во ТРТИ, 1973,
вып . 1, с. 118-124 .
9. Гапоне н к о Н. П., Шкур ат о в М . Ф. Расчет iепловых переход­
ных процессов в гибридных теплопередающих элементах. - Известия вузов
СССР. Приборостроение, 1974, No 2, т. XVII, с. 109-113. .
10. Г а п о н е н к о Н. П . Приближенная методика расчета нестационарных
тепловых процессов в многослойной среде . .-
ИФ.Ж, 1972, No 6, т. XXII, с. 1126-
1127.
•
•
r
11.Карслоу Г., Егер Д.
_Теплопроводность
твердых тел. М.: Наука,
1964 .
Статья постут1ла в, январе 1982 года

..
/
Удк 621.396.9
В. Г. Арсеньев, А. В. Трохин
НОВЫЕ ЭJIЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ
МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ ·.
ДЛЯ АВСК ЧЕТВЕРТОГО . ПОКОЛЕНИЯ
Рассматриваются варианты конструкции микроэлектронных из­
д'елий для цифровых систем на баэе толстопленочной технологии с
многослойной коммутацией.
Создание ~ложных функциональны х систем связи приводит к
появлению новых технологических процессов и конструктивных
принципов разработки АВСК [1] .
Теf!денции современного этапа развития сло ж r-щх электрон-
/
б
ф
-
ных систем связи - .увели~ение о ъема
ункции, выполняемых
устройствами на основе микроэлектронных изделий (МЭИ), и пе­
реход от аналоговой системы связи к аналого - цифровой и чисто
цифровой [2].
;
Схемное усложнение данных систем и недостаточно широкий
ассортимент элементной базы БИС требуют создания микросбо­
рок (МСБ) для обеспечения габаритных характеристик заданных
в ТЗ на разработку аппаратуры. Микросборки, разрабатываемые
в корпусах по ГОСТ 17467 - 79; не отвечают современным треб о­
ваниям, так как существуют большие пот ери объема из-за дроб­
ления функционально · законченных узлов ци фровых схем на час­
ти, которые можно выполнить в данных, ко рпусах Использовать
дл_я АВСК бе'скорпусные МСБ с посл едующей об;..цей. герметиза­
цией блоков невозможно из~за отсут ствия необходимых соедини­
телей. Существенным недостатком МСБ является также повышен-
ная трудоемкость их изготовления.
.
Новая элементная база в микрокорпусах /типа SO, SOT и ке­
рамических кристаллоносителях по зволи т авто_матизировать про­
цесс сборки МСБ, что з начительно снизит трудоемкость их изго_­
товления и стоимость . Однако ·прогр ессивная элементная ба з а
требует новых констру ктив ны х решений. Для ускорения ее -внед ­
рения элементы новых констр уктивных решений дошкны быть за -
ранее опробованы .
Разработанная констру кция МСБ (см. рисунок) позволит ре ­
шить задачу прим.енения новой элеме нтной базы. Герметизация
.МСБ·
осуществляется припаивание м ме:галлической крышки к ме -
• / таJJлизированному замкнутому контуру, изготовленному •на под­
ложке с последним слое м коммутации [3]. Благодаря использова­
нию подложек размером 48 Х 30 мм · и более достигзется функцио ·­
нальная законченность узлов повышенной сложности и уменьша ­
ется общий объем электронной части АВСК Функциональное ук­
рупнение узлов дает возможность сократить общее количество
коммутационных слоев и перевести часть коммутационных соеди­
нений с печатной платы в МСБ .
93

Установка бескропуtных элемеi-rтов На унифиф1рованi-iые t1oca~
• дачные места позволяет использовать . отно_сительно простую кон­
трольно-измерительную аппаратуру для контроля качества плат
и автомапrзировать процесс их разработки и изгот9вления. Поса­
дочные места в предлагаемой МСБ по размерам близки к посадоч ­
ным местам кристаллоносителей (микрокорпусов), п оэтому _ воз s
I\:iОЖен переход на новую элементнущ базу без ув еличения габа­
ритов издел ия .
1
1
1
1
2
•1
!-,-
-
!
?
-~
-
·~·
%
~~
'-
Конструкция МСБ:
J
1 - т о л ст опленочна я мн о гослойная подложк_а; 2 - металл;,
ческая крышка ; 3 - внешние выводы
Контактирование МСБ с 'ни жн и м уровне м коммутации .(печат­
ной платой) в зависим-ости от ее конструкции может . осуществ-
• ляться несколькими способами : с помощью стандартных планар­
ных выводов, контактных площадок и гиqкого каб':::ля и др.
Описанная конструкция МСБ позволяет . сократить металлоем ­
кость аппаратуры и может быть использована · в различных изде­
лиях ·радиоэлектронной техники.
ЛИ Т ЕРАТУРА
1. Довченко Н. К., •Игнатов В. И: Перспеюивы'разработки аппа­
ратуры внутреннеи связи п од ви жных объектов. - Техника средств связи. Сер.
ТПС, 1979, вып. 11 (44),.с. 3-6.
_
.
' 2. Л а м е к ин В. Ф., Хо ?Слов А. И. Принцип проектирования АВСК
ПО четвертого поколения. - Техника сред ств связи. · Сер. ТПС, 1980, вып. 11 (55),
с. 33-38.
•
_
3. Hugnes Aircraft Company. l:;arge агеа hybrid micгocirc11it assemЬly ~ Пат .
Великобритании, No 1504663, МКИ НО5 К 1/00, опубл. 22.03 .78.
Статья поступила 3 марте 1982 года

. Удк
521.з . 049.77 .
И. А. Романоfi
НЕОБХОДИМОСТЬ ВХОДНОГО КОНТРОЛЯ
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА
АППАРАТУРЫ СРЕДСТВ СВЯЗИ И ПУТИ ЕГО РАЗВИТИЯ
Проводится анализ качества изделий эле!(тронной техники
(ИЭТ) . Предлагается методика составления оптимальных про­
грамм испытаний в процессе входного контроля по критерию мини­
маль н ой стоимости .
Благодаря широкому внедрению микроэлектронной qехнологии
в производство аппара'Гуры средств связи (АСС) !)езко увеJIИчи - -
лась плотность размещения компонентов на печатных 1платах, в
результате чего насыщенность блоков современных радиоэлек ­
тр о н н ы х аппаратов изделиями · электронной техники (ИЭТ) исчис­
ляется многими сотнями и тысячами штук. К:роме того, в настоя­
щ ее время все больше .р.аспространяется тенденция увеличения
степе н и интеграции радиgэлектронной аппаратуры (РЭА) путем
создания функционально законченных узлов, выполнеыrых в од ­
ном кристалле . .вс·е это приводит к тому, что кажrr.ый отказ ком ­
по н ентов АСС сегодня обходится изготови телю радиэлектронной
аппаратуры гораздо дороже, чем п.режде. Если на каждсй схемной
плате монтируются 100 интегральных микросхем, причем в пар­
тии из 10 ООО штук негодным может ·быть только один радиuком­
п онент (0,01 %) , то из 1000 смонтированны х плат (в худшем слу­
чае, когда на одну пл'ату приходится один дефектный прибор) не­
годными могут оказаться 10 плат (1 %) [1]·.
Надеж н ость изделий электронной техники в значите:льной ме­
ре з а висит также от их сложности . ·например, если в интеграль­
ной микросхеме . большой степени интеграци,и (до 1ООО элементо в
в · кристалле) вероятность отк1;1.за одного элемента структуры сос ­
тавляет всего 0,0001 %, то дефектной может быть одна из каж11:ой
1000 БИС (0,1 .%). Следовательно, для предыдущей задачи бра­
кованными окажутся 100 плат из ка:ждой 100 0 (1 0 %) . Зависи -
. мости
процента отказов на каждые 1000 плат и 1000 штук ИС от
плотности монтажа и сложности ИС, соответственно, приведены на
рис.1ирис.2.
•
•
•
По мере того, ка'к радиокомпонент в составе изделия проходит .
через последовательные . стадии сборки и эксплуат:щии аппарату­
ры, стоимость обнаружения и устранения отказа на различных· ста- • •
диях _использования ИЭТ. (например, в составе платы - блока
-
прибора~ системы) для каждой последующей стадии на~ поря­
док больше, чем для предыдущей [2, 3]. То есть, если пр:~-rнять стои ­
мость обнаружения отказавшего элемента на входном кОiпроле
равной А, то затраты на обнаружение отказа в собранных печат ­
ных платах составляют 10 А, в системах_;_ 100 А, в эксплуата­
ци и -' --. 1ООО А. Неспособность системы :вып6j]нять • необходимую
работу из-за отказа •ИЭТ создает дополнитеJ1ьныс убытки.
9б

