Маркировка корпусов микросхем: Типы корпусов микросхем

TCP имеют ленту
Выводы из тонкой медной или алюминиевой фольги на полимерной пленке
, прикрепленной к кристаллу Pi
Cao или ультразвуковой сваркой. После установки на
ДСП следует опломбировать в
вет. Поставляются на носителе и адаптированы для автоматизированных параметров и установки
Troll. Этот тип микросхем
применяется в недорогих, не подлежащих ремонту —
Аппаратурам с большими объемами выпуска.

Для чиперов высокой и сверхвысокой степени
Интеграции в последние годы получили широкое распространение
корпусов BGA, так как они
относительно недороги и в большом количестве
Waters занимают мало места на плате. Согласно
Nologis NGA представляют собой несоответствующие кристаллы (один или не
сколько), закрепленные на поверхности печатного микрофона
Ropags и запечатанные полимерным компаундом.

Микросхемы в корпусах BGA напаиваются на платы с помощью выводов, выполненных в виде массива шариков припоя на контактных площадках микропланшетов.Дальнейшее развитие корпусов BGA привело к созданию корпусов типа CSP, в которых отсутствует печатный микропланшет, а шариковые штифты размещаются непосредственно на контактных площадках в верхнем слое кристаллической металлизации. После формирования шаровых выводов кристалл заливается тонким слоем пластика и устанавливается на печатную плату, а также на корпус BGA. При необходимости на верхней стороне микросхемы устанавливается радиатор. По эффективности использования платы эта технология практически не уступает технологии Flip-chip (установка перевернутых перевернутых перевернутых кристаллов и их герметизация полимерным компаундом в составе платы).Основным тормозом массового выпуска микросхем в корпусах типа CSP и широкого использования технологии Flip-chip является отсутствие надежного, а не
Конкурентоспособного способа снижения напряжений в системе
Плата с кристаллической печатью, возникающая из
Температурные коэффициенты температурных коэффициентов полупроводникового кристалла (2 × 10 -6 / ° C), меди (16,6 × 10 -6 / ° C)
и диэлектрика типа FR-4 ((15 … 19) × 10 -6 / ° C), из которых
идут печатные платы.

Поэтому основные усилия разработчиков
направлены на усовершенствование надежных
тройников таких микросхем путем создания между кристаллом
и недорогой переходной структуры для гашения
температурных напряжений.

Таблица 2.13 — Корпуса микросхем для поверхностного монтажа

ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛИЦЫ 2.13 — Корпуса микросхем для поверхностного монтажа

Для микросхем, имеющих регулярную структуру,
Малая потребляемая мощность и малое количество выводов
(типичные представители аналогичных микросхем
— микросхемы памяти) приступили к разработке технической
технологии изготовления многоуровневых («ловушка-
») ) 3D модули.По одному из вариантов
этой технологии каждый уровень выполняется
BGA Gile, установлен Crystal —
методом Flip-chip и залит слоем полимера
Pound. Затем собираются микропозиционеры на разных уровнях.
В колонке припаиваются шаровидные выводы для создания
Вертикальные соединительные проводники, платы
К колонке крепятся полимерным компаундом. Половина —
Модуль монтируется на плату с —
Шаровыми выводами.

Корпуса семейства SOT изначально были
отработанных на транзисторах и имели три вывода (для
— ключ SOT-363, имевший 6 выводов).Один —
В дальнейшем производители стали применять эти
Корпуса для микросхем, при необходимости
Количество выводов с сохранением прежней болтовки
Ритов. В частности, микросхемы выпускаются в корпусах
Сот-23 с пятью выводами и Д2ПАК — с четырьмя.

С точки зрения конструктора разновидность типа
Размер корпусов несколько усложняет процесс разработки печатных плат, если их размеры указаны в одной измерительной системе.И наоборот, процесс разработки усложняется, если размер размеров задан в дюймах, а для остальных — в
миллиметрах. Поэтому разработчику фундаментальной электрики
следует стремиться к выбору микросхем, размеры которых указаны в единой измерительной системе.

Резисторы тонкопленочные .

В общем количестве электронных компонентов, используемых при производстве приборов,
пассивных составляющих составляет 70%, причем не менее 50% из них приходится на резисторы.

Конструкция микросхем резисторов показана на рисунке 2.41.

Основа чип-резисторов — керамика.
Подложка на основе оксида алюминия, на которую нанесен резистивный слой. Высокая точность светодиода
рангов сопротивления достигается за счет лазерной посадки. Electric Kon.
ПКТ с печатной платой имеет трехслойную поверхность, состоящую из внутреннего слоя серебряно-палладиевых выводов, барьера
Слой никеля и внешнего слоя оловянных выводов выполнены из свинца или олова.BB
Образование в конструкции дополнительного слоя никеля
при пайке предотвращает миграцию ребер
из внутреннего выходного слоя в припой.

На
На защитное покрытие из боросиликатного стекла наносится несклеиваемая кодовая маркировка номинала. Благодаря высокому качеству и стабильности параметров чип-резисторы являются оптимальным выбором для любого оборудования.

Основные характеристики тонкопленочных чип-резисторов приведены в таблице 2.14.

Таблица 2.14 — Характеристики микросхем резисторов

Таблица 2.15 — Характеристики микросхем конденсаторов

Конденсаторы с керамической микросхемой .

Конденсаторы были первым эквалайзером, который начали производить в исполнении, предназначенном для установки на поверхности. В настоящее время это наиболее распространенный тип конденсаторов. Обладая небольшими габаритами, они обеспечивают реализацию большой емкости емкости и заданного температурного коэффициента. Простота технологии изготовления делает керамические конденсаторы массовых серий самым дешевым видом из этих компонентов.Конструкция конденсатора с керамической стружкой показана на рисунке 2.42.

Рисунок 2.41 — Конструкция микросхемы резистора

Рисунок 2.42 — Конструкция конденсатора

Такие чип-конденсаторы обладают высокой механической прочностью и выдерживают высокие механические нагрузки, возникающие при производстве и эксплуатации. Также обеспечивается электрический контакт с печатной платой, как и при установке чип-резисторов.

Основные преимущества керамических чип-конденсаторов:

Трехслойные контактные поверхности с барьерным слоем никеля;

Высококачественные диэлектрические материалы;

Устойчивость ко всем видам пайки.

Основные характеристики керамических конденсаторов приведены в таблице 2.15.

Характеристики диэлектрических материалов:

НПО / СОГ — сверхпрочная керамика. Он имеет очень маленькие диэлектрические потери при изменении температуры и близкие к нулю эффекты старения. Имеет низкую диэлектрическую проницаемость;

X7R — высокая диэлектрическая проницаемость. Средние значения потерь при изменении температуры и эффекты старения;

Z54, Y5V — Высокая диэлектрическая проницаемость.

Следует отметить, что развитие элементной базы для поверхностного монтажа характеризуется следующими особенностями:

Дальнейшее увеличение степени интеграции полупроводников бис, SBI с их расширением функциональности;

Расширение ассортимента корпусов для надводной сборки активных и пассивных компонентов;

Появление для бис и SBI корпусов с особо малыми расстояниями между выводами или контактами, количество которых увеличивается, а также конструкций по технологии Flip-CHIP, малоограниченных корпусов и с выводами на нижней стороне корпуса;

Разработка и выпуск конструкций широкого спектра дискретных элементов (индукторов, трансформаторов, переключателей) для монтажа на поверхности КП.

Плата за переключение

Переход от выводного монтажа к технологии поверхностного монтажа обеспечил уменьшение габаритов КП. При этом размеры плат определяются характеристиками материалов, из которых они изготовлены, так как в процессе пайки электронных компонентов платы одновременно нагреваются. Кроме того, необходимость уменьшения размеров плат связана с технологическим оборудованием и оборудованием для монтажа и пайки.

Конструкция КП для поверхностного монтажа
должна обеспечивать повышенную плотность Monta
Ms (в среднем более восьми компонентов на 1 см 2), ширину проводящих дорожек
и расстояния между
и менее 0,2 мм, минимальную длину межсоединений,
Отсутствие навесных перемычек, установка комплектующих
с двух сторон, возможность более интенсивного нагрева
Петли, полная автоматизация сборки и установки комплектующих, а также контроль качества сборки.

Использование современных комплектующих для установки
Ultimate требует особых подходов к
Проектированию КП при выборе конфигурации и
точек контакта и присоединения про-
водки, а также допусков на изготовление КП. Следует подчеркнуть, что производители в документации на
Пассивные и обычные электронные компоненты
Но приводят рекомендации по размеру и расположению контактных площадок, а также способ пайки с указанием температурной и временной характеристики процесса. .

Для изготовления КП используются различные органические и неорганические материалы. При этом совершенствуются известные технологические процессы.
Sy, а также появляются новые, позволяющие —
значительно снизить производственные затраты и улучшить
QP QP: Laser Exposure Figure
на шаблонах или самих КП, покрытых резистом; pri-
замена незамещенных резистов, сухих (например,
Magnetic) резистов, способствующих повышению производительности
при получении рисунка
Metallization на КП.

При создании коммутационных проводов
обладают аддитивной и полупроводниковой технологией, около
Днако многие зарубежные фирмы используют сабвуферы
Rasive по технологии, которая известна по
Использование фольгированного диэлектрического мата
риалов позволяет получить минимальную ширину
дорожек. 50-100 мкм.

Производство КП с повышенной плотностью монта
Маски поставили ряд задач, основными из которых являются:

Согласование температурного коэффициента
Расширение плат и электронно-электронных
компонентов;

Обеспечение теплоотвода с повышенной мощностью рассеяния
;

Оптимизация геометрии коммутационных элементов с изучением
специфики электронных компонентов, а также
Свойства применяемых припоев, защитных и клеевых
Материалы.

Развитие методов поверхностной установки
способствовало появлению новых технических пластмасс, керамики и
персональных композитных материалов, необходимых для определения
типов микроскопов. При изготовлении простых и больших
автомобилей полностью подходят традиционные материалы
, такие как многослойная бумага, бумага и стекло
Cydial.

Но поистине вызовом, который бросает технология поверхностного монтажа компонентов (TPMC) производителям
коммутационных плат, являются требования к точности их изготовления:
В ТПМК на всех этапах технологического цикла до
Ботинки должны быть от 0 .001 до 0,002 дюйма от 0,001
(0,0254 — 0,0508 мм).

В таблице 2.16 приведены коэффициенты, обусловленные особенностями
ТПМК в отношении производства распределительных щитов.
Они тесно связаны с компромиссом между плотностью установки.
и эффективное использование коммутационной платы и имен
НО: более высокая степень использования плат может служить
как цели уменьшения размера платы с тем же номером
вычислительных уровней и задач увеличения функций
Национальная сложность изделий при сохранении размеров досок с одновременным увеличением количества слоев.В обоих случаях в
Технология изготовления плат должна быть сделана:
Миниатюризация отверстий и коммутационных дорожек, а также
Увеличение количества коммутационных слоев требует повышения
Точности технологических процессов.

К этому времени были уже разработаны и освоены некоторые компоненты (резисторы, конденсаторы), которые использовались с вводом КРУЭ и МСП. Однако TMP ужесточил требования к устойчивости к климатическим факторам, поскольку чип-резисторы и конденсаторы для КРУЭ и малых и средних предприятий производились в незащищенном исполнении для использования внутри зданий КРУЭ.

В настоящее время существует обширная номенклатура компонентов для TMP, включая резисторы, конденсаторы (включая переменные), катушки индуктивности, микротрансформаторы, реле, кварцевые резонаторы, диоды, транзисторы, микросхемы, микровыключатели и т. Д. Эти компоненты имеют несколько разновидностей корпусов: размоточные с облученными торцы, с укороченными выводами типа крыла чайки или J-образными, цилиндрическими корпусами с металлизированными концами. Рассмотрим эти корпуса более подробно.

Чип-корпус — немертвый прямоугольный корпус для простых пассивных компонентов типа резисторов, перемычек и конденсаторов (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 — Корпуса простых компонентов микросхемы

Чип-резисторы и чип-конденсаторы изготавливаются по групповой технологии на больших подложках (обычно 60х48 мм), затем после соскабливания подложка очищается на отдельные части (английское слово chip означает фрагмент). После промывки на торцы чип-компонента наносится многослойная металлизация (толстопленочный проводник — барьерный слой никеля — слой припоя) с трех или пяти сторон на каждый конец (последний вариант используется для обеспечения высокой надежности. компоненты).При изготовлении чип-резисторов обычно используется множественная технология. Типичная конструкция толстопленочного чип-резистора показана на рисунке 2.2. Резистор состоит из керамической основы (подложка из A1 2 O 3), резистивного слоя (оксид рутения), внутреннего контактного слоя (палладий-серебро), промежуточного барьерного слоя из никеля, внешнего контактного слоя (сплав олово-свинец). ). Корпус резистора защищен покрытием из боросиликатного стекла с нанесением несовместимой кодовой маркировки номинала.

Рисунок 2.2 — Конструкция толстопленочного чип-резистора

Маркировка резисторов состоит из трех цифр для простых и четырех цифр для высокоточных резисторов, причем последняя цифра означает количество нулей, которые необходимо прибавить справа от номинала в Ом. Например: 160-16 Ом, 472-4,7 ком, 112-1,1 ком, 106-10 Ом, 2741-2,74 ком. В маркировке резисторов низкого уровня присутствует буква «R», например, 4R7 — 4,7 Ом, 54R9 — 54,9 Ом.

Перемычки микросхемы, сопротивление которых не должно превышать 0.05 Ом, обозначены 000.

Маркировка конденсата обычно наносится на упаковочную тару. Условное обозначение емкости: первые две цифры указывают номинал в пикофарадах, третья цифра — количество добавленных справа от нулей. Например: 105 — 1 мкФ, 153 — 0,015 мкФ.

Электролитические конденсаторы, имеющие достаточно большую поверхность, могут содержать кодовое обозначение рабочего напряжения и размера емкости. Возможно несколько вариантов кодировки:

а) Код состоит из двух или трех знаков (букв или цифр).Буквы обозначают напряжение и емкость, а цифра указывает на множитель

Перед буквами может стоять цифра, обозначающая диапазон рабочих нагрузок:

б) Код состоит из четырех знаков (букв и цифр), обозначающих номинальную мощность и рабочее напряжение. Первая буква обозначает напряжение, две последующие цифры — емкость в ПФ, последняя цифра числа нулей. Например: E475 — конденсатор емкостью 4,7 мкФ с рабочим напряжением до 25 В.Иногда емкость может обозначаться буквой C: E4C7 — обозначение конденсатора, соответствующее приведенному выше примеру.

В общем случае компонент микросхемы может быть охарактеризован размерами L (длина), дюйм (ширина), H (высота), D или / (ширина контактной площадки), как показано на рисунке 2.3. Размеры чип-резисторов зависят от рассеиваемой мощности, а размер чип-конденсаторов — от номинальной емкости и рабочего напряжения.

Форма и размеры зданий стандартизированы международными и национальными стандартами (IEC115, IEC384).В этих стандартах используется система обозначений конструктива КМП в виде двух пар цифр, характеризующих длину и ширину корпуса в сотых долях дюйма (размеры от 0101 (0,25×0,25 мм) до 2225 (5,7×6,3). На рисунке 2.4 показаны сравнительные размеры некоторых резисторов по сравнению со спичечной головкой на фоне сетки 1,27 мм.

У некоторых фирм размеры корпуса приведены в мм: 1005 — (1,0×0,5) мм, что соответствует указанному выше обозначению корпуса 0402; 3216 — (3.2×1,6) мм — соответствует обозначению 1206.

В отечественной промышленности выпускались чип-резисторы общего назначения П1-12, прецизионные П1-16, комплекты резисторов ХП1-29, чип-перемычки П1-23. Перемычки микросхемы используются для обеспечения переходов через проводники при разработке топологии. Доступны с габаритами 3,2×1,6×0,6 мм (1206) и сопротивлением не более 0,05 Ом.

Чип-конденсаторы для поверхностного монтажа представлены многослойными керамическими (К10-9М, К10-17-4В, К10-42, К10-43, К10-47, К10-50В, К10-56, К10-57, К10 -60В, К10 -69, К10-73-6Б), оксид-полупроводник тантала (К53-25, К53-36, К53-37) и полупроводник оксид алюминия К53-40.

Корпус типа Melf (Metal Electrode Face Bonded) представляет собой цилиндрический корпус с установленными электродами в виде металлизированных концов (рисунок 2.5). Предназначен для диодов, резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности. Диаметр корпуса находится в пределах от 1,25 мм до 2,2 мм, длина — от 2 до 5,9 мм.

Мельф-корпус имеет невысокую стоимость, но сложен в установке. Он получил широкое распространение в Японии в начале разработки ТМП. Примеры отечественных комплектующих в таких корпусах — резисторы ПЛ-11, П1-30.

