Реферат : Дифференциальный усилитель (работа 1) 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Наука и техника


Дифференциальный усилитель (работа 1)




Дифференциальный усилитель.

Технические требования:

Микросхема должна соответствовать общим техническим требованиям и удовлетворять следующим условиям:

  1. повышенная предельная температура +85°С;

  2. интервал рабочих температур -20°С...+80°С;

  3. время работы 8000 часов;

  4. вибрация с частотой до 100 Гц, минимальное ускорение 4G;

  5. линейное ускорение до 15G.

Исходные данные для проектирования:

  1. Технологический процесс разработать для серийного производства с объёмом выпуска – 18000 штук.

  2. Конструкцию ГИС выполнить в соответствии с принципиальной электрической схемой с применением тонкоплёночной технологии в одном корпусе.

  3. Значения параметров:

Позиционное обозначение:

Наименование:

Количество:

Примечание:

R1,R3,R5

резистор 4КОм±10%

3

Р=3,4мВт

R2

резистор 1,8КОм±10%

1

Р2=5,8мВт

R4

резистор 1,7КОм±10%

1

Р4=2,2мВт

R6

резистор 5,7ком±10%

1

Р6=2,6мВт

VT1,VT4

транзистор КТ318В

2

Р=8мВт

VT2

транзистор КТ369А

1

Р=14мВт

VT3

транзистор КТ354Б

1

Р=7мВт

Напряжение источника питания: 6,3 В±10%.

Сопротивление нагрузки не менее: 20 КОм.

1. Анализ технического задания.

Гибридные ИМС (ГИС) – это интегральные схемы, в которых применяются плёночные пассивные элементы и навесные элементы (резисторы, конденсаторы, диоды, оптроны, транзисторы), называемые компонентами ГИС. Электрические связи между элементами и компонентами осуществляются с помощью плёночного или проволочного монтажа. Реализация функциональных элементов в виде ГИС экономически целесообразна при выпуске малыми сериями специализированных вычислительных устройств и другой аппаратуры.

Высоких требований к точности элементов в ТЗ нет.

Условия эксплуатации изделия нормальные.

2. Выбор материалов, расчёт элементов, выбор навесных компонентов.

В качестве материала подложки выберем ситалл СТ50-1.

Транзисторы выберем как навесные компоненты.

VT1,VT4-КТ318В,

VT2-КТ369А,

VT3-КТ354Б.

По мощностным параметрам транзисторы удовлетворяют ТЗ. По габаритным размерам они также подходят для использования в ГИС.

Рассчитаем плёночные резисторы.

Определим оптимальное сопротивлениеквадрата резистивной плёнки из соотношения:

rопт=[(åRi)/(å1/Ri)]^1/2.

rопт=3210(Ом/).

По полученному значению выбираем в качестве материала резистивной плёнки кермет К-20С. Его параметры: rопт=3000 ОМ/, Р0=2 Вт/см^2, ar=0.5*10^-4 1/°С.

В соответствии с соотношением

d0rt=armax-20°C)

d0rt=0.00325, а допустимая погрешность коэффициента формы для наиболее точного резистора из

d0кф= d0r- d0r- d0rt- d0rст- d0rк

равно d0кф=2.175. Значит материал кермет К-20С подходит.

Оценим форму резисторов по значению Кф из

Кфi=Ri/rопт™.

Кф1,3,5=1.333, Кф2=0.6, Кф6=1.9, Кф4=0.567.

Поскольку все резисторы имеют прямоугольную форму, нет ограничений по площади подложки и точность не высока, выбираем метод свободной маски. По таблице определяем технологические ограничения на масочный метод: Db=Dl=0.01мм, bтехн=0.1мм, lтехн=0.3мм, аmin=0.3мм, bmin=0.1мм.

Рассчитаем каждый из резисторов.

Расчётную ширину определяем из bрасч³max(bтехн, bточн,bр),

bточн³(Db+Dl/Кф)/d0кф,

bр=( Р/(Р0*Кф))^2.

За ширину резистора-b принимают ближайшее значение к bрасч, округлённое до целого числа, кратного шагу координатной сетки.

bр1,3,5=0.375мм, bтехн=0.1мм, bточн=0.8мм, значит b1,3,5=0.8мм.

Расчётная длина резистора lрасч=b*Кф. За длину резистора принимают ближайшее к lрасч, кратное шагу координатной сетки значение.

Полная длина напыляемого слоя резистора lполн=l+2*lк. Таким образом lрасч=1.066мм, а lполн=1.466, значит l1,3,5=1.5мм.