96
~02!/
!О
I
10-'
,0-1 -
ш-з
ш-*
1
!О
!00
х
.
Р»с. 1. Влияr-rhе пло rности монтажа на
надежнс1сть изделий РЭА: ~
х - число компонентов на
· пла те;
у­
процент отказов на 1000 плат; а - про ­
цент отказов на 100 компонентов
!/
10-Jj,<',- - -- - f'-- - ~~
_ ,,, .'l-----+ -- - -- -I
10-'I--------+-----+--------,
70
10z
х
Рис. 2. Влияние·' сложности ИС на их надеж-
1rость :
х - число элементов структуры ИС; у
-
про­
цент отказов на 1000 ИС; в - процент отка­
зов на 1000 элементов структуры ИС

•
В табл. 1 приведена ·прим·ерная стоимость ремонта РЭА, выпускае­
мой в США, на различных стадиях производства и эксплуатации
[1, 4].
Назначение
аппаратуры
ШирокогО' потре_бщния
Промышленная
Военная .
l<:осмичес1<ая -
.
Таблица
Стоимость обнаружения или устранения
отказа ненадежного ИЭТ, долл.
-
--
при ...
при испы- в условиях
входном в соста-
ве блока танин си- эксплуата-
контра-
стемы
ции
ле
2
5
25
50
4
25,
45
215
-
7
50
120
1000
15
75
300
>200·10 3
Поэтому многие разработчики АСС предпочитают произво-
•дить тщательный подбор ИЭТ еще до их подачи ня. сборку,
т. е.
проводить отбраковку компонентов на входном контроле. Напри­
мер, · по мнению специалистов фирмы Xerox (США), 80-90% от­
казов плат электронных блоков продукции, выпускаемой фирмой,
происходит из.- за ненадежных ИЭТ. Проведение отбраковочных
испытаний на стадии входного контроля по'зволило повысить экс­
плуатационную надежность электронных частей прс,дукции фирмы
на 40% [5]. Исслед6вания причин отказов И С [6, 71 показали, что
к оличество брака РЭА по вине ненадежных ИЭ'Г колеблется от
21 до 47 %. Введение сшrошного входного контроля позволяет
выявить и предотвратить выход из строя в среднем до 5% РЭА
из - за отказов цифровых I1C и до 10% из-за отк,азог линейных ИС
[4].
,
Особый интерес вызывает исследование надежности активных
полупроводниковых прirборов, так как резю;:торы и конденсаторы
изготавливаются по хорошо отработанной технологии и имеют вы­
сокую надежность. Ниже приведены фактические значения про­
цента отка,.зов ра .зличных компонентов, отражающие - результаты
испытаний радиокомпонентов для оборудования, созданного по
одной . из программ разработки искусственных спутников «Юпи­
тер - Сатурн» [1, 5].
Резисторы
'
3,2
Конденсаторы
10
Диоды
10
Транзисторы
24,9
Микросхемы
19,2
При этих испытаниях была принята самая жесткая из когда-либо
использовавшихся систем контрольных параметров.
В [1, 5] приведе1-iы статистические данные по результатам от­
браковки ИС . различного назначения и технологии изготовления,
7-866
97

сравнительный анализ которых показывает, что наименее надеж­
ными являются МОП сдвиговые регистры · (5-12,2% отказов) и
аналоговые интегральные схемы (3-25% отказов). Относительно
низкая надежность приборов этих двух классов объ_ясняется их
повыш енной сложностью. Контрольные испытания проводились в
соответствии с военными стандартами США MIL -STD-883 по клас­
су качества В, когда вероятность обнаружения дефектных компо -
нентов составляет 0,999.
.
Таким образом, по мнению большинства специалистов, произ­
водящих радиоэлектронную аппаратуру [1-12], постоянн-~s1й рост
требований к качеству и н.адежности РЭА вызывает необходимость
всесторонних испытаний изделий электронной технпки именно - на
стадии входного контроля, поскольку в процессе из готовления и
эксплуатации сто_имость устранения ·отказов • РЭА значительно
больше. Кроме того, повышение надежности РЭА :=ia счет исполь­
зования в ее составе ИЭТ, прошедших жесткий входной контроль,
дает вqзможность сократить ном·енклатуру, а слrодовательно, ·и
стоимость ЗИП, комплектующих РЭА, передаваемую .в •эксплу 9 -
тацию. Ниже приведены нормированные значения типов отказQв
( % ) для полупроводнив:овых ИС, а ~ табл. 2-:- для гибридных ИС .
. П о верхно стные
дефекты .
Деф екты корпуса .
ДР.фекты в 01шсле . . .
Объемные дефекты в кремнии
Дефекты металлизации .
• Дефекты выводов .
Дефекты со-€"динений . . . .
Дефекты , контактных площадок .
38,9-40,4
8,5-26,0
6,4 - 12,8
6,6-8,5
6,6-27,6
10,3-34,0
5,2
8,5
Физика отказов микросхем разнообразна. •Обобщенные сведе ­
ния относительных значений вклада каждого из видов отказов ИС
даны без учета аномальных дефектов; составляющих небольшой
процент брака [1, 4, 6, 7].
1
Тцп отказов
Дефекты активных приборов · .
Дефекты проволочных соединений .
Дефекты из-за загрязнений .
Дефекты присоединений активны~ приборов
Дефекты из-за разгерметизации
Дефеrпы подложки
Дефекты п·рочие .
98
Табл .ица 2
Процент дефектных
при·боров
маломощные
гис
31,3
23,3
21,4
1,8
6,3
8,0
8,0
мощные
гис
10,0
32,4
6,3
10, 8
7,2

