SU805334A1 - Устройство дл моделировани электронныхСХЕМ - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании надежности низкочастотных электронных схем на стадии их проектировани , опытной об работки и крупносерийного производст ва. Известно устройство дл  моделировани  электронных схем, содержащее датчик равномерно распределенных слу чайных чисел, дешифратор, вход которого соединен с выходом датчика равномерно распределенных случайных чисел , элемент ИЛИ, элемент И, первый вход которого соединен с выходом эле 1ента ИЛИ, а .второй вход - с выходе генератора импульсов, коммутатор, бл управлени , генератор тактовых импульсов , элемент обратной св зи, П блоков сравнени , первые входы которых подключены к выходам счетчиков пам ти соответственно, п счетчиков воспроизведени , выходы которых подключены к вторым входам блоков сравнени  соответственно, а входы - к вы ходу генератора тактовых импульсов, П реверсивных счетчиков, П наборных полей, П блоков текущих значений параметра , блок анализа, блоки измерени  номинальных значений параметра, блокл задани  веро тности увеличени  параметра, блоки пам ти, .дополнительные реверсивные счетчики и блоки ограничений 1 . Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  моделировани  электронных схем, содержащее датчик равномерно распределенных случайных чисел , выход которого через дешифратор соединен с первьоми входами блоков задани  начальных значений параметров и блоков задани  текущих значений параметров, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с первым входом элемента И, выход генератора подключен ко второму входу элемента И, выход которого соединен с первыми входс1Ми счетчиков пам ти, реверсивных счетчиков и входом элемента обратной св зи, выход которого подключен ко вторым входам блоков задани  -начальных значений параметров и блоков задани  текущих значений параметров, третьи входы которых соединены с выходом коммутатора И вторНЕМИ входами р-еверсивных счетчиков, третьи входы которых соединены с выходом блока управлени , вторыми входами счетчиков пам ти. «четвертыми входами блоков задани  начальных значений парметров и блоков задани  текутцихзначений параметров , входом коммутатора и входом датчика равномерно распределенных рлучайных чисел, выходы реверсивных счетчиков подключены ко входам соответствующих наборных полей, выходы которых соединерш со входами блока анализа, выход которого подключен ко входу блока измерений, выходы генераторов тактовых импульсо.в переменной частоты соединены с первыми входами соответствующих сумматоров, выходы которых подключены к четвертым входам соответствующих реверсивных счетчиков, выходы счетчиков пам ти соединены со вторыми входами соответ ствующих сумматоров, регистры пам ти блок вычитани , блок сравнени , до-, полнительный блок управлени , дополнительный коммутатор, группы блоков пам ти. 2J, Известные устройства позвол ют моделировать процессы изменени  параметров комплектующих элементов исследуемой схемы в соответствии со случайными функци ми определенного вида инаблюдать изменение выходных параметров исследуемой схемы, вызван ное изменением параметров комплектующих элементов. При достижении любым выходным параметром схемы границы пол -допуска исследуема  электронна  схема тер ет свою работоспособность, т.е. возникает отказ, св занный с из менением параметров комплектующих элементов (постепенный отказ). Недостатком известных устройств  вл етс  то, что в электронных схемах кроме того возникают отказы, про вл  ющиес  в виде резкого, практически мгновенного изменени  выходного пара метра, так называемые внезапные отка зы. Такие отказы электронных схем  вл ютс  следствием необратимых внезапных изменений параметров элементо И про вл ютс  в виде.механических по вреждений элементов (поломки, трещин пробои изол ц-ии и т.д.) . Видимые при знаки приближени  внезапных отказов обычно отсутствуют, т.е. перед отказом обычно не удаетс  обнаружить количественные изменени  характеристик объекта. Следовательно, моделировать внезапные отказы путем изменени  параметров элементов нельз . В св зи с этим возникла необходимость создани  устройства дл  моделировани  электронных схем с более широкими функциональными возможност ми, позвол ющего исследовать электронные схемы как с учетом постепенных отказов комплектующих элементов, так и с учетом их внезапных отказов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет учета внезапных отказов. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  моделировани  электронных схем, содержащее датчик равномерно распределенных случайных чисел, выход которого через дешифратор соединен с первыми входами блоков задани  начальных значений параметров и блоков задани  текущих значений параметров ,, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с первьм входом элемента и, выход генератора подключен ко второму входу элемента И, выход которого соединен с г ервыми входами счетчиков пам ти, реверсивных счетчиков и входом элемента обратной св зи, выход которого подключен ко вторым входам блоков задани  начальных значений параметров и блоков задани  текущих значений параметров, третьи входы которых соединены с выходом коммутатора и вторыми входами реверсивных счесгчиков, третьи входы которых соединены с йыходом блока управлени  , вторьлми входами счетчиков пам ти, четвертыми входами блоков задани  начальных значений параметров и блоков задани  текущих значений параметров, входом коммутатора и входом датчика равномерно распределенных случайных чисел, выходы реверсивных счетчиков подключены ко входам соответствующих наборных полей , выходы которых соединены со входами блока анализа, выход которого подключен ко входу блока измерений, выходы генераторов импульСов переменной частоты соединены с первыми входами соответствующих сумматоров , выходы которых подключены к четвертым входам соответствующих реверсивных счетчиков, выходы счетчиков пам ти соединены со вторыми входами соответствующих сумматоров, содержат дополнительные сумматоры, блоки пам ти и счетчики адреса, первые входы которых соединены с выходами соответствующих генераторов тактовых импульсов переменной частоты, выходы счетчиков адреса подключены к первым входам соответствующих блоков пам ти , выходы которых соединены с перBbDv H входами дополнительных сумматоров , выходы которых подключены ко входу блока упрагвлени , выход которого подключен ко вторым входам счетчиков адреса, выход коммутатора соединен со вторыми входс1ми блоков пам ти , вторые входы дополнительных сумматоров подключены к выходу датчика равномерно распределенных случайных чисел. На чертеже представлена блок-схема устройства дл  моделировани  электронных схем. Устройство состоит из датчика 1 равномерно распределенных случайных чисел, дешифратора 2,п блоков 3 задани  начальных значений параметров, и блоков 4 задани  текущих значе  й

