ВСТУП
Все почалося з ідеї навчити машину рахувати або хоча б складати багато розрядні цілі числа. Ще близько 1500 р. великий діяч епохи просвітництва Леонардо да Вінчі розробив ескіз 13-розрядного підсумовуючого пристрою, що стало першою спробою вирішити зазначену задачу. Першу ж діючу підсумовуючу машину побудував в 1642 р. Блез Паскаль - знаменитий французький фізик, математик, інженер. Його 8-розрядна машина збереглася до наших днів.
Від чудового курйозу, яким сприйняли сучасники машину Паскаля, до створення практично корисного і широко використовуваного агрегату арифмометра (механічного обчислювального пристрою, здатного виконувати 4 арифметичні дії) - пройшло майже 250 років. Вже на початку XIX століття рівень розвитку ряду наук і областей практичної діяльності (математики, механіки, астрономії, інженерних наук, навігації та інші) був настільки високий, що вони настійним чином вимагали виконання величезного обсягу обчислень, що виходять за межі можливостей людини, не озброєного відповідною технікою. Над її створенням і вдосконаленням працювали як видатні вчені зі світовою популярністю, так і сотні людей, імена багатьох з яких до нас не дійшли, присвятили своє життя конструюванню механічних обчислювальних пристроїв.
Арифмометри
і їх "найближчі родичі", забезпечені
електричним приводом електромеханічні
клавішні обчислювальні машини. Як це
часто буває, вони досить довго дивним
чином були сусідами з технікою зовсім
іншого рівня автоматичними цифровими
обчислювальними машинами (АЦВМ), які в
просторіччі частіше називають ЕОМ
(хоча, чітко кажучи, ці поняття не зовсім
збігаються). Історія АЦВМ сходить ще до
першої половини минулого століття і
пов'язана з ім'ям чудового англійського
математика й інженера Чарльза Беббіджа.
Їм в 1822 р. була спроектована і майже 30
років будувалася і удосконалювалася
машина, названа спочатку "різницевою",
а потім, після численних вдосконалень
проекту, "аналітичною". В "аналітичну"
машину були закладені принципи, які
стали фундаментальними для обчислювальної
техніки:
автоматичне виконання операцій;
робота по введенню програми;
необхідність спеціального пристрою - пам'яті - для зберігання даних (Беббіджа назвав його"складом").
Першою діючою ЕОМ стала ENIAC (США, 1945 - 1946 рр..). Його назва по перших літерах відповідних англійських слів означає "електронно-числовий інтегратор і обчислювач". Керували її створенням Джон Моучлі і Преспер Еккерт, що продовжили розпочату наприкінці 30-х років роботу Джорджа Атанасова. Машина містила близько 18 тисяч електронних ламп, безліч електромеханічних елементів. Її енергоспоживання дорівнювало 150 кВт, що цілком достатньо для забезпечення невеликого заводу.
Перша вітчизняна ЕОМ - МЕСМ ("мала електронно-лічильна машина") - була створена в 1951 р. під керівництвом Сергія Олександровича Лебедєва.
З початком серійного випуску ЕОМ почали умовно ділити по поколінням.
Справжню революцію в обчислювальній техніці справило створення мікропроцесора. У 1971 р. компанією "Intel" (США) було створено пристрій, що реалізує на одній крихітній мікросхемі функції процесора - центрального вузла ЕОМ. Наслідки цього виявилися величезні не тільки для обчислювальної техніки, а й для науково-технічного прогресу в цілому. В області розробки ЕОМ першим таким наслідком виявилося створення персональних комп'ютерів (ПК) - невеликих і відносно недорогих ЕОМ, здатних акумулювати і посилювати інтелект свого персонального господаря (втім, зауважимо, що як і будь-який технічний засіб, ПК здатний і на зворотний ефект - марно віднімати час і пригнічувати інтелект).
1 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ЗАВДАННЯ
1.1 Аналіз призначення і складу
Лічильник числа імпульсів - пристрій, на виходах якого виходить двійковий (двійково-десятковий) код, який визначається числом надійшовших імпульсів. Лічильники можуть будуватися на двоступеневих D-тригерах, Т-тригерах і JK-тригерах.
Основний
параметр лічильника - модуль рахунку -
максимальне число одиничних сигналів,
що може бути підраховано лічильником.
Лічильники позначають через СТ (від
англ. Counter).