Последовательность испытаний, используемых при проверке на
надежность, построена таким образом, чтобы по возможности ско­
рее привести_ в действие механизм отказов [3, 4, 5, 9]. По дщ-rным
[1, 13- 15] в табл. 3 показано воздействие методов отбраковочных
испытаний на различньiе механизмы отказов микросхем. (Знак +
или - означает, что метод, соответственно, позволяет или нс - поз­
воляет выявить дефект) .
Для обнаружения отказов различных видов требуются разные
процедуры отбраковки, но ни одна из них не достлочн-а для вы­
явления отказов всех видов или хотя бы большигства из них.
Поэтому для выявления максимально возможного количества де­
фектных приборов, которые могут выйти из строя в процессе экс­
плуатации, необходимо провести ряд отбраковочю,•х испытаний.
Например, согласно т-абл. 3, для обнаружения всех типов дефек-
• тов в ИС следует провести отбраковочные испытания, используя,
по крайней мере, первые четыре метода. При этом порядок их сле ­
дования щ,1бирается такой, чтобы первоначально проводились ис­
пытания, при которых выявляется наибольшее количество дефект­
ных приборов ИЭТ исследуемого типа. Эти _ сведения можно полу­
чить из опыта ранее проведенных отбраковочных •испытаний ана-
логи чны х изделий.
•
Программу испытаний - ИЭТ на надежность целесообразно ор­
ганизовывать таким образом, чтобы компоненты получили перво­
начальную тре~-iировку, обеспечивающую выявление р 9 нних отка­
зов на участке «приработка», но не испытывали каких-либо воз­
действий, вредно сказывающихся на участке «нормальная рабо­
та» характеристики интенсивности отказов компонентов во ·· вре­
мени.
При осуществлении· любой пр_gграммы контроJJя надежности
ком понентов предполагается,.. что она должна быть экономически
эффективной, т. е. разработчик АСС, з_атрачивая дополнительные
средства на испытания и· отбраковку радиокомпон_1:-.нтов, в конеч­
ном счете долж.ен получать экономию в результате сокращения за-.
трат на ремонт собранных блоков и ~истем. Критерием оценки
эконQмичес.кой эффективности_ программы испытаний может яв- •
ляться удельная себестоимость входного контроля (средняя себе­
стоимость отбраковки в расчете на один дефектnый компонент)
[11:
с _-СNобщ.
С
100-С
уд-
или уд= __
•-
N бра_к
/(
где С-:- себестоимость проверки одного компонента;
/'✓0 6 щ - количество испытываемых компонентов ;
N6 рак - количество дефектных компонентов; .
К - процент отбракованных компщ-~ентов.
Очевидно, ч_то чем бощше обнаруживается дефектнь1х компо- •
нентов, тем меньше удельная себестоимость отбраковки при срав­
нимых . общи.х затратах. Удельная себестоимость отбраковки си.тiь-
99

Меха ни змы
:;;
:,:
f-<
"'
~
о ~-~
-
Q)
е:(
-е- :х:g::rсо
Q)
~ ::;
u
'.&~
е:(
jj :;;
Методы лбраковочных
со-
Q)
ф
:,:
"'
u:,:
Q)"'
f-< ~ -е-
~ ::;
а
:,< о
испытаний
:,:оQ):,: :;;
g.:,:
:,: о.
о <с; е:(:,: :,:
:,:
~"'
~"'
о. f-<
f-<
'"'
Q) :,:
""о
:;; е:(
:,:
u ,::s:: :,: :,:
,:,:
"'е:(
f-< Q)
Q) ::; u:,:
::,:
~ :,:
~ ::;
-
о:;;Q)о"д~
:,: о
-:,::;;со-о
u:,: Q) со
..о t:::
:,: -
ф о.:,: ..о Q)
,д "'
Q)Q)<с;о.
f-<
:,: о. :х: ~ f-< Q) ~о::; t: :,: t: u f-<:;; ::r;:;: "' со
-
~со:;;~о.о~:,:
t:":: t, ro (l)ьа)Е';;:)"' ::,: "'
.ё- :,:
Q)
"'
Q) <с; Q) :,::
:;; о. e:(t:::
~
"'е:(-е-е:( о.о<с; -8-<с;
-& о. -8- :х: O..t::: о :х:
Q)со\О:;;ОоQ)Q)~t::::~Q)t:::Q)оQ):,: Q)со:х::,:
:::а о f-< t::::r::: r:i 8 (") :,: о.. r:i ;>, r:i ~ r:i:,: f-< :,: >, ~
Внутреннее · визуальное исследо-
ванне
+-+++
-
+---
Внешнее визуальное исследова- _
ние
..
-·
-
-
-
--
+++--
Стабилизирующий прогрев
-
+++-
-
-
-
-
+
Гермоциклирование
+-+++
_L
+-+
-
1
Гермический уд11р
+-++
-
.
++--
+,-
Линейное ускорение
+-++
-
++--
-
Удары .-
+--+
+-+
-
-
-
Вибрация
+--++
-
+--
-
Рентгеноскопия
+--++++-
-
-
Гермоэлектротренировка
-
+++-
-
-
-
-
+
Акусп.1ческие шумы .
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Проверка прочности выводов -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Теплоустойчивость
+--
-
+------
Холодоустойчивость .
-
·-
-
-
-
-
-
-
-
-
Герметичность и _ влагостойкость - -
-
-
-
++-
-
Гарантийная наработка
-
-
-
-
-
+----
Соляной туман
-
-
-
-
-
+---
-
Грибоустойчивость
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Сохраняемость
-
-
-
-
+
-
+-
-
~
Хранение при повыше·нной тем -
пературе
+-
-
-
+
++---
Измерение электрических па- ·
раметров
+---
+ +·+
-
-
+
ИК-радиометрия
..
-
--
-
-
-
-
-
-
-
-
но зависит также от того, какой вид отказов чаще всеrо встречает­
ся в - данной партии ИЭТ. В табл . 4 приведена себе-::тоимость неко­
торых методов--отбраковочных испытаний ИС.
• Типовое ' значение себестоимости соответствует :-rроведению ис-
пытаний согласно MIL-STD-883 по классу качества В fl-4]. Для
-
~
пересчета знач ений себестоимостей проверки одного радиокомпо ­
нента, пров еряемого по другим классам качес1ва, можно восполь -
. зова ться
графиком зависимости интенсивности прс.цента отказов
за 1000 ч испь!тан}rй · (л) от относительных з а трат на проведение
испытаний ИС (З отн ) (рис. 3). Отрезок АВ соответствует испыта­
ниям ИЭТ, предназначенных для РЭА широкого потребления; от­
резок ВС - испыtаниям ИЭТ, проводимым по классу качества С;
·100

отказов
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
++
+
++
++
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
,:,::
:,.:
=
'
QJ
==
о:,.:
:,:: 1=(
QJ QJ
:,.: о
= <.)
QJ ><
а :;;
:>, =
о, f-<
" ':,::
"'"'
о.. f-<
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Таблица 3
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
отрезок СД - классу В, отрезок [)Е
-
классу S . Значение 0,001
на ординате соответствует величине л = 0,25 • 1о -в [ 16].
При оценке экономической эффективности программы отбрако- ,
вочных испытаний, ком п л·ектующих АСС, затраты на проведение
входноrо контроля ИЭТ можно легко подсчитать , используя ра­
нее полученные данные о надежноспи ИЭТ, перечень нормирован­
ных значений типов отказов для ИС и данные о воздействии ме­
тодов отбрако.вочных испытаний на различные механизмь1 отка­
зов ИС (•J"абл. 3), а также сведения о стоимости отбраковоч1-iых ис­
пытаний , приведенны х к . одному компоненту (табл . 4 и рис. 3).
Таким образом, оценка качества ИЭТ является доросостоящим
мероприятием . Тем не менее, использование входного контроля
101