|Параметров элементов, элемента 5 ИЛИ, элемента 6 обратной св зи/ коммутатора 7, блока 8 управлени , генератора 9, элемента 10 И, П счетчиков 11 пам ти, П сумматоров 12, п генераторов 13 тактовых импульсов перемёииой частоты, П peaepCHBHtiix счетчиков 14, П наборных полей.15, блока анализа 16 измерительного блока 17, П счетчиков 18 адреса, т) блоков 19 пам ти, п дополнительных сумматоров 20.

Датчик 1 равномерно распределенных случайных чисел предназначен дл  фондировани  по командам из блока 8 управлени  Ш-разр дньах независживлх двоичных равномерно распределенных случайных чисел. Числа с датчика 1 поступают на вход дешифратора 2, который устроен так, что обеспечивает возможность получени  на его выходах сигналов с различными заранее известными веро тност ми по влени . Блоки задани  начальных значений параметров элементов и блоки (i задани  текущих значений параметров элементов предназначены дл  формировани  требуемых законов распределени . При этом в блоках 3;)-3 с помощью коммутационных панелей формируютс  требуемые законы распределений начальных значений параметров элементов, а в блоках 4/|-4fj аналогичным образом формируютс  требуемые законы распределени  скоростей изменени  параметров элементов. Выходы блоков и ) подключены через элемент 5 ИЛИ к первому входу элемента 10 И, ко второму входу которого подключен выход генератора 9 регул рных импульсов . Такое соединение позвол ет выработать 2п последовательностей импульсов случайной длины, использу  только один датчик случайных чисел с дешифратором и только один элемент обратной св зи. Элемент 6 обратной св зи предназначен дл  преобразовани  значени  веро тности в количество импульсов, равное числу, соо ветствукйцему этой веро тности в сформированном законе распределени . Выработанные случайные последовательности импульсов с выхода элемента 10 И поступают в счетчики пам ти в реверсивные счётики . Сумматоры 124-12п в совокупности с генераторами 13;,-13fi образуют преобразователи число-частота.. Каждый .из них преобразует число, занесенное в счетчик 11 пам ти, в последовательность импульсов с частотой, пропорциональной числу в счетчике 11. С помощью генераторов 13 -13 п переменной частоты все моделируемые процесса изменени  параметров элементов привод т к одному масштабу времени.