Малогабаритный корпус диода sod (Small Outline DIODE) представляет собой пластиковый корпус с двумя выводами типа «крыло чайки» (рисунок 2.6). Предназначен для диодов, светодиодов, варикапов. Наиболее распространен корпус СОД-80, отечественным аналогом которого является корпус КД-34 по ГОСТ 18472-88.

Рисунок 2.5 — Корпус типа Melf Рисунок 2.6 — Корпус типа SOD

Малогабаритный корпус транзистора SOT Small Outline Transistor) имеет от 3 до 6 выводов (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 — Кожухи типа Sot

Корпус имеет пластиковый корпус и укороченные выводы типа «крыло чайки». Помимо транзисторов в него можно монтировать диоды, варикапы, усилители. Это первый корпус для поверхностного монтажа, программа развития которого была реализована компанией Siemens более 25 лет назад. Самый распространенный корпус Сот-23 имеет габариты 2,9х1,3х1,1 мм.

Дальнейшее развитие зданий этого типа Это корпуса SOT-89, SOT-143, S-MINI, SS-MINI.Дальнейшие разработки характеризуются уменьшением расстояния между выводами до значения 0,65-0,5 мм, что позволило уменьшить габариты корпуса до размеров 1,6×1,6×0,75 мм. Отечественные корпуса этого типа представлены КТ-46 (СОТ-23), КТ-47 (СОТ-89), КТ-48 (СОТ-143). Основные геометрические размеры корпусов показаны на рисунке 2.8.

СОТ-23 (КТ-46)

СОТ-89 (КТ-47)

Рисунок 2.8 — Габаритные размеры корпусов SOT

Малогабаритные корпуса для микросхем несколько групп могут быть объединены в зависимости от формы выводов (вывод в виде крыла чайки, J-образный), их расположения по двум или четырем сторонам корпуса, материала корпуса (пластик или керамика):

— корпуса типа SOIC (малая схема интегральной схемы) u. Соп. (Small Outline Packages) с двусторонним расположением выводов в форме крыла чайки (рис. 2.9а, 2.9.6). Положение выводов этого типа корпусов — 1,27 мм, количество выводов — от 6 до 42. Дальнейшим развитием корпусов такого типа стало создание корпуса SSOIC . (ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЦЕПЬ SHRINK SMALL OUTLINE) с уменьшенным до 0,635 мм расстоянием между выходами с их максимальным числом 64 (Рисунок 2.9Б) и корпус Цоп. (Thin Small Outline Packages) с уменьшенной до 1,27 мм высотой корпуса (рис. 2.8g) и уменьшенными до 0,3–0,4 мм расстояниями между выходами;

— корпус типа Soj. № (Small Outline С J-образными выводами) с двусторонним расположением выводов J-образной формы, загнутых под корпус (рисунок 2.10). Положение выводов 1,27 мм, их общее количество от 14 до 28.

Рисунок 2.9 — разновидности микросхем с двусторонним расположением выводов в виде крыла чайки: а-корпус типа SOIC; б-корпус типа СОП; в — корпус типа SSOC; G — Корпус типа TSOP

Рисунок 2.10 — Корпус микросхемы с J-образными выводами: А — корпус общего вида; б — выводы

— корпуса типа QFP. (Quad Flat Pack) и SQFP. (Shrink Quad Flat Pack), имеющий выводы в виде «крыла чайки», равномерно распределенные по четырем сторонам (рисунок 2.11 А). Также существует разновидность корпуса в виде прямоугольника — SQFP-R (рис. 2.11 б). Шаг перемещения довольно небольшой — всего 0,3 — 0,5 мм, что позволяет создавать корпуса с общим количеством выводов до 440;

Рисунок 2.11 — разновидности корпусов микросхем с четырехсторонним расположением выводов в форме крыла чайки: А — корпуса типа QFP и SQFP; B-корпус типа SQFP-R

— корпуса типа PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) — квадратный пластиковый держатель кристалла с J-образными контурами (Рисунок 2.12A) и тип PLCC — Р. (Пластиковый держатель микросхемы с выводами ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ) представляет собой прямоугольный пластиковый кристалл с J-образными контурами (рис. 2.126). Корпуса этого вида имеют значительный шаг вывода по современным меркам — 1,27 мм и в связи с этим большие геометрические размеры. Количество выводов квадратного корпуса — от 20 до 124, прямоугольного — от 18 до 32;

Рисунок 2.12 — Корпус микросхемы с J-образными выводами

и четырехстороннее расположение выводов:

А-квадрат PLCC; б-прямоугольный PLCC-R

— Корпуса типа lCCC БЕСПРИВОДНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ЧИПОВ — СУБЪЕКТИВНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ КРИСТАЛЛЯТОР (Рисунок 2.13). На боковых поверхностях такого корпуса имеются специальные металлизированные выемки, расположенные с шагом 1,27 мм, которые служат для образования электрического соединения с контактными площадками платы при пайке узла дозирования.

Рисунок 2.13 — Корпус типа LCCC

Отечественным аналогом корпусов типа SOIC является корпус подтипа 43 по ГОСТ 17467-88. Общие чертежи и размеры этих корпусов показаны на Рисунке 2.14 и в Таблице 2.1.

Рисунок 2.14 — Габаритные размеры корпусов подтипа 43

Таблица 2.1 — Габаритные размеры корпусов подтипа 43 в миллиметрах

Отечественным аналогом КПП типов КВП является корпус подтипа 44 по ГОСТ 17467-88.Габаритные чертежи и размеры этих корпусов показаны на Рисунке 2.15 и в Таблице 2.2.

Мировая электронная промышленность составляет около 90% всей продукции TMP IP в пластиковых корпусах и только 10% в керамических. Керамические постройки имеют значительно более высокие эксплуатационные характеристики. Так, температурный диапазон микросхем в керамических корпусах составляет от -55 до + 125 ° С, а в пластиковых — от -10 до + 85 ° С. Однако керамические постройки имеют большую массу и стоимость, поэтому их используют, как правило, в самых ответственных случаях.

Рисунок 2.15 — Габаритные размеры подтипных корпусов 44

Таблица 2.2 — Габаритные размеры корпусов подтипов 44

Нестандартные корпуса для компонентов неправильной формы, например переключателей, предохранителей, катушек индуктивности, электролитических конденсаторов, переменных резисторов, представлены на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16- нестандартные корпуса для КМП

Отечественная промышленность выпускает подстроечные резисторы в исполнении ТМП следующих типов: РП1-75, РП1-82, РП1-83, РП1-98. Резисторы имеют диапазон сопротивлений от 10 Ом до 3,3 МОм, допускают рассеиваемую мощность 0,25 Вт. Габаритные размеры не превышают 4,5х4,5х3,5 мм.

В настоящее время во всем мире доступно невероятное количество микросхем со всевозможными функциями. Существуют десятки тысяч различных микросхем от десятков производителей.Но очевидно, что определенная стандартизация корпусов микросхем требует, чтобы разработчики могли использовать их для применения в производстве печатных плат, устанавливаемых в конечные электронные устройства (телевизоры, магнитофоны, компьютеры и т. Д.). Поэтому со временем сформировался форм-фактор микросхем, который адаптируют все мировые производители. Все их описывать проблематично, но в этом нет необходимости, так как некоторые из них предназначены для конкретных задач, с которыми вы никогда не столкнетесь.

Поэтому только самые распространенные и популярные из известных типов корпусов вы можете встретить в магазинах и использовать в своих проектах.

Аббревиатура DIP расшифровывается как Dual In-Line Package, что означает «пакет из двух строк». Этот тип имеет прямоугольную форму с двумя рядами контактов (ножек), направленными вниз по длинным сторонам корпуса.
Такой корпус появился в 1965 году и стал стандартом для некоторых из первых промышленных микросхем. В 1970-е и 1980-е годы наибольшая популярность в электронной промышленности. Корпус хорошо подходит как для автоматизированной сборки, так и для установки на свалке.

Расстояние между осями соседних ног с одной стороны равно 2.54 мм, что соответствует контактам платы флопа. Поэтому в конструкторах «Эволвектора» используется именно этот тип микросхем. На сегодняшний день он считается устаревшим. В промышленности при изготовлении печатных плат он постепенно вытеснил корпуса, предназначенные для поверхностного монтажа — например, типов PLCC и SOIC.

SOIC — декодированная как Small-Outline Integrated Circuit — интегральная схема с небольшой внешней схемой. Микросхемы с таким типом корпуса предназначены только для поверхностного монтажа на печатной плате и имеют действительно меньшие габариты по сравнению с корпусом типа DIP.Корпус этого типа имеет форму прямоугольника с двумя рядами выводов по длинным сторонам. Расстояние между ножками — 1,27 мм, высота корпуса в 3 раза меньше, чем у корпуса DIP, и не превышает 1,75 мм. Микросхемы в корпусе SOIC занимают на 30-50% меньше площади печатной платы, чем их аналоги в корпусе DIP, благодаря чему получили широкое распространение и в настоящее время. На концах ножек есть загибы для удобной пайки к поверхности платы.Установка этого типа микросхем в тупик для быстрого прототипирования устройств невозможна.

Обычно нумерация выводов одной и той же микросхемы в корпусах DIP и SOIC совпадает. Для обозначения этого типа микросхем можно использовать не только сокращение SOIC, но и буквы SO с указанием количества выводов. Например, если микросхема имеет 16 выводов, можно обозначить SOIC-16 или SO-16.

Ящики могут иметь разную ширину. Самые распространенные размеры 0.15; 0,208 и 0,3 дюйма. Для изучения пайки можно использовать чип данных в дополнительных наборах Evolvector.

PLCC — расшифровывается как Plastic Leaded Chip Carrier — пластиковый чип. Тип представляет собой квадратный корпус с контактами, расположенными с четырех сторон. Расстояние между контактами — 1,27 мм. Такой корпус предназначен для установки в специальную панель. Как и случай Dip, в настоящее время не очень распространен. Его можно использовать для производства микросхем флэш-памяти, используемых в качестве микросхем BIOS на материнских платах в персональных компьютерах или других вычислительных системах.

ТО-92 — расшифровывается как Transistor Outline Package, Case Style 92 — как корпус для транзисторов с модификацией под цифровым обозначением 92. Как следует из названия, этот тип корпуса используется для транзисторов. Он производит маломощные транзисторы и другие электронные полупроводниковые компоненты с тремя выводами, включая простые микросхемы, такие как встроенный стабилизатор напряжения. Корпус имеет небольшие размеры, в чем вы можете убедиться, взяв биполярный транзистор от конструктора «Эволвектор».По сути, корпус представляет собой две склеенные пластмассовые половинки, между которыми заключена полупроводниковая составляющая на пленке. На одной стороне корпуса есть плоская деталь, на которую нанесена маркировка.

Три вывода (ножки) находятся вне корпуса, расстояние между которыми может составлять от 1,15 до 1,39 мм. Компоненты, изготовленные в таком корпусе, могут пропускать постоянный ток до 5 А и напряжение до 600 В, но из-за небольших размеров и отсутствия элемента теплоотвода рассчитаны на незначительную мощность до 0.6 Вт.

Данный тип корпуса является родственником ТО-92. Отличие заключается в конструктивно ориентированных компонентах и ​​микросхемах большей мощности, что предусмотрено форм-фактором ТО-92. Корпус ТО-220 также предназначен для транзисторов, интегральных стабилизаторов напряжения или выпрямителя. Корпус ТО-220 уже рассчитан на мощность до 50 Вт за счет наличия металлического радиатора (так называемого цоколя), к которому припаян полупроводниковый кристалл, выводов и герметичного пластикового корпуса.

Обычный «транзисторный» ТО-220 имеет три вывода, однако есть модификации с двумя, четырьмя, пятью и более выводами. Расстояние между осями выводов — 2,54 мм. Из расчета проем ∅4,2 мм для крепления дополнительных радиаторов охлаждения. За счет улучшенных теплоотводящих свойств электронные компоненты в этом случае могут пропускать через себя до 70 А.

Аббревиатура TSSOP расшифровывается как Thin Scale Small-Outline Package — тонкий малогабаритный корпус.Этот тип корпуса используется исключительно для поверхностного монтажа на печатных платах. Он имеет очень маленькую толщину, не более 1,1 мм, и очень маленькое расстояние между выводами микросхемы — 0,65 мм.

Используются для изготовления микросхем оперативной памяти персональных компьютеров, а также для микросхем флэш-памяти. Несмотря на свою компактность, многие современные устройства вытесняются более компактными корпусами, такими как BGA, в связи с постоянным повышением требований к расположению компонентов.

Аббревиатура QFP расшифровывается как Quad Flat Package — квадратный плоский корпус. Корпус микросхемы QFP — это семейство корпусов, имеющих плоские выводы, равномерно расположенные со всех четырех сторон. Микросхемы в таких корпусах предназначены только для поверхностного монтажа. Это самый популярный тип корпусов для производства различных чипсетов, микроконтроллеров и процессоров. В этом вы сможете убедиться, перейдя на 2-й и 3-й уровень конструкторов «Evolvector». Контроллеры и одноплатные компьютеры этих разработчиков в таких случаях комплектуются процессорами и микроконтроллерами.

По классу QFP. Есть много подклассов:

. BQFP. : с англ. Плоский пакет с бортиком
. CQFP. : с англ. Керамический четырехугольный плоский корпус
. Hqfp. : с англ. КВАРТИРНЫЙ УПАКОВКА С ТЕПЛООБРАБОТКОЙ
. LQFP. : с англ. Низкопрофильный четырехугольный плоский пакет
. SQFP. : с англ. Пакет Small Quad Flat
. TQFP. : с англ. Тонкий четырехугольный плоский корпус
. VQFP. : с англ. Очень маленький четырехместный плоский пакет

Но вне зависимости от подкласса сохраняется принцип «квадратичности» и равномерного распределения контактов. Отличия отличаются только материалом, возможностью нагрева нарезки и конфигурацией корпуса, а также габаритами и расстоянием между выводами. Он колеблется от 0,4 до 1,0 мм. Количество выводов в микросхемах в корпусе QFP обычно не превышает 200.

Defense Logistics Agency запускает возможность маркировки ДНК для усиления цепочки поставок микросхем

FORT BELVOIR, Va., 15 декабря 2014 г. / PRNewswire-USNewswire / — Агентство оборонной логистики прилагает усилия, чтобы упростить обнаружение и предотвращение попадания контрафактных микросхем в свою цепочку поставок.

Сегодня агентство начало реализацию собственной инициативы по борьбе с подделкой микросхем, получившей название ДНК-маркировка. Эта возможность будет подтверждать подлинность приобретенных микросхем при одновременном повышении их надежности по всей цепочке поставок. Новые меры контроля качества будут проводиться в Центре тестирования электронных продуктов DLA в DLA Land and Maritime, полевом агентстве, расположенном в Колумбусе, штат Огайо.

«Микросхемы интегрированы во многие системы вооружения, эксплуатируемые нашими военными службами, поэтому обеспечение надежных поставщиков имеет решающее значение для поддержания наших элитных готовых к миссии сил», — сказал командующий сухопутными и морскими войсками DLA контр-адмирал Джон Кинг. «Внедрение этой возможности маркировки ДНК позволит DLA активизировать борьбу с попаданием контрафактных деталей и негативным влиянием на нашу цепочку поставок и, в конечном итоге, на наших клиентов».

До внедрения этой возможности агентство полагалось на партнеров по отрасли для выполнения процесса маркировки ДНК.Это было эффективным в сдерживании фальшивомонетчиков, но увеличило время доставки микросхем покупателям и увеличило расходы DLA.

«Создавая возможность органической или внутренней маркировки ДНК, DLA сократит время доставки и сократит затраты, усилит контроль цепочки поставок, повысит контроль качества и создаст возможность распространить маркировку ДНК на другие части, которые считаются высоким риском подделки», сказал директор центра тестирования продуктов DLA Кейт Робинетт. «Размещение маркировки ДНК в Центре тестирования электронной продукции идеально подходит.Центр проводит различные тесты, чтобы гарантировать, что электронные изделия, закупаемые DLA, соответствуют требованиям боевиков и требованиям к качеству. Маркировка ДНК расширит эту возможность «.

Испытательный центр будет маркировать все микросхемы, приобретенные DLA, в соответствии с классом федеральных поставок (FSC) 5962 с использованием технологии защиты от подделки, которая получена из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) растений. Ожидается, что в год будет маркироваться около 85 000 микросхем.