Метод отбраково ·шых
исп ытанi1й
Ви з уальный контроль .
Выдержка при высокой температуре
Термоцикл ирова~ие
Центрифугирование
Проверка герметичности:
малые- течи
,,.
большие т1; чи .
Тер м оэлектротрениров ка
I:1эмерение пара м етров
Термический удар .
Обратное см ещение при высокой тем -
пературе .
•
Т аблица 4
Себестоимость проверки в пересчете
на один отказавший элемент , ДОЛ.11.
мишrмаль -
типов~.· макси-
ная
~1альная
о, 15
0,25
3,0
0,01
0,05
о, 10
0,05
О, 10
0,25
. 0,05
0,.10
0,20
0,05
О, 10
0,25
0,05
о, 10
0,20
0.25
0,50
2,0
0, 25
0,50
2,0
0,0 1
0, 08
всецело оправдывает затраты на е го проведение за счет эконом и и
затрат на ремонт РЭА в процессе производства и эксплуатации .
Как правило, в процессе входного контроля выбрю•ный при­
бор подвергается анализу при. различных значениях пйтающих на­
пряжений, _ температур · и т. д : При это м к выбору п рограммы ис­
следования ИЭТ [17] возможны два подхода.
~
0,1 А
0, 08
0,03
0,01
0,008
0,.003
0,007
2
,з
Зо.rпн
Рис. 3. З авис и м ост ь ин тенс и вности отказов
о, относительных за ;рат при различной сте­
пени жесткости входного контроля .

Первый из них предполагает проведение испытаний компонен ­
тов в реальной схеме с учетом кон~ретных электрических, меха ни­
ческих и климатических воздействий, второй -- проведени·е ис п ы­
таний приборов при всех возможных ко~уrб~,_шациях на п ряжений и
внешних воздействий. Цель второго исследования ·- выясн ить ха­
рактер функционирования прибо р ов в этих услGвиях И: пределы; в
которых сохраняется его работоспособность. В п ер13ом случае раз ­
работчики получают довольно ограниченные сведеР.gя об и с пыты­
ваемом приборе, достаточные только для его анализа в рамках
конкретно го схемного включения. Однако стоимость этой разно­
видности входного контроля относительно низка. Во втором случае
получают наиболее полные сведения об исследуемом _изделии.
электронной тех-инки, что позволяет анализ11 ровать поведение то­
го или иного компонента в любой схемной реал!'fзации и режи­
мах, неоговоренных в нормативно- техничес~<ой документации. За­
траты в процессе подобных испытаний превосходят затраты при
-
проведении контроля ИЭТ первым методом.
,.
Инф .ормацию, полученную по .результатам вход!-юго контроля,
эффективно представлять в ви;'!,е математических моделей -компо ­
нентов. Полученные модели по сле некоторых преобразований це­
лесообразно использовать в программах машинного анализа элек­
тронных Gхем-. Это, в свою очередь, позволит дать определенную
экономию средств и времени, затрачиваемых на ра~р.аботку новых
изделий РЭА с применением исследованных ИЭТ.
Статистические модели ИЭТ, определяющие разброс парамет- -
ров радиокомпонентов, прЕщставля_ют возможность сформулиро­
вать требования к сортировке компо·нентов на группы исходя из
критерия оптимального комплектования сборочных единиц радио­
электронных схем, что позволит максимально сократить ко­
личество операций регулировки и промежуточного контроля в
процессе_ изготовления АСС. Например, если радиоэлектронный
. блок
содержит несколько элементов, имеющих большие разбросы
значений параметров, то в процессе проведения входного контрос
ля можно гарантированно подобрать эти элементы по значениям
параметров так, чтобы электрические параметры устройства пос ­
ле их сборки не выходили за допустимые пределы без дополни­
тельной регулировки. Следовате,1Iьно, ис;пользуя ре:1уj1ьтаты вход-
ного контроля можно добитьоя решения побочной ;задачи повыше -
ния эффективности разработки и производства ,АСС
В процессе ведения входного контроля осабое внимание необ -
,
ходимо уделять повышению .его ·эффективности путем составления
оптимальных -программ испытаний ИЭТ с применением методов
ускоренных испытаний, выборочного контроля, со1(ращения про ­
грамм испытаний за счет прогнозирования . щщежности радиоком­
понентов и использования стохастических связей между парамет­
рами компонентов, выявленных . в процессе , математической обра­
ботки статистического материала. Например, после измерения
электрических параметров партиf! биполярных транзисторов · и
103

обработки их на ЭЦВМ . можно найти корреляционну·ю матрицу
всех пар параметров, позволяющую установить связь между огра­
ниченной группой независимых параметров и обширной группой
зависимых [18] .
Найденные стохастические связи можно использовать для со­
кращения объема контролируемых f!_араметров в процессе испы­
таний ИЭТ. На рис. 4 приведена блок-схема ,в том;.~ти зирова нноrо
ио
!fКП
5К
Рис. 4. Блок-схема автомат изированного
комплекса для входного контроля ИЭТ с
коррекцией программы испытаний по вы­
явленР.ым . стохастически м связям между
параметрами компонентов:
•ПИ - программа испытани.й; АИК
-
ав­
томатизированный испытательный комп­
лекс; ИО - испытываемый объект; НИ
-
накопитель информации об испытываемых
ИЭТ; БК - блок выявления корреляций;
БКП - блок определения коррекции про-
граммных испытаний
1
комплекса для входного контроля радиокомпонентов, к~торая уп ­
равляется по программе, адаптируемой на основании выявленных
корреляционных связей иежду параметрами ИЭТ . На r1ачальном
этапе работают блоки ПИ, .АИК, ИО и НИ. Проверка по электри­
ческим параметрам радиокомпонентов осуществляется традицион ­
но. Одновременно на ,блоки НИ и БК поступает щ-1форм:щия о па-
раметрах ИЭТ. В БК проводится ма t ематический анализ стати ­
стического материала по выявлению корреляционных связей меж­
ду параметрами компонентов. После по.лучения устойчивых значе ­
ний_ стохастических связей в БКЛ вырабатывается сигнал со}(ра­
щения пр,ограммы и с пьп аний, и проверка ИЭТ про;зодится только
по независимым параметрам в пределах до пу сков, установленных
с учетом коррел·яций. .
•_
При составлении планов входного контроЛ'я особое внимание
следует уделить использованию методов выборочного контроля:
' либо -по _критерию допустимого процен та дефект ных юделий в
партии , Jiибо по приемочному уро·вню качества [1 9-21]. Однако в
этом случае необходимо весьма тщательно формировать выборки
104