Лічильники класифікують:
- По числу стійких станів тригерів:
- на двійкових тригерах;
- на трійкових тригерах;
- на n-ічних тригерах;
- По модулю рахунку:
- двійково-десяткові (декада);
- двійкові;
- з довільним постійним модулем рахунку;
- зі змінним модулем рахунку;
У напрямку рахунку:
- підсумовуючі;
- віднімаються;
- реверсивні;
За способом формування внутрішніх зв'язків:
- з послідовним переносом;
- з прискореним переносом;
- з паралельним прискореним переносом;
- з наскрізним прискореним переносом;
- з комбінованим переносом;
- кільцеві;
За способом перемикання тригера:
- синхронні;
- асинхронні;
-
лічильник Джонсона.
1.2 Аналіз умов експлуатації
В залежності від району передбаченої експлуатації ЕА розрізняють 9 основних кліматичних виконань виробів. Блок лічильника має виконання В – загально кліматичне виконання для сущі і моря ( крім Антарктиди ). Категорія розміщення блоку лічильника представлена в таблиці 1.
Таблиця 1 – Категорія розміщення ЕА на об’єкті експлуатації
Укрупнені категорії розміщення |
Додаткові категорії розміщення
|
4. Для експлуатації в приміщеннях (об’ємах) з штучним кліматом. |
4.1 При кондиціюванні (частковому кондиціюванні) 4.2 В опалювальних приміщеннях. |
Загальні норми кліматичних впливів на електронні апарати приведені в таблиці 2.
Таблиця 2 – Загальні норми кліматичних впливів на електронні апарати
Вико- нання |
Категорія розміщен- ня |
Вплив температури |
Вплив відносної вологості,% |
|||||||
Робочі |
Граничні |
Робоче |
||||||||
Верхнє |
Нижнє |
Серед. |
Верхнє |
Нижнє |
Верхнє |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
В |
4 |
+48 |
-10 |
+27 |
+55 |
-10 |
98 |
При 35 |
||
4.1 |
+25 |
+10 |
+20 |
+40 |
+1 |
80 |
При 25 |
|||
4.2 |
+45 |
+1 |
+27 |
+45 |
+1 |
98 |
При 35 |
|||
Блок лічильника відноситься до бортової
апаратури.
Літакові, вертольотні та космічні
апарати повинні витримувати нормативні
впливи, приведені в таблиці 3. Крім
нормативів, приведених
в таблиці необхідно обумовити вимоги
по впливам піску та пороху, пліснявим
грибкам та сонячні радіації.
Норми кліматичних і механічних впливів приведені в таблиці 3.
Таблиця 3 – Норми кліматичних і механічних впливів
Вид впливу, Характеристика |
Ракетна (космічна) ЕА
|
Вібростійкість: частота, Гц прискорення, g |
1,5-2500 0,5-6
|
Тиск понижений і розгерметизація: тиск зовнішнього середовища, мм.рт.ст. |
0-760 |
1.3 Аналіз технологій виготовлення
Існують різні методи виготовлення друкованих плат:
Субтрактивний метод найбільш освоєний
і поширений для простих і дуже складних
конструкцій друкованих плат. Власне, з
нього історично починалася індустрія
друкованих плат. В якості вихідного
матеріалу використовуються фольговані
(в основному міддю) ізоляційні матеріали.
Після перенесення рисунка друкованих
провідників у вигляді стійкої до розчинів
травлення плівки на фольговану основу,
незахищені нею місця хімічно стравлюються.
Захисну плівку наносять методами
поліграфії: фотолітографією, трафаретного
друку та інщі. При 
використанні
фотолітографії, захисна плівка формується
з фоторезистивного матеріалу, що
засвічується через фотокопію друкованого
рисунка фотошаблону. Під час трафаретного
друку використовують спеціальну,
хімічностійку фарбу,так звану трафаретну.
Субтрактивний метод, в чистому вигляді, реалізується у виробництві односторонніх друкованих плат, де присутні тільки процеси селективного захисту рисунка провідників і витравлення металу фольгованих діелектриків з незахищених місць.
Схема стандартного субтрактивного (хімічного) методу виготовлення односторонніх друкованих плат:
- вирубка заготовки;
- свердління отворів;
- підготовка поверхні фольги (дезоксидації), усунення задирок;
- трафаретне нанесення кислотостійкої фарби, що закриває ділянки фольги, не підлягають витравлювання;
- травлення відкритих ділянок фольги;
- сушка плати;
- нанесення паяльної маски;
- гаряче облуживание відкритих монтажних ділянок припоєм;
- нанесення маркування;
- контроль.
Перевагами методу є:
- можливість повної автоматизації процесу виготовлення;
- висока продуктивність;
- низька собівартість.
Недоліками методу є:
- низька щільність компонування зв'язків;
- використання фольгованих матеріалів;
- наявність екологічних проблем через утворення великих обсягів відпрацьованих травильних розчинів.