ДНК заключается в нанесении идентификатора ботанической ДНК на поверхность микросхемы для подтверждения подлинности.Уникальный код или отпечаток пальца, который отпугивает фальшивомонетчиков, встроен в чернила метки ДНК. Этот код не может быть воспроизведен, переработан или скопирован в цифровом виде. Метку ДНК можно обнаружить с помощью ручного сканера для легкой идентификации в цепочке поставок. Метку ДНК также можно удалить тампоном для судебно-медицинской экспертизы, которая предоставляет подробную информацию о микросхеме, такую ​​как поставщик, код клетки, а также номер детали и партии. Также может быть получена дополнительная информация, такая как данные контракта, дата присуждения контракта, номер, национальный складской номер, количество и время включения микросхемы в цепочку поставок DLA.

Метка ДНК несет эту аутентификационную информацию на протяжении всего срока службы микросхемы и имеет возможность отслеживать и проверять движение микросхемы от момента получения в цепочку поставок DLA до конечного пользователя. Это преимущество прослеживаемости имеет решающее значение при расследовании нарушений качества и мошенничества. До этого во время этих расследований часто было трудно получить информацию о поставщиках, когда микросхему вынимали из упаковки и устанавливали на систему оружия или помещали в бункеры на военно-ремонтных предприятиях.

Как агентство боевой поддержки Министерства обороны США, DLA предоставляет армии, флоту, военно-воздушным силам, корпусу морской пехоты, другим федеральным агентствам, а также объединенным и союзным силам различные логистические, закупочные и технические услуги. Агентство закупает и предоставляет почти 100 процентов предметов потребления, необходимых для работы американских вооруженных сил, от продуктов питания, топлива и энергии до униформы, медицинских принадлежностей, а также строительного и барьерного оборудования. DLA также поставляет более 85 процентов запасных частей для военных.

Со штаб-квартирой в Форт-Бельвуар, штат Вирджиния, DLA насчитывает около 25 000 сотрудников по всему миру и обслуживает более 2440 систем вооружения. Для получения дополнительной информации о DLA посетите www.dla.mil, www.facebook.com/dla.mil или http://twitter.com/dlamil.

— http://photos.prnewswire.com/prnh/20130918/MM82677LOGO

Чтобы просмотреть исходную версию в PR Newswire, посетите: http://www.prnewswire.com/news-releases/defense-logistics-agency-launches-dna-marking-capability-to-strengthen-microcircuit-supply-chain- 300009908.html

ИСТОЧНИК Агентство оборонной логистики

Ссылки по теме

http://www.dla.mil

Пространственное и ориентированное на признаки внимание в модели слоистой кортикальной микросхемы

Образец цитирования: Вагацума Н., Потянс Т.С., Дисманн М., Сакаи К., Фукаи Т. (2013) Пространственное и ориентированное на признаки внимание в многослойной модели кортикальной микросхемы. PLoS ONE 8 (12): e80788. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788

Редактор: Miguel Maravall, Instituto de Neurociencias de Alicante UMH-CSIC, Испания

Поступила: 15 июня 2013 г .; Дата принятия: 7 октября 2013 г .; Опубликовано: 6 декабря 2013 г.

Авторские права: © 2013 Wagatsuma et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: субсидия на научные исследования в инновационных областях для TF (№ 22115013), суперкомпьютерный проект нового поколения MEXT, Япония, и грант ЕС 269921 (BrainScaleS) Альянсу Гельмгольца по системной биологии на MD поддержал эту работу.Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Визуальное внимание — это функция мозга, которая улучшает наше восприятие путем выборочного усиления нейронных реакций на определенные зрительные стимулы [1] — [7]. Это позволяет мозгу обращать внимание на самую важную на данный момент информацию [8], тем самым улучшая восприятие во многих аспектах [1], [9] — [12].Визуальное внимание функционирует в двух различных режимах: пространственном и функциональном. Многочисленные исследования показали, что направление внимания на пространственное расположение или отличительные особенности визуальной цели по-разному усиливает связанные нервные реакции и различимость зрительных стимулов [13] — [16]. Например, нейроны зрительной коры сильно реагируют на полосу, представленную в их рецептивных полях и выровненную с их предпочтительной ориентацией [3], [17]. Если испытуемый обращает внимание на пространственное положение шкалы, усиление нейронных ответов увеличивается в произвольной ориентации, включая предпочтительную.Напротив, если субъект обращает внимание на конкретную особенность зрительного стимула (то есть на его ориентацию или направление движения), резкость кривой настройки клеток увеличивается, что означает, что усиление ответа клеток увеличивается относительно его предпочтительной особенности. но уменьшается вокруг ортогонального элемента [13], [14]. Сетевые модели были предложены для объяснения модуляции внимания зрительных ответов [3], [18] — [29]. Однако механизмы, лежащие в основе различных режимов внимания, плохо изучены.

Ранее мы построили сетевую модель с парой многоуровневых моделей микросхем [30], чтобы учесть классические экспериментальные результаты по визуальному вниманию, сообщенные Reynolds et al. [3]. Здесь мы расширяем результаты предыдущих моделей в основном в двух аспектах. Во-первых, мы исследуем механизмы различных модуляций реакции в пространственном и функциональном режимах внимания. Мы предполагаем, что такие различия возникают из-за различного нисходящего влияния на зрительные корковые сети, а не из-за наличия разных нейронных цепей, специализирующихся на двух режимах внимания.Во-вторых, мы изучаем влияние внимания на селективность ориентации путем построения сетей многослойных кортикальных микросхем из нейронов, объединяющих и запускающих, с биологически приемлемой корковой ламинарной структурой [31]. Мы смоделировали каждую микросхему (например, относительную популяцию клеток и вероятности соединения в ее отдельных слоях) на основе анатомических и электрофизиологических свойств кортикальных микросхем [32] — [34]. Некоторые из этих данных были получены из неокортекса грызунов, который не имеет четко выраженной столбчатой ​​организации [35], [36].Таким образом, каждая модель микросхемы описывает функциональную группу нейронов со сходными характеристическими ответами, но не обязательно описывает пространственно сгруппированную популяцию нейронов, такую ​​как кортикальный столбик.

В зрительном пути восходящий вход, несущий сенсорную информацию, проецируется на корковые слои 4 и 6 (L4 и L6), тогда как нисходящий вход из более высоких зрительных областей переносит информацию о внимании в L2 / 3 и L5, избегая L4 [28 ], [37] — [39]. И наоборот, выход в верхние области коры возникает из L2 / 3, L5 и L6 нижних областей, а нейроны в L2 / 3 опосредуют синаптические взаимодействия между функционально сгруппированными микросхемами в зрительной коре.Поскольку влияние внимания сверху вниз было предложено для нейронных ответов в зрительной области V4 [40], модуляции ответа в пространственных и основанных на особенностях режимах внимания могут возникать в результате сложных взаимодействий между восходящими сенсорными и нисходящими входными сигналами внимания. внутри слоистых корковых сетей [14], [28]. Наша модель кортикальной микросхемы позволяет нам исследовать, как эти 2 входа, которые по-разному распределены по функциональным микросхемам, взаимно взаимодействуют через синаптические соединения между слоями и микросхемами.Из-за ограниченности ресурсов моделирования наша модель ограничена частью зрительного коркового пространства, разделяющей общее рецептивное поле. Следовательно, наша модель не может иметь дело с конкуренцией, вызванной восходящим вниманием и картой значимости между пространственно распределенными стимулами [41], [42]. Однако наша модель частично учитывает важность восходящих механизмов внимания, поскольку она объединяет эффекты восходящего визуального ввода и нисходящего внимания в ламинарной структуре коры.Мы демонстрируем, что результирующие модуляции внимания согласуются с наблюдаемыми экспериментально. Кроме того, наша модель учитывает дифференциальные эффекты пространственного и основанного на особенностях режимов внимания на визуальную различимость [16].

Результаты

Ранее мы построили модель зрительной коры, соединив 8 идентичных слоистых микросхем (рис. 1) [30], [31]. Каждая многослойная микросхема имеет L2 / 3, L4, L5 и L6, и каждый слой включает в себя возбуждающий пул и тормозной пул (рис. 1А).8 микросхем имеют разные предпочтительные ориентации, разделяют рецептивное поле и взаимодействуют друг с другом посредством бокового торможения и возбуждающих горизонтальных связей между микросхемами с одинаковой избирательностью ориентации (рис. 1B) [35]. Наша сгруппированная модель микросхемы лучше всего подходит для описания нейронных сетей первичной зрительной коры (V1), которые активируются ориентированными полосами. Восходящий сенсорный ввод, представляющий ориентированную полосу, проецируется на нейроны в каждой микросхеме с разной интенсивностью в зависимости от ориентации стимула и предпочтительной ориентации нейронов (рис. 2А).Вход сверху вниз, несущий пространственное внимание, то есть внимание к местоположению рецептивного поля [13], опосредуется однородными проекциями на все микросхемы независимо от их избирательности ориентации (рис. 2В). Напротив, нисходящий ввод, несущий внимание, основанное на особенностях, то есть внимание к ориентированной полосе в месте за пределами рецептивного поля клетки [14], выборочно проецируется на микросхему, которая предпочитает контролируемую ориентацию (рис. 2C). Дополнительные сведения о модели описаны в разделе «Материалы и методы».

Рис. 1. Модельная архитектура многослойных зрительных кортикальных микросхем.

A , Внутри- и межламинарные синаптические соединения и внешние входы многослойной микросхемы. Наша модель имеет 8 микросхем с селективной ориентацией, каждая из которых содержит 20000 нейронов с интеграцией и запуском и составляет L2 / 3, L4, L5 и L6. Треугольники и кружки обозначают возбуждающие или тормозящие нейроны соответственно. Толстые стрелки обозначают сильные синаптические связи с вероятностью соединения C > 0.13, а узкие стрелки представляют синаптические связи с C > 0,065. Другие более слабые синаптические связи не показаны. Слой 2/3 опосредует связи между микросхемами с избирательной ориентацией. Визуальные стимулы, имитирующие ориентированные столбики, проецируются как на L4, так и на L6, в то время как внимание сверху вниз проецируется на L2 / 3 и L5. B, Inter-mc синаптическое соединение нашей модели. Ориентированные стержни на цилиндрах представляют собой предпочтительную ориентацию отдельных микросхем блока.Модель микросхемы имеет два типа меж-MC-соединений, опосредованных внутри L2 / 3: один — это латеральное ингибирование среди микросхем, опосредованное проекциями от возбуждающих нейронов в одной микросхеме на тормозящие нейроны в других (Exc-Inh). Другой тип — это возбуждающие связи между микросхемами с одинаковой избирательностью ориентации (Exc-Exc). Мы установили более высокую вероятность соединения для соединений Exc-Exc, чем для соединений Exc-Inh.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0080788.g001

Рис. 2. Визуальные стимулы и нисходящий ввод в нашей модели.

A Схематично показаны визуальные входы снизу вверх, когда вертикальная полоса представлена ​​в общем воспринимающем поле функционально сгруппированных микросхем. Толщина каждого входа представляет его силу. Восходящие входы сильнее всего проецируются на микросхемы, которые предпочитают вертикальную ориентацию, и менее сильно — на другие. B, Нисходящий ввод, опосредующий пространственное внимание, направлен на расположение рецептивного поля модели и, следовательно, активирует функционально сгруппированные микросхемы. C, Нисходящий ввод, опосредующий ориентированное на функции внимание, проецируется только на микросхемы, которые предпочитают обслуживаемую ориентацию.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.g002

Далее мы провели некоторые исследования, чтобы понять сетевые механизмы модуляции внимания в нейронных ответах, наблюдаемых в зрительной коре головного мозга [13], [14]. Эти предыдущие исследования включали сложные визуальные стимулы, которые трудно воспроизвести в сетевой модели только с одной корковой областью; экспериментальные результаты продемонстрировали сходные эффекты пространственного и основанного на особенностях режимов внимания на настраивающие свойства нейронов в различных зрительных корках.Поэтому, чтобы выяснить лежащий в основе механизм, мы провели моделирование в очень простом случае, в котором испытуемым в этом исследовании предъявлялись различные ориентированные стержневые стимулы. В каждом испытании ожидаемое местоположение (пространственное внимание) или ориентация стимула (внимание, основанное на особенностях) подсказывалось визуальным сигналом для направления внимания животного на стимул, показанный в рецептивном поле. Ниже мы объясняем ответы модельных нейронов в различных сценариях.

Нейронные отклики модели микросхемы при пространственном внимании

Сначала мы рассчитали настройку ориентации нейронных ответов при пространственном внимании.С этой целью мы применили восходящий сенсорный стимул, имитирующий вертикальную полосу на L4 и L6 микросхем с предпочтительными направлениями, близкими к вертикальной ориентации. Нисходящий ввод внимания был применен с одинаковой силой к L2 / 3 и L5 всех микросхем (см. Материалы и методы, рис. 1A и 2B). На рисунке 3 приведены средние показатели активности в популяции в нейтральном состоянии (то есть без воздействия внимания) и при пространственном внимании (с вводом внимания) по результатам 50 имитационных испытаний.Средние ответы нейронов в микросхемах с различными предпочтительными ориентациями нанесены на график как функция ориентации. Из-за круговой симметрии модели кривая настройки популяции была эквивалентна кривой настройки одиночных нейронов, реагирующих на столбиковый стимул, представленный в различной ориентации. Для возбуждающих нейронов в L2 / 3 и L5 и всех тормозных нейронов кривые настройки хорошо аппроксимируются распределениями Гаусса.

Рис. 3. Реакция модели на вертикальную черту как для нейтрального состояния, так и для пространственного внимания.

Скорости популяции возбуждающих ( A ) и тормозных ( B ) нейронов для каждого слоя модели микросхемы представлены сплошными и пунктирными линиями соответственно. Ориентированные полоски внизу показывают предпочтительную ориентацию каждой многослойной микросхемы. Серые и черные линии показывают ответы модели без привлечения внимания (нейтральное состояние) или во время пространственного внимания, соответственно. Кривые настройки возбуждающих нейронов L2 / 3 и L5 и тормозных нейронов во всех слоях были подогнаны к гауссовскому распределению.Звездочки указывают на то, что различия в показателях увольнения населения между двумя условиями для этого ориентированного бара были статистически значимыми (t-тест: ** для p <0,01; * для p <0,05; - для p <0,1).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.g003

Независимо от избирательности ориентации пространственное внимание заметно усиливает популяционную активность в L2 / 3 и L5 как возбуждающих, так и тормозных нейронов. Это увеличение скорости активизации популяции в модели согласуется с результатами нескольких физиологических экспериментов по пространственному вниманию (см.Рисунки 2, 4–7 и 10 в [13]). В данной модели возбуждающие нейроны в L4 и L6 показали контрастную разницу с нейронами L2 / 3 и L5 в кривых настройки, а также в их модуляциях внимания: пространственное внимание сверху вниз значительно подавляло скорость активации популяций L4 и L6. Это подавление L4, которое, как ранее было показано, полезно для быстрого переключения внимания, происходит прежде всего из-за усиленного возбуждающего импульса L4-ингибирующих нейронов, обеспечиваемого возбуждающими нейронами L2 / 3 и L6 [30].Хотя наши знания о точном соединении ограничены, вероятности соединения межламинарных проекций, определенные на основе электрофизиологических и анатомических данных [32] — [34], предсказывают, что L4 и L6 зрительной коры могут демонстрировать паттерны модуляции, отличные от таковых в других слои, возможно, для ускорения анализа визуальных объектов с множеством сложных функций. Этот момент обсуждается ниже.

Рис. 4. Реакция модели на вертикальную черту как для нейтрального состояния, так и для особого внимания.

Популяционные ответы возбуждающих ( A ) и тормозных ( B ) нейронов в модели. Все условные обозначения такие же, как на рисунке 3. Модель получила восходящий ввод, имитирующий вертикальную полосу. Реакции нейронов сравнивали в двух случаях; то есть в нейтральном состоянии и при ориентированном на особенности внимании, где реакции в нейтральном состоянии идентичны тем, которые показаны на рисунке 3. Мы использовали гауссовские распределения для аппроксимации кривых.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.g004

Рис. 5. Статистический анализ кривых настройки ориентации.

A, B, C, Показаны базовые линии, амплитуды и ширины гауссовых кривых настройки для ответов возбуждающих нейронов в L2 / 3 (вверху) и L5 (внизу). Значения параметров подгонки по Гауссу были получены из 50 имитационных испытаний в нейтральных условиях (серые столбцы), пространственном внимании (пустые столбцы) и внимании, основанном на особенностях (заполненные столбцы).Звездочки указывают на то, что значения параметров достоверно отличались от значений в нейтральном состоянии (t-тест: ** для p <0,01; * для p <0,05; - для p <0,1). D, Гистограммы абсолютных пиков кривых настройки в L2 / 3 и L5 показаны для стимула с вертикальной полосой. Треугольники показывают средние значения. Мы рассчитали значения P для теста Манна-Уитни, чтобы сравнить гистограммы между нейтральным состоянием и двумя состояниями внимания.Внимание, основанное на особенностях, значительно улучшило обнаружение представленной ориентации.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.g005

Рис. 6. Распределение индексов внимания (AI) по популяциям возбуждающих и тормозных нейронов в L2 / 3 и L5.