из партии испытываемых приборов по критерию миi:1има.~rьных за­
трат в цикле «испытание ИЭТ - изготовление
·и
эксплуатация
АСС». Таким образом, проведение отбраковочных испытаний в - дан­
ном объеме является дорогостоящим мероприятием, которое в ус­
ловиях необходимости повьrшения эффективности и качества АСС­
требует, тем не менее, безотлагательног9 внедрения.
Основную · сложность представляет выбор места проведения
отбраковочных иснытан_ий ИЭТ. Эта задача может быть •решена
двумя путями: :
проведение выходного контроля на предприятиях, . изготавли­
вающих изделия электронной техники, ло жестким програ ммам
отбраковочных испытаний, согласованным со специальными служ ­
бами отраслей - потребителей ИЭТ (объем испытаний может
варьироваться по договоренности обеих сторон в ·зависимости от
функционального назначения АСС, комплектуе1'!1ОЙ исследуемыми
ИЭТ);
организация · на предприятиях -- , потребителях ИЭТ подразде­
лений по проведению входного контроля в объеме, необходимом
и достаточном для изготовления высоконадежной АСС.
Поскольку на предприятиях - изготовителях в известной сте­
пени уже осуществляют выходной контра.ль ИЭТ, то очевидно, что
увеличение затрат на его проведение по более жесткой програм­
ме, а также постоянное совершенствование технолс,гии оправдало
бьr себя · в большей мере, чем при-решении поставленной задачи на
входном контроле предприятий - изготовителей АСС, тем более,
что при массовом производстве изделий электронной техники_ воз­
можно создание автоматизированных испытательных комплексов,
•значительно снижающих стоимость отбраковочных Операций [17,
18].
Компромиссный вариант для достижения относительно малых
затрат при проведении входного контроля на предприятиях - из·
готовителях АСС ·_ это организация испытательных центров от·
раслевого подчинения, оснащенных дорогостоящим многоцелевым
оборудованием, которые могли бы по заданию предприятий прово­
дить необходимые отбраковочные испытаний ИЭТ.
·
Оперативное внедрение входного контроля , с лспользованием
жестких отбраковочных испытаний по критерию себестоимости
АСС и стоимости ее эксплуатации, а также намеченные пути его
оргаыизации на предприятиях позволят своевременно и сущест­
венно повысить эффективность · и качество · аrшаратуры средств
связи.
ЛИТ.ЕРАТУРА
1. Мат тер а. Надежность компонентов . Ч . 1. Статистика отказов.-,- Элек­
т р оника, 1975, No 20, с. 24-35.
2. N u t Ь u r п • Р. G. Economic considerations of integrated circuits . -
Elec-
tronic Engineering, 1976, v. 51, N 631, р, 143-144.
.3 . А с с а m р о PaL1l W. Digital Testing - The Economic of Logic Simula-
tion. -
IEEE Region Six Conference, 1976, р . 148-156 .
105

4. Радиоэлектроника в 1977 году: Обзор по материалам иностранной печаth.
М., НИИЭИР, 1978, с. 74-85.
5. Мат тер а. • Надежность компонентов. Ч. 2. Практика обеспечения на­
дежiюсти. - Электроника, 1975, .N'o 22, с. 34-47.
6. W е у g а п g А d о I f Н. Fehleгanalyse ап integrierten HalЬ!eiterschaltun­
geri. -
. Elektronik, 1979, N 12, S. 55-61.
7.Брюнин В. Н., О·всейцев А.А., Понаровкин Е.М. Анализ
отказов гибридных ·интегральных микросхем. - Электронная техника . Сер . 8,
1972, No 5, с. 40-43.
.
•
•
8. Ми т тер а. Скорректировщшые данные по надежности компонентов. -'- -
qлектроника, 1975, No 26.
•
9.Томацу Гото, Нобукацу Манабе. Методы обеспечения,высо­
кой надежности ИС. - Электроника, 1980, No 6, с . 69-80 .
10.Ведерников В. В., Громов В. С., Хмарцев В:С. Проб­
лема обеспечения гарантийного срока работы ИЭТ в бытовой · рэА. - В кн.: Тез . .
докл. и сообщ. на Всес. науч.-техн . конф. «Теория и практика конструирования
и обеспечения надежности и качества радиоэлектронной аппаратуры». Махачка­
ла, 1980.
11.,Якубовский С. В., Топ-ешкин М. Н. Отборочные испытания
ИС как средство повышения ·надежности РЭА . - В ' кн. . Тез. !J.ОКЛ. и сообщ. на
Всес. науч.-техн. конф . .«Теория и практика конструирования и обеспечения на­
дежности и качества· радиоэлектронной . аппаратуры». Махачкала, 1980.
12. Радиоэлектроника . в 1977 году: •Обзор по.- материалам иностранной печа•
ти. М., НИИЭИР, 1978, с . 1-11 .
•
•
13. Берге ль с он И. Г., Мин ц В. И. Транзисторы биполярные. М.:
Сов. радио, 1976.
• 14.Дитер Гросс,. Раййер Ванке. Методика и практ!_:!ка анализа
нейсправностей твердотельных схем . - Зарубежная радиоэлектроника, 1979, No 4,
с. 81-89.
•
\.
.
i5, Р а t t'e r s оп J. М. Developing а~ approach to semkonductor failure
analysis and curve tгасег interpretation.
-
Reliability Physics, • 1978, 16-th ann.
proc" р. 93-100.
•
16. В i r о I i п i А' Daszeritrym des SEV fur die Evaluation Koпtrolle elek-
tr"onischer komponeuteu ~ Aufgaben Aufbau. -
Bull Jch,veiz Elektrotechnisc11eu
Vereius, 1979, Bd. 70, N 21, S. 1173-1177.
17. Г и ат е к. Исследование электрическ11х характеристик ИС на предприя­
тиях - потребителях ИС.
-
Элеюроника, 1975, No 24, с. 43-::-50.
18. Пол у тин В . С. Сокращ~ние информацион н 9го · описа н ия модели Гум ­
меля - Пуна при оценке серийнопригодности радиоэлектронной а·ппаратуры. -
В кн. : Тез. до1{л. и сообщ. на Всес. науч.-техн. конф. «Теори<1 и практика кон ­
струирования и обеспечения надежности и качества радиоэлектронной аппара­
туры». Махачкала, 1980 .
.
19. В и е н ь ел о. Обеспечение качества компонентов: какой способ оценки
лучше? - Электроника, 1976, No 20 .
20 . . ГОСТ 18242-72. Качество. продукции. Статистический приемочный !{ОН ·
траль по альтернативному признаку . Одноступенчатые- и двухсту~;~енчатые кор­
ректируемые планы контроля. М., Госк о митет стандар т ов СМ СССР, 1974, с . 60.
21. Дан к ер, Ломбард и. Организация экономи.чески обоснованной
браковочно11 программы дJJЯ ин тегральных схем. - ,Электр.оника, 1971, No 18.
Статья • поступила в · октябре 1981 года

