раздел 1. характеристика цели вцп и направления работ по ее достижению | гарант
Раздел 1. Характеристика цели ВЦП и направления работ по ее достижению
Финансовая грамотность — это знания и навыки управления финансовыми инструментами, способность принимать обоснованные решения по использованию финансовых средств для обеспечения личного благосостояния и финансовой безопасности.
Проблема недостаточной финансовой грамотности населения в последние годы стала актуальной как в России, так и в целом ряде развитых и развивающихся стран. Особенной остроты она достигла в условиях глобального финансового кризиса, с повышением долговой нагрузки домохозяйств, недостаточностью сбережений и неумением населения предпринять рациональные шаги по защите своих сбережений и улучшению финансового положения.
При этом для России характерно быстрое построение сложной финансовой системы, которая приводит к появлению на рынке разнообразных и не всегда простых для понимания финансовых продуктов и услуг. Это ставит перед населением задачи, к решению которых оно в большинстве своем недостаточно хорошо готово.
Кроме того, у значительной части населения в силу социалистического прошлого отсутствуют традиции использования финансовых инструментов. Новые навыки приобретаются, в основном, молодежью и людьми средних лет, тогда как старшее поколение наиболее трудно понимает и принимает перемены в финансовой сфере. Отсутствие у граждан финансовых знаний, навыков планирования личного бюджета, опыта анализа и обоснованного выбора финансовых услуг в условиях агрессивной рекламы таких услуг могут привести к нерациональности финансового поведения, неоправданным рискам в надежде получения быстрого дополнительного заработка. Или напротив, столкнувшись с мошенническими действиями в финансовой сфере, население начинает занимать крайне консервативную позицию и неоправданно ограничивает свое взаимодействие с любыми финансовыми институтами, особенно, негосударственными. Оба крайних варианта финансового поведения наносят вред как личным бюджетам граждан, так и экономике в целом, поскольку создают препятствия для улучшения материального положения населения, а также снижают возможности инвестиций в экономику.
Недостаточность уровня финансовых знаний населения подтверждается опросами*. Хотя за период с 2008 года оценка населением собственного уровня финансовой грамотности выросла (доля населения, считающего свои знания отличными, хорошими либо удовлетворительными, увеличилась с 46 до почти 70% опрошенных), однако оценка конкретных знаний показывает, что в действительности их уровень невысок:
1) недостаточно развито планирование личного бюджета: подобное планирование осуществляют менее 30% опрошенных (в г. Томске показатель выше — 44% опрошенных), при этом ежегодно эта доля сокращается — по видимому, в связи с постепенным ростом доходов населения и снижением необходимости жестко экономить, считая «каждый рубль»);
2) крайне слабы знания относительно системы страхования вкладов (более 50% опрошенных не имеют о ней никакого представления);
3) еще не стало распространенной практикой сравнение финансовых услуг, предлагаемых в различных компаниях (лишь около половины опрошенных старается проводить такие сравнения, в г. Томске ситуация несколько лучше — 66% стараются проводить подобные сравнения), а также предварительное ознакомление с текстом заключаемого договора (менее 40% опрошенных читают договор и уточняют непонятные моменты);
4) население преимущественно, заблуждается относительно того, что является финансовой пирамидой, демонстрируя при этом избыточную настороженность относительно предлагаемых финансовых продуктов и услуг;
5) граждане недостаточно уверены в том, что спор с финансовой организацией по поводу финансовых услуг может быть разрешен быстро и справедливо (уверенных в быстром положительном исходе всего 15%).
Важной предпосылкой для развития культуры сбережения является рост доходов населения, позволяющий направлять личные средства не только на текущее потребление, но и на сбережение. В целом по Российской Федерации в течение уже более 10 лет наблюдается превышение совокупных доходов населения над его текущими расходами, при этом процент превышения колеблется от 25 до 30% .
В 2022 году объем денежных доходов населения сложился в размере 54 118,5 млрд. рублей и увеличился на 1,1% по сравнению с предыдущим годом. Население израсходовало средств на покупку товаров и оплату услуг 39 221,7 млрд. рублей, что на 3,2% больше, чем в 2022 году. Сбережения населения за этот период составили 8 904,8 млрд. рублей и снизились на 8,6% по сравнению с предыдущим годом.
По данным Росстата в декабре 2022 года денежные доходы населения Томской области в виде накоплений сбережений во вкладах и ценных бумагах, изменение задолженности по кредитам, приобретение недвижимости составляли 7 292,8 млн. рублей, в декабре 2022 года — 6 782,9 млн. рублей, что составило 18,5% общей суммы доходов за декабрь 2022 года. Потребительские расходы в расчете на душу населения в декабре 2022 года составили 17 957,5 руб. и уменьшились по сравнению с декабрем 2022 года на 2%, а по сравнению с ноябрем 2022 года увеличились на 16,6%.
По данным Центрального банка Российской Федерации общая сумма средств физических лиц, привлеченных кредитными организациями Томской области (депозиты физических лиц) на начало 2022 года — 110 млрд. руб., на 1 января 2022 года — 117 млрд. руб. Размер средств в иностранной валюте и драгоценных металлах на начало 2022 года составил 16% от общего числа накоплений (17,3 млрд. руб.), на 1 января 2022 года — 15% от общего объема накоплений (16,7 млрд. руб.).
Задолженность по предоставленным кредитам на 1 января 2022 года составляет 169,8 млрд. рублей, в том числе физических лиц — 82,7 млрд. рублей (по ипотечным кредитам — 36,6 млрд. рублей). На 1 января 2022 года задолженность по предоставленным кредитам составляла 135 млрд. рублей, в том числе физических лиц — 66,8 млрд. рублей (по ипотечным кредитам — 20,4 млрд. рублей). Просроченная задолженность по предоставленным кредитам на 1 января 2022 года составила 9,1 млрд. рублей, в том числе физических лиц — 6 млрд. рублей (по ипотечным кредитам — 289 млн. рублей). На 1 января 2022 года просроченная задолженность по предоставленным кредитам составляла 5,9 млрд. рублей, в том числе физических лиц — 2,3 млрд. рублей (по ипотечным кредитам 223 млн. рублей).
Таким образом, предпосылки для активизации потребления населением финансовых услуг, а, следовательно — потребности в повышении финансовой грамотности будут нарастать.