A, Распределение индексов внимания отображается для пространственного внимания. Изображены распределения возбуждающих нейронов (серые столбцы, верхние панели) и тормозных нейронов (пустые столбцы, нижние панели).На всех панелях закрашенные столбцы указывают нейроны, показывающие статистически значимые модуляции внимания (t-критерий, p <0,01). Треугольники показывают средние значения. B, Аналогичные распределения индексов внимания показаны для внимания, основанного на особенностях.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.g006

Рис. 7. Влияние дополнительного внешнего шума на нейронные реакции в нашей модели.

Мы провели моделирование при 4 различных уровнях шума.Мы вычислили индекс различимости d ‘ для L2 / 3 ( A ) и L5 ( B ) модели, реагирующей на вертикальную или горизонтальную полосу. Пунктирная линия показывает звездную величину d ‘ в нейтральном состоянии. Сплошные серые и черные линии показывают результаты пространственного и особого режимов внимания соответственно. L2 / 3 и L5 показали схожие изменения дискриминируемости при изменении уровня шума. Только при низком уровне шума пространственное внимание увеличивалось на d ‘ по сравнению с d’ в нейтральном состоянии, тогда как внимание, основанное на особенностях, увеличивало его при любом уровне шума, испытанном в этом исследовании.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.g007

Нейронные реакции модели микросхемы при особом внимании

Затем мы вычислили настройку ориентации нейронных ответов при ориентированном на особенности внимании. Как и в моделировании пространственного внимания, сенсорный стимул, имитирующий вертикальную полосу, применялся к микросхемам блока с предпочтительными направлениями, близкими к вертикальной ориентации. Однако ввод внимания выборочно применялся к этим микросхемам, а не к другим (см. Материалы и методы и рисунок 2C).

На рис. 4 показана частота активации различных слоев коры в популяции при ориентированном на особенности внимании. Кривые настройки, показанные для нейтрального состояния (серые линии), идентичны кривым на рисунке 3. В L2 / 3 и L5 внимание, основанное на особенностях, заметно усилило активность тех возбуждающих нейронов в микросхемах, которые получали как предпочтительный визуальный стимул, так и внимательный ввод. Напротив, активность возбуждающих клеток в этих слоях, предпочитающих горизонтальную ориентацию вертикальной, значительно подавлялась вниманием.Эти результаты означают, что внимание, основанное на особенностях, увеличивает как усиление, так и избирательность настраивающих свойств, что согласуется с результатами недавних физиологических экспериментов [14]. Опять же, мы наблюдали отклоняющиеся кривые настройки и паттерны модуляции для возбуждающих нейронов L4 и L6.

Статистический анализ модозависимых модуляций внимания

Как для пространственного, так и для основанного на особенностях режимов внимания, ответы возбуждающих нейронов в L2 / 3 и L5 на ориентированные столбики хорошо представлены гауссовыми кривыми настройки.Кривая настройки по Гауссу имеет 4 параметра: среднее значение, стандартное отклонение (SD), пиковую амплитуду и асимптоту. Среднее значение представляет предпочтительную ориентацию, SD дает меру ширины настройки, а асимптота описывает базовую нейронную активность. Чтобы количественно оценить модуляции внимания нашей модели, зависящие от мод, мы статистически проанализировали 4 гауссовых параметра в различных условиях моделирования (т.е. нейтральные, пространственные и основанные на особенностях). Для сравнения результатов с результатами, полученными в физиологических экспериментах, мы использовали тот же метод статистического анализа, что и в исх.[13].

На рис. 5 представлены результаты анализа нейтрального состояния, пространственного внимания и внимания, основанного на особенностях. Средние значения базовой линии настройки, амплитуды и ширины, рассчитанные на основе 50 испытаний моделирования, показаны на рис. 5A, B и C соответственно. На рис. 5D представлены частотные гистограммы абсолютного значения положения пика (взятого как среднее значение в качестве приближения) для трех условий моделирования. Во-первых, мы сравнили настраивающие свойства нейтрального состояния со свойствами пространственного внимания.Для L2 / 3 величина амплитуды настройки была больше для пространственного внимания, чем для нейтрального состояния (t-критерий, p <0,01; рисунок 5B). Напротив, не было значительных различий в ширине настройки (рисунок 5C) и базовой линии (рисунок 5A) между нейтральным состоянием и пространственным вниманием (t-тест, p> 0,1). Эти результаты демонстрируют заметное влияние пространственного внимания на усиление ответа популяции в L2 / 3 в сочетании с неизменностью ориентационной селективности. Для L5 мы обнаружили значительное увеличение амплитуды настройки, а также базовой линии (t-тест, p <0.01), но без заметного изменения ширины перестройки (p> 0,1). Следовательно, кажется, что пространственное внимание вызывает общее усиление амплитуды настройки ориентации в L2 / 3 и L5. Поскольку эти слои являются выходными терминалами зрительных кортикальных микросхем, увеличение скорости возбуждения популяции будет оказывать сильное влияние на активность нижележащих зрительных корок. Мы не обнаружили каких-либо значительных изменений в положении пика между нейтральным и пространственным вниманием (рис. 5D, тест Манна-Уитни, p = 0.66 для L2 / 3 и 0,89 для L5). Общее улучшение кривой настройки и неизменность избирательности настройки в пространственном внимании соответствуют экспериментальным результатам (см. Ссылку [13]; рисунки 2B, 4 и 7).

Как и в случае пространственного внимания, внимание, основанное на особенностях, значительно увеличило амплитуду настроечных кривых для обоих слоев (t-критерий, p <0,01; рис. 5B). Однако, в отличие от пространственного внимания, величины как базовой линии (Рисунок 5A), так и ширины (Рисунок 5C) кривых настройки в L2 / 3 и L5 были меньше для внимания, основанного на особенностях, чем для нейтрального состояния (t-критерий, р <0.01). Эти результаты означают, что выборочный нисходящий ввод в определенные микросхемы не только увеличивает усиление, но и обостряет кривые настройки ответов населения в выходных слоях зрительной коры. Такие модуляции внимания усиления и избирательности кривых настройки ориентации обычно наблюдаются в электрофизиологических экспериментах [14]. В нашей модели внимание, основанное на особенностях, значительно сместило положения пиков в L2 / 3 и L5 в сторону ориентации стимула (рис. 5D, тест Манна-Уитни, p <0.01), что свидетельствует о значительном улучшении точности анализа ориентации стимула.

Паттерны модуляции ответа в L2 / 3 и L5 нашей модели показали хорошее согласие со смещенной конкуренцией, наблюдаемой в более высоких областях зрения [3], [21]. На рисунке S1 приведены средние значения частоты возбуждения возбуждающих и тормозных нейронов в каждом слое микросхемы с предпочтением вертикальных полос в различных условиях стимула для предвзятого соревнования. Эти ответы корковых слоев аналогичны таковым в нашей предыдущей модели [30].Происходит ли подобная модуляция внимания в V1, для которой наша модель может лучше всего подходить, остается неизвестным, поскольку небольшие рецептивные поля нейронов V1 препятствовали проведению такого эксперимента [17].

Роль межмашинных связей в двух моделях внимания

Наша модель может воспроизводить качественные и количественные различия между пространственным и основанным на особенностях режимами зрительного внимания с точки зрения кривых настройки ориентации. Распределение нисходящего ввода по 8 микросхемам имело решающее значение для модуляции внимания, зависящей от режима.Кроме того, мы исследовали роль горизонтальных волокон между МС в двух режимах зрительного внимания с помощью численного моделирования модели, в которой отсутствуют связи между МС между возбуждающими нейронами L2 / 3. В этих симуляциях межмквартальное латеральное торможение осталось неизменным (рис. S2).

В пространственном внимании модуляция кривых настройки ориентации в L2 / 3 и L5 была аналогичной как для исходной, так и для модифицированной модели (рис. S3). Кроме того, кривые настройки этих корковых слоев демонстрируют аналогичную модуляцию при ориентированном на особенности внимании (рис. S4).В обоих режимах внимания возбуждающие нейроны в L4 и L6 показали модуляцию внимания, контрастирующую с нейронами L2 / 3 и L5 в модифицированной, а также в исходной модели. Интересно, что в модифицированной модели свойства настройки ориентации для L4 и L6 были сохранены, в отличие от исходной модели, показанной на рисунках 3 и 4.

Чтобы получить количественное представление о поведении различных моделей, мы статистически сравнили 4 параметра гауссовых кривых настройки для возбуждающих нейронов L2 / 3 и L5 в нейтральном состоянии, пространственном внимании и внимании, основанном на особенностях (Рисунок S5). .В частности, пространственное внимание немного, но статистически значимо, уменьшило амплитуду кривых настройки для L2 / 3 в модифицированной модели (Рисунок S5B, t-критерий, p <0,01). Кроме того, не было значительной разницы в ширине между нейтральным состоянием и вниманием, основанным на особенностях, как для L2 / 3, так и для L5 в модифицированной модели (рис. S5C, t-критерий, p> 0,1). Поскольку эти модели модуляции кажутся несовместимыми с результатами психофизических экспериментов [16], мы можем сделать вывод, что модифицированная модель экспериментально неприемлема.

Затем мы выполнили моделирование модифицированной модели в различных условиях стимула для предвзятой конкуренции [3], [21]. На рисунке S6 показаны средние частоты срабатывания нейронов в каждом слое микросхемы с избирательностью вертикальной ориентации. Паттерны модуляции предвзятого соревнования не соответствовали физиологическим данным [3], [21]. В частности, ответы возбуждающих нейронов в L2 / 3 не были чувствительны к зрительным стимулам и условиям внимания. Напротив, горизонтальная штанга-дистрактор усиливала активность возбуждающих нейронов L5, что означает, что они были расторможены (т.е., получил пониженное торможение) определенным сетевым механизмом. Эти результаты предполагают, что возбуждающие синаптические связи между МС не только усиливают популяционные ответы единичных микросхем, предпочтительно отвечающих на предъявленный стимул, но также подавляют ответы микросхем с противоположным предпочтением.

Модуляция ответа одиночных нейронов

Мы исследовали величину модуляции внимания в отдельных возбуждающих и тормозных нейронах в L2 / 3 и L5 микросхемы с вертикальной предпочтительной ориентацией.Для количественного анализа и статистических тестов мы использовали нормализованный индекс внимания (AI), определяемый как (A-U) / (A + U) для каждого нейрона, где A и U — частота активации нейронных ответов на контролируемые и необслуживаемые стимулы. [4], [5]. В каждом испытании показатели стрельбы усреднялись за весь период моделирования.

На рис. 6A и 6B показано распределение AI для пространственного внимания и внимания, основанного на особенностях, соответственно. Закрашенные столбцы указывают на нейроны, которые демонстрируют статистически значимую модуляцию скорости возбуждения (t-критерий, p <0.05). Все распределения были сдвинуты в положительную сторону благодаря пространственному, а также особому вниманию. Среднее значение AI увеличилось на 0,132 для возбуждающих нейронов и на 0,202 для тормозных нейронов в пространственном внимании, в то время как оно увеличилось на 0,215 для возбуждающих нейронов и на 0,238 для тормозных нейронов в ориентированном на особенности внимании. Мы отмечаем, что, как и в ранее предложенной модели [21], коэффициент модуляции, определяемый как (1 + AI) / (1-AI), согласуется в возбуждающих нейронах с таковыми, полученными в электрофизиологических записях от MT [13].

Преднамеренная модуляция также зависит от типа клетки. При пространственном внимании около 62% (169/271) значительно модулированных возбуждающих нейронов демонстрировали значительное зависимое от внимания увеличение скорости возбуждения. Примерно 76% (51/67) значительно модулированных тормозных нейронов также показали такое увеличение. Разница в доле положительной и отрицательной модуляции между двумя типами клеток значительна, согласно тесту начальной загрузки (1000 повторных выборок, p <0,001). Следовательно, пространственное внимание сверху вниз оказывает более последовательное влияние на скорость возбуждения тормозных нейронов, чем возбуждающих нейронов в L2 / 3 и L5.Эти различия в модуляции зависимого от внимания ответа между возбуждающими и тормозящими нейронами согласуются с электрофизиологическими данными [5].

В случае внимания, основанного на особенностях, около 87% (289/331) значительно модулированных возбуждающих нейронов показали значительное увеличение частоты возбуждения, а около 77% (61/79) тормозных нейронов показали значительно повышенную частоту возбуждения. . Опять же, тест начальной загрузки подтвердил, что эта разница в доле положительной и отрицательной модуляции между возбуждающими и тормозящими нейронами была статистически значимой (1000 повторных попыток, p <0.001). Таким образом, нисходящее внимание, основанное на особенностях, оказывает более устойчивое влияние на активность возбуждающих нейронов, чем на тормозные нейроны. Поскольку экспериментальных данных нет, это является предсказанием нашей модели.

Дифференциальные эффекты двух режимов внимания в зрительном восприятии

Биологические системы неизбежно подвержены шуму, и то, как система реагирует на входной шум, часто раскрывает важные характеристики системы. Несколько исследований показали, что аддитивный внешний шум мешает нейронным ответам на бесшумные зрительные стимулы и влияет на восприятие [16], [44] — [47].Поэтому мы исследовали, как наша модель микросхемы реагирует на шумные визуальные стимулы. С этой целью мы добавили внешний шум, который не коррелировал с ориентацией представленного бара. Многослойная микросхема с предпочтительной ориентацией 0 градусов получила восходящий ввод, имитирующий вертикальную полосу. В дополнение к этому входу, другие микросхемы получили дополнительные восходящие входы, опосредующие внешний шум, который был задан как набор независимых цепочек пиков Пуассона со средней скоростью 2,5, 5,0, 10.0 или 15,0 Гц.

Britten et al. может объяснить психофизические характеристики обезьян, используя нейронные реакции в зрительной области [44]. Мы оценили производительность модели, используя индекс различимости ( d ‘) для вертикальных и горизонтальных полос, полученный из теории обнаружения сигналов [48]. Индекс грубой дискриминации представляет собой способность модели различать 2 ортогональные ориентации и определяется как где и указывает среднее значение и стандартное отклонение частоты воспламенения популяции в микросхеме с предпочтительным углом наклона 0 градусов, реагирующей на вертикальную черту.Аналогично, и — среднее и стандартное отклонение нейронных ответов в той же микросхеме на горизонтальную полосу. Мы представили восходящие визуальные сигналы, имитирующие вертикальную или горизонтальную полосу с различными уровнями внешнего шума, и исследовали, может ли наша модель различать две ориентированные полосы. На Рисунке S7 представлен пример гистограмм для уровней активизации популяции микросхемы, которая предпочла вертикальную полосу, как показано в анализе физиологического эксперимента (см. Рисунок 5 из [44]).Отметим, что ответы этой микросхемы на нежелательный стимул (горизонтальную полосу) можно вывести из реакции на вертикальную полосу другой микросхемы, которая предпочитает горизонтальную полосу [44]. Индексы различимости, вычисленные для нейронных ответов в L2 / 3 и L5, изображены на фиг. 7A и 7B, соответственно, как функция уровня шума в нейтральном состоянии и двух режимах визуального внимания. Эффекты внимания на различимость показывают аналогичную тенденцию в L2 / 3 и L5.Во всех случаях различимость двух ортогональных ориентаций уменьшается с увеличением уровня внешнего шума.

По сравнению с нейтральным состоянием при пространственном внимании наша модель показала заметное увеличение d ‘ при низких уровнях шума (рис. 7), без улучшения различимости при высоких уровнях шума. Напротив, при внимательном отношении к характеристикам модель показала последовательное улучшение d ‘ как при низком, так и при высоком уровне шума.Эти результаты показывают, что пространственное внимание улучшает восприятие визуальных стимулов только при низких уровнях внешнего шума, тогда как внимание, основанное на особенностях, улучшает его как при высоком, так и при низком уровне шума. Мы также наблюдали аналогичную модуляцию, зависящую от режима внимания, внешним шумом в распределении местоположения пика (рисунки S8 и S9). Эти разные эффекты двух видов внимания согласуются с психофизическими наблюдениями [16].

Чтобы более подробно изучить производительность нашей модели, мы вычислили значения d ‘ для точного различения между вертикальным и 22.Полосы, ориентированные под углом 5 градусов, в зависимости от уровня внешнего шума (Рисунок S10). Эффекты двух режимов внимания на различимость и влияние уровня шума аналогичны тем, которые наблюдаются при различении ортогональных ориентаций, показанном на рисунке 7. Однако величина d ‘ заметно ниже для аналогичных ориентаций, чем для ортогональные ориентации. Эта тенденция хорошо согласуется с характеристиками человеческого восприятия. Таким образом, наша модель может выполнять тонкое различение, хотя это сложнее, чем грубое различение.

