Лабораторна робота № 7

ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ РЕЗИСТОРІВ І ПРОГНОЗУВАННЯ ЇХНЬОЇ СТАБІЛЬНОСТІ МЕТОДАМИ РОЗПІЗНАВАННЯ ОБРАЗІВ

У результаті виконання роботи студенти повинні:

- знати конструктивні особливості, властивості матеріалів і параметри різноманітних типів резисторів, методику дослідження їхньої стабільності методами розпізнавання образів;

- знати використовувати методику дослідження параметрів резисторів і прогнозування їхньої стабільності методами розпізнавання образів.

Зміст роботи

1. Виміряти ЕДС шумів заданих резисторів.

2. Визначити міри близькості з урахуванням заданих навчаючих вибірок параметрів-ознак із застосуванням ЕОМ.

3. Навести прогнозування стабільності заданих резисторів методом зон та методом узагальненої точки із застосування ЕОМ.

4. Виробити рекомендації до використання в ЕА резисторів, що досліджуються.

Стислі теоретичні відомості

Існує досить багато підходів, що дозволяють тою чи іншою мірою ефективно прогнозувати надійність і стабільність пристроїв ЕА. Одним із найбільш перспективних можна вважати напрям, що базується на теорії розпізнавання образів.

У теорії розпізнавання образів розглядаються класи елементів (R₁, R₂,….., R_n), яким відповідають часові інтервали стабільності із заданими рівнями довірчої імовірності і характерні певні значення параметрів-ознак ξ_S(S=1). Хай ξ_λS характеризує статистичний центр λ-го класу по S-му параметру (λ=1,m, S=1,k). Тоді співвідношення між ξ_S і ξ_λS, де – ξ_λS S-й параметр елемента ξ, що діагностується, вказує на близькість елемента до λ-го класу. При цьому розглядають такі міри близькості:

квадрат відстані

;

скалярний добуток

;

скалярний добуток при різноманітних способах нормування

кореляційний спосіб

;

відстань по Хеммінгу

.

Інколи рекомендується вводити вагові коефіцієнти α_S

.

чи

Міра близькості в нелінійнім просторі параметрів у багатьох випадках дає підвищену точність прогнозу

.

Простішим підходом розпізнавання образів можна вважати метод зон, при якому кордонами зон для двох класів R₁ i R₂ є величини ξ*_1S i ξ*_2S

ξ*_1S = ξ*_1S + rσ_1S і ξ*_2S = ξ*_2S + rσ_1S ,

де σ_λs - середньоквадратичне відхилення S-го параметра, r < 3. Вважаючи, що міра близькості дискретна

;

визначаємо загальну міру близькості для елемента ξ у вигляді

.

Належність елемента до тієї чи іншої зони визначається знаком міри близькості. Якщо Ω₀ < 0, тоді ξ є R₁, якщо Ω₀ > 0 тоді ξ є R₂. У разі Ω = 0 цей підхід не дає відповіді.

Більш точним є метод узагальненої точки. При цьому всі k параметри ξ_S (s=1,k) зводяться до однієї узагальненої осі Ω₀, на якій виділяються три зони для двох класів R₁ i R₂ (Ω*₁₀; Ω*₂₀ межі зон).

s ≠ l;

Розпізнавання ведеться аналогічним способом: ξ є R₁ при Ω₀ < Ω*₁₀, ξ є R₂, при Ω₀ ≥ Ω*₂₀ і відмова від розпізнавання при Ω*₂₀ < Ω*_{0 <} Ω*₂₀.

Розглянуті методи можуть бути узагальнені для будь-якого числа класів R_λ (λ-1,m) на основі методу дихотомії.

У вигляді параметрів ознак у процесі прогнозування стабільності резисторів рекомендується вибирати інфракрасне випромінювання навантаженого резистора і рівень струмових шумів. При цьому доцільно оперувати з нормованими значеннями x_i параметрів – “ознак” x_{i :} x*_i = (x*_i-x*_i0)/x*_i0, де x^* - номінальна величина параметра ξ_S.

Опис лабораторного стенда

Лабораторний стенд для вимірювання параметрів резисторів містить: набір резисторів; вбудований підсилюючий пристрій; зовнішній вимірювач рівня шумів (осцилограф).

Зміст звіту

До звіту входять: мета і стислий зміст роботи, таблиці результатів вимірів рівня шумів резисторів, одержані на ЕОМ міри близькості, результати прогнозування стабільності резисторів по методу зон та узагальненої точки із застосуванням ЕОМ, висновки.

Контрольні питання

1. Класифікація резисторів і галузь їхнього застосування.

2. Основні параметри резисторів і вибір параметра – “ознаки”.

3. Фізичні властивості резистивних параметрів.

4. Імовірнісно-статистичні методи аналізу старіння резисторів.

5. Раптові відмови і старіння резисторів.

6. Основні положення теорії розпізнавання образів у застосуванні до резисторів.

7. Засіб зон узагальненої точки і їхнє використання для прогнозування стабільності резисторів.

8. Послідовність проведення прогнозування стабільності резисторів засобами розпізнавання образів.

9. Перспективи розвитку і шляхи мікромініатюаризації резисторів.

Список літератури

1. Рычина Т.А. Электрорадиоэлементы - М.: Сов. Радио, 1976. - 336 с.

2. Фролов А. Д. Радиодетали и узлы.- М.: Высш. шк., 1975.- 440 с.

3. Стальбовский В.В., Четвериков И.И. Резисторы.- М.: Сов. радио, 1977.

4. Зайцев Ю.В., Марченко А.Н. Полупроводниковые резисторы в радиосхемах.- М.: Энергия, 1971. – 112 с.

5. Минкин С. Б., Машков А. Г. Позисторы. - М.: Энергия, 1973. – 88 с.

6. Михайлов И. В., Прокошин А. И. Конденсаторы.- М.: Энергия, 1973.

7. Эпштейн С.Л. Измерение характеристик конденсаторов.- Л.: Энергия, 1971. – 220 с.

8. Справочник по электрическим конденсаторам / М. Н. Дьяконов, В. И. Карабанов, В. И. Присняков и др.; Под общ. ред. И. И. Четвертакова и В. Ф. Смирного. - М.: Радио и связь, 1983. – 576 с.

9. Глюкман Л. Н. Пьезоэлектрические кварцевые генераторы. – М.: Радио и связь, 1983.

10. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров: Пер. с англ. - М. : Мир, 1984. – 320 с.

11. Великин Л. И. и др. Пьезокерамические фильтры. - М.: Связь, 1966.

12. Лосев Н. К. Теория и расчет электромеханических фильтров. - М.: Связь, 1965.