r
-.
ВНИМАНИЮ АВТОРОВ/
Содержание - статей, направленных в редакцию н·аучно-технического сборни­
ка, должно соответствовать его профилю и представлять интерес для широкого
круга специалистов организаций и предприятий отрасли. _
Объем статьи не должен превышать 15 страниц . машинописного текста и
иметь не более 5 иллюстраций .
В статьях следует кратко излагать то новое и оригинаЛ!,ное, что получено
в результате работы ·11редприятия или автора; не допускать излишних подроб­
ностей, повторения изве·стных положений, неточных формулировок и неправиль­
но постро е нны х предложений, иска)!{ающих смысл и затрудняющих понимание
текста. Каждан статьн должна ·оканчиваться четкими выводами и рекомендация ­
ми по практическому применению (использованию .в НИР, ОКР и на производ-
стве). Выводы оформляются отдельным подразделом.
,
Статьи представляются в двух экземплярах (1-й и 2 - й машинописные экзем­
пляры), отпечатанные через два интервала на одной стороне листа стандартно­
го ра:змера с полями 3 см с · левой стороны. На полях против ссылок в тексте
проставл яются номера рисунков и таблиц. Кроме основного текста статья долж­
на содержат·ь индекс У ДК, краткую . - аннотацию (между названием и текстом).
К статье нео·бходимо при ложить реферат • объемом 10-15 машинописн·ых
ст рок, в котором должно быть изложено основное содержание ст атьи.
Математические выводы _ (формулы) · должны быть сжатыми, без промежу­
точных преобразований, упрощены частичной или полной :;Ja ~1еной прямой чер­
ты дроби на косую, а также введением вместо дроби отрицательного показате­
ля степени (т . .е. приспособленш для одностр-очного набора). Нумеровать следу- ·
ет талыш те формулы, на которые имеются -ссылки в тексте. Автор должен про­
извести разметку: прописные буквы латинского алфавига размечаются подчерки­
ванием двумя прямыми и одной волнистой черточками, стро,шые - двумя пря- •
мыми сверху и одной волнистой снизу; для сходных пО начертанию букв дол;i, ­
ны быть дан ы пояснения на , полях статьи; греческие буквы дGлжны быть обве­
дены красным карандашом.
.
,
.
'
~
Единицы измерения должны обозначаться согласно принятым обозначениям
по Международной системе единиц (СИ). Термины и обозначения необходимо
указывать в соответствии с действующими государственны 11ш стандартами.
Список литературы и подрисуночные подписи следует печатать на отдельных
,
страницах после основного тек_ста в порядке упоминанип. Описание пристатей­
пых списков литерату,ры должно соответствовать ГОСТ 7.1 -76 («!3ибююграфи•
ческое описание произведений печати»). Для журнальных стi.\ТеЙ отечественных
и зарубежных изданий необходимо указывать фамилию и инициалы авторов,
название статьи, журr1ала, год, том, номер, страницу (для э·арубежных журна•
л0в все на иностранном языке). Для книг - фамилию ·и инициалы автора, пол ­
ное название книги, место издания, издательство , год издани,1, страницы.
Иллюстративный материал прилага ется в двух экземплярах и должен соот ­
ветствовать _требованиям ЕСКД. Нельзя вклеивать иллюстрации в текст. Чер­
тежи и схемы выполняются черной тушь_ю на чертежной бумаге или кальке раз-
107

,
/
мером lзх 18 см . Сложные ,чертежи, насыщенные мелкнми деталями, и чертежи
с большим количеством выносок следует п ереработать , в целях исключения изо­
бражений и над11исей, надобность в · которых не вызывается содержанием статы1.
Графики должны иметь сетку. Графики без се,:ки допускаются в случае, если
на осях нет цис'1ровых обозначений. На графиках обязательно должны быть
· указаны названия осей и размерность .
..
_
Таблицы печать.ются также на отдельных листах. Они Дf)ЛЖНЫ быть лако­
· ннчными, содержать минимальное количество данных, необходимых для иллю­
. стrации
текста статьи, иметь тематические заголовки и не дублировать графики.
Статья направляется на издание с , сопроводительным письмом за подписью
руководителя предпр~1ятия. К сопроводительному письму кроме статьи прила­
гаются : выписка из решения НТС с обоснованием целесообразности публикации,
акт экспертизы, спр.авка о написании статьи в нерабочее время (обязате i) ьна
гербов~я печать) и личные карточки авторов.
Оба экземпляра статьи подписываются всеми авторами.
Подписано к печати
Формат 60Х90 1 /1в
Зака::. 866
/
Редактор Е. К. КИЧКИНА
20 .08 .82
Печ. л. 7,5
Уч . -изд. л. 7,0
Цена 80 коп.
Типография ВЦИО, Москва, Б. Полянка, 4.З
Т-13608
Тираж 1000 экз.
Индекс 394,2
,J

УДК 621.382.821.01 Ламе к и и В. Ф., Хохлов А. И. Особенно­
сти применения микропроцессоров в АВСК. - Техника средств связи. Сер.
Внутриобъектовая связь (БОС), 1982, вып. 1, с. 11-14.
Применение микропроцессоров в АВСК позволяет решить задачу уни ­
фикации устройств управления· коммутацией при реализации малых объе­
мов аппаратуры, минимальных зат ратах на разработку и сокращении вре­
менн разработки изделия. Наличие микропроцессоров обеспечивает диаг­
ностику систеыы. Переход с одного вида объекта к другому может осу­
ществляться при применении такой АВСК заыеной ИС ПЗУ. Производ­
ство БИС однокритериальных аналоговых микропроцессоров позволит ис­
ключить блок управления коыыутацией из структуры АВСК, поскольку
микро - ЭВМ можно включить в состав абонентских аппаратов и внешних
средств связи, а труд разработчика свести в основном к созданию про­
граммного обеспечения АВСК .
УДК 621.373.2 .826: 621.39 Шмеле в К. Д., Меньшов В. А. Пе­
редатчики для лини й оптической связи. - Техника средств связи. Сер.
Внутриобъектовая связь (БОС), 1982, вып. 1, с. 141--18.
Рассмотрен ряд структурных схем передатчиков для оптических линий
связи ближнего и среднего радиуса действия с различными видами моду­
ляции интенсивности оптического излучения . Приведены электрические
схемы основных функциональных узлов оптических ли ний связи, ·· унифи ­
цированных с целью их примен ения для пер едачи речевого сигнала с ам­
плитудной, амплитудно-импульсной , частотно-импульсной и кодо-импульс­
ной модуляцией. Все рассматриваемые узлы выполнены в виде микросбо­
рок в стандартных корпусах. Описан принцип действия передатчиков, да­
ны рекомендации по увеличению срока службы полупроводниковых иэлу­
'1 ,нелей при сохранении качества передава~мой информац1-щ
УДК 621.396.6 .001 Арсеньев В. Г.,
Котов П. П., Тара­
с о в А. В. Опыт внедрения автоматизированной системы конструирова­
ния микроэлектронных изделий АВСК. - Техника средств связи. Сер.
Внутрнобъектовая связь (БОС), 1982, вып. 1, с. 19-22 .
Проведен ан али з существующих САПР. Разработа1tа ав томатизиро­
ванная система конструирования микроэлектронных изделий по гибрид­
ной технологии дл я АВСК. Система обеспечивает получение конструктор­
ской докум е нтации при про стоте обращения с комплексом АРМ-Р. Она
может быть применена при конструировании аппаратуры средств связи .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТОЧКИ НА СТАТЬИ,
ПОМЕЩЕННЫЕ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОМ СБОРНИКЕ
«ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ»
Сери я
ВНУТРИОБЪЕl(ТОВАЯ СВЯЗЬ
1982 Выпуск 1
(I<АРТОЧКИ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ВЫРЕЗАТЬ И ИСПОЛЬЗОВАТЬ
В :КАРТОТЕКАХ БИБЛИОТЕК И ИНФОРМАЦИОННЫХ СЛУЖБ)
УДК 621.391.23 .008 Довченко Н. К., Ламекин
мы создания свстоводной аппаратуры внутриобъектовой
ка средств связи. Сер. Внутриоб1~ектовая связь (БОС),
С. 3-6.
,
В. Ф. Пробле­
связи . - Техни-
1982, вып . 1,
Многоуровневая структура современных систем связи (СС) т р ебует
макс и мальной формализации решения задач связи на всех иерархических
уровнях, входящих в данный комплекс, и в первую очередь - задач соз ­
дан ия КСС ПО. Эффективность комплексов во многом зависит от пост­
роения локальных систем связи, находящихся на различных иерархичес­
ких уровнях и обеспечивающих связь между членами экипажа, выход их
на различные средства связи объекта и управление ими. АВСК представ ­
ляет собой специфический класс аппаратуры связи, обеспечивающий або­
нентов, с одной стороны, различными видами внутренней связи, а с дру­
гой -:- подключение к внешним средствам связи : радиосредствам, провод ­
ным соединительным линиям, выносным пультам и т. д . Наиболее эффек ­
тивными средствами повышения качества АВСК являются : свет оводные
линии связи, микропроцессорные устройства управления, элементы и нтег ­
ральной оптики и т. п.
УДК 621.391.63 Довченко Н. К., Ламекин В. Ф., Арсень­
ев В. Г.,, Б уч а цк и й А. Б. Цифровая волоконно-оптическая линия
связи подвижных объектов. - Техника средств связи. Сер. Внутриобъек ­
товая связь (БОС), 1982, вып. 1, с. 7-10
Основными требованиями, предъявляемыми к линиям связи, являются:
быстрота развертывания, помехозащищенность, мощность каналов . Стр ук­
тура цифровой волоконно-оптической линии связи подвижных объектов
представляет собой звездообразную конфигурацию с блоком централизо­
ванной коммутации, управляемым микропроцессором. Для преобразова­
ния речевой информации в цифровую используются деJ1ьта-кодеки с п о­
слоговым компандированием. Дельта-кодеки, ларинго- 11 телефонный уси­
лители, фильтры и преобразователи оптических сигналов в, электрические
и обратно выполнены на микросборках. Лабораторные испытания цифро­
вой ВОЛС подтвердили ее работоспособность и функционирование с за­
данными технич~скими требо·ваниями.

