Технологии интегральных

Недопустимость отказа элементов системы бурового электропривода обусловлена технологией производства буровых работ, требованиями техники безопасности и экономическими соображениями. Наиболее характерны отказы, не вызывающие необратимых последствий, но приносящие определенный экономический ущерб, величина которого в значительной мере предопределена не прямыми затратами на восстановление работоспособности, а простоем установки во время работ по восстановлению (средняя стоимость 1 ч простоя в наземном эксплуатационном бурении — 25 руб.) и транспортными расходами по доставке ремонтной бригады и необходимого оборудования (среднее удаление от ремонтной базы — 30 км, восстановление, как правило, осуществляется аварийно-диспетчерской службой). В зависимости от конкретных условий расходы, связанные с отказом системы электропривода, могут резко изменяться. Так, в морском бурении затраты на восстановление работоспособности в 10 — 15 раз превышают аналогичные затраты в наземном бурении, значительно выше (до 2 — 3 раз) и средняя стоимость простоя.

Технический прогресс в самых различных отраслях промышленности связан с непрерывно усложняющейся технологией производства, с повышением требований к точности изготовления изделий и их качеству при все более сложном процессе их обработки. Вместе с тем растет объем производства, что выдвигает требование повышения производительности машин за счет увеличения как их мощности, так и скорости обработки изделий. Поскольку подавляющее большинство производственных машин .оснащается электрическими приводами, возрастание требований к этим машинам ведет к ужесточению требований к электроприводу, на который возлагается задача осуществления сложных перемещений рабочих органов механизма. В процессе реализации этих перемещений возникает необходимость разгона, торможения, реверса электропривода, поддержания постоянства регулируемой величины (координаты), изменения ее по определенному закону и т.. д. Механизм может быть оборудован несколькими электроприводами, каждый со своими собственными системами управления. Может возникнуть необходимость согласованного управления электроприводами нескольких механизмов, каждый из которых имеет свою систему управления.

Основным назначением курса «Электропривод и электрификация открытых горных работ» является изучение особенностей применения электрической энергии на горных предприятиях с открытой разработкой месторождений полезных ископаемых. Рассмотрение вопросов электрификации производится в неразрывной связи с рабочими машинами, технологией производства и организацией труда.

ми. В результате из тарифов исключаются экономически и законодательно обоснованные затраты энергосистем, связанные с технологией производства энергии, на амортизацию и НИОКР, хотя эти статьи затрат во многом определяют энергетическую безопасность страны. Сокращение объема ремонтов изношенного оборудования неизбежно вызывает многочисленные аварии, а отказ от проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) неизбежно приводит к деградации научно-технического потенциала электроэнергетики. И хотя нарушения законов РФ являются уголовно наказуемыми действиями, РЭК, принимая незаконные нерыночные решения по зани-

Основы построения и функционирования элементной базы интегральной оптики (волновод, модулятор и от-ветвитель) уже разработаны ( 2.12—2.14), ее технические характеристики изучены. Особенностью элементов оптоэлектроники является совместимость технологии их производства с технологией производства кремниевых ИМС.

Третья особенность энергетики заключается в том, что она обеспечивает.электроэнергией все отрасли промышленности, быт, транспорт, связь, отличающиеся технологией производства, способами преобразования элект-' роэнергии в другие виды энергии, многообразием электроприемников.

Во-первых, это факторы, действующие до окончания изготовления аппаратуры и связанные с технологией производства элементов. Так, транзисторы имеют большой разброс коэффициентов усиления и обратных токов коллектора. Параметры резисторов и конденсаторов при их изготовлении обеспечиваются с определенными отклонениями от среднего значения, 'называемого номинальным (номиналом). При этом завод-изготовитель указывает максимальное отклонение — класс точности. Например, резисторы ^могут иметь класс точности 0,5; 1; 5 или 10%. Чем меньше разброс номинала, тем дороже данный элемент. В настоящее время промышлен-НОСТЁЮ выпускается с высоким классом точности только небольшая часть общего объема элементов. Это приводит к требованию — применять элементы с малыми разбросами номиналов только в особо необходимых случаях, т. е. для части устройства. В остальных же случаях выбираются элементы с достаточно большим разбросом (5, 10 или 20%). Дополнительными причинами, обусловливающими такое решение, являются, как правило, несколько меньшая надежность более точных элементов и их большие габариты.

Очевидно, что данная схема не единственно возможная — можно предложить множество различных схем, отличающихся не только начертанием и порядком включения отдельных функциональных узлов, но и их конкретным выполнением, как это сделано в схеме, приводимой на 34, б. Какая из возможных схем реализации заданной характеристики — наилучшая? На этот вопрос объективно можно ответить лишь на основании учета множества дополнительных требований, налагаемых технологией производства, стоимостью, надежностью, экономичностью, удобством эксплуатации, возможностью ремонта, условиями работы, допустимыми габаритами и т. д. В оптимальном учете основных и дополнительных факторов и состоит искусство инженера-конструктора, позволяющее ему выбрать наилучшую схему устройства.