Рассчитаем площадь, занимаемую резистором S=lполн*b. S1,3,5=1.2мм^2.

Аналогичным образом рассчитываем размеры резистора R6.

b6=0.7мм, lполн=1.75мм, S=1.225мм^2.

Для резисторов, имеющих Кф<1, сначала определяют длину, а затем ширину.

lточн2=0.736мм, lр2=0.417мм, значит l2=0.75мм.

bрасч=l/Кф, bрасч2=1.25мм, S=0.9375мм^2.

Аналогично рассчитываем R4/

lточн=0.72мм, lр=0.25мм, l4=0.75мм.

b4=1.35мм, S=1.0125мм^2.

Резисторы спроектированы удовлетворительно, т.к.:

1) удельная мощность рассеивания не превышает допустимую

Р01=Р/S£Р0;

2) погрешность коэффициента формы не превышает допустимую

d0кф1=Dl/lполн+Db/b£d0кф;

3) суммарная погрешность не превышает допуск

d0r1=d0+d0кф+d0rt+d0rст+d0rк£d0r.

3. Выбор подложки.

В качестве материала подложки мы уже выбрали ситалл.

Площадь подложки вычисляют из соотношения

Sподл=(Sr+Sc+Sk+Sн)/Кs,

где

Кs-коэффициент использования платы (0.4....0.6);

Sr-суммарная площадь, занимаемая резисторами;

Sc-общая площадь, занимаемая конденсаторами;

Sk-общая площадь, занимаемая контактными площадками;

Sн-общая площадь, занимаемая навесными элементами.

Sподл=86.99мм^2.

Выбирем подложку 8´10мм. Толщина-0.5мм.

4. Последовательность технологических операций.

  1. Напыление материала резистивной плёнки.

  2. Напыление проводящей плёнки.

  3. Фотолитография резистивного и проводящего слоёв.

  4. Нанесение защитного слоя.

  5. Крепление навесных компонентов.

  6. Крепление подложки в корпусе.

  7. Распайка выводов.

  8. Герметизация корпуса.

Площадки и проводники формируются методом свободной маски.

Защитный слой наносится методом фотолитографии.

5. Выбор корпуса ГИС.

Для ГИС частного применения в основном используется корпусная защита, предусматриваемая техническими условиями на разработку. Выберем корпус, изготавливаемый из пластмассы. Его выводы закрепляются и герметизируются в процессе литья и прессования.

Размеры корпуса (габаритные) 19.5мм´14.5мм, количество выводов–14, из них нам потребуется 10.

6. Оценка надёжности ГИС.

Под надёжностью ИМС понимают свойство микросхем выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующим заданным режимам и условиям использования, хранения и транспортирования.

Расчёт надёжности ГИС на этапе их разработки основан на определении интенсивности отказов-l(t) и вероятности безотказной работы-Р(t) за требуемый промежуток времени.

1. Рассчитаем l по формуле:

li=ai*Ki*l0i,

где l0i-зависимость от электрического режима и внешних условий,

ai=f(T,Kн)-коэффициент, учитывающий влияние окружающей температуры и электрической нагрузки,

Кi=K1-коэффициент, учитывающий воздействие механических нагрузок.

Воздействие влажности и атмосферного давления не учитываем, т.к. микросхема герметично корпусирована.

Для расчётов рекомендуются следующие среднестатистические значения интенсивностей отказов:

  1. навесные транзисторы l0т=10^-8 1/ч;

  2. тонкоплёночные резисторы l0R=10^-9 1/ч;

  3. керамические подложки l0п=5*10^-10 1/ч;

  4. плёночные проводники и контактные площадки l0пр=1.1*10^-91/ч;

  5. паяные соединения l0соед=3*10^-9 1/ч.

Коэффициенты ai берём из таблиц, приведённых в справочных материалах.

Коэффициенты нагрузки определяются из соотношений:

- транзисторов

КHI=II/IIдоп,

Кнт=max

Кнu=Ui/Uiдоп,

где I-ток коллектора соответствующего транзистора,
U-напряжение коллектор-эммитер соответствующего транзистора,
Iдоп, Uдоп-допустимые значения токов и напряжений;

- резисторов

КнR=Рiiдоп,

где Рi-рассеиваемая на транзисторе мощность,

Рiдоп-допустимая мощность рассеивания.

Для различных условий экплуатации значения коэффициента в зависимости от нагрузок разные, выберем самолётные-К1=1.65.