Обсуждение

Чтобы исследовать цепной механизм внимания для визуального восприятия, мы построили модель зрительной корковой сети, состоящую из 8 многослойных функциональных микросхем, содержащих около 20 000 нейронов с интеграцией и запуском в каждой микросхеме (всего около 160 000 нейронов). Слои 4 и 6 отдельных микросхем получают предпочтительные восходящие стимулы, представляющие различные ориентированные полосы, а L2 / 3 и L5 получают нисходящий ввод, опосредующий пространственное или ориентированное на особенности внимание.В дополнение к этим входам микросхемы взаимодействуют друг с другом через возбуждающие горизонтальные соединения и поперечное торможение, реализованное в L2 / 3. Эта архитектура создает конкуренцию между MC за одновременное представление двух ортогонально ориентированных полос (рисунок S1, [3]). С помощью численного моделирования мы показали, что активность нейронов в L2 / 3 и L5 нашей модели хорошо объясняет различные модуляции ответа в зрительной коре, вызванные пространственными и основанными на особенностях режимами внимания [13], [14].В частности, различимость шумных визуальных стимулов в нашей модели согласуется с экспериментальными наблюдениями [16].

Механизмы зависимой от режима внимания модуляции нейронных ответов

Суть нашей модели заключается в гипотезе о том, что пространственный и функциональный режимы внимания по-разному реализуются посредством нисходящего ввода в корковые микросхемы (рис. 1B и 1C). Нисходящий ввод, опосредующий ориентированное на функции внимание, проецируется преимущественно на конкретную микросхему, чтобы усилить реакцию модели на обслуживаемую функцию.Напротив, пространственное внимание опосредовано однородным входящим потоком сверху вниз, проецируемым на все функциональные микросхемы, которые разделяют их пространственные рецептивные поля. Следовательно, при ориентированном на особенности внимании, нисходящий ввод усиливал ответы популяции в L2 / 3 и L5 микросхем, которые предпочтительно реагируют на обслуживаемый ориентированный стимул, в то же время подавляя ответы микросхем с другими предпочтительными ориентациями посредством межмолекулярных боковых связей. торможение (рисунок 4). Это подавление в микросхемах эффективно усиливается возбуждающими соединениями между микроконтроллерами (рисунки S1 и S6).В пространственном внимании однородный нисходящий вход компенсировал подавляющие эффекты бокового торможения, и усиление реакции увеличивалось во всех локальных микросхемах. Недавно Коэн и Маунселл [49] сообщили, что внимание, основанное на особенностях, координирует активацию нейронов в V4 через полушария, тогда как пространственное внимание действует на локальные нейронные популяции. Эти результаты, по-видимому, подтверждают различные паттерны проекции нисходящего ввода в двух режимах внимания, наблюдаемых в нашей модели.

Возбуждающие связи между микросхемами с одинаковыми предпочтениями ориентации необходимы для формирования их настраивающих свойств в различных режимах зрительного внимания.Было трудно количественно воспроизвести специфичные для типа внимания модуляции нейрональных ответов в моделях микросхем без этих горизонтальных связей, хотя качественные модели модуляции скоростей популяции аналогичны экспериментальным данным [13], [14]. Однако такая модифицированная модель не воспроизводила ни модуляцию амплитуды кривых настройки ориентации в пространственном внимании, ни модуляцию ширины в ориентированном на особенности внимании (рис. S5). Кроме того, эти модели не производили конкурентных эффектов между ортогонально ориентированными столбиками, одновременно представленными в воспринимающем поле (Рисунок S6).Эти модели модуляции не соответствовали результатам физиологических экспериментов [3], [13], [14]. В модифицированной модели отсутствуют возбуждающие связи между микросхемами со схожими предпочтениями ориентации, так что внешние входы, такие как визуальные входы снизу вверх и внимание сверху вниз, напрямую определяют ответы микросхемы в возбуждающих нейронах L2 / 3. В нашем моделировании нисходящий ввод был намного слабее, чем предпочтительный стимул (см. Материалы и методы). Следовательно, когда однородный нисходящий ввод, опосредующий пространственное внимание, и вертикальная черта были применены к модифицированной модели, реакции микросхемы с предпочтением вертикальной полосы в основном определялись силой восходящего визуального ввода.Напротив, для микросхемы с предпочтением горизонтальной полосы, пространственный ввод внимания сверху вниз казался сильнее, чем ввод снизу вверх в эту микросхему (рис. 2A и 2B), и имел большое влияние на модуляцию их ответов в L2 / 3 возбуждающие нейроны. Кроме того, активация этих нейронов может подавлять ответы микросхемы с предпочтением вертикальной полосы через латеральное торможение. Следовательно, как показано на рисунке S3A, влияние пространственного внимания на возбуждающую активность L2 / 3 для модифицированной модели было больше в микросхемах с предпочтением горизонтальной полосы, чем в микросхемах с предпочтением вертикальной полосы.Это указывало на то, что в модифицированной модели пространственное внимание заметно увеличивало величину базовой линии, тогда как этот режим внимания немного увеличивал величину (базовая линия + амплитуда). В модифицированной модели отсутствуют возбуждающие связи между микросхемами со схожими предпочтениями ориентации (рис. S2), поэтому общая сила внешних входов, таких как визуальные входы и внимание сверху вниз, может определять ответы возбуждающих нейронов L2 / 3. В нашем моделировании нисходящий ввод был намного слабее, чем предпочтительный стимул (см. Материалы и методы).Следовательно, когда однородный нисходящий ввод, опосредующий пространственное внимание, и вертикальная черта были применены к модифицированной модели, реакции микросхемы с предпочтением вертикальной полосы в основном определялись визуальным вводом. Напротив, для микросхемы с предпочтением горизонтальной полосы нисходящий ввод внимания был более доминирующим, чем восходящий ввод в эту микросхему (рис. 2A и 2B), и оказывал глубокое влияние на их ответы возбуждающих нейронов L2 / 3. .Кроме того, активация этих нейронов может подавлять ответы микросхемы с предпочтением вертикальной полосы через латеральное торможение. Следовательно, как показано на рисунке S3A, влияние пространственного внимания на возбуждающую активность L2 / 3 было сильнее в микросхемах с предпочтением горизонтальной полосы, чем в микросхемах с предпочтением вертикальной полосы. Это указывает на то, что в модифицированной модели пространственное внимание заметно увеличило величину базовой линии, тогда как этот режим внимания немного увеличил величину (базовая линия + амплитуда).Возможными объяснениями этих неприемлемых паттернов модуляции для модифицированной модели было конвергенция возбуждающих сигналов в тормозных нейронах L2 / 3 через внешние входы, такие как визуальное внимание и латеральное торможение. Нисходящий сигнал, опосредующий внимание, проецируется не только на возбуждающие, но и на тормозящие нейроны в L2 / 3 и L5 (Материалы и методы). Кроме того, в модифицированной модели влияние пространственного внимания на возбуждающую активность L2 / 3 было наибольшим в микросхемах с предпочтением горизонтальной планки (рис. 3A), что могло бы усилить ответы тормозных нейронов L2 / 3 в других микросхемах через взаимные помехи. mc латеральное ингибирование (рис. 1В).Если эти возбуждающие проекции на L2 / 3-тормозные нейроны в микросхеме с предпочтением вертикальной полосы были бы значительно эффективными, эти нейроны могли бы предотвратить достаточную активацию возбуждающих нейронов L2 / 3 в той же микросхеме с предпочтением вертикальной полосы.

Настоящая модель предсказывает, что L2 / 3 и L5, на которые нисходящий ввод напрямую проецируется, демонстрируют аналогичные кривые настройки ориентации и аналогичные паттерны модуляции внимания (подавление или усиление). Напротив, кривые настройки и их модели модуляции несколько отличаются в L4 и L6.Модуляции внимания в этих слоях, по-видимому, зависят от силы интра-mc синаптических связей и межламинарных связей [30]. Например, нейроны в L4 интегрируют восходящие сенсорные входы и возбуждающие сигналы обратной связи от L2 / 3, которые заканчиваются на нейронах, тормозящих L4 (рис. 1A). Следовательно, баланс между этими противоположными входами определяет свойство настройки L4. Наши предыдущие симуляции показали, что разные модели модуляции внимания в L4 выгодны для быстрого переключения внимания между визуальными объектами [30].Необходимо проверить, проявляют ли разные слои разную настройку ориентации и модуляцию внимания с помощью дальнейших экспериментов.

Модуляция реакции, индуцированной вниманием, по типам и слоям нейронов

В то время как визуальное внимание увеличивало общие ответы популяции для L2 / 3 и L5 в нашей модели, отдельные нейроны показали большое разнообразие модуляции скорости возбуждения (рис. 6). Дивергентное поведение нейронов L2 / 3 представляет значительный интерес, поскольку его можно исследовать с помощью оптических записей у бодрствующих животных.Во-первых, несмотря на то, что нисходящий ввод более плотно проецировался на возбуждающие популяции, чем на тормозящие в пространственном внимании (см. Материалы и методы), это внимание вызывало более сильное усиление ингибирующей клеточной активности (рис. 6А). В недавнем эксперименте [5] самая сильная модуляция внимания произошла среди нейронов с быстрым всплеском, которые предположительно были тормозящими нейронами. Наши результаты, по-видимому, согласуются с этими экспериментальными данными, потому что разумно рассматривать тормозящие нейроны в нашей модели как наиболее частый подтип интернейронов, который представляет собой интернейроны с быстрым выбросом [50].

Почему внимание вызывает разные модуляции ответа в разных классах нейронов? Схема разводки синаптических соединений между MC дает возможное объяснение таких различий. Пространственное внимание увеличивает среднюю частоту возбуждения возбуждающих нейронов в L2 / 3 всех микросхем, независимо от их предпочтительной ориентации. Повышенная активность возбуждающих нейронов L2 / 3 в единичной микросхеме распространяется на тормозящие нейроны L2 / 3 как таковые, так и другие единичные микросхемы через внутриламинарные возбуждающие-ингибирующие связи и межмолекулярное латеральное ингибирование (рис. 1A и B).Следовательно, тормозящий нейрон в L2 / 3 получает сходящиеся возбуждающие сигналы от всех микросхем в модели. Напротив, возбуждающий нейрон в L2 / 3 получает возбуждающий сигнал только от микросхемы, к которой он принадлежит, и от своих соседей. Это различие в паттерне конвергенции возбуждающих сигналов, по-видимому, приводит к более сильной активации тормозных нейронов и более слабой активации возбуждающих нейронов во время пространственного внимания. Модуляция ответа разных типов нейронов экспериментально не исследовалась для внимания, основанного на особенностях.Для будущих экспериментальных тестов наша модель предсказывает соотношение возбуждающих и тормозных нейронов, которые значительно модулируются вниманием, основанным на особенностях (рис. 6В).

Пространственное внимание не оказывает заметного воздействия на возбуждающие нейроны L2 / 3 в микросхемах с горизонтальным предпочтением (рис. 3А). Из-за этого эффекты пространственного внимания выглядят так, как если бы они были мультипликативными, а не аддитивными в L2 / 3, но не в L5. Дифференциальные эффекты на L2 / 3 и L5 могут частично возникать из-за различных паттернов активации тормозных нейронов в слоях: базовая активность тормозных нейронов L2 / 3 повышается пространственным вниманием почти равномерно во всех единичных микросхемах, тогда как активность L5-тормозных нейронов повышается. нейроны поднимаются немного сильнее в микросхеме, получающей визуальный вход (вертикальная черта) и ее соседях.Следовательно, в L5 возбуждающие эффекты визуального ввода могут быть компенсированы неоднородной активацией тормозных нейронов, таким образом увеличивая базовую активность равномерно по всей микросхеме. Однако в L2 / 3 усиленное торможение не компенсируется визуальным вводом в микросхемах с горизонтальным предпочтением, что приводит к неравномерному повышению базового уровня. Мы можем интерпретировать зависящие от слоев эффекты пространственного внимания как мультипликативную модуляцию усиления всей кривой настройки (базовая линия + управляемая стимулом амплитуда), предложенная в других моделях [18], [21], [54], [55], потому что такой эффект должен быть слабым, если нейтральная активность низкая, что действительно имеет место для возбуждающих нейронов L2 / 3 (нейтральная активность <1.0 Гц: см. Рисунок 3). Однако ламинарная структура нашей модели сложна, и явная взаимосвязь между двумя механизмами требует дальнейшего уточнения.

Ограничения нашей модели микросхемы

Наша модель с ее упрощенной структурой ввода лучше всего подходит для описания тех нейронных сетей V1, которые активируются ориентированными полосами. Однако имеется мало электрофизиологических доказательств пространственных и основанных на особенностях режимов модуляции реакции внимания в V1; поэтому мы приняли экспериментальные данные, полученные для зрительных областей выше, чем V1, с более сложными стимулами, такими как стимулы движения случайных точек для средневисочного (МТ) [16].Однако показано, что внешний шум мешает восприятию сопровождаемых направленных стимулов при восприятии движения МТ аналогично восприятию ориентации ранними зонами зрения [46], [51] — [53]. Более того, Коэн и Маунселл [49] недавно продемонстрировали сходную модуляцию внимания скорости возбуждения в нейронах V4, отвечающих на ориентированные пятна Габора. Эти результаты побудили нас выдвинуть гипотезу о том, что пространственный и основанный на особенностях режимы внимания имеют схожие механизмы в разных областях коры и в различной реализации ориентированных стимулов.

Коэн и Маунселл [49] также сообщили, что оба режима внимания уменьшают корреляцию спайков между парами нейронов. Известно, что внимание вовлекает синхронизированные колебания в нейронах зрительной коры [56] — [58], и недавние исследования моделирования с несколько более биологически детализированными нейронами предполагают, что внимание включает модуляцию колебаний гамма-диапазона в нейронах зрительной коры [22], [23] ], [28], [29], [59]. Динамические свойства синхронизации и колебаний существенно зависят от биологических деталей модельных нейронов, в частности, интернейронов с быстрыми импульсами [60] — [62].Поскольку наша сетевая модель состоит из относительно простых нейронных моделей, необходимы дальнейшие исследования, чтобы прояснить, как пространственные и функциональные режимы внимания модулируют корреляции спайков и, следовательно, обработку визуальной информации.

Наша модель микросхемы не различает простые и сложные клетки, потому что нейроны были подключены случайным образом в соответствии с вероятностями подключения, указанными в Таблице 1–4. Ответы простых клеток обычно зависят от пространственного расположения предъявления стимула в пределах рецептивного поля, тогда как ответы сложных клеток существенно не зависят от местоположения стимула [63] — [65].Для простоты настройки моделирования в крупномасштабных сетевых моделях мы не моделировали подробное пространственное расположение стимула в этом исследовании. Сетевой механизм генерации сложных клеток из ответов простых клеток еще полностью не выяснен, и реализация такого механизма остается открытой для будущих исследований.

Сравнение с предыдущими моделями визуального внимания и модуляции усиления

Было предложено несколько моделей для объяснения различных эффектов двух исследуемых здесь видов зрительного внимания.Deco и его коллеги [66], [67] предложили модель, состоящую из 3 зрительных зон: V1, задней теменной (PP) и нижневисочной (IT) областей. В их модели дорсальные и вентральные зрительные пути опосредуют различные типы внимания. Бойнтон [18] разработал модель нормализации зрительного внимания с помощью простых уравнений и воспроизвел результаты различных электрофизиологических экспериментов с пространственными и характеристическими режимами внимания. В модели внимание мультипликативно модулировало реакции сенсорных нейронов: пространственное внимание описывалось путем умножения усиления контраста на процесс нормализации, тогда как внимание, основанное на особенностях, было представлено умножением коэффициента усиления сходства признаков после нормализации.Рейнольдс и Хигер [68] также предложили модель нормализации для зрительного внимания, в которой модуляция усиления происходит до нормализации. Эти модели описывают функции визуального внимания на макроскопическом уровне без определения структуры схемы микроскопического уровня. Мы изучали механизмы модуляции внимания, зависящей от моды, в моделях кортикальных микросхем с биологически предполагаемой ламинарной структурой. В нашей модели факторы усиления, опосредованные входом сверху вниз, и эффекты нормализации, опосредованные ингибирующими эффектами интер-МС, возникают одновременно, чтобы произвести общие модуляции внимания в пространственных и основанных на особенностях режимах внимания.Тормозные связи между МС в нашей модели реализуют функцию, аналогичную процессу разделительной нормализации в модели Рейнольда [68].