Система электроснабжении тесно связана с Технологией производства, планировкой и строительной частью предприятия. Система электроснабжения является комплексом взаимосвязанных элементов. Деление ее на внешнюю и внутреннюю не всегда возможно. Применение современных схем глубокого ввода в сочетании с рассредоточением главных понизительных подстанций, магистральных токопроводов и магистральных схем питания на высшем напряжении делает такое деление условным и часто невозможным. Ввиду многих факторов, определяющих систему электроснабжения, о<на всегда может быть выполнена в различных вариантах. Главной задачей при ее создании является определение оптимального 'варианта. При оценке вариантов предпочтение отдается повышенному напряжению как обеспечивающему перспективу развития, простейшим схемам блоков линия — трансформатор — токопровод низшего напряжения и магистральным схемам с минимальным количеством выключателей и другой аппаратуры.

При выборе и построении схем электроснабжения для отдельных отраслей промышленности необходимо учитывать их специфические особенности, связанные с характерам и ответственностью нагрузок, технологией производства, загрязненностью среды, генеральным планом предприятия и планировкой отдельных зданий и сооружений. Эти особенности предъявляют определенные требования к схемам электроснабжения и к выбору оборудования.

Шумовые свойства усилительных приборов. Собственные шумы в транзисторах и электронных лампах обусловлены как физическими особенностями их работы, так и их конструкцией и технологией производства. У транзисторов и электронных ламп шумы имеют сходную природу и аналогичный спектральный состав. В отличие от тепловых шумов идеального активного сопротивления, характеризующихся равномерным распределением энергии шума в

Развитие технологии интегральных микросхем позволило создать машины, удовлетворяющие указанным выше требованиям. Уменьшение объема аппаратуры и стоимости машин достигнуто, в первую очередь, за счет короткого машинного слова (16 разрядов вместо 32—64 в машинах общего назначения), уменьшения по сравнению с ЭВМ общего назначения количества типов обрабатываемых данных, ограниченного набора команд, сравнительно небольшой емкости оперативной памяти и небольшого набора периферийных устройств. Подобные машины за свои небольшие размеры получили название малых или мини-ЭВМ.

В последние годы интенсивные взаимосвязанные процессы развития технологии интегральных микросхем с большой и сверхбольшой степенями интеграции (в первую очередь, микропроцессорных средств), архитектуры ЭВМ и принципов построения программного обеспечения-ознаменовались революционным скачком в вычислительной технике — созданием персональных компьютеров.

зисторов проще и дешевле, чем изготовление -резисторов, а тем более конденсаторов и катушек индуктивности. Таким образом, прин^ цип, чем проще схема, тем легче ее изготовить, неприменим к технологии интегральных схем.

пользуемые на частотах выше 10 кГц, на которых они обеспечивают получение высокой избирательности, стабильности, дают возможность легко перестраивать рабочую частоту усилителя, имеют довольно малые габариты. Из-за невозможности изготовления индуктивностей в интегральном исполнении в этом диапазоне частот используют другие частотно-зависимые элементы, технология изготовления которых близка к технологии интегральных схем. Это элементы из кварца и пьезокерамики, обеспечивающие получение весьма совершенных амплитудно-частотных характеристик усилительных устройств. Область применения этих устройств — усилители с фиксированным набором рабочих частот, так как до сих пор не найдены эффективные способы перестройки резонансной частоты кварцевых элементов. На низких частотах широко используются различного рода ^С-фильтры, которые в сочетании с усилителями позволяют получить практически любые необходимые амплитудно-частотные характеристики.

В настоящее время в связи с развитием микроэлектроники и разработкой технологии интегральных схем, наибольшее распространение получили логические элементы, построенные на основе транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), эмиттерно-связанной (ЭСЛ) и инжекционной логики (И2Л). Перечислим основные параметры, по которым можно произвести сравнение логических схем:

Первыми интегральными элементами, изготовленными по технологии интегральных микросхем, были логические элементы (вентили) ТТЛ-типа. Основным узлом этих схем является многоэмиттерный транзистор (МЭТ).

Применение эпитаксии в технологии интегральных схем более чем в десять раз увеличило выход годной продукции, значительно сократило время технологического процесса и улучшило экономические показатели.

Использование новых принципов и совершенствование технологии интегральных микросхем (см. гл. 21) позволили довести степень интеграции до такого уровня, при котором в объеме одного кристалла с линейным размером в несколько миллиметров оказалось возможным разместить сотни тысяч активных и пассивных элементов электроники.

Если сигналы подают в импульсной форме, то такой способ подачи сигнала называют импульсным. При этом логической единице соответствует наличие импульса, логическому нулю — отсутствие импульса (положительная логика). Сигналы, соответствующие 1 (или 0), могут быть на входе и выходе разными. Наибольшее распространение получили потенциальные логические элементы, так как их можно изготовлять по технологии интегральных микросхем.

По сравнению с ДТЛ-элементами элементы ТТЛ обладают более высоким быстродействием. Элемент выполнен по технологии интегральных микросхем, поэтому он не содержит реактивных элементов. Он работает от сигналов в виде напряжений положительной полярности.

показана на 21.20. Микро-ЭВМ, как правило, выполняют на нескольких кристаллах БИС. Однако развитие технологии интегральных микросхем и повышение степени интеграции в кристалле до 10000 элементов и более позволяют реализовать на одном кристалле всю микро-ЭВМ. Такие микро-ЭВМ обладают небольшим объемом памяти и несложными схемами каналов ввода — вывода, поэтому их используют для выполнения несложных функций.