Реверсивные счетчики ц совместно с наборными пол ми вы 1ПОЛНЯЮТ функции исполнительного ор- гана. Счетчики выполнены реверсивными дл  того, чтобы иметь возможность воспроизводить реализаций случайных процессов, как с положительной так и с отрицательной скорост ми .

Выходы реверсивных счетчиков соединены со входами соответствующих наборных полей ,на которых набраны упор доченные по моделируемому параметру р ды однотипных элементов. В данном случае р ды элементов представл ют собой макеты реальных элементов, изменение параметров которых моделируетс  в исследуемой , электронной схеме. При этом изменение .параметра моделируетс  путем подключени  к выходам наборного пол  15, а значит и в блок анализа 16 элементов с различными значени ми моделируемого параметра. В блоке анализа 16 производитс  соединение выходов наборных полей в соответствии с заданной структурой электронной схемы. .Блоки 19(-19 пам ти предназначены дл  записи, хранени  и считывани  чисел, соответствующих веро тност м по влени  внезапных отказов . Счетчики 184-18п адреса предназначены дл  выбора адреса блоков 194-19п пам ти в зависимости от числ импульсов, поступивших от генераторов ) тактовых импульсов. Сумматоры 20 -20fi предназначены, дл  преобразовани  чисел, считываемых из блоков ) пам ти и соответствующих веро тности по влени  внезапных отказов, в сигнал, по вл ющийс  на его выходе с этой веро тностью. Блок 17 измерений предназначен дл  измерени  выходных параметров блока 16. Блок 8 управлени  предназначен дл  реализации цикла моделировани  по заранее заданной программе. Коммутатор 7 предназначен дл  включени  в работу определенных блоков в соответствии с командами блока 8 управлеаи .

Устройство работает следующим образом . .

Перед началом моделировани  в блоки , 4;,-4f,, и занос тс  законы распределени  начальных значений параметров элементов, текущих значений параметров элементов и внезапных отказов элементов соответственно . Устанавливаетс  рабоча  частота каждого из генераторов 13;(--13п. На наборных пол х 15;,-15f, устанавливаютс  упор доченные р ды элементов, командой из блока 8 управлени  привод тс  в исходное состо ние. Коммутатор 7 переводитс  в нулевое положение , счетчики и 184-18 сбрасываютс  в ноль.

Claims (2)