Адитивний
метод передбачає використання
нефольгованих діелектричних підстав,
на які тим або іншим способом, вибірково
(там, де потрібно) наносять струмопровідний
малюнок. Різновиди методу визначаються
способами металізації і вибіркової
металізації.
Струмопровідні елементи рисунка можна створити:
- хімічним відновленням металів на каналізованих ділянках діелектричної основи (товстошарова хімічна металізація - ТХМ);
- перенесенням рисунка, попередньо сформованого на металевому листі, на діелектричну підкладку (метод переносу);
- нанесенням струмопровідних фарб або паст або іншим способом друку;
- відновним вжиганням металевих паст в поверхню термостійкого діелектричної підстави з кераміки і їй подібних матеріалів;
- вакуумним або іонно-плазмовим напиленням;
Вибірковість осадження металу можна забезпечити:
- фотолітографією (через фотошаблон) фоторезисту, який закриває в потрібних місцях ділянки поверхні основи, що не підлягають металізації (для метолу товстошарової хімічної металізації - ТХМ);
- трафаретним друком (для паст і фарб);
- масочним захистом (для вакуумної та іоноплазменної металізації).
Схема процесу адитивної технології з використанням фоторезисту:
- вирубка заготовки;
- свердління отворів під металізацію;
- нанесення каталізатора на всю поверхню заготовки і отворів;
- нанесення і експозиція фоторезисту через фотошаблон-позитив;
- проявлення фоторезисту з оголенням ділянок поверхні плати з нанесеним каталізатором;
-
товстошарова хімічна металізація
отворів і провідників;
- нанесення маркування;
- обрізка плати по контуру;
- електричне тестування;
- приймання плати - сертифікація.
Перевагами методу є:
- використання нефольгованих матеріалів;
- ізоляційні ділянки плати захищені фоторезистом;
- ізоляції не забруднюються технологічними розчинами;
- фоторезист може залишатися на платі в якості захисного покриття.
Недоліками методу є:
- тривалий процес товстошарової хімічної металізації;
- необхідність використання фоторезисту, стійкого до тривалого впливу розчинів хімічного міднення з лужною реакцією.
Комбіновані методи об'єднують в собі всі прийоми виготовлення друкованих плат, необхідні для виготовлення друкованих провідників і металізованих отворів. Залежно від послідовності операцій формування друкованих провідників і металізованих отворів розрізняють:
- комбінований негативний метод (використовують фотошаблони – негативи). У негативному методі спочатку витравлюються провідники, а потім металізуються отвори.
- комбінований позитивний метод (фотошаблони – позитиви).
У позитивному методі травлення рисунка відбувається після металізації отворів, а для з'єднання металізованих отворів з катодом використовується ще не витравлена фольга, спочатку присутня на поверхні заготовки.
Схема
комбінованого позитивного методу
виготовлення двосторонніх друкованих
плат з металізованими отворами:
- нарізка технологічних заготовок;
- очищення поверхні фольги (дезоксидації);
- свердління отворів, що підлягають металізації, на станках з ЧПУ;
- активація поверхонь під хімічну металізацію;
- тонка хімічна металізація (до 1 мкм);
- попередня тонка гальванічна металізація (до 6 мкм) - «гальванічне затягування»;
- нанесення і експонування фоторезисту через фотошаблон - позитив;
- основна гальванічна металізація (до 25 мкм всередині отворів);
- нанесення металорезисту;
- видалення експонованого фоторезисту;
- травлення оголених ділянок фольги;
- видалення металорезисту;
- нанесення контактних покриттів на кінцеві друковані ламелі;
- ретельне відмивання плати, сушка;
- нанесення паяльної маски;
- нанесення фінішних покриттів під пайку;
- нанесення маркувальних знаків;
- обрізка плати по контуру;
- електричне тестування;
- приймання плати - сертифікація.
Перевагами цього методу є:
- можливість відтворення всіх типів друкованих елементів з високим ступенем дозволу;
- захищеність фольгою ізоляції від технологічних розчинів - хороша надійність ізоляції;
- хороша міцність зчеплення (адгезія) металевих елементів плати з діелектричною підставою.
Недоліками цього методу є:
- відносно велика глибина травлення (фольга + металізація затяжки) створює бічне підтравлення, що обмежує роздільну здатність процесу;
- травлення рисунка по металорезисту обмежує свободу вибору травлячих розчинів;
- після травлення рисунка схеми, металорезист або освітлюють для поліпшення пайки, або видаляють і після нанесення паяльної маски беруть в облогу фінішні покриття під пайку.
Обидва варіанти потребують додаткових капітальних витрат і прямих витрат.