Разработка интегральной микросхемы истокового повторителя для слухового аппарата (стр. 9 из 9)
Многочисленными исследованиями российских и зарубежных специалистов доказано, что важнейшим условием безопасности человека перед экраном является правильный выбор визуальных параметров дисплея и светотехнических условий рабочего места.
Работа с дисплеями – и это доказано однозначно – при неправильном выборе яркости и освещенности экрана, контрастности знаков, цветов знака и фона, при наличии бликов на экране, дрожании и мелькании изображения – приводит к зрительному утомлению, головным болям, к значительной физиологической и психической нагрузкам, к ухудшению зрения. Особенно серьезные последствия отмечаются у детей, часами играющих на компьютерах [11].
Визуальные параметры и световой климат определяют зрительный дискомфорт, который может проявляться при использовании любых типов экранов дисплеев – на электроннолучевых трубках, жидкокристаллических, газоразрядных, электролюминесцентных панелях или на других физических принципах.
В новых Государственных стандартах России (ГОСТ Р 50948-96. «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности» и ГОСТ Р50949-96. «Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений и оценки эргономических параметров и параметров безопасности») и в утвержденных и введенных в действие санитарных правилах и нормах СанПиН 2.2.2.542-96. «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы», гармонизированных с международным и европейским стандартами, установлены требования к двум группам визуальных параметров:
Первая группа: яркость, контраст, освещенность, угловой размер знака и угол наблюдения;
Вторая группа: неравномерность яркости, блики, мелькание, расстояние между знаками, словами, строками, геометрические, и нелинейные искажения, дрожание изображения и т. д. (всего более 20 параметров).
Однако не только конкретное значение каждого из перечисленных параметров определяет эргономическую безопасность. Главное, совокупность определенных сочетаний значений основных визуальных параметров, отнесенных к первой группе. Можно утверждать, что каждому значению рабочей яркости соответствуют определенные значения освещенности, углового размера знака (расстояния наблюдения), угла наблюдения, обеспечивающие оптимальные условия работы. И так для каждого из этих визуальных параметров.
Существенно влияет на зрительный дискомфорт выбор сочетаний цветов знака и фона, причем некоторые пары цветов не только утомляют зрение, но и могут привести к стрессу (например, зеленые буквы на красном фоне).
Визуальные параметры дисплеев могут быть также улучшены путем установки специальных антибликовых контрастирующих фильтров.
От значения коэффициента пропускания фильтра и коэффициента зеркального отражения зависит контрастность изображения, интенсивность бликов от внешних источников света и заметность мельканий, т. е., в конечном счете, зрительное утомление. В электронно-лучевых трубках передовые фирмы мира начали использовать с теми же целями темные стекла, чернение зазоров между ячейками люминофоров, антибликовые покрытия.
Электронно-лучевая трубка монитора является потенциальным источником рентгеновского излучения, однако, уровень излучения очень низок из-за поглощения лучей стеклом, расположенным в передней части электронно-лучевой трубки монитора.
Все мониторы, соответствующие требованиям безопасности, снабжаются специальной схемой защиты пользователя в случае неисправности. Если напряжение на аноде становится слишком высоким, уровень рентгеновского излучения может повыситься. Поэтому мониторы снабжаются разрядниками, которые обеспечивают стекание энергии на землю в том случае, если напряжение становится избыточным. Иногда, особенно в условиях влажности, эта схема самопроизвольно срабатывает и вызывает помехи. Это проявляется как мгновенное «сворачивание» и последующее восстановление изображения.
Электробезопасность предусматривает исключение возможности поражения человека электрическим током. При поражении человека электрическим током основным поражающим фактором является ток, проходящий через его тело. При этом степень отрицательного воздействия тока на органы человека увеличивается с ростом тока. Вместе с тем исход поражения определяется и длительностью воздействия тока, его частотой, а также некоторыми другими факторами. Сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение также влияют на исход поражения, но лишь постольку, поскольку они определяют значение тока, проходящего через человека.
Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения, называется ощутимым током, а его минимальное значение пороговым ощутимым током [12].
Увеличение тока сверх порогового ощутимого вызывает у человека судороги мышц и неприятные болезненные ощущения, которые с ростом тока усиливаются и распространяются на все большие участки тела.
Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, называется не отпускающим током, а наименьшее его значение - пороговым не отпускающим током. Средние значения пороговых не отпускающих токов составляют: для мужчин 16 мА при 50 Гц и 80 мА при постоянном токе, для женщин (соответственно) 11 мА, 50 мА, для детей 8 мА, 40 мА.