Повышение финансовой грамотности населения невозможно без развития финансовой инфраструктуры и расширения спектра финансовых услуг с учетом потребностей населения.
По данным Центрального банка Российской Федерации на начало 2022 года в Томской области действовало 17 кредитных организаций и их филиалов, что ставило Томскую область на 5 место среди других субъектов Российской Федерации, входящих в Сибирский федеральный округ (лидером по числу кредитных организаций и их филиалов является Новосибирская область). При этом в Томской области, как и в федеральном округе и в Российской Федерации в целом, отмечается снижение числа действующих кредитных организаций и их филиалов. Так, по состоянию на 1 декабря 2022 года в Томской области число кредитных организаций и их филиалов составило 13, сократившись на 4 единицы. В Сибирском федеральном округе снижение кредитных организаций и их филиалов произошло с 204 до 171 единиц.
* Опрос Национального агентства финансовых исследований по Российской Федерации; опрос компанией Relation Consulting населения г. Томска
Помимо этого, в настоящее время в области действует более 28 операционных офисов кредитных организаций, 36 страховых компаний и их филиалов, 9 инвестиционных компаний. На территории области установлено 1481 банкоматов (1,3 на 1 тыс. человек населения).
Отмечается высокая концентрация финансовой инфраструктуры в крупных городах (Томск, Северск), вследствие чего основными ее пользователями являются именно городские жители, в то время как население в районах минимально вовлечено в потребление финансовых услуг.
Таким образом, основными причинами проблемы недостаточной финансовой грамотности населения являются:
1) исторически сложившееся отсутствие культуры управления личными финансами, неумение пользоваться всем разнообразием предлагаемых на рынке финансовых инструментов, многообразие финансовых продуктов и их агрессивная реклама;
2) недостаточность возможностей для обучения финансовой грамотности различных категорий населения, в том числе поддерживаемых со стороны государства (экспресс-курсов, теле- и радиопередач, тематических изданий), при недостаточном доверии граждан информации, получаемой от организаций, оказывающих финансовые услуги;
3) недостаточная мотивированность населения обучаться управлению личными финансами (надежда на «авось», опасение деятельности любых финансовых структур и т.п.);
4) недостаточная сеть организаций, оказывающих финансовые услуги, в небольших городах и в сельской местности.
Особого внимания требует молодежь (старшеклассники общеобразовательных организаций, учащиеся профессиональных образовательных организаций, организаций, реализующих дополнительные образовательные программы, студенты образовательных организаций высшего образования и другие), а также взрослое население области со средним и низким уровнем дохода, которые в настоящее время либо в ближайшей перспективе станут активными пользователями финансовых услуг.
В случае если проблема недостаточного уровня финансовой грамотности населения решаться не будет, в области будет наблюдаться отставание роста благосостояния населения и сравнительное замедление роста экономики, недостаточное развитие финансового сектора и нарастание финансовых потерь населением в связи с нерациональными решениями при управлении личными бюджетами.
В соответствии с Соглашением о займе между Правительством Российской Федерации и Международным банком реконструкции и развития реализуется федеральный Проект «Содействие повышению уровня финансовой грамотности населения и развитию финансового образования в Российской Федерации»(далее — Проект). Исполнителем Проекта является Министерство финансов Российской Федерации. Некоммерческий фонд реструктуризации предприятий и развития финансовых институтов осуществляет техническое содействие Минфину России в реализации Проекта. Проект призван сформировать условия для повышения финансовой грамотности российских граждан путем разработки и внедрения образовательных программ и широкого информирования общественности о подходах и правилах грамотного финансового поведения. Проект также способствует укреплению и расширению имеющихся в России программ и проектов в области повышения финансовой грамотности и защиты прав потребителей и содействует появлению новых инициатив в этой сфере.
Министерством финансов Российской Федерации, Некоммерческим Фондом реструктуризации предприятий и развития финансовых институтов и Администрацией Томской области подписан Договор о реализации Проекта, определяющий обязанности данных структур в рамках реализации Проекта на территории Томской области.
Уполномоченным органом исполнительной власти, ответственным за исполнение на территории Томской области мероприятий Проекта, разработку и утверждение порядка его реализации, является Департамент финансов Томской области. В целях обеспечения согласованных действий органов исполнительной власти Томской области, территориальных органов, федеральных органов исполнительной власти, образовательных организаций, финансово-кредитных, страховых организаций и иных организаций, средств массовой информации по реализации Проекта в Томской области создан Координационный совет.
Координационный совет определяет стратегические направления работы, осуществляет общий контроль за реализацией Проекта, технический контроль за реализацией конкретных мероприятий в рамках Проекта, а также оказывает содействие в реализации Проекта на территории Томской области. Координационный совет вносит предложения об уточнении и изменении в случае необходимости перечня программных мероприятий. Состав и Положение о Координационном совете утверждены распоряжением Губернатора Томской области от 26.02.2022 N 56-р «О создании Координационного совета по повышению финансовой грамотности населения Томской области».
В ходе реализации Проекта решаются две основные задачи:
1) повышение финансовой грамотности российских граждан (особенно учащихся школ и образовательных организаций высшего образования, а также активных и потенциальных пользователей финансовых услуг с низким и средним уровнем доходов);
2) укрепление защиты прав потребителей финансовых услуг.
ВЦП разработана в рамках реализации Проекта и является его составной частью.
Мероприятия ВЦП направлены на следующие целевые группы: учащиеся общеобразовательных, профессиональных образовательных организаций, образовательных организаций высшего образования; пользователи финансовых услуг с низким и средним уровнем дохода; пенсионеры; представители малого и среднего предпринимательства.
Для целей оперативного управления реализацией ВЦП при Департаменте финансов Томской области создается рабочая группа. Состав рабочей группы утверждается распоряжением заместителя Губернатора Томской области — начальника Департамента финансов Томской области.
