Разработка интегральной микросхемы

Расчет мощности резисторов

Токи через резисторы определены выше. Определяю мощности рассеяния резисторов по формуле P=I²·R и результаты заношу в таблицу:

Резистор	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8
Ri, кОм	2,3	2,3	0,515	19,34	12,44	1,623	1,81	0,333
IRi, мА	1,3	1,3	2,6	0,206	0,188	1,05	0,961
Р, мВт	3,887	3,887	3,481	0,82	0,439	1,79	1,671	107,892

Размер и конфигурация пленочных резисторов находятся по заданным номиналам резисторов R_i, удельному поверхностному сопротивлению пленки R_s, выбранному из таблицы 2, и мощности, рассеиваемой на резисторе.

Для определения размеров резисторов нахожу их коэффициент формы

К_фi= R_i/R_s

Для примера выбирая материал нитрид тантала с удельным поверхностным сопротивлением R_S=1000 Ом/квадрат.

Результаты заношу в таблицу 3.

Расчет длины резистора провожу по формуле

Характеристика материалов пленочных резисторов

Предпоследняя цифра номера студенческого билета	Материал	RS, Ом/квадр.	Р0, мВт/мм2
	Нитрид тантала

Ширина резистора определяется как:

b_i=l_i/K_Фi

Результаты расчетов заношу в первую строку таблицы.

Рассчитываю размеры резисторов R1=R2=2,3 кОм:

K_ф(R) = R/R_s = 2300/1000 = 2,3

Выбирая значения ширины резисторов из минимально рекомендуемых значений b= 0,5 мм, рассчитываю длину резисторов

l = K_ф(R)*b = 2,3*0,5 = 1,15 мм

Рассчитываю размер резистора R3 = 515 Ом:

K_ф(R) = R/R_s = 515/1000 = 0,515

Выбирая значения ширины резистора b= 1 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 0,515*1 = 0,515 мм

Рассчитываю размер резистора R4 = 19,34 кОм:

K_ф(R) = R/R_s = 19340/1000 = 19,35

Выбирая значения ширины резистора b= 0.25 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 19,34*0,25 = 4,835 мм

Рассчитываю размер резистора R5 = 12,44 кОм:

K_ф(R) = R/R_s = 12440/1000 = 12,45

Выбирая значения ширины резистора b= 0,25 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 12,44*0,25 = 3,1 мм

Рассчитываю размер резистора R6 = 1623 Ом:

K_ф(R) = R/R_s = 1623/1000 = 1,623

Выбирая значения ширины резистора b= 0,5 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 1,623*1 = 0,8115 мм

Рассчитываю размер резистора R7 = 1810 Ом:

K_ф(R) = R/R_s = 1810/1000 = 1,81

Выбирая значения ширины резистора b= 0,5 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 1,81*0,5 = 0,905 мм

Рассчитываю размер резистора R8 = 333 Ом:

K_ф(R) = R/R_s = 333/1000 = 0,333

Выбирая значения ширины резистора b= 4,5 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 0,333*4,5 = 1,5 мм

Размеры пленочных резисторов

Резистор	R1	R2	R3
Параметр	KФ1	l1, мм	b1, мм	KФ2	l2, мм	b2, мм	KФ3	l3, мм	b3, мм
Оконча-тельное значение	2,3	1,15	0,5	2,3	1,15	0,5	0,515	0,515
Резистор	R4	R5	R6
Параметр	KФ4	l4, мм	b4, мм	KФ5	l5, мм	b5, мм	KФ6	l6, мм	b6, мм
Оконча-тельное значение	19,44	4,835	0,25	12,44	3,1	0,25	1,621	0,8115	0,5
Резистор	R7	R8
Параметр	KФ7	l7, мм	b7, мм	KФ8	l8, мм	b8, мм
Оконча-тельное значение	1,81	0,905	0,5	0,333	1,5	4,5

Определяю площадь, занимаемую резисторами:

S_R= S_{R 1}+ S_R2 + S_R3 + S_R4 + S_R5+S_R6+S_R7+S_R8=0,575+0,575+0,515+1,208+

+0,777+0,405+0,452+6,75= 11,257 мм²

Площадь конденсатора определяется как S_C=C/C₀

где С₀ – удельная ёмкость, которая зависит от материала диэлектрика.

В курсовой работе будет использоваться материал моноокись

германия с удельной емкостью 100 пФ/мм².

S_c= 217*10^-12/100*10^-12 = 2,17 мм²

Площадь, занимаемая навесными элементами схемы, равна

S=S_VT1+S_VT2+S_VT3+S_VT4+S_VT5+S_VT6+S_VD1=2,25+2,25+2,25+0.49+0.49+0.49+4.84 = 13,06 мм²

Общая площадь, занимаемая пленочными резисторами, конденсатором и навесными элементами, равна 26,5 мм².

Учитывая площадь соединений, промежутки между элементами ИМС и расстояние от края подложки, следует увеличить суммарную площадь подложки в 4-5 раз, т. е. её площадь должна составить не менее 135 мм². Из таблицы выбираем подложку с размерами 20х16 мм.

Таблица 8 - Рекомендуемые размеры подложек для гибридных ИМС.

Длина, мм
Ширина, мм

Составляю топологический чертеж ИМС, размещая рассчитанные элементы на поле подложки.

 

Масштаб 1:100

Спецификация элементов

№ пп	Обозначение	Наименование	количество	примечание
	C1	Конденсатор пленочный 217 пФ
	R1, R2	Резистор пленочный 4К
	R3	Резистор пленочный 1К15
	R4	Резистор пленочный 2К7
	R5	Резистор пленочный 7К5
	R6   R7	Резистор пленочный 2К7   Резистор пленочный 23К
	R8	Резистор пленочный 0.5К
	VT1, VT2, VT3	Бескорпусные биполярные n-p-n транзисторы КТС398А-1
	VT4, VT5, VT6	Бескорпусные биполярные n-p-n транзисторы КТ359Б
	VT7	Бескорпусный биполярный n-p-n транзисторы КТ384А

Выбранные резисторы –пленочные постоянные резисторы, а именно из номинального ряда Е12 (допустимое отклонение +/- 10%)

Вывод

В данной курсовой работе разработан интегральный усилитель постоянного тока. В ходе курсового проектирования был произведен расчет элементов принципиальной схемы вместе с коэффициентом усиления. При разработке интегральной микросхемы был выполнен расчет АЧХ усилителя. В спецификации указаны наименования, типы и параметры элементов усилителя.

В результате расчетов:

Задано	Рассчитано
Ku≥20	23,6
Rвх ≥35 кОм	35 кОм

 

Рассчитанные значения удовлетворяют заданным условиям.

Список литературы

1. Методические указания по выполнению курсовой работы «Разработка интегрального усилителя», Савиных В.Л., Б.Х. Левин. Новосибирск, 2015 г.

2. Петухов В. М. Транзисторы и их зарубежные аналоги. Маломощные транзисторы. Справочник. В 4 т. Т.1 издание второе, - М.: ИП Радио Софт 1999