Для обеспечения электробезопасности при работе с электрооборудованием, питающимся от трехфазной четырехпроводной сети применяется защитное зануление.
Опасность поражения током при прикосновении к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам, может быть устранена быстрым отключением поврежденной электроустановки от питающей сети и вместе с тем снижением напряжения корпуса относительно земли. Этой цели служит зануление, принципиальная схема которого в сети трехфазного тока показана на рисунке 20.
Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Нулевым защитным проводником, называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухо заземленной нейтральной точкой источника тока или ее эквивалентом. Эквивалентом нейтральной точки источника тока могут быть: средняя точка источника постоянного тока, заземленный вывод источника однофазного тока и т.п.
Рисунок 20 – Принципиальная схема защитного зануления
Принцип действия зануления – превращения замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматы, устанавливаемые для защиты от токов короткого замыкания.
Заключение
Основными результатами дипломного проекта являются:
1. Разработана экспериментальная установка. Измерены электрические параметры ИМС истокового повторителя. При напряжении питания VSS = 1,5 В типовые значения параметров следующие: коэффициент передачи по напряжению AV = 0,73; ток потребления ISS @ 30,7 мкА, полное входное сопротивление Ri @ 21 МОм, выходное сопротивление RO @ 2 кОм.
2. Предложен метод экстракции параметров модели ПТУП и диода из результатов измерения электрических параметров ИМС истокового повторителя. Параметры модели ПТУП: β = 8,71·10-5 А/В2; VTO = –1,21 В; λ = 0,11 В-1; IS = 6,64·10-16 А; ISR = 6,64·10-14 А; CGS = 3,8 пФ; CGD = 3,8 пФ.
Параметры модели диода: IS = 10-16 А; ISR = 10-14 А; CJ0 = 1,34 пФ.
3. Проведено моделирование схемы ИП в системе программ схемотехнического анализа OrCAD 9.2, используя параметры модели ПТУП, полученные в ходе экстракции. Выполнена проверка соответствия результатов моделирования и экспериментально измеренных значений параметров ИМС. Погрешность расчетных значений коэффициента передачи по напряжению AV и тока потребления ISS по отношению к экспериментальным не более 2 %, полного входного сопротивления Ri – 38 %, выходного сопротивления RO – 240 %. Большое расхождение результатов по выходному сопротивлению требует дополнительного исследования.
4. Для увеличения коэффициента передачи ИМС рекомендуется уменьшить толщину эпитаксиальной пленки с 5 до 3 мкм и уменьшить разброс ее толщины до 5 %.
5. Проведен анализ организации дипломного проекта и расчет затрат, необходимых для его выполнения, которые составили 6,4 тыс. руб.
6. Проанализированы опасные и вредные факторы при работе с ПЭВМ.
Список использованных источников
1. О слухе. Причины снижения слуха и методы выявления / Сурдотехника // http://www.DeafNet.ru. – 1999-2003
2. Меллор Д. / Микрофонные технологии // www.era.ru. – 2002
3. Согласующие ИС для миниатюрных электретных микрофонов / В.Б.Вяхирев, В.А.Гудков и др. // Электронная промышленность. – 1995. – №6. – С. 33 – 35.
4. Massobrio G., Antognetti P. Semiconductor Device Modeling with SPICE. Second Edition. McGraw-Hill, Inc. 1988. – 479 p.
5. ТУ на микросхемы интегральные бескорпусные типа П-94. – 1994.
6. ОКР «Сюлгам». 4-х выводная бескорпусная ИМС n-канального истокового повторителя типа П-94. – 1994.
7. Падеров В.П., Владимиров Д.П., Никитанов С.В. Расчет параметров модели полевого транзистора в ИМС истокового повторителя для слухового аппарата // Электроника и информационные технологии – 2002: Сборник научных трудов. – Саранск: СВМО, 2002. – С. 147 – 152.
8. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2. – М.: Солон-Р, 2001. – 528 с.
9. Мелькина Н. Н. Методические указания к технико-экономическому обоснованию дипломных проектов. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2003. – 28 с.
10. Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / Под общ. ред. С.В. Белова. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с.
11. Пермогоров А. / О мониторах // Компьютеры от СПТК. – www.sptc.ru. – 2000
12. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергия, 1979. – 408 с.