Региональный центр финансовой грамотности (далее — РЦФГ) функционирует на базе Некоммерческого партнерства по развитию финансовой культуры «Финансы Коммуникации Информация», которое координирует деятельность исполнителей в рамках Проекта, а также выполняет мероприятия по оказанию консультационных и образовательных услуг, проведению семинаров и конференций, организации обучающих мероприятий, проведению процедур профессионально-общественной аккредитации образовательных программ, мониторингу реализации программы финансовой грамотности, реализации иных мероприятий. РЦФГ содействует внедрению образовательных программ, созданных в рамках Проекта, участвует в подготовке региональных образовательных программ, осуществляет отбор педагогов, которых необходимо обучить работе с созданными образовательными программами; организует повышение квалификации и методическую поддержку педагогов, реализующих программы повышения финансовой грамотности, участвует в отборе консультантов, а также оценке качества отчетных материалов по реализации мероприятий, связанных с развитием потенциала в области финансового образования и реализацией программ в сфере финансового образования и повышения финансовой грамотности.
В ходе реализации Проекта РЦФГ по согласованию с Департаментом финансов Томской области может привлекать: Департамент общего образования Томской области, Департамент профессионального образования Томской области, Департамент науки и высшего образования Администрации Томской области, Департамент промышленности и развития предпринимательства Томской области, Департамент по культуре и туризму Томской области, Департамент по вопросам семьи и детей Томской области, Департамент муниципального развития Администрации Томской области, общеобразовательные, профессиональные образовательные организации, образовательные организации высшего образования, профессиональные объединения участников финансового рынка и иные организации.
В целях выполнения мероприятий Проекта и ВЦП РЦФГ будет привлекать областные, муниципальные и школьные библиотеки в части информирования населения, проведения консультаций, семинаров, конференций, «Дней финансовой грамотности»и т.п. Также планируется задействовать удаленное обучение с помощью, созданной на территории Томской области сети базовых образовательных площадок и сети представительств РЦФГ. Учитывая, что часть жителей Томской области живет в отдаленных труднодоступных местностях, для обеспечения равного доступа к информации по финансовой грамотности и защите прав потребителей финансовых услуг в муниципальных образованиях организуются представительства РЦФГ.
Мероприятия, разработанные и реализуемые в рамках ВЦП, а также переданные с федерального уровня в Томскую область, разработанные в рамках реализации Проекта (такие как: организация деятельности РЦФГ и его представительств; проведение занятий в общеобразовательных, профессиональных образовательных организациях, образовательных организациях высшего образования по разработанным методикам; обучение субъектов малого и среднего предпринимательства вопросам финансовой грамотности; издание периодического СМИ Делового вестника «Ваши личные финансы», проведение в образовательных организациях викторин, олимпиад, творческих конкурсов, деловых игр, направленных на формирование ответственного распоряжения личными и семейными финансами; проведение разовых и (или) систематических мероприятий по разъяснению основ ответственного финансового поведения; освещение мероприятий по повышению финансовой грамотности через интернет-портал VLFin.ru, а также ведение региональной страницы на федеральном веб-портале вашифинансы.рф по освещению мероприятий по повышению финансовой грамотности населения; проведение консультаций, семинаров, конференций, «Дней финансовой грамотности»и других), будут продолжены на территории Томской области по завершению ВЦП. Формы работы, объемы финансирования будут уточнены по итогам реализации мероприятий Программы в 2022-2022 годах.
Поскольку ВЦП является частью Проекта, помимо текущего мониторинга ВЦП, осуществляемого в соответствии с разделом 4 ВЦП, мониторинг и оценка результатов реализации ВЦП также будет осуществляться в рамках Проекта.
Показатели результатов, связанные с финансовой осведомленностью, установками, представлением и базовыми навыками финансовой арифметики целевых групп населения, будут измеряться в рамках национальных исследований уровня финансовой грамотности.
Оценка воздействия ВЦП будет проводиться на основе мониторинга и независимой оценки эффективности реализации ВЦП. Исследования по оценке воздействия станут основой принятия решений по расширению наиболее эффективных инициатив, пересмотру структуры ВЦП, доработке конкретных инициатив.
Отчеты о результатах реализации ВЦП как части федерального Проекта, в том числе реализации мероприятий, финансовое обеспечение которых осуществляется за счет средств федерального бюджета, готовятся и представляются в соответствии с требованиями, установленными Министерством финансов Российской Федерации, а также иными органами управления федеральным Проектом.
В результате реализации мероприятий ВЦП планируется создать условия для повышения благосостояния и финансовой безопасности граждан на основе роста эффективности управления личными финансами.
Основные направления работы в рамках ВЦП:
1) повышение финансовой грамотности российских граждан, проживающих в Томской области (в первую очередь, молодежи и активных потенциальных пользователей финансовых услуг с низким и средним уровнем доходов);
2) укрепление основ для усиления защиты прав потребителей финансовых услуг.
Приоритетными задачами ВЦП, обеспечивающими достижение поставленной цели, являются:
1) создание устойчивых институциональных механизмов реализации ВЦП с участием органов исполнительной власти Томской области, учебных заведений, негосударственных организаций;
2) создание кадрового потенциала в сфере реализации ВЦП;
3) разработка и распространение образовательных программ и других инструментов повышения финансовой грамотности;
4) создание системы эффективных и доступных информационных ресурсов в сфере финансовой грамотности и защиты прав потребителей финансовых услуг, проведение масштабной информационной кампании;
5) укрепление потенциала органов государственной власти, местного самоуправления и негосударственного сектора в сфере защиты прав потребителей финансовых услуг;
6) разработка и распространение информационных материалов по защите прав потребителей финансовых услуг;
7) проведение комплексного мониторинга уровня финансовой грамотности и финансового поведения населения Томской области.
Особое внимание в рамках ВЦП уделяется вопросам повышения уровня финансовой грамотности молодежи и граждан среднего возраста со средним и низким уровнем доходов, поскольку именно они в долгосрочной перспективе станут доминирующими потребителями на рынке финансовых услуг.
По уровню студентов на душу населения Томская область занимает 3-е место в Российской Федерации. В Томской области работают 17 образовательных организаций высшего образования, в том числе 7 государственных университетов, 2 университета имеют статус национальных исследовательских (Национальный исследовательский Томский государственный университет, Национальный исследовательский Томский политехнический университет).
В рамках реализации Проекта на территории Томской области особое внимание будет уделено студентам образовательных организаций высшего образования. Данная целевая аудитория в ближайшей перспективе перейдет в статус экономически активного населения, что потребует от нее принятие самостоятельных взвешенных решений и соответственно столкнётся с проблемой принятия решений в области личных финансов и с личной ответственностью за результаты принятых решений.