1. По команде из блока 8 управлени  коммутатор 7 устанавливаетс , в перво положение, а в датчике 1 формируетс  случайное число, которое через дешифратор 2 поступает на вход блока 3 Дл  получени  заданного значени  слу чайной величины преобразованное случайнбе число поступает через элемент ИЛИ 5 на элемент И 10 и дает разрешение на прохо одение регул рных им пульсов с генератора 9 на элемент 6 обратной св зи и на счетчик 14 . При совпадении в блоке 3 сигнала, соответствующего сформированной веро тности , и сигнала, поступающего с эле мента 6, снимаетс  разрешение на про хождение импульсов через элемент 10 и прекращаетс  поступление импульсов на счетчик Таким образом, в сче чик 14 заноситс  число, соответствующее веро тности,, сформированной блоком 3;| , В соответствии с этим чис лом в исследуемую электронную схему включаетс  элемент из упор доченной совокупности элементов/ которые уста новлены на наборном поле 15|. Пара-метр этого элемента соответствует сформированному в блоке 3 начальному значению параметра первого.элемента . X (0| .- Затем с блока 8 подаетс  команда на перевод коммутатора 7 во второе положение и на формирование в датчике 1 нового случайного числа.. Описанным вьше образом в исследуемую схему включаетс  один из элементов, установленных на наборном . поле 15/2 с параметром Х(0 в соответствии с веро тностью, сформиро-ванной в блоке3. Затем коммутатор переключаетс  в следующее положение и в исследуемую электронную схему аналогичным образом подключаютс  оставшиес  (п -2) элемента с параметра ми соответственно Хт,{01 ...Хц(0) . Таким образом, после П-го шага коммутатора 7 значени  параметров комплектующих элементов исследуемой схе мы и. ее выходных параметров будут соответствовать начальному моменту времени ({, 0) . Затем производитс  формирование случайных чисел, соответствующих ско рост м изменени  параметров комплектующих элементов, и запоминание их в счетчиках . Дл  этого по ко манде из блока 8 снимаетс  разрешени на прохождение сигналов на блоки 3 реверсивные счетчики ,, одно . временно подаетс  разрешение на прохождение сигналов на блоки ) и счетчики . Командой из блока 8 коммутатор 7 переводитс  в первое положение. В датчике 1 формируетс  случайное число, которое с помощью блока 4/i , элемента ИЛИ 5, элемента И 10, генератора 9 и элемента б преобразуетс  в число, соответствующее веро тности сформированной блоком 4 . Это число соответствует скорости измерени  пер вого элемента и заноситс  в счетчик 11 Преобразование выполн етс  так же, как дл  случа  формировани  числа, заносимого в счетчик 14. Затем по команде из блока 8 коммутатор 7 переводитс  во второе положение, а в датчике 1 формируетс  новое случайное число, которое аналогичным образом преобразуетс  в число, пропорциональное скорости изменеъ и  параметра второго элемента, и заноситс  -в счетчик 112- Точно также .занос тс  случайные числа в остальные (и-2) Счетчики ll -llfi- На этом заканчиваютс  подготовительные операции, в результате которых будут сформированы случайные начальные значени  и скорости изменени  параметров всех комплектующих элементов одного экземпл ра исследуемой схемы. Моделирование процессов изменени  параметров комплектующих элементов и моделирование их внезапных отказов производитс  одновременно и независимо , поэтому рассмотрим сначала процесс моделировани  постепенных отказов , а затем процесс моделировани  внезапных отказов. Дл  моделировани  процессов изменени  параметров элементов подаетс  команда из блока 8, по которой на , сумматоры начинают поступать имПульсы от соответствующих генераторов 13х-13|т На выходе каждого сумматора 12 при его переполнении по вл етс , импульс. Частота следовани  импульсов с выхода каждого из сумматоров ,2 f) пропорциональна числу, занесенному в соответствующие счетчики пам ти . С выходов сумматоров импульсы поступают на входы соответствующих реверсивных счетчиков 14;(-14п, пересчитывающих эти импульсы. В соответствии с числом в счетчиках 14(-14)в блок 16 подключаютс  элементы, установленные на наборных пол х 15.