Buia и Tiesinga [19] построили простую модель цепи, представляющую два параллельных зрительных пути, каждый из которых включает 1 возбуждающий и 2 тормозных нейрона. Они смоделировали внимание, основанное на особенностях, вводя нисходящие проекции на определенные типы тормозящих нейронов и пространственное внимание, модулируя усиление контраста визуальных стимулов.Следовательно, в отличие от нашей модели, в их модели пространственное внимание опосредуется посредством восходящей визуальной обработки. Ардид и др. [21] разработали модель нейронной сети, состоящую из МТ и областей рабочей памяти. Их модель продемонстрировала те же типы модуляции внимания, что и мы. В их модели сигнал внимания был ограничен конкретными популяциями нейронов, которые предпочитали наблюдаемую функцию. Следовательно, в отличие от нашей модели, их модель не предполагает отдельных источников пространственного внимания и внимания, основанного на особенностях.Хотя многие модели описывают сетевые механизмы визуального внимания, отдельные нейроны также могут выполнять функцию управления мультипликативным усилением для пространственного внимания. Например, было показано, что степенная функция ввода-вывода нейрона генерирует изменение мультипликативного усиления [54], [55]. Являются ли модуляции внимания и изменение характеристического усиления результатом механизма сетевого уровня или механизма отдельного нейрона, остается открытым для будущих исследований.

Многие модели были также предложены для учета эффектов внимания на человеческое восприятие, наблюдаемых в психофизических экспериментах.Ling et al. [16] предположили, что внимание влияет на порог восприятия, изменяя усиление или настройку реакции населения в визуальной области MT. Однако эта модель не объясняет, как эти два вида внимания были выражены в визуальных областях. Вагацума и др. [11], [69] описали абстрактные модели, чтобы объяснить, как пространственное внимание и внимание, основанное на особенностях, может изменить визуальное восприятие объекта без моделирования лежащего в основе механизма цепи. Настоящая модель объяснила психофизические эффекты шума на зрительное восприятие человека на основе модели зрительных систем на уровне микросхем.

Материалы и методы

Модель микросхемы функционально сгруппированных слоистых микросхем коры зрительного нерва

На рис. 1А показаны основные нейронные и синаптические компоненты нашей многослойной модели кортикальной микросхемы. Модель состоит из 8 ориентировочно-избирательных микросхем, каждая из которых представляет основную функциональную единицу зрительной коры, разделяет свои рецептивные поля и реагирует преимущественно на 1 из 8 стимулов (0,,, и степени). Каждая микросхема имеет L2 / 3, L4, L5 и L6, и каждый слой состоит из пула возбуждающих нейронов и пула тормозных нейронов (подробности см. В таблице 5).Слой 1 явно не моделировался, поскольку он в основном содержит дендритные волокна нейронов в других слоях. Стрелки на рисунке 1А представляют основные нейронные связи этой корковой микросхемы. Толстые стрелки показывают плотные соединения с вероятностью соединения> 0,13, а тонкие стрелки представляют соединения с вероятностью соединения <0,13, но> 0,065. Более редкие связи не показаны. Подробные сведения о вероятностях подключения приведены в таблицах 1–4. Для простоты все intra-MC-соединения имеют одинаковый синаптический вес.Полная сеть, состоящая из 8 функциональных микросхем, включает в общей сложности около 160000 нейронов модели интеграции и запуска, что означает, что каждая микросхема содержит около 20000 нейронов. См. Таблицы S1 – S9 в файле S1 для получения подробной информации о нейронных моделях. Скорость срабатывания модельных нейронов будет зависеть от размера каждой модели единичной микросхемы, поскольку общее количество синаптических входов в нейрон зависит от общего количества нейронов в единичной микросхеме [31]. В данной модели мы приняли архитектуру нашей предыдущей модели [30], [31] после уменьшения размера каждой единичной микросхемы.Поэтому мы изменили масштаб всех синаптических связей внутри МК в 1,6 раза плотнее, чем в предыдущей модели, чтобы компенсировать уменьшение размера каждой микросхемы. Сила внешнего входа не изменилась. С этими модификациями скорость спонтанного возбуждения каждого слоя находилась в пределах физиологически реалистичного диапазона (L2 / 3: ∼3,3 Гц, L4: ∼2,4 Гц, L5: ∼15 Гц, L6: ∼0,6 Гц для пирамидных клеток; L2 / 3 : ∼8 Гц, L4: ∼6 Гц, L5: ∼9 Гц, L6: ∼8 Гц для тормозных клеток).

Эта оценка синаптических связей внутри МК была основана в первую очередь на анатомических и электрофизиологических данных для коры головного мозга кошек и крыс [32] — [34].Известно, что зрительная кора головного мозга грызунов не имеет столбчатой ​​структуры, что означает, что нейроны с подобной избирательностью ориентации не могут быть пространственно локализованы в головном мозге грызунов [35], [36], [70]. Однако ламинарная структура сама по себе обычно обнаруживается у множества млекопитающих, включая крысу. Если каждый слой зрительной коры содержит нейроны, играющие одинаковые функциональные роли у разных видов, мы можем предположить, что эти нейроны функционально имеют аналогичные внутри- и межламинарные структуры связи, чтобы сформировать аналогичные функциональные микросхемы.Как мы можем получить согласованный набор вероятностей подключения из вышеперечисленных наборов данных, было продемонстрировано в Potjans and Diesmann [31] и дополнительных материалах.

Кортикальный L2 / 3 имеет богатые локальные рекуррентные синаптические связи внутри слоя [71]. Кроме того, мы ввели латеральное торможение среди сетей L2 / 3 8-слойных микросхем, чтобы вызвать конкуренцию между ними [72] — [76]. Как и в предыдущей модели [30], мы ввели латеральное торможение посредством проекций от возбуждающих нейронов L2 / 3 микросхемы на тормозные нейроны L2 / 3 в других (рис. 1B), поскольку, как правило, только возбуждающие нейроны производят дальнодействующие соединений, и подавление перекрестной ориентации может быть заблокировано применением бикукуллина, антагониста ГАМК [77].Вероятность подключения бокового подключения была установлена ​​равной 0,03, независимо от избирательности ориентации микросхем. Возбуждающие горизонтальные связи часто обнаруживаются между столбцами или нейронами, показывающими сходные предпочтительные ориентации [43], [76], [78] — [80]. Таким образом, мы ввели возбуждающие связи между MC между возбуждающими нейронами L2 / 3, принадлежащими к разным микросхемам с одинаковой избирательностью ориентации (рис. 1B). Из-за симметричного характера взаимодействий между соседними микросхемами настоящая модель может рассматриваться как слоистый вариант так называемой кольцевой модели [21], [22].Сила (вероятность соединения) этих синаптических связей была установлена ​​на 0,06.

Имитационные эксперименты

Когда визуальный стимул, имитирующий ориентированную полосу, представлен в рецептивном поле, возбуждающие и тормозящие нейроны в L4 и L6 в 8-ми слоистых микросхемах возбуждаются с разной интенсивностью (рис. 2A). Микросхемы блока были более сильно возбуждены, если их предпочтительные ориентации (0,,, и градусы) были ближе к ориентации стержня.На протяжении всего исследования мы рассматривали ориентацию вертикальной полосы как 0, а горизонтальной полосы как. Предпочтительный вход был дан как набор независимых последовательностей спайков Пуассона с частотой 20 Гц, а частота возбуждения была уменьшена для других стимулов, в зависимости от предпочтения. В таблице 6 перечислены вероятности того, что нейрон L4 или L6 получит сенсорные сигналы снизу вверх. Размер популяции восходящих зрительных стимулов, проецируемых на микросхему, составляет около 225 волокон [30], [31].

Нисходящие возбуждающие сигналы, опосредующие зрительное внимание, поступают в L2 / 3 и L5 микросхем [30], [31], [39], [81] — [84] (рис. 1A).В нашей модели этот нисходящий путь внимания направлен как на возбуждающие, так и на тормозные нейроны. Это делает нейрональный ответ данной модели мультипликативным [85], [86], что объясняет экспериментальные наблюдения. Нисходящий вход представлял собой набор низкочастотных последовательностей импульсов Пуассона с частотой 5 Гц. Таким образом, ввод сверху вниз был намного слабее, чем предпочтительный стимул [66], [67]. Количество цепочек пиковых сигналов в проекции сверху вниз составляло 300 как для L2 / 3, так и для L5, а вероятности подключения входа сверху вниз приведены в таблице 7.

Чтобы представить пространственное внимание и внимание, основанное на особенностях, мы ввели в нашу модель два вида нисходящих входных данных. Во-первых, пространственное внимание было направлено на место в пределах рецептивного поля нашей модели. В этом случае мы применили один и тот же нисходящий вход однородно к функционально сгруппированным микросхемам, независимо от их избирательности ориентации (рисунок 2B). При ориентированном на черты внимании животное обращает внимание на одну из восьми ориентаций. Здесь нисходящий ввод был доставлен в конкретную микросхему, которая предпочитала обслуживаемую ориентацию (рисунок 2C).

Все результаты моделирования были получены с помощью NEST Simulation Tool [87] с использованием 8 ядер (Intel Xeon ^® 2,26 ГГц) и MPI для параллельных вычислений.

Дополнительная информация

Рисунок S1.

Нейронные ответы модели микросхемы на предвзятые соревнования [S13]. Показатели активации возбуждающих (заполненные столбцы) и тормозящих (пустые столбцы) нейронов в популяции из 5 испытаний показаны для каждого слоя вертикальной предпочтительной микросхемы для различных комбинаций визуального стимула и внимания, основанного на особенностях.Предпочтительный стимул вертикальной предпочтительной микросхемы обведен белой рамкой. Посещаемый стимул обведен кружком. Эти шаблоны модуляции в L2 / 3 и L5 согласуются с экспериментальными данными [S13]. Сигналы нисходящего внимания вызывают в L4 паттерн модуляции ответа, противоположный таковому в L2 / 3 и L5. См. Нашу предыдущую работу [S2] для подробных механизмов и анализа зависимости модуляции отклика от слоев.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s001

(TIF)

Рисунок S2.

Модифицированная модель без возбуждающих связей между слоистыми микросхемами. В случае этой модифицированной модели взаимодействие между микросхемами опосредуется только проекциями от возбуждающих нейронов L2 / 3 в одной микросхеме на тормозные нейроны L2 / 3 в других (Exc-Inh).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s002

(TIF)

Рисунок S3.

Ответы модифицированной модели на вертикальную черту как для нейтрального состояния, так и для пространственного внимания. Скорости популяции возбуждающих A и тормозных B нейронов представлены в каждом слое модифицированной модели микросхемы сплошными и пунктирными линиями соответственно. Ориентированные полоски внизу показывают предпочтительную ориентацию каждой многослойной микросхемы. Серые и черные линии показывают ответы модифицированной модели без привлечения внимания (нейтральное состояние) или во время пространственного внимания, соответственно. Кривые настройки возбуждающих и тормозных нейронов во всех слоях соответствовали распределению Гаусса.Звездочки указывают на то, что различия в показателях увольнения населения между двумя условиями являются статистически значимыми (t-тест: ** для p <0,01; * для p <0,05; - для p <0,1).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s003

(TIF)

Рисунок S4.

Популяционные ответы возбуждающих A и тормозных B нейронов в модифицированной модели как для нейтрального состояния, так и для внимания, основанного на особенностях. Все условные обозначения такие же, как на рисунке S2. Модифицированная модель получила ввод снизу вверх, имитирующий вертикальную полосу. Реакции нейронов сравнивались в двух случаях, то есть в нейтральном состоянии и при ориентированном на особенности внимании, где ответы в нейтральном состоянии идентичны тем, которые показаны на рисунке S2. Мы использовали гауссовские распределения для аппроксимации кривых.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s004

(TIF)

Рисунок S5.

Статистический анализ кривых настройки ориентации для модифицированной модели. A, B, C, Базовые линии, амплитуды и ширина гауссовых кривых настройки показаны для ответов возбуждающих нейронов в L2 / 3 (вверху) и L5 (внизу). Значения параметров подгонки по Гауссу были получены из 50 имитационных испытаний в нейтральном состоянии (серые столбцы), пространственном внимании (пустые столбцы) и внимании, основанном на особенностях (заполненные столбцы). Звездочки указывают на то, что значения параметров значительно отличаются от значений в нейтральном состоянии (t-тест: ** для p <0.01; * для p <0,05; - для p <0,1). D, Гистограммы положений пиков кривых настройки в L2 / 3 и L5 показаны для стимула с вертикальной полосой. Треугольники — это медианы. Мы рассчитали значения P для теста Манна-Уитни, чтобы сравнить гистограммы между нейтральным состоянием и двумя состояниями внимания.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s005

(TIF)

Рисунок S6.

Усредненные нейронные ответы модифицированной модели для предвзятых соревнований из 5 имитационных испытаний. Все условные обозначения такие же, как на рисунке S1. Паттерны модуляции в L2 / 3 и L5 несовместимы с результатами физиологических экспериментов [S13].

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s006

(TIF)

Рисунок S7.

Частотные гистограммы скоростей выстрелов населения в нейтральном состоянии, полученные из L2 / 3 A и L5 B при пяти различных уровнях внешнего шума. Горизонтальная ось показывает амплитуду показателей популяции, а вертикальная ось указывает количество испытаний. На каждом графике показаны уровни внешнего шума. Белые столбцы отображают ответы населения, полученные при предпочтительной ориентации, а черные столбцы — ответы населения на нежелательную ориентацию. Каждое распределение получено из 50 имитационных испытаний в нейтральном состоянии. При увеличении уровня внешнего шума эти два распределения были объединены, что указывало на помехи точного обнаружения предъявленного стимула при высоком уровне шума.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s007

(TIF)

Рисунок S8.

Гистограмма положения пика кривых настройки в L2 / 3 для откликов на вертикальную полосу с различными уровнями внешнего шума. Треугольники — это медианы. Мы рассчитали значения P для теста Манна-Уитни, чтобы сравнить гистограммы между нейтральным состоянием и двумя состояниями внимания. A , Частотная гистограмма пиков настройки в нейтральном состоянии.С увеличением уровня внешнего шума частота распространяется широко. B , Гистограмма положения пика пространственного внимания относительно вертикальной полосы с различными уровнями внешнего шума. C , Гистограмма расположения пика внимания, основанного на особенностях. Независимо от уровня внешнего шума, внимание, основанное на особенностях, улучшает обнаружение представленной ориентации по сравнению с нейтральным состоянием.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s008

(TIF)

Рисунок S9.

Гистограммы положений пиков настроечных кривых в L5, полученные из тех же наборов данных, что и на рисунке S6. Все условные обозначения такие же, как на рисунке S6. Результаты статистического теста (тест Манна-Уитни) для сравнения нейтрального состояния и двух видов зрительного внимания идентичны показанным на рисунке S6. A, Частотная гистограмма пиков настройки нейтрального состояния. B, Распределение точек пиков пространственного внимания. C, Гистограмма пиковых местоположений особого внимания.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s009

(TIF)

Рисунок S10.

Производительность нашей модели с использованием индекса различимости ( d ‘ ) для вертикальных полос и полос, ориентированных под углом 22,5 градуса (точная различимость). Мы вычислили d ‘ для L2 / 3 ( A ) и L5 ( B ).Пунктирная линия показывает звездную величину d ‘ в нейтральном состоянии. Сплошные серые и черные линии показывают результаты пространственного и особого режимов внимания соответственно. Эффекты внимания на различимость показывают аналогичную тенденцию в L2 / 3 и L5. Уменьшение этой различимости с увеличением уровней внешнего шума было аналогично паттернам различимости между двумя ортогональными ориентациями. Однако эти величины d ‘ между двумя одинаково ориентированными стержнями были заметно ниже, чем между ортогональными стержнями, показанными на Рисунке 7.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s010

(TIF)

Файл S1.

Этот файл содержит таблицу S1-таблицу S9. Таблица S1, Описание модели после [S4] (Обзор модели). Таблица S2, Описание модели после [S4] (Население). Таблица S3, Описание модели после [S4] (Связь). Таблица S4, Описание модели после [S4] (Модель нейрона и синапса). Таблица S5, Описание модели после [S4] (ввод). Таблица S6, Описание модели после [S4] (Измерения). Таблица S7, Частота всплесков входных сигналов возбуждающего фона. Таблица S8, Параметры нейрональных и синаптических моделей (Связь). Таблица S9, Параметры нейрональной и синаптической модели (нейронная и синаптическая модель).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080788.s011

(DOCX)

DLA информирует о маркировке ботанической ДНК для проверки микросхем

Агентство начало реализацию собственной инициативы по борьбе с подделкой микросхем, получившей название «ДНК-маркировка». Эта возможность будет подтверждать подлинность приобретенных микросхем при одновременном повышении их надежности по всей цепочке поставок. Новые меры контроля качества будут проводиться в Центре тестирования электронных продуктов DLA в DLA Land and Maritime, полевом агентстве, расположенном в Колумбусе, штат Огайо.