Одновременно с этим в студенческой среде возникают и имеют высокую степень распространения различные виды финансовых пирамид. Предложения различных услуг, имеющих признаки финансового мошенничества, развиваются как в учебных заведениях, так и в общежитиях. Поэтому очень важно создать самонастраивающийся элемент финансовой защиты в студенческой среде.
Сравнительно с другими возрастами в студенческом возрасте отмечается наивысшая скорость развития нравственных и эстетических чувств, становления и стабилизации характера и, что особенно важно, овладения полным комплексом социальных ролей взрослого человека: гражданских, профессионально-трудовых и других, с этим периодом связано начало экономической активности человека. Данная целевая группа должна быть наиболее подготовлена к грамотному и эффективному поведению на рынке финансовых услуг, управлению личными финансами, свободно ориентироваться в широком спектре финансовых услуг с минимальными рисками финансовых потерь.
Ключевые показатели ВЦП
Оценка результатов реализации ВЦП осуществляется на основе показателей, позволяющих определить качество выполнения мероприятий, степень достижения цели:
1) доля представителей целевых групп, понимающих возможности материального обеспечения после выхода на пенсию;
2) доля представителей целевых групп, понимающих соотношение «риск-доходность»при выборе финансовых продуктов;
3) доля представителей целевых групп, понимающих важность наличия «финансового буфера»на случай чрезвычайных и кризисных жизненных ситуаций;
4) доля действительных и потенциальных потребителей финансовых услуг с низким и средним уровнем доходов, уверенных в справедливом разрешении споров с финансовыми организациями;
5) доля действительных и потенциальных потребителей финансовых услуг с низким и средним уровнем доходов, сравнивающих альтернативные предложения, прежде чем брать кредит;
6) доля действительных и потенциальных пользователей финансовых услуг с низким и средним уровнем доходов, справившихся с базовым тестом по финансовой арифметике;
7) доля действительных и потенциальных пользователей финансовых услуг с низким и средним уровнем доходов, понимающих личную ответственность за понесенные потери на финансовом рынке;
8) доля действительных и потенциальных пользователей финансовых услуг с низким и средним уровнем доходов, считающих неприемлемым поведением отказ от погашения кредита;
5) рост доли действительных и потенциальных потребителей финансовых услуг с низким и средним уровнем доходов, уверенных в справедливом разрешении споров с финансовыми организациями, до 25%.
Ожидаемые результаты реализации ВЦП:
1) подготовка 500 педагогов, реализующих программы повышения финансовой грамотности для обучающихся общеобразовательных, профессиональных образовательных организаций, детских домов и интернатов;
2) подготовка 200 тьюторов и консультантов в сфере финансовой грамотности, в том числе сотрудников РЦФГ, Томского областного многофункционального центра по предоставлению государственных и муниципальных услуг, органов социальной защиты населения, муниципалитетов, центров занятости, пенсионного фонда, муниципальных библиотек и других;
3) охват не менее 30 тыс. человек взрослого населения консультационной поддержкой и мероприятиями ВЦП по вопросам финансовой грамотности и защиты прав потребителей финансовых услуг;
4) охват не менее 45% обучающихся общеобразовательных, профессиональных образовательных организаций, детских домов и интернатов мероприятиями ВЦП по повышению финансовой грамотности;
5) охват не менее 40% образовательных организаций высшего образования мероприятиями ВЦП по повышению финансовой грамотности.
Обоснование взаимосвязи с приоритетами социально-экономического развития Российской Федерации, Томской области
Реализация ВЦП в полной мере укладывается в долгосрочные приоритеты развития Российской Федерации и соответствует стратегическим задачам развития Томской области.
Так, повышение финансовой грамотности населения в Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 17.11.2008 N 1662-р, названо одним из направлений формирования инвестиционного ресурса.
В Стратегии развития финансового рынка Российской Федерации на период до 2020 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 29.12.2008 N 2043-р, и Стратегии действий в интересах граждан старшего поколения в Российской Федерации до 2025 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 05.02.2022 N 164-р, повышение финансовой грамотности населения рассматривается в качества важнейшего фактора развития финансового рынка в России, повышения стабильности финансовой системы и повышения общей конкурентоспособности российской экономики.
Что касается областных приоритетов, то реализация ВЦП способствует решению предусмотренных в Стратегии социально-экономического развития Томской области до 2030 года, утвержденной постановлением Законодательной Думы Томской области от 26.03.2022 N 2580, задач по обеспечению роста денежных доходов населения и развитию инвестиционной инфраструктуры.
Реализация мероприятий ВЦП осуществляется путем предоставления субсидий Некоммерческому партнерству по развитию финансовой культуры «Финансы Коммуникации Информация». Данное некоммерческое партнерство, благодаря наличию в своем штате высококлассных специалистов, имеет большой опыт по проведению мероприятий, направленных на повышение финансовой грамотности и финансового образования на территории Томской области.
Существующие типы вцп
ОГЛАВЛЕНИЕ
- Введение стр.2
- 1. Выбор метода преобразования и стандарта. стр.3
1.1. Существующие типы ВЦП стр.3
1.2. Обоснование выбора метода Уилкинсона стр.4
1.3. Обоснование выбора стандарта стр.4
1.4. Технические требования стр.5
- 2. Функциональная схема прибора стр.5
2.1. Описание ВЦП по функциональной схеме стр.5
2.2. Особенности узла растяжки временного интервала стр.7
2.3 Зарядный ключ стр.10
3.1. Принципиальная схема основных узлов стретчера стр.11
3.2. Результаты моделирования стр.12
3.3. Выбор полевых транзисторов стр.15
- 4. Цифровая часть ВЦП стр.17
- 5. Разработка печатной платы прибора стр.17
- Литература стр.19
Введение.