После расчётов имеем:

Кнт1=0.0225 aт1=0.4

Кнт2=0.0018 aт2=0.4

Кнт3=0.045 aт3=0.4

Кнт4=0.11 aт4=0.4

КнR1=0.23 aR1=0.8

КнR2=0.062 aR2=0.7

КнR3=0.56 aR3=1.1

КнR4=0.37 aR4=0.95

КнR5=0.95 aR5=1.5

КнR6=1 aR6=1.6

lт1234=6.6*10^-9

lR1=1.32*10^-9

lR2=1.55*10^-9

lR3=1.815*10^-9

lR4=1.57*10^-9

lR5=2.48*10^-9

lR6=2.64*10^-9

l0соед=1.09*10^-7

l0пр=4.46*10^-7

Величина интенсивности отказов ГИС-lå определяется как сумма всех рассчитанных интенсивностей. Расчётное значение вероятности безотказной работы за время составляет

Р(t)=е^-t

и равна 0.995 (за 8000 часов).

Список литературы.

Н. Н. Ушаков "Технология производства ЭВМ". 1991г. Высшая школа.
Б. П. Цицин "Учебное пособие для выполнения курсового проекта по курсу "Технология производства ЭВМ". 1989г. МАИ.

Похожие работы:

  • Дифференциальный усилитель

    Реферат >> Технология
    ... по курсу "Технология аппаратуры САУ". Дифференциальный усилитель. Выполнил студент группы Консультант: / / ... микросхемы (ГИС) частного применения. Дифференциальный усилитель. Дифференциальный усилитель предназначен для усиления сигналов постоянного ...
  • Характеристика усилителя низкой частоты

    Учебное пособие >> Коммуникации и связь
    ... , CM) сигнала UCM. Основой схемы дифференциального усилителя является пара эмиттерно связанных транзисторов ... к вызвавшему его приращению дифференциального входного напряжения. Вводится для дифференциального усилителя. Одновременно с ним определяется ...
  • Усилители постоянного тока

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... УСИЛИТЕЛИ ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ 3. УСИЛИТЕЛИ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ 4. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ 5. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ 6. КОЭФФИЦИЕНТ ОСЛАБЛЕНИЯ СИНФАЗНОГО СИГНАЛА 7. РАЗНОВИДНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ ...
  • Усилитель мощности на дискретных элементах

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... – 104..105 Ом, дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах - 103 ... текущего транзистора, H21эдиф – дифференциальное входное сопротивление транзистора. Определяем ... (2.5.29) где h11эдиф3 – дифференциальное входное сопротивление транзистора VT3. ...
  • Расчет разностного усилителя (вычитателя) на ОУ

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... разностный (дифференциальный) усилитель, схема на рис.4. Это усилитель, в ... усилитель разности усиливает только разностный (дифференциальный) сигнал, то такой усилитель часто называют дифференциальным усилителем.Дифференциальный операционный усилитель ...
  • Расчёт усилителя мощности звуковой частоты

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... качестве входного усилительного каскада дифференциальный усилитель. Дифференциальный усилитель отличается повышенным коэффициентом усиления ... транзисторах. 2.2 Расчёт дифференциального усилителя Режим покоя Рис. 5. Дифференциальный усилитель в режиме покоя. ...
  • Расчет дифференциального каскада с транзисторным источником тока

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... к курсовой работе Расчёт дифференциального каскада с транзисторным источником ... . Вариант № 17 Рассчитать дифференциальный каскад с транзисторным источником тока ... базовым (рассмотренным во введении) дифференциальным усилителем. Более стабильный источник тока ...
  • Расчет усилителя радиочастоты

    Контрольная работа >> Коммуникации и связь
    ... рассчитать однокаскадный одноконтурный усилитель радиочастоты (УРЧ). Микросхема ... Она представляет собой дифференциальный усилительный каскад со ... Примеры включения микросхемы. Дифференциальный усилитель. Усилитель регулируемый. Проектирование радиоприемных ...
  • Основные показатели работы усилителей

    Учебное пособие >> Коммуникации и связь
    ... , то такой усилитель относят к усилителям тока. Следует отметить, что в усилителях напряжения и усилителях тока одновременно ... каскад должен строиться по схеме дифференциального усилителя, как это схематически изображено на ...
  • Основы проектирования интегральных микросхем широкополосного усилителя

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... резисторов 3 Разработка библиотеки элементов широкополосного усилителя 3.1 Расчет геометрических размеров биполярного n-p-n транзистора ... .1.2. Транзисторы VT3, VT5 исполняют роль дифференциального усилителя нагруженного активной нагрузкой выполненной на ...