«Микросхемы интегрированы во многие системы вооружения, эксплуатируемые нашими военными службами, поэтому обеспечение надежных поставщиков имеет решающее значение для поддержания наших элитных готовых к выполнению миссий сил», — сказал командующий сухопутными и морскими войсками DLA контр-адмирал.Джон Кинг. «Внедрение этой возможности маркировки ДНК позволит DLA активизировать борьбу с попаданием контрафактных деталей и негативным влиянием на нашу цепочку поставок и, в конечном итоге, на наших клиентов».

До внедрения этой возможности агентство полагалось на партнеров по отрасли для выполнения процесса маркировки ДНК. Это было эффективным в сдерживании фальшивомонетчиков, но увеличило время доставки микросхем покупателям и увеличило расходы DLA.

«Создавая возможность органической или внутренней маркировки ДНК, DLA улучшит время доставки и сократит расходы, усилит контроль цепочки поставок, повысит контроль качества и создаст возможность распространить маркировку ДНК на другие части, которые считаются высоким риском подделки. «сказал директор центра тестирования продуктов DLA Кейт Робинетт.«Размещение ДНК-маркировки в Центре тестирования электронной продукции идеально подходит. Центр выполняет множество тестов, чтобы гарантировать, что электронные предметы, закупаемые DLA, соответствуют требованиям боевиков и требованиям к качеству. Маркировка ДНК расширит эту возможность».

Испытательный центр будет маркировать все микросхемы, приобретенные DLA, в соответствии с классом федеральных поставок (FSC) 5962 с использованием технологии защиты от подделки, которая получена из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) растений. Ожидается, что в год будет маркироваться около 85 000 микросхем.

ДНК заключается в нанесении идентификатора ботанической ДНК на поверхность микросхемы для подтверждения подлинности. Уникальный код или отпечаток пальца, который отпугивает фальшивомонетчиков, встроен в чернила метки ДНК. Этот код не может быть воспроизведен, переработан или скопирован в цифровом виде. Метку ДНК можно обнаружить с помощью ручного сканера для легкой идентификации в цепочке поставок. Метку ДНК также можно удалить тампоном для судебно-медицинской экспертизы, которая предоставляет подробную информацию о микросхеме, такую ​​как поставщик, код клетки, а также номер детали и партии.Также может быть получена дополнительная информация, такая как данные контракта, дата присуждения контракта, номер, национальный складской номер, количество и время включения микросхемы в цепочку поставок DLA.

Метка ДНК несет эту аутентификационную информацию на протяжении всего срока службы микросхемы и имеет возможность отслеживать и проверять движение микросхемы от момента получения в цепочку поставок DLA до конечного пользователя. Это преимущество прослеживаемости имеет решающее значение при расследовании нарушений качества и мошенничества.До этого во время этих расследований часто было трудно получить информацию о поставщиках, когда микросхему вынимали из упаковки и устанавливали на систему оружия или помещали в бункеры на военно-ремонтных предприятиях.

Как агентство боевой поддержки Министерства обороны, DLA предоставляет армии, военно-морскому флоту, военно-воздушным силам, корпусу морской пехоты, другим федеральным агентствам, а также объединенным и союзным силам различные логистические, закупочные и технические услуги. Агентство закупает и поставляет почти 100% расходных материалов, необходимых для работы американских вооруженных сил, от продуктов питания, топлива и энергии до униформы, медицинских принадлежностей, а также строительного и барьерного оборудования.DLA также поставляет более 85% запасных частей для военных.

Со штаб-квартирой в Форт-Бельвуар, штат Вирджиния, DLA насчитывает около 25 000 сотрудников по всему миру и обслуживает более 2440 систем вооружения.

Источник: Defense Logistics Agency

General Microcircuits, Inc. — Shat-R-Shield

General Microcircuits, Inc. (GMI) — глобальная компания по производству электроники, которая производит печатные платы для множества отраслей и приложений, включая системы автоматического считывания показаний счетчиков, производство электроэнергии и решения для светодиодного освещения.GMI потребовался партнер по конформному покрытию, чтобы помочь улучшить характеристики и срок службы новой конструкции печатной платы, специально разработанной для модуля управления, который будет использоваться для сбора данных в суровых условиях окружающей среды.

Challenge
Первоначальные технические требования к конструкции печатной платы (PCB) модуля управления не включали защитное конформное покрытие, нанесенное на двустороннюю PCB. Компания GMI быстро осознала, что необходимо превосходное защитное покрытие, чтобы защитить различную электронику и компоненты от непредсказуемой природы окружающей среды.Кроме того, защитное покрытие поможет печатной плате пройти спецификацию на удары и вибрацию, также присущие окружающей среде при эксплуатации. GMI искала партнера по конформному покрытию, который мог бы автоматизировать процесс нанесения и удовлетворить все требования к характеристикам.

Solution
После оценки нескольких компаний, производящих конформные покрытия, услуги Shat-R-Shield по прецизионным конформным покрытиям быстро стали идеальным партнером для удовлетворения уникальных бизнес-потребностей GMI. Используя Shat-R-Shield, роботизированное дозирующее оборудование наносило покрытие на определенные области на печатной плате, обеспечивая при этом отсутствие покрытия на определенных областях и компонентах.Точность работы в сочетании со спецификациями конструкции печатной платы обеспечивает улучшенную защиту, производительность и долговечность. GMI также требовался партнер, который мог бы поддерживать большие объемы, сохраняя при этом высокое качество и повторяемость, и Shat-R-Shield работал по всем направлениям.

Результаты
Услуга конформного покрытия Shat-R-Shield не только отвечала требованиям GMI по защите печатной платы от внешних элементов, таких как влага, пыль, химические вещества и солевой туман, но и высокоэффективное покрытие также защищало печатную плату от теплового удара. и вибрация для предотвращения повреждения хрупких электрических компонентов.Кроме того, автоматизированный процесс нанесения позволил сэкономить GMI, исключив необходимость нанимать больше людей для ручного нанесения покрытия на печатные платы.

Отзывы клиентов
«Shat-R-Shield работала как расширение нашей команды, и их технический опыт имел решающее значение на этапе создания прототипа печатной платы и развертывания производства», — сказал Алан Моррис, руководитель программы, General Microcircuits, Inc. Shat-R-Shield приветствовал нашего клиента на месте и был очень заинтересован в том, чтобы подробно ответить на вопросы, объяснить процессы и требования на своем производственном участке и, прежде всего, удовлетворить наших клиентов.Передача конформного покрытия Shat-R-Shield на аутсорсинг освобождает ценное производственное время для GMI, и я с нетерпением жду возможности работать с ними в будущем, поскольку мы осознаем ценность, которую они представляют, и их разумную философию бизнеса ».

[PDF] ИЗМЕНЕНИЯ LTR ОПИСАНИЕ ДАТА (ГГ-ПН-ДА) УТВЕРЖДЕНО

1 ИЗМЕНЕНИЯ LTR ESCRIPTION ATE (YR-MO-A) APPROVE A Добавить схему корпуса X. Обновить данные теплового сопротивления в параграфе 1.3. …

ОПИСАНИЕ

ДАТА (ГГ-ПН-ДА)

УТВЕРЖДЕНО

A

Добавить схему дела X.Обновите данные теплового сопротивления в параграфе 1.3. Изменение диапазона выходного напряжения в таблице I. — rrp

98-09-10

R. MONNIN

B

Рисунок обновлен с учетом текущих требований. — gt

02-12-31

R. MONNIN

C

Обновить описательное обозначение буквы X в схеме регистра в параграфе 1.2.4 и удалить цифру 1. — ro

08-07-28

R. HEBER

D

Добавить тип устройства 02. Внести изменения в абзацы 1.2.2, 1.2.4 и 1.3. Внесите изменения в таблицу I и рисунок 1. –rrp

12-07-30

C. SAFFLE

REV SHEET REV SHEET REV STATUS

REV

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

ЛИСТОВ

ЛИСТ

1

2

3

4

5

6

6

10

PMIC N / A

ПОДГОТОВЛЕНО РАДЖЕШОМ ПИТАДИЕЙ

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ

DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 http: // www.landandmaritime.dla.mil

ПРОВЕРЕНО РАДЖЕШОМ ПИТАДИЕЙ УТВЕРЖДЕНО

НАСТОЯЩИЙ ЧЕРТЕЖ ДОСТУПЕН ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВСЕМИ ОТДЕЛЕНИЯМИ И АГЕНТСТВАМИ ДЕПАРТАМЕНТА ОБОРОНЫ MIC

AMSC N / A

HAAL ЛИНЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР НИЗКОГО ВЫПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, МОНОЛИТНЫЙ КРЕМНИЙ

96-07-05 ПЕРЕСМОТР УРОВЕНЬ D

РАЗМЕР

КОД КЛЕТКИ

A

67268 ЛИСТ

DSCC 1 962 22334

DSCC 2 962 22334 E022-12

1.ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 1.1. Этот чертеж документирует два уровня класса гарантии продукта, состоящие из высокой надежности (классы устройств Q и M) и применения в космосе (класс устройств V). Доступны варианты оформления корпуса и отделки выводов, которые отражены в детали или идентификационном номере (PIN). Если возможно, выбор уровней радиационной стойкости (RHA) отражается в PIN-коде. 1.2 PIN. PIN-код показан в следующем примере:

5962

—

96505

Обозначение федерального класса акций \

Обозначение RHA (см. 1.2.1)

01

Q

E

A

Тип устройства (см. 1.2.2)

Обозначение класса устройства (см. 1.2.3)

Схема корпуса (см. 1.2.4)

Поверхность свинца ( см. 1.2.5)

/

/ / Номер чертежа 1.2.1 Обозначение RHA. Устройства классов Q и V с маркировкой RHA соответствуют указанным уровням RHA MIL-PRF-38535 и отмечены соответствующим обозначением RHA. Устройства с маркировкой RHA класса M соответствуют стандарту MIL-PRF-38535, приложение A, указанным уровням RHA и отмечены соответствующим обозначением RHA.Тире (-) указывает на устройство, отличное от RHA. 1.2.2 Тип (ы) устройства. Тип (ы) устройства идентифицируют функцию цепи следующим образом: Тип устройства 1/

Общий номер

01 02

Функция цепи

LM2991WG LM2991GW

Отрицательный, с малым падением напряжения, регулируемый регулятор Отрицательный, с низким падением напряжения, регулируемый регулятор

1.2.3 Обозначение класса устройства. Обозначение класса устройства представляет собой одну букву, обозначающую уровень гарантии продукта следующим образом: Класс устройства

Документация по требованиям к устройствам

M

Самосертификация поставщика в соответствии с требованиями к микросхемам уровня B, не относящимся к JAN, соответствующим стандарту MIL-STD-883 в соответствии с с MIL-PRF-38535, приложение A

Q или V

Сертификация и квалификация MIL-PRF-38535

1.2.4 Краткое описание дела. Структура корпуса соответствует стандарту MIL-STD-1835 и выглядит следующим образом: Буква в схеме EX 1/

Описательное обозначение GDIP1-T16 или CDIP2-T16 GDFP1-G16

Клеммы 16 16

Тип корпуса Dual-in -line Плоская упаковка с поводками типа «крыло чайки»

1.2.5 Свинцовая отделка. Свинцовая отделка соответствует стандарту MIL-PRF-38535 для устройств классов Q и V или MIL-PRF-38535, приложение A для класса устройств M.

1 / Для контура корпуса X материалом корпуса устройства типа 01 является нитрид алюминия. Материал корпуса устройства 02 — оксид алюминия.

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A УРОВЕНЬ ПЕРЕСМОТРА

Максимум

D

Максимум

D

2 / Входное напряжение ………………………………………. ……………………………… от -26 В до +0,3 В Рассеиваемая мощность (PD) .. ………………………………………….. ………….. Внутреннее ограничение 3 / Диапазон температур хранения (TSTG)……………………………………….. -65 ° С до + 150 ° C Температура вывода (пайка, 10 сек) ……………………………… + 260 ° C Температура перехода (ТДж) …………………………………… ………………. + 150 ° C Термическое сопротивление переход-корпус (θJC): Корпус E …………. ………………………………………….. …………………… Вариант X (Тип устройства 01) 1 / …………….. ………………………………. Вариант X (Тип устройства 02) 1 / …. ………………………………………….. Термическое сопротивление, переход к -окружающий (θJA): Случай E …………………………………… ………………………………………

5 ° С / Вт 3 ° C / Вт 6 ° C / Вт

75 ° C / Вт неподвижный воздух при 0,5 Вт 35 ° C / Вт 500 погонных футов в минуту (LFPM) при 0,5 Вт Корпус X (тип устройства 01) 1 /. ………………………………………….. .. 119 ° C / Вт, неподвижный воздух при 0,5 Вт 73 ° C / Вт 500 погонных футов в минуту (LFPM) при 0,5 Вт Вариант X (Тип устройства 02) 1 / …………………………………………….. 130 ° C / Вт по-прежнему воздух при 0,5 Вт 80 ° C / Вт 500 погонных футов в минуту (LFPM) при 0,5 Вт

1,4 Рекомендуемые условия эксплуатации. Максимальное входное напряжение (рабочее) ……………………………………. — 26 В Диапазон рабочих температур окружающей среды (TA) …………………………….. от -55 ° C до + 125 ° C 2. ПРИМЕНИМЫЕ ДОКУМЕНТЫ 2.1 Государственные спецификации, стандарты и справочники. Следующие ниже спецификации, стандарты и справочники являются частью этого чертежа в той степени, в которой это указано в данном документе.Если не указано иное, вопросы, указанные в этих документах, указаны в тендере или контракте. ОТДЕЛЕНИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ ОБОРОНЫ MIL-PRF-38535 — Интегральные схемы, Производство, Общие спецификации для. ОТДЕЛЕНИЕ СТАНДАРТОВ ЗАЩИТЫ MIL-STD-883 MIL-STD-1835 —

Метод испытаний Стандартные микросхемы. Контуры корпуса стандартных электронных компонентов интерфейса.

РУКОВОДСТВО ОТДЕЛА ЗАЩИТЫ MIL-HDBK-103 MIL-HDBK-780 —

Список стандартных чертежей микросхем.Стандартные чертежи микросхем.

(Копии этих документов доступны в Интернете по адресу https://assist.dla.mil/quicksearch/ или на стойке заказа документов по стандартизации, 700 Robbins Avenue, Building 4D, Philadelphia, PA 19111-5094.)

________ 2 / Напряжения, превышающие максимально допустимые значения, могут привести к необратимому повреждению устройства. Продолжительная работа на максимальных уровнях может снизить производительность и повлиять на надежность. 3 / Максимальная рассеиваемая мощность зависит от TJMAX, θJA и TA.Максимально допустимая рассеиваемая мощность при любой температуре окружающей среды составляет PD = (TJMAX — TA) / θJA. Если это рассеяние будет превышено, температура кристалла поднимется выше + 125 ° C, и устройство в конечном итоге перейдет в режим теплового отключения при TJ примерно + 160 ° C.