В экспериментальной физике часто стоит задача измерения спектра какой-либо величины. Результаты таких измерений необходимо представлять в цифровом виде для проведения их математической обработки. Поэтому в состав спекрометрических стендов входят преобразователи различных величин в цифровой код. Поскольку общим для всех таких преобразователей является то, что они преобразуют непрерывно изменяющуюся величину в дискретный код, все такие приборы являются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Для спектрометрических измерений очень важно, чтобы каждому цифровому коду соответствовал равный диапазон значений измеряемой величины. Разброс этих диапазонов характеризуется дифференциальной нелинейностью АЦП, которая определяется как :
,
где ,- действительное и среднее значение ступени квантования. Для АЦП нормируется максимальное значение дифференциальной нелинейности (во всём диапазоне преобразования).
Одним из типов АЦП, часто применяемых при спектрометрических измерениях, является время-цифровой преобразователь (ВЦП). Для временных измерений, проводимых с современными детектирующими устройствами (сцинтилляторы, микростриповые детекторы, проволочные камеры и т.п.), требуются ВЦП со следующими характерными параметрами :
- измеряемый временной интервал 20 нс — 10 мкс;
- цена канала 25 пс — 5 нс;
- разрядность 10 — 12 бит.
ВЦП в стандарте «CАМАC», произведённые в ИЯФ, были разработаны в 80-х годах. Их временное разрешение около 1 нс, а цена канала не менее 0.5 нс. Таким образом, они не отвечают современным требованиям, возросшим в связи с усовершенствованием физических устройств. Коммерчески доступные ВЦП, выпускаемые зарубежными фирмами (LeCroy, CAEN, ORTEC), перекрывают требуемый диапазон параметров. Но их цена этих приборов порядка $ 2000, что делает их труднодоступными для нас. В связи с этим возникла потребность в разработке прибора, который обеспечивал бы качественное измерение коротких временных интервалов с малой ценой канала. Целью моей дипломной работы и была разработка такого прибора.
1. Выбор метода преобразования и стандарта.
1.1 Существующие типы ВЦП.
В зависимости от используемого метода измерения временных интервалов ВЦП бывают следующих основных типов [1] :
- ВЦП прямого счёта. Их метод измерения состоит в подсчёте числа тактовых импульсов генератора в течение измеряемого промежутка времени с помощью счётчика. При этом цена канала равна периоду импульсов тактового генератора. Современные счетчики могут работать на частотах порядка 300 МГц. Соответствен, минимальная цена канала ВЦП, достижимая с помощью метода прямого счёта, может быть около 3 нс.
- ВЦП нониусного типа. Измерение интервалов времени производится по методу верньерной интерполяции (нониусный метод). Используются три опорных генератора : главный эталонный генератор, работающий непрерывно с периодом Т0 ; и два дополнительных генератора с периодом (1 1/n)Т0 . Один из дополнительных генераторов запускается в начале измеряемого интервала, а второй — в конце. Быстродействующая схема следит за тем, когда произойдёт совпадение фазы каждого из дополнительных генераторов с фазой эталонного генератора. Подсчитываются числа импульсов основного и дополнительных генераторов, которые проходят до моментов совпадения фаз. Эти числа используются для вычисления величины измеряемого временного интервала, которая определяется с точностью до (1/n)Т0 . Метод верньерной интерполяции при использовании современной элементной базы может обеспечить минимальную цену канала примерно 0.25 нс. [2]
- ВЦП “Уилкинсоновского” типа. Метод измерения (Уилкинсона) состоит в том, что длительность измеряемого интервала “растягивается” в определённое число раз с помощью заряда и последующего разряда конденсатора. Коэффициент растяжения равен отношению зарядного тока к разрядному. “Растянутый” интервал оцифровывается, как правило, прямым счётом. Метод Уилкинсона в сочетании с оцифровкой прямым счётом позволяет получить минимальную цену канала порядка десятков пикосекунд.
1.2 Обоснование выбора метода Уилкинсона.
ВЦП, в которых преобразование производится методом Уилкинсона, по ряду параметров превосходят приборы, построенных по первому или второму методам. Характерные значения параметров ВЦП, имеющих цену канала менее 100 пс, приведены в Табл.1 [3].
Таблица 1
Параметр | CAEN C414 | LeCroy 2228A | KA-215M |
Число каналов | 8 | 8 | 4 |
Разрядность | 12 | 11 | 11 |
Диапазон, нс | 100 | 100 | 170 |
Разрешение, пс | 25 | 50 | 90 |
Интегральная нелинейность, % | 0.04 | 0.13 | 0.02 |
Дифференциальная нелинейность, % | 1.5 | 10 | 1 |
Рабочий диапазон, % шкалы | 95 | 100 | 100 |
время преобразования, мкс | 26 | 100 | 28 |
Наиболее важным преимуществом Уилкинсоновского метода для спектрометрических ВЦП является то, что этот метод позволяет достигать наименьшей дифференциальной нелинейности при малой цене канала и 10..12 — разрядной шкале. Поскольку проектируемый ВЦП должен иметь цену канала не более 50 пс и малую дифференциальную нелинейность, решено было применить уилкинсоновский метод преобразования.
1.3 Обоснование выбора стандарта.
ВЦП предназначен для работы в составе спектрометрических стендов. В ИЯФ такие стенды чаще всего собираются для конкретных работ на ограниченное время. Поэтому стенды представляют собой набор блоков различного назначения, выполненных согласно одному стандарту и размещённых в стандартном крейте. В настоящее время в мире существует несколько стандартов, регламентирующих конструкцию блоков и протокол обмена информацией между блоками стенда и компьютером (“VME” (“VXI”), “CAMAC”, “FastBus”). В настоящее время в ИЯФ наиболее распространённым стандартом такого рода является стандарт “CAMAC”. Этот стандарт наиболее широко поддерживается аппаратно и программно. Поэтому решено было делать ВЦП именно в стандарте “CAMAC”.
1.4 Технические требования.
Итак, базовые технические требования, принятые при проектировании данного ВЦП, следующие :
- Основное назначение — спектрометрический ВЦП;
- Разрядность — 12 бит ;
- Цена канала — не более 50 пс.
- Стабильность коэффициента преобразования — не хуже 0.05%
- Дифференциальная нелинейность — не более 5% е.м.р.
- Метод преобразования — Уилкинсоновский
- Возможность измерять интервалы времени между сигналами произвольной полярности, а также длительность импульсов и период следования импульсов.
- Конструктив и интерфейс — по стандарту “CAMAC”.
2. Функциональная схема прибора.
2.1 Описание работы ВЦП по функциональной схеме.