-15. Частоты подключени  элементов, а следовательно , и скорости изменени  параметрюв пр мо пропорциональны числам в соответствующих счетчиках пам ти 11 -11пДл  измерени  выходного параметра исследуемой электронной схемы в за-, данные моменты времени блок 8управлени  в эти моменты времени подает запрет, на прохождение импульсов от генераторов на сумматоры 12 -12fj. При этом прекращаетс  выдача всех команд из блока 8 управлени . Переключение элементов, установленных на наборных пол х, также прекращаетс . На исследуемую электронную ciceMy в блок 16 подаетс  питание и измер етс  ее выходной параметр . Дл  моделировани  внезапных отказов после окончани  подготовительных операций по команде из блока 8 начиаетс  прохождение импульсов от генераторов ,13 -13п на счетчики , астоты генераторов , определ т масштаб времени моделировани . Потому числа в счетчиках соответствуют текущему времени моделировани  с учетом масштаба. При поступ лении каждого очередного импульса с генератора 9 на соответствующий счет чик происходит выбор адреса соответствующего блока 19 пам ти и считывание содержимого этого адреса. Номер адреса каждого из блоков пам ти 19 определ етс  числом в соответствующем счетчике 18;(-18{, Считываемые из блоков пам ти коды численно равны веро тност м по влени  внезапного откйза соответствующего элемента в момент времени, определ емый числом в соответствующем счетчике 18 (или номером адреса соответствующего блока 19 пам ти). Эти коды поступают на первые входы сумматоров 20 на вторые входы которых поступают равно веро тные двоичные случайные числа. Веро тность переполнени  такого сумматора численно равна коду, поступающему на его первый вход. Переполнение одного из сумматоров 20 соответствует внезапному отказу соответствующего элемента. При переполнении какого-либо сумматора 20 с его выхода подаетс  сигнал о внезапном отказе на блок 8 управлени . Блок 8 формирует команду на прекращение моделировани  и выдает информацию о то элементе схемы, из-за которого в схе ме произошел внезапный .отказ. Процесс моделировани  продолжаетс  до тех пор, пока в какой-то момент времени (; t ;( не будет зафикси ровано достижение выходным параметро исследуемой схемы одной из границ по л  допусков-, что  вл етс  постепенным отказом, или пока не поступит си нал от одного из блоков о внезапном отказе соответствующего элемента схемы. -В этом случае отказ одного из элементов схемы характеризует отказ схемы в целом. Многократное повторение циклов мо делировани  дает возможность получит статистические данные разброса выход ных параметров электронных схем, -слу чайных скоростей их изменени  и внезапных отказов. Устройство обладает более широким функциональными возможност ми, так как оно позвол ет получить данные дл расчета показателей надежности как с учетом постепенных отказов элементов , так и с учетом их внезапных отказов . Формула изобретени  Устройство дл  моделировани  электронныхсхем, содержащее датчик равномерно распределенных случайных чисел, выход которого через дешифратор соединен с первыми входами блоков задани  начальных значений пара метров иблоков задани  текущих значений параметров, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с первым входом элемента И, выход генератора подключен ко второму входу элемента И, выход которого соединен с первьйми входами счетчиков пам ти, реверсивных счетчиков и входом элемента обратной св зи, выход которого подключен ко вторым входам блоков задани  начальных значений параметров и блоков задани  текущих значений параметров, третьи входы которых соединены с выходом коммутатора и вторыми входами реверсивных счетчиков, третьи входы которых соединены с- выходом блока управлени , вторыми входами счетчиков пам ти, четвертыми входами блоков задани  начальных значений параметров и блоков задани  текущих значений параметров , входом коммутатора и входом датчика равномерно распределенных случайных чисел, выходы реверсивных счетчиков подключены ко вх6;цам соответствующих наборных полей, выходы которых соединены со входами блока анализа, выход которого подключен ко входу.блока измерений, выходы генераторов тактовых импульсов переменной частоты соединены с первыми входами соответствующих сумглаторов, выходы, которых подключены к четвертым входамсоответствующих реверсивных счетчиков, выходы счетчиков пам ти соединёны со вторыми -входами соответствующих сумматоров, о т л и чающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет учета внезапных отказов элементов, оно содержит дополнительные сумматоры,блоки пам ти и счетчики адреса, первые входы которых соединены с выходами соответствующих генераторов тактовых имлульсов (Переменной частоты, выходы счетчиков адреса подключены к первым входам соответствующих блоков пам ти , выходы которых соединены с первыми входами Дополнительных сумматоров , выходы которых подключены ко Входу блока управлени , выход которого подключен ко вторым входам счетчиков адреса, выход коммутатора соединен со вторыми входами блоков пам ти , вторые входы дополнительных сумматоров подключены -к выходу датчика равномерно распределенных случайных чисел. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 640303,. кл. Q Об Р 15/20, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2510128, кл. Q 06 F 15/20 1977 (прототип).

   i 4,