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A УРОВЕНЬ ПЕРЕСМОТРА

D

D

2 Порядок старшинства. В случае противоречия между текстом этого чертежа и цитируемыми здесь ссылками, текст этого чертежа имеет преимущественную силу. Однако ничто в этом документе не отменяет применимые законы и постановления, если не было получено конкретное исключение. 3. ТРЕБОВАНИЯ 3.1 Требования к позициям. Требования к отдельным элементам для устройств классов Q и V должны соответствовать стандарту MIL-PRF-38535, как указано в данном документе, или как изменено в плане управления качеством (QM) производителя устройства.Изменения в плане управления качеством не должны влиять на форму, соответствие или функции, описанные в данном документе. Требования к отдельным элементам для устройств класса M должны соответствовать стандарту MIL-PRF-38535, приложение A для устройств, не относящихся к классу JAN, уровня B и как указано в данном документе. 3.2 Дизайн, конструкция и физические размеры. Конструкция, конструкция и физические размеры должны соответствовать стандарту MIL-PRF-38535 и настоящему документу для устройств классов Q и V или MIL-PRF-38535, приложение A и здесь для класса устройств M. 3.2.1 Краткое описание дела. Описание случая должно соответствовать п. 1.2.4. 3.2.2 Клеммные соединения. Клеммные соединения должны соответствовать рисунку 1. 3.3 Электрические характеристики и пределы параметров после облучения. Если здесь не указано иное, электрические характеристики и пределы параметров после облучения указаны в таблице I и должны применяться во всем диапазоне рабочих температур окружающей среды. 3.4 Требования к электрическим испытаниям. Требования к электрическим испытаниям должны соответствовать подгруппам, указанным в таблице II.Электрические испытания для каждой подгруппы определены в таблице I. 3.5 Маркировка. Деталь маркируется ПИН-кодом, указанным в п. 1.2 настоящих Правил. Кроме того, может быть отмечен PIN-код производителя. Для упаковок, где маркировка всего ПИН-кода SMD невозможна из-за ограниченного пространства, производитель может не наносить на устройство маркировку «5962-». Для продукта RHA, использующего эту опцию, должно быть указано обозначение RHA. Маркировка устройств классов Q и V должна соответствовать MIL-PRF-38535.Маркировка устройства класса M должна соответствовать стандарту MIL-PRF-38535, приложение A. 3.5.1 Знак сертификации / соответствия. Знак сертификации для устройств классов Q и V должен быть «QML» или «Q», как требуется в MIL-PRF-38535. Знак соответствия для устройства класса M должен быть «C», как требуется в MIL-PRF-38535, приложение A. 3.6 Сертификат соответствия. Для устройств классов Q и V требуется сертификат соответствия от производителя, указанного в QML-38535, чтобы обеспечить соответствие требованиям этого чертежа (см.6.1 здесь). Для устройства класса M от производителя требуется сертификат соответствия, чтобы его можно было указать в качестве утвержденного источника питания в стандарте MIL-HDBK-103 (см. П. 6.6.2 настоящего документа). Сертификат соответствия, представленный DLA Land and Maritime-VA до включения в список утвержденного источника поставки для этого чертежа, должен подтверждать, что продукт производителя соответствует для устройств классов Q и V требованиям MILPRF-38535 и настоящего документа или для устройства. класс M, требования MIL-PRF-38535, приложение A и здесь.3.7 Сертификат соответствия. Сертификат соответствия, требуемый для устройств классов Q и V в MIL-PRF-38535 или для устройств класса M в MIL-PRF-38535, приложение A, должен предоставляться с каждой партией микросхем, представленных на этом чертеже. 3.8 Уведомление об изменении для класса устройств M. Для устройств класса M уведомление DLA Land and Maritime -VA об изменении продукта (см. П. 6.2 настоящего документа) в отношении устройств, приобретенных на этом чертеже, требуется для любых изменений, влияющих на этот чертеж. 3.9 Проверка и обзор устройства класса M.Что касается устройств класса M, то агент DLA Land and Maritime, DLA Land and Maritime и покупатель сохраняют возможность ознакомиться с производственными объектами производителя и соответствующей необходимой документацией. Офшорная документация должна быть доступна на суше по усмотрению проверяющего. 3.10 Назначение группы микросхем для класса устройств M. Устройства класса M, описанные на этом чертеже, должны быть в группе микросхем номер 52 (см. MIL-PRF-38535, приложение A).

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A УРОВЕНЬ ПРОВЕРКИ

D

Электрические характеристики.

Тест

Опорное напряжение

Символ

VREF

Условия 1 / -55 ° C ≤ TA ≤ + 125 ° C, если не указано иное

Подгруппы группы A

5 мА ≤ IO ≤ 1 A

1

5 мА ≤ IO ≤ 1 A,

VO

01,02

Пределы

1

VIN = -10 В

Макс

-1,234

-1,186

-1,27 -1

01,02

2, 3

VIN = -26 В VRLD

VRLN

Падение напряжения

VDO

-3

В

50 мА ≤ IO ≤ 1 A

-12

-12 9000

мВ

-15

15

-26

26

мВ

0.2

В

-25

1

01,02

2, 3 Регулировка линии

В

-24

VIN = -26 В

Регулировка нагрузки

Агрегат

Мин.

Мин. , 3

VO — 1 В ≥ VIN ≥ — 26 В Диапазон выходного напряжения

Тип устройства

IO = 5 мА, VO — 1 В ≥ VIN ≥ — 26 В IO = 0,1 A, ∆VO ≤ 100 мВ IO = 1 А, ∆VO ≤ 100 мВ

1, 2, 3

01,02

1

01,02

2, 3

0.3

1

0,8

2, 3

1

Ток покоя

IQ

IO ≤ 1 A

1, 2, 3

01,02

5

mA

mA

ток

IDQ

IO ≤ 1 A, VIN = VO

1, 2, 3

01,02

50

мА

Коэффициент подавления

RR

FRIPPLE = 1 кГц,

01,02

1

01,02

VRIPPLE = 1 В, 50

дБ

IO = 5 мА Выходное шумовое напряжение

VON

10 Гц — 100 кГц,

2, 3

IO = 5 мА Входное напряжение ВКЛ / ВЫКЛ

—

450500

1, 2, 3

VOUT: ВКЛ

01

0.8

02

0,6

01,02

VOUT: ВЫКЛ.

мкВ

В

2,4

См. Сноску в конце таблицы.

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A REVISION LEVEL

I. — Продолжение.

Тест

Символ

Условия 1 / -55 ° C ≤ TA ≤ + 125 ° C, если не указано иное

Подгруппы группы A

Тип устройства

Пределы Мин.

Входной ток включения / выключения

—

1

В ВКЛ / ВЫКЛ = 0.6 В, VOUT: ON V ON / OFF = 2,4 V, VOUT: OFF

Выходной ток утечки

—

Предел тока

—

25

1

100

2, 3

150 01,02

250

1

VOUT = 0 В

мкА

мкА

300 01,02

2, 3 1/

10

2, 3

ВЫКЛ = 2,4 В

Макс

2, 3

1

VIN = -26 В, VOUT = 0 В,

01,02

Устройство

1.5

2,5

1,0

4,0

A

Если не указано иное, VIN = -10 В, VO = -3 В, IO = 1 A, CO = 47 мкФ, RL = 2,7 кОм.

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A УРОВЕНЬ ПРОВЕРКИ

D

Тип

01, 02

Описание случая

E

X

Номер клеммы

Обозначение клеммы

1

NC

NC

2

NC

ADJUST

30002 3 0004

ADJUST

3 ВЫКЛ

4

ВКЛ / ВЫКЛ

ЗЕМЛЯ

5

ЗЕМЛЯ

NC

6

ВЫХОД

NC

7

NC

NC 9

NC

NC

10

NC

NC

11

NC

NC

12

NC

13

NC

NC

14

ADJUST

NC

15

NC

NC

16

NC

INPUT

.

РИСУНОК 1. Клеммные соединения.

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A REVISION LEVEL

D 9000ETS 9000ETS

осмотр. Для устройств классов Q и V процедуры отбора образцов и проверки должны соответствовать MIL-PRF-38535 или в соответствии с планом управления качеством (QM) производителя устройства.Изменения в плане управления качеством не должны влиять на форму, соответствие или функции, описанные в данном документе. Для устройства класса M процедуры отбора образцов и проверки должны соответствовать стандарту MIL-PRF-38535, приложение A. 4.2 Скрининг. Для устройств классов Q и V проверка должна проводиться в соответствии со стандартом MIL-PRF-38535 и должна проводиться на всех устройствах до аттестации и проверки соответствия технологии. Для устройств класса M проверка должна проводиться в соответствии с методом 5004 стандарта MIL-STD-883 и проводиться на всех устройствах до проверки соответствия качества.4.2.1 Дополнительные критерии для класса устройства M. a.

Испытание на прожиг, метод 1015 стандарта MIL-STD-883. (1) Условия испытаний A, B, C или D. Испытательная схема должна поддерживаться производителем под контролем уровня редакции документа и должна быть доступна для деятельности по подготовке или приобретению по запросу. В испытательной схеме должны быть указаны входы, выходы, смещения и рассеиваемая мощность, если это применимо, в соответствии с назначением, указанным в методе 1015 стандарта MIL-STD-883. (2) TA = + 125 ° C, минимум.

г.

Параметры промежуточных и окончательных электрических испытаний должны соответствовать приведенным в таблице II настоящего документа.

4.2.2 Дополнительные критерии для классов устройств Q и V. a.

Продолжительность испытания на приработку, условия испытания и температура испытания или одобренные альтернативы должны быть такими, как указано в плане управления качеством изготовителя устройства в соответствии со стандартом MIL-PRF-38535. Схема испытания на обгорание должна поддерживаться под контролем уровня проверки документа Совета по технологическому контролю (TRB) производителя устройства в соответствии со стандартом MIL-PRF-38535 и должна быть доступна для приобретения или подготовки по запросу.В испытательной схеме должны быть указаны входы, выходы, смещения и рассеиваемая мощность, если это применимо, в соответствии с назначением, указанным в методе 1015 стандарта MIL-STD-883.

г.

Параметры промежуточных и окончательных электрических испытаний должны соответствовать приведенным в таблице II настоящего документа.

г.

Дополнительное экранирование устройств класса V сверх требований класса Q должно соответствовать стандарту MIL-PRF-38535, приложение B.

4.3 Квалификационная проверка устройств классов Q и V.Квалификационная проверка устройств классов Q и V должна проводиться в соответствии с MIL-PRF-38535. Выполняемые проверки должны соответствовать требованиям MIL-PRF-38535 и настоящего документа для проверок групп A, B, C, D и E (см. С 4.4.1 по 4.4.4). 4.4 Проверка соответствия. Проверка соответствия технологии для классов Q и V должна проводиться в соответствии с MIL-PRF-38535, включая проверки групп A, B, C, D и E, и как указано в данном документе. Проверка соответствия качества устройств класса M должна проводиться в соответствии со стандартом MIL-PRF-38535, приложение A, и как указано в данном документе.Проверки, которые должны выполняться для устройства класса M, должны быть теми, которые указаны в методе 5005 стандарта MIL-STD-883 и здесь для проверок групп A, B, C, D и E (см. С 4.4.1 по 4.4.4).

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A УРОВЕНЬ ПРОВЕРКИ

D

D

Требования к электрическим испытаниям. Требования к испытаниям

Промежуточные электрические параметры (см. 4.2) Конечные электрические параметры (см. 4.2) Требования к испытаниям группы A (см. 4.4) Электрические параметры конечной точки группы C (см. 4.4) Электрические параметры конечной точки группы D (см. 4.4) Электрические параметры конечной точки группы E (см. 4.4)

Подгруппы (в соответствии с MIL-STD-883, метод 5005, таблица I) Класс устройства M —

Подгруппы (в соответствии с MIL-PRF-38535, таблица III) Класс устройства Q —

Устройство класс V —

1, 2, 3 1/

1, 2, 3 1/

1, 2, 3 1/

1, 2, 3

1, 2, 3

1, 2, 3

1, 2, 3

1, 2, 3

1, 2, 3

1, 2, 3

1, 2, 3

1, 2, 3

—

—

—

1 / КПК относится к подгруппе 1.

4.4.1 Проверка группы А. а.

Испытания должны соответствовать таблице II настоящего документа.

г.

Подгруппы 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 в таблице I, метод 5005 стандарта MIL-STD-883 следует опустить.

4.4.2 Проверка группы C. Электрические параметры конечной точки контроля группы C должны быть такими, как указано в таблице II настоящего документа. 4.4.2.1 Дополнительные критерии для класса устройства M. Условия испытания на долговечность в устойчивом состоянии, метод 1005 стандарта MIL-STD-883: a.

Условия проверки A, B, C или D.Испытательная схема должна поддерживаться производителем под контролем уровня пересмотра документов и должна быть доступна для подготовительных или приобретающих действий по запросу. В испытательной схеме должны быть указаны входы, выходы, смещения и рассеиваемая мощность, если это применимо, в соответствии с назначением, указанным в методе 1005 стандарта MIL-STD-883.

г.

TA = + 125 ° C, минимум.

г.

Продолжительность испытания: 1000 часов, за исключением случаев, разрешенных методом 1005 стандарта MIL-STD-883.

4.4.2.2 Дополнительные критерии для классов устройств Q и V. Продолжительность испытания на долговечность в установившемся режиме, условия испытания и температура испытания или утвержденные альтернативы должны соответствовать требованиям, указанным в плане управления качеством изготовителя устройства в соответствии с MIL-PRF-38535. Испытательная схема должна поддерживаться под контролем уровня редакции документа TRB производителя устройства в соответствии со стандартом MIL-PRF-38535 и должна быть доступна для приобретения или подготовки по запросу. В испытательной схеме должны быть указаны входы, выходы, смещения и рассеиваемая мощность, если это применимо, в соответствии с назначением, указанным в методе 1005 стандарта MILSTD-883.

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A УРОВЕНЬ ПРОВЕРКИ 4,4

D

Группа проверки

D

. Электрические параметры конечной точки проверки группы D должны быть такими, как указано в таблице II настоящего документа. 4.4.4 Проверка группы E. Контроль группы E требуется только для частей, предназначенных для маркировки как гарантированная радиационная стойкость (см. 3.5 здесь). а.

Электрические параметры конечной точки должны быть такими, как указано в таблице II настоящего документа.

г.

Для устройств классов Q и V устройства или испытательное транспортное средство должны быть подвергнуты испытаниям на радиационную стойкость, как указано в MIL-PRF-38535 для тестируемого уровня RHA. Для устройств класса M они должны быть подвергнуты испытаниям на радиационную стойкость, как указано в MIL-PRF-38535, приложение A для проверяемого уровня RHA. Все классы устройств должны соответствовать предельным значениям электрических параметров конечной точки после облучения, как определено в таблице I при TA = + 25 ° C ± 5 ° C, после воздействия для подгрупп, указанных в таблице II настоящего документа.

5. УПАКОВКА 5.1 Требования к упаковке. Требования к упаковке должны соответствовать MIL-PRF-38535 для устройств классов Q и V или MIL-PRF-38535, приложение A для устройств класса M. 6. ПРИМЕЧАНИЯ 6.1 Использование по назначению. Микросхемы, соответствующие этому чертежу, предназначены для использования в государственных микросхемах (исходное оборудование), в конструкторских приложениях и в целях логистики. 6.1.1 Заменяемость. Микросхемы, представленные на этом чертеже, заменят такое же типовое устройство, указанное в спецификации или чертеже, подготовленном подрядчиком.6.1.2 Заменяемость. Устройства класса Q заменят устройства класса M. 6.2 Контроль конфигурации SMD. Все предлагаемые изменения существующих SMD будут согласованы с пользователями, зарегистрировавшими отдельные документы. Эта координация будет осуществляться с использованием формы DD 1692 «Предложение по инженерным изменениям». 6.3 Запись пользователей. Военные и промышленные пользователи должны информировать DLA Land and Maritime, когда системное приложение требует управления конфигурацией и какие SMD применимы к этой системе.DLA Land and Maritime будет вести учет пользователей, и этот список будет использоваться для координации и распространения изменений к чертежам. Пользователи чертежей, посвященных микроэлектронным устройствам (FSC 5962), должны обращаться в DLA Land and Maritime-VA по телефону (614) 692-0544. 6.4 Комментарии. Комментарии к этому чертежу следует направлять в DLA Land and Maritime-VA, Columbus, Ohio 43218-3990, или по телефону (614) 692-0540. 6.5 Сокращения, символы и определения. Используемые здесь сокращения, символы и определения определены в MIL-PRF-38535 и MIL-HDBK-1331.6.6 Источники поставки. 6.6.1 Источники питания для устройств классов Q и V. Источники питания для устройств классов Q и V перечислены в QML-38535. Поставщики, перечисленные в QML-38535, представили сертификат соответствия (см. П. 3.6) в DLA Land and Maritime-VA и согласились с этим чертежом. 6.6.2 Утвержденные источники питания для класса устройств M. Утвержденные источники питания для класса M перечислены в MIL-HDBK-103. Поставщики, перечисленные в MIL-HDBK-103, согласились с этим чертежом и сертификатом соответствия (см. 3.6 настоящего документа) был отправлен и принят DLA Land and Maritime-VA.

СТАНДАРТНЫЙ ЧЕРТЕЖ МИКРОСХЕМЫ DLA LAND AND MARITIME COLUMBUS, OHIO 43218-3990 ФОРМА DSCC 2234 APR 97

РАЗМЕР

5962-96505

A REVISION LEVEL

SHEARD D

СТАНДАРТНЫЙ УРОВЕНЬ

Стандартный чертеж микросхемы PIN 1/

Номер CAGE поставщика

Аналогичный PIN 2/

5962-9650501QEA

3/

LM2991J-QML

5962-9650501QML

5962-9650501QML

5962-9650501QXA 9 / 5962-9650501VEA

3/

LM2991J-QMLV

5962-9650502QXA

27014

LM2991GW-QML

1 / Свинцовая отделка, показанная для каждого PIN-кода, представленного в списке производителей для герметичной упаковки, является наиболее доступной для герметичной упаковки.