Функциональная схема предлагаемого ВЦП приведена на рис.1 .
Прибор включает в себя :
- входное устройство, позволяющее выбирать интересующий нас режим работы по входным сигналам
- усилительное звено с нелинейной обратной связью, выполняющее функции прецизионного компаратора
- генератор импульсов ( 200МГц )
- 12-ти разрядный счётчик
- “CAMAC”-интерфейс.
ВЦП работает следующим образом. После предыдущего цикла измерения (или после команды сброса) ВЦП находится в состоянии готовности к приёму сигналов. При этом зарядный ключ «выключен», т.е. зарядный ток IС протекает через правый (по схеме) транзистор ключа и, соответственно, не поступает на запоминающую ёмкость C. Ток I2 равен половине I1 . Дополнительный ток, равный разности (I1-I2), отбирается цепью ООС. Таким образом, заряд запоминающей ёмкости С не меняется, и напряжение на входе усилителя устанавливается соответственно условию равновесия в петле ООС. Усилитель находится в состоянии готовности к переключению. На выходе компаратора низкий логический уровень.
Входная схема может быть запрограммирована так, что стартовым моментом может считаться поступление положительного или отрицательного фронта на любой из двух входов ВЦП. Это позволяет измерять временные интервалы между импульсами произвольной полярности, а также длительность и период следования импульсов, поступающих на вход прибора. По приходу «стартового» фронта формирователь «ворот» (Gate Former) выдаёт сигнал «ворота», который действует в течение измеряемого интервала, и заканчивается по приходу “стопового” фронта. Этот сигнал переключает зарядный ключ, а также через небольшую задержку синхронизирует генератор импульсов. По окончании «ворот» зарядный ключ переключается в начальное состояние.
При переключении зарядного ключа ток IС начинает заряжать запоминающую ёмкость C. При этом компаратор, построенный на основе усилителя с нелинейной обратной связью, переключается из лог.0 в лог.1 . После отключения зарядного тока запоминающая ёмкость медленно разряжается разностью токов (I1-I2). До окончания её разряда компаратор находится в состоянии лог.1 . Этот сигнал разрешает счёт тактовых импульсов счётчиком. При переключении компаратора из лог.1 в лог.0 счёт импульсов прекращается, и управляющая схема переводит блок в режим ожидания считывания (или команды сброса). Приём новых сигналов запрещается, выставляется сигнал LAM, и содержимое счётчика может быть считано по шине “CAMAC”.
2.2 Особенности узла растяжки временного интервала.
Определяющую роль в обеспечении проектных параметров ВЦП играет схема растяжки времени (стретчер). В данном ВЦП этот узел имеет две существенные особенности :
1. Отсутствует ключ разрядки запоминающей ёмкости, поэтому разрядный ток, равный разности токов (I1-I2), протекает всегда. Поскольку этот ток постоянен и во много раз меньше зарядного тока, на процесс заряда запоминающей ёмкости это не влияет. При отключении зарядного тока сразу же начинается разряд ёмкости. Он продолжается до момента переключения компаратора из состояния лог.1 в состояние лог.0, после чего разрядный ток компенсируется током, отбираемым цепью ООС. Поскольку разряд ёмкости и, соответственно, момент переключения компаратора в лог.0 оказываются привязанными по времени только к окончанию измеряемого временного интервала, фазу колебаний задающего генератора необходимо привязать к началу этого интервала. При стабильности частоты генератора порядка 10-4, такое решение позволит достичь меньшей погрешности измерения.
2. Вместо прецизионного компаратора используется усилитель с нелинейной обратной связью в сочетании с простейшим компаратором. Это сделано из следующих соображений. В нашем случае для построения стретчера по «стандартной» схеме потребовался бы компаратор с малым дрейфом (меньше 0.5 мВ в диапазоне температур), с малым входным током, с малой задержкой и временем переключения (переключение в уровнях ЭСЛ не больше чем за 10 нс, со стабильной (что очень важно) задержкой при величине перепада входных уровней ~0.5 мВ ). Интегральных компараторов, которые можно было бы применить без предварительных испытаний, не выпускается ( AD, Maxim , Harris ).
Вышеуказанные особенности повлияли на устройство всего узла стретчера в целом. Функциональная схема предлагаемого стретчера приведена на рис.2 . Временные диаграммы работы стретчера в процессе измерения показаны на рис.3 .
В режиме покоя зарядный ключ «выключен», т.е. зарядный ток IС протекает через транзистор VT1 и, соответственно, не поступает на запоминающую ёмкость C. Ток I2 равен половине I1 . Дополнительный ток, равный разности (I1-I2), отбирается через диод VD2. Диод VD1 при этом заперт, т.к. напряжение его катоде равно Uref2 , которое
устанавливается выше, чем напряжение на выходе усилителя в этом режиме. Таким образом, в режиме покоя образуется петля ООС, состоящая из диода VD2 и канала полевого транзистора VT3. Поэтому заряд запоминающей ёмкости С не меняется, и напряжение на входе усилителя устанавливается соответственно условию равновесия в петле ООС. Усилитель находится в состоянии готовности к переключению. На выходе компаратора низкий логический уровень.
При включении зарядного ключа напряжение на входе усилителя начинает резко уменьшаться, что вызывает возрастание выходного напряжения. Диод VD2 запирается, и выходное напряжение растёт с предельной скоростью нарастания (участок 1 на временной диаграмме выходного напряжения) до тех пор, пока оно через диод VD1 не поступит на нижнюю (по схеме) обкладку запоминающего конденсатора. При этом компаратор переключается в состояние лог.1 . После того, как диод VD1 открывается, образуется петля ООС, состоящая из VD1 и C. С этого момента до окончания измерения, когда разряд запоминающей ёмкости и связанное с ним уменьшение выходного напряжения усилителя вызовут запирание VD1, выходное напряжение усилителя изменяется со скоростью, определяемой суммой токов, поступающих на запоминающую ёмкость, и величиной этой ёмкости (участки 2 и 3 временной диаграммы).