УДК 681.31 Мешков В. И., Орденов О. А., Смирнов В. О.
Лингвистическое обеспечение автоматизированных систем управления и
проектирования . - Техника средств связи. Сер . Внутриобъектовая связь
(БОС), 1982, вып. 1, с. 22-30.
В автоматизированных системах управления и проектирования важны
не столько численные расчеты, сколько символьная обработка информа­
ции, необходимая для накопления баз данных и манипулирования ими,
четкой и экономной формулировки задач, поиска и принятия решений
внутренней организации программно-аппаратурного обеспечения (диало­
говые режимы, разделение времени и т. д.), взаимодействия пользовате­
лей с АСУ и САПР. Весь этот комплекс вопросов охватывается лингвисти­
ческим (языковым) обеспечением. Традиционные процедурно-ориентиро ­
вочные языки (АЛГОЛ, ФОРТРАН, ПЛ/1) в большинстве случаев не­
удобны для реализации лингвистического обеспечения, хотя и могут при­
меняться как его компоненты. Требуются языки более высокого уровня,
в качестве которых могут выступать РЕФАЛ, ЛИСП, РЕАЛ и другие,
используемые в искусственном интеллекте. На их базе могут быть· созда­
ны различные системы, ориентированные на решение задач структурного
синтеза, ситуационного управления, распознав ания образов и других, ко­
торые являют ся мощными средствами автоматизированного управления
и проектирования .
УДК 621.3 .019.3 Немировский М. Л., Перевалов - В. Г.,,
Игнатов В. И., Липин Г. В., Угаров Д. А. Количественная
оценка эффекта от введения надежностной коррекции сrрукт:уры электро­
акустического тракта. - Техника средств связи. Сер . Внутриобъектовая
связь (БОС), 1982, вып. 1, с. 30-35.
В радиоэлектронной аппаратуре широ ко используется такой метод по­
вышения надежности, как резервирование замещением и дополнением
основных цепей . Однако в некоторых обоснованных случаях надежност­
ная коррекция структуры при меньшей избыточности, чем резервирова­
ние, дает требуемое увеличение надежности. При этом получаемый
выигрыш существенно зависит от условий экс плуатации . Опыт количест­
венной оценки выигрыша в среднем времени наработки на отказ теле­
фонного усилителя за счет стабилизации тока покоя транзисторов вы­
ходного каскада показывает возможность применения методов НКС при
проектировании радиоэлектронной аппаратуры.
УДК 5341.86 +621 .39 Немиров с кий М. Л. Оптимизация парамет­
ров аппаратуры внутренней связи как объекта стандартизации. - Техни­
ка средств связи. Сер. Внутриобъектовая связь (БОС), 1982, вып. 1,
с. 36-44.
Оптимизацию показателей качества аппаратуры внутренне й связи
(АБС) целесообразно выполнять в соответствии с типовой схемой опти­
мизации п араметров объектов стандартизации, основные блоки которой
имеют следующее содерж0ание: составление схем и моделей фушщиониро­
вания аппаратуры и ее составных частей; формализация зависимостей
це левых функций и ограничений от оптимизируемых параметров; оценка
полноты и досто верности информации, учитываемой при составлении ма­
тематиче ски х моделей. Внедрению количественных методов оптимизации
будет способствовать создание комплекса документов стандартизации,
регламентирующих состав, структуру, функциональные ,юзможности АБС,
а также методики и базовые модели оптимизации ее параметров. Разви­
тие станда ртизации АБС на этом прицепе позволит объективно управлять
ее качеством .
•

УДК 621.396.97: 621.376.6
бор вида модуляции для
инка средств связи. Сер.
С. 44-49.
Спектор А.П., Сасаров В. И. Вы­
стереофонического проводного вещания. - Тех­
Внутриобъектовая связь (ВОС), 1982, вып. 1,
Рассчитывается выигрыш непрерывных видов модуляции и показате­
J!И э ффективности для совместной стереофонической системы на базе од­
ного и з высокочастотных каналов трехпрограммного проводного вещания
(ТПВ) . В 1<ачестве показателей эффективности рассматриваются коэффи­
циенты использования мощности снrнала, полосы частот канала и про­
п уск ной способности канала. В результате расчета опреде,JJяется предпоч­
тительность примен е ния квадратурной модуляции по сравнению с други­
ми видами. Приводятся функциональные схемы квадратурного модулято­
ра-приставки к передающему устройсп1у проводного в~щания и демоду­
лят ора стереофонического приемника .
УДК 62!.396.97:629.7.046.2 Сасаров В . И . , Ковешников В . П.
Применение бинауральной передачи в салонах транспортных средств. -
Техника средств связи. Сер. Внутриобъектовая связь (ВОС), 1982, вып . 1,
с . 49-54.
Способ б11науральной передачи программ звукового вещания основан
н а использовании при за писи а1<устического макета головы человека, а при
просл уш ивании - головных телефонов . Основными достоинствами спосо­
ба бинауральной п е ре дач и по сравнению со способом двухканальной сте­
реофонической передачи через громкоговорители являются более сильно
выраженный стереофонический эффект при прослушивании, ':"олее низкая
п.отребляемая электрическая 1,ющность и высокая защищенность от акус­
тических помех. Способ может быть реализован на базе техники электри­
ческой проводной связи и,щ волоконно-оптических линий связи .
УДК 621.378.325: 621.3 .029.676 К ан ц ы ре в В . Л. Современные ис­
точники мягкого рентгеновского излучения и особенно~ти использования
плазменных источников в рентгенолитографии. - Техника средств связи.
Сер . Внутриобъектовая связь (ВОС), 1982, вып. 4, с. 55-64:.
Требования к источнику мягкого рентгеновского излучения (МРИ)
определяются чувствительностью рентгенорезистов, выбором материалов
основы рентгеношаблона и маскирующего слоя, а также необходимостью
получения минимально возможного полутеневого размытия изображения
рентгеношаблона. В рентгенолитографии могут применяться источники
си н хрот ронного излучения, рентгеновски е трубки с вращающимся ано­
дом, лазер но-пла зме нный источник (ЛПИ) МРИ, электроразрядные ис­
точники типа «z-пинч». Пл азменн ые источники МРИ имеют определенные
преимущества п еред рентгеновскими трубками. Особенности рентгеноли ­
тографии с плазменными и сточ никами МРИ связаны с малыми размера­
ми их излучающей области, интенсивным распылением 1~атериала мишени
и э лектродов источника , свойствами их спектров. В последние годы про­
ведены исследования, по казав шие перспективность применения ЛПИ МРИ
в рентгенолитографии .

УДК 621.325.61 Котович Г. Н., Ламекин В . Ф. , Хохлов А . Н.,
Буч а цк и й А. Б. Интегральный дельта-кодек для аппаратуры свя­
зи. - Техника средств связи. Сер . Внутриобъектовая связь (ВОС), 1982,
ВЬ!П. 1, С. 81-84.
Интегральные коммутационные системы являются существенной состав­
ной частью интегральной цифровой системы связи. Реализован дельта­
кодек со слоговым инерционным компандированием в гибридном интег­
ральном исполнении. Дельта-кодер предназначен для индивидуального ре­
чевого сигнала, а дельта-декодер обеспечивает возможность пользоваться
бесприоритетной конференц-связью на четыре абонента . Кодек может
~ыть применен в аппаратуре средств связи.
УДК 621.3.049.77 .017.7 Гапоне н к о Н. П. Рас'lет тепловых режи­
мов микроэлектронных тепловых линий. - Техника средств связи. Сер.
Внутриобъектовая связь (ВОС), 1982, вып. 1, с. 84-92.
Разработана приближенная методика расчета нестационарных тепло ­
вых режимов в обобщенной конструкции микроэлектронных тепловых ли­
ний. Расчет температуры источников тепла сводится к расчету перепадов
температуры на каждом из слоев многослойной структуры. Получены
выражения для расчета перепадов при произвольном и импульсном за ­
коне изменения мощности в источниках тепла. При соответствующем вы­
боре конструкции тепловой линии и размеров источников тепла функцио ­
нальные . теплоэлектронные времязадающие элементы могут использовать ­
ся в диапазоне частот от долей герц до десятков килогерц.
УДК 621.396 .9 Арсеньев В. Г., Т р ох ин А. В. Новые элемен­
ты конструкции микроэлектронных изделий для АВСК чЕтвертоrо поколе­
ния. - Техника средств связи. Сер. Внутриобъектовая связь (ВОС), 1982,
вып. 1, с. 93-94.
Разрабо т ана конструкция микросборки микроэлектронных изделий
АВСК четвертого поколения, которая позволяет автоматизировать процес­
сы разработки, контроля и монтажа. Она может быть выполнена с при­
менением новой элементной базы: микрокорпусов SO, SOT, керамических
кристаллодержателей. Рекомендуется для применения в новых разработ­
ках аппаратуры связи.
УДК 621.3.049.77 Ром ан ов И. А. Необходимость входного контро­
ля и пути его развития для повышения эффективности и качества аппа­
ратуры средств связи . - Техника средств связи. Сер . Внутриобъектовая
связь (БОС), 1982, вып. 1, с . 95-106.
Анализ качества изделий электронной техники (ИЭТ) показывает, что
высокая стоимость ремонта блоков и систем аппаратуры средств связи
(АСС) из-за ненадежных ИЭТ требует введения сплошного входн ого кон­
троля (ВК) ИЭТ. Предложена методика составления оптимальных про­
грамм испытаний в процессе ВК по критерию минимальной стоимости .
Результаты ВК можно использовать для создания базы данных схемо ­
технического САПР и уменьшения количества операций регулировки и
контроля в производстве АСС. В процессе ведения ВК особое внимание
11еобходимо уделяп, повышению его эффективности.

Удк 621.3 .049.77 .002 .72
Автоматизация монтажа
ника средств связи. Сер.
С. 64-70.
Цымбалюк В. С., Варламов С. А.
микросборок аппаратуры средств связи. - Тех­
Внутриобъектовая связь (БОС) , 1982, вып. 1,
Проблема автоматизации сборочных процессов производства микросбо­
рок для аппаратуры средств связи четвертого поколения является наибо­
лее актуальной. Анализ состояния производства ведущих зарубежных
фирм по изготовлению автоматизированного оборудования ;,ля сборочно­
монтажных работ показывает, что для серийного выпуска микросборок
необходимо решить две основные задачи: создать новую элементную ба­
зу, которая отвечала бы требованиям автоматизации, и высокопроизво­
дительное автоматизированное оборудование.
УДК 621 .382 .8.037 .005 Ламе к ин В. Ф. - Основные принципы микро­
схемотехники комплекса средств связи подвижных объектов. - Техника
средств связи. Сер. Внутриобъектовая связь (БОС), 1982, вып. 1, с. 71 - 74.
К основным принципам микросхемотехники относятся: системный под­
ход, включающий автономность наращивание объема функций, адапта­
цию, совместимость; схемотехническая совместимость, включающая регу­
лярность структур, избыточность, согласованность, заимствов:~ния; конст­
руктивная совместимость; электрическая совместимость, включающая уни­
версализацию, интеграцию функций, цифризацию; информационная сов­
местимость; иерархическая совместимость; физическая совместимость; при­
чинный подход; схемотехническое обеспечение; адаптация. Использование
основных принципов микросхемотехники при проектировании повышает
эффективность и качество комплексов средств связи подвижных объектов.
УДК 621.395.61.01 Котович Г. Н., Ламекин В. Ф. Бучац­
к и й А. Б., Ст ан к е Г. С. Расчет структуры кодека для реализации
его в интегральном исполнении. - Техника средств связи. Сер. Внутри­
объектовая связь (БОС), 1982, вып. 1, с. 74-80.
Расчет структуры дельта-кодека с инерционным компандированием на­
целен на выбор оптимальной структуры цепи компандирования, обеспечи­
вающей наилучшие качественные показатели. Задача оптимr;зации цепи
компандирования сводится к минимизации параметра «диапазон измене­
ния защищенности канала», при этом тактовая частота получается наи­
меньшей. Наиболее низкие значения относительного изменения отношения
сигнал/шум могут быть достигнуты при формировании сигнала управле­
ния шагом квантования в виде усиленной разности между напряжением
на выходе слогового фильтра и некоторого постоянного уровня. Опера­
цию вычитания можно производить цифровыми или аналговыми метода­
ми в зависимости от технологических требоваий и аппаатур·ных затрат.

-о;
/□
ol
\а
□1
□
[] J:I1
la □iL.

i/,

Цена 80 к.оп.