После запирания VD1 до отпирания VD2 скорость убывания выходного напряжения определяется в основном скоростью разряда запоминающей ёмкости и коэффициентом усиления усилительного звена :
Примерно в середине этого промежутка времени (участок 4 временной диаграммы) происходит переключение компаратора из лог.1 в лог.0 . Напряжение на выходе усилителя перестаёт уменьшаться, когда ток, отбираемый через открывшийся диод VD2, скомпенсирует разрядный ток. Таким образом схема возвращается в первоначальное состояние
2.3 Зарядный ключ.
Транзисторный ключ, применяемый для коммутации тока заряда IC , вносит различные погрешности в результаты измерений [4]. Одним из источников погрешности является температурный дрейф тока базы транзистора VT2. Простая оценка величины погрешности, вносимой дрейфом базового тока, может быть сделана следующим образом. В данной схеме стретчера зарядный ток IC =20мА коммутируется ключом на двух транзисторах КТ399 (рис.4), у которых типовой коэффициент передачи тока при токе коллектора 20мА может меняться в пределах b»(60¸80) в диапазоне температур от 20°C до 70°C [5]. Соответственно, ток базы может изменяться в пределах (0.33¸0.25)мА, что даёт величину погрешности более 0.4%. Такая потеря точности недопустима по техническим условиям. Ещё одним источником погрешности являются паразитные параметры транзистора (ёмкости переходов, выходное сопротивление), которые нелинейны и также зависят от температуры [6].
Чтобы уменьшить эти погрешности, можно было бы выполнить правое по схеме плечо транзисторного ключа по схеме Дарлингтона. Однако ещё лучше использовать для уменьшения погрешностей полевой транзистор, у которого ток затвора пренебрежимо мал, а выходное сопротивление и ёмкость затвор-сток вносят меньшие погрешности, чем аналогичные паразитные параметры биполярного транзистора. Поскольку база транзистора VT2 подключена к истоку VT3, весь зарядный ток, включая ток базы VT3, используется для заряда запоминающей ёмкости. Таким образом мы исключили погрешность, вносимую током базы VT2. Погрешности, вносимые паразитными параметрами ключевых транзисторов, минимизированы : ключ разрядного тока в схеме отсутствует, а в ключе зарядного тока применён полевой транзистор.
3. Стретчер.
3.1. Принципиальная схема основных узлов стретчера.
Принципиальная схема основных узлов стретчера приведена на рис 5.
Усилительное звено состоит из транзисторов VT4 и U1D, включенных каскодно, и выходного эмитерного повторителя U1B. Транзистор VT5 и цепь R6C5 служат для минимизации набега фазы и коррекции АЧХ и ФЧХ усилительного звена, что обеспечивает его устойчивость. Зарядный ключ выполнен на транзисторах VT1 и VT2. Полевой транзистор VT3 включен с общим затвором и служит для передачи тока базы VT2 к запоминающей ёмкости, а также для развязки входа усилителя от цепей, подключенных к истоку VT3. Дифференциальный ключ VT6, VT7 выполняет функции простого компаратора. Он обеспечивает переключение выходного напряжения между уровнями -2 В и -0.8 В при нагрузке на резистор 100 Ом, подключенный к источнику -2 В. Это необходимо для согласования с ЭСЛ.
Для работы схемы стретчера необходимы три опорных напряжения, формируемые специальными источниками. Опорное напряжение, поступающее на затвор VT3, устанавливается с учётом термокомпенсации падения напряжения на диоде VD2. Опорное напряжение, поступающее с эмиттера VT8 на нижнюю (по схеме) обкладку запоминающей ёмкости C1, обеспечивает термокомпенсацию падения напряжения на диоде VD1. Поэтому значения выходного напряжения, при которых происходит включение каждой петли ООС, не зависят от температуры. Опорное напряжение, поступающее на базу VT7, равно среднему арифметическому между этими напряжениями. Таким образом обеспечивается стабильность задержки переключения компаратора из лог.1 в лог.0 .
3.2. Результаты моделирования.
При разработке принципиальной схемы стретчера оптимизация параметров усилительного звена и зарядного ключа производилась с помощью моделирования. Задачей моделирования являлось проверить устойчивость и оценить время нарастания выходного сигнала при переключениях компаратора. Для моделирования использовалась программа LES (Linear Electronic circuit Simulator). Поскольку программа LES позволяет моделировать только линейные схемы, моделирование проводилось для каждого режима работы нелинейной ООС (отдельно для режима когда диод VD2 открыт, а VD1 закрыт, и наоборот). Т.к. элементы ключа входят в состав схемы нелинейной ООС, необходимо учитывать в модели и их параметры.
Расчетные характеристики усилительного звена с правильной коррекцией (о подборе коррекции см. ниже) показаны на рис.6 . Коэффициент усиления на низких частотах около 140, произведение коэффициента усиления на частоту не менее 250*106.
Для определения запаса устойчивости схемы с ООС выход цепи ООС в модели нагружается на каскад, идентичный входному каскаду усилителя. Моделирование показало, что при правильном выборе корректирующих элементов R6C5 усилитель устойчив с обеими петлями ООС (рис.7, 8). Запас по фазе составил не менее 31°.
Для проверки правильности принятых схемотехнических решений и расчётов был собран макет усилителя с нелинейной ООС. Во время измерения не было обнаружено существенных отклонений в его работе. На практике были получены следующие параметры :
- устойчивость во всём диапазоне рабочих частот ;
- стабильность порога компарирования ;
- скорость нарастания выходного сигнала по заднему фронту 30 В/мкс.
3.3. Выбор полевых транзисторов.
Наиболее критичным элементом усилительного звена является полевой транзистор VT4. Крутизна этого транзистора оказывает определяющее влияние на коэффициент усиления и граничную частоту усилительного звена, и должна быть не менее 15мА/В. Ключевой транзистор VT3 должен иметь крутизну не меньше чем 2мА/В в диапазоне токов от 0.4мА до 1мА, т.к. от неё зависит изменение напряжения на базе VT2 при его включении, и, следовательно, управляющее напряжение переключения ключа. Эти значения приняты с учетом результатов измерений реальных параметров транзисторов КП341 (см. ниже). Поскольку полевые транзисторы VT3, VT4 используются в таких режимах, для которых паспортные данные отсутствуют и разброс параметров различных экземпляров транзисторов одного типа большой (в несколько раз), необходим предварительный отбор транзисторов. Для определения характерных параметров транзистора, на которые можно рассчитывать, были сделаны измерения переходных характеристик и затем их математическая обработка. Измерения производились при 10-12 значениях тока стока (в зависимости от начального тока стока конкретного экземпляра транзистора). По результатам измерений были построены переходные характеристики каждого транзистора с помощью интерполяции кубическими сплайнами. По этим характеристикам для каждого транзистора была рассчитана зависимость крутизны от тока стока. Затем была посчитана средняя переходная характеристика и средняя зависимость крутизны от тока стока (математическое ожидание). Для обеих зависимостей рассчитаны их разбросы от средних значений (среднеквадратическое отклонение). Результаты вычислений представлены в виде графиков рис.9 и рис.10 . Эти данные были использованы в качестве базовых при расчете схемы, и в качестве критерия отбора транзисторов.
4. Цифровая часть ВЦП.
Логическая часть выполнена на микросхемах ЭСЛ (1500 и 500 серии). Управляющая часть выполнена на микросхемах ТТЛ.
Для того, чтоб обеспечить возможность измерения интервалов времени между сигналами произвольной полярности, а также длительности импульсов и период следования импульсов на входе прибора установлена схема, позволяющая программировать с помощью «САМАС»-интерфейса необходимый режим измерений. Эта схема включает в себя приёмники входных сигналов с парафазными выходами (1500ЛП114), два логических элемента «5-4-4-2ИЛИ-5И» (1500ЛК118), используемых в качестве мультиплексора для управления выбором входного сигнала с нужным фронтом и с нужного входа. На двух D-тригерах (1500ТМ131) и логическом элементе «И» (1500ЛМ102) реализована схема формирования «ворот».
Подсчет числа импульсов тактового генератора во время измерения производится 12-ти разрядным счетчиком, реализованным на трех микросхемах 1500ИЕ136. При переключении компаратора из лог.1 в лог.0 счёт импульсов прекращается, и управляющая схема переводит блок в режим ожидания считывания (или команды сброса).
Для управления логической частью прибора используется микросхема памяти К155РЕ3. Управление производится путём считывания информации с «CAMAC» и распределения управляющих сигналов по соответствующим блокам прибора.
По окончании счёта выставляется сигнал LAM, после чего информация в виде цифрового кода может быть считана по шине «CAMAC». Команда «СБРОС» принудительно сбрасывает в начальное состояние показания счётчика и схему формирования ворот. После чего прибор готов к работе.
5. Разработка печатной платы прибора.
Прибор обладает рядом свойств, таких как малая дифференциальная нелинейность, большая потребляемая мощность ( для 1500 серии порядка 350 мВт на корпус), высокое быстродействие ( Тактовая частота-200 МГц ) и т.д. Все эти параметры вносят свой вклад в разработку платы.
Печатная плата представляет собой четырёхслойную плату в стандарте «CAMAC» на два канала измерений.
Применение субнаносекундных микросхем 1500 серии накладывают существенные ограничения на организацию связей между ними при условии обеспечения допустимого уровня помех [7]. Эти микросхемы обладают большой чувствительностью к неоднородностям в линии ( из-за крутых фронтов ( t1нс ) уровень наводимых и отраженных помех может достигать больших значений ), что в свою очередь может отрицательно влиять на точность работы прибора (его дифференциальную нелинейность). Неоднородностями являются входные ёмкости приёмников сигналов, реактивные параметры контактов электрических соединителей и выводов микросхем, отводы от линии связи и т.п. Как правило величина отдельно взятой неоднородности такова, что рождающаяся от неё помеха не превышает помехозащищённость. Однако в этой работе в линиях связи часто присутствуют две или более неоднородностей. Поскольку амплитуда помехи зависит не только от величины, но и от расположения неоднородностей в линии связи, существует опасность суммирования помех и превышение помехозащищенности микросхем, что может привести к сбою в работе аппаратуры. По этой причине особое внимание уделялось детальной разводке сигнальных дорожек.
В данной работе использовались такие конфигурации линий связи, которые заведомо обеспечивают выполнения критерия допустимой помехи. Это такие типы организации связей как последовательный обход приёмников, сосредоточенная нагрузка и короткие радиальные связи.
Все связи между микросхемами ЭСЛ выполнены в виде полосковых линий сопротивлением 100 Ом. Сигнальные дорожки проведены на наибольшем возможном расстоянии друг от друга. Для обеспечения лучших экранирующих свойств весь третий слой платы использован как земляной. Корпуса микросхем серии 1500 расположены рядами, для удобства установки общих радиаторов.
Список литературы.
1. Харовиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники» т.2.- М: «Мир» 1986
2. Гурин Е.И. «Нониусный измеритель временных интервалов с вычисляемым коэффициентом интерполяции.» — Приборы и техника эксперимента, 1998, N0 4, с. 82-84.
3. Мерзляков С.И., Стрекаловский О.В., Цурин И.П. «4-канальный субнаносекундный преобразователь время-код КА-251М.» — Приборы и техника эксперимента, 1995, N0 5, с. 102-106.
4. Глушковский М.Е. «Быстродействующие амплитудные анализаторы в современной ядерной физике и технике.» — М: Энергоатомиздат 1986
5. Министерство электронной промышленности СССР «Полупроводниковые приборы» Справочник, том 13. Транзисторы. Издание второе. Научно-исследовательский институт,1988
6. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. «Полупроводниковые приборы.» — М : Высшая школа, 1987
7. Справочник. «Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике «.- М : «Радио и связь». 1987
Схемы исполнения центробежных вентиляторов

- Исполнение 1 — рабочее колесо вентилятора непосредственно на валу электродвигателя;
- Исполнение 2 — вал с рабочим колесом укреплен в подшипнике и соединен с электродвигателем муфтой;
- Исполнение 3 — вал с рабочим колесом укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем муфтой;
- Исполнение 4 — вал с рабочим колесом укреплен в подшипнике и соединен с электродвигателем клиноременной передачей;
- Исполнение 5 — вал с рабочим колесом укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем клиноременной передачей;
- Исполнение 6 — вентилятор двустороннего всасывания, у которого вал с рабочим колесом укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем муфтой;
- Исполнение 7 — вентилятор двустороннего всасывания, у которого вал с рабочим колесом укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем клиноременной передачей.


