ВПУ-313. Предмет: Проектирование РЭА. Группа: РА-6. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ. На тему: Расчет и проектирование в тонкопленочном исполнении схемы усилителя мощности. Учащегося: Короткова Е. В. Преподаватель: Даниелян В. С. Дата выдачи задания: Дата окончания проектирования: Москва 1997г. Схема усилителя мощности.
Эта схема представляет собой усилитель мощности на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОЭ. Переходной конденсатор C1 пропускает во входную цепь переменную составляющую напряжения источника сигнала и не пропускает постоянную составляющую. Блокирующий конденсатор C2 шунтирует резистор R4 по переменному току, исключая тем самым отрицательную обратную связь по переменным составляющим. Отсутствие конденсатора C2 привело бы к уменьшению усиления каскада. В области низших частот на работу усилителя оказывают влияние переходной и блокирующий конденсаторы, в области высших частот–частотная зависимость коэффициента тока базы, коллекторная емкость и емкость нагрузки. Описание элементов. Резисторы: R1 = 2200 Ом R2 = 480 Ом R3 = 4500 Ом R4 = 120 Ом h = 100 мкм bтехн = 100 мкм DDl = 100 мкм DDb = 100 мкм DDR1 = 10% DDR2 = 0, 9% DDR3 = 7, 2% DDR4 = 0, 9% DDrrs = 0, 4% rrsопт = 300 Ом / P1 = 50 мВт P2 = 25 мВт P3 = 7 мВт P4 = 25 мВт Конденсаторы: С1 = 80 пф С2 = 2200 пф Uраб = 10 в Со = 20 пф/мм*мм ee = 5, 2 tgrr = 0, 002 Кз = 3 Tmax = 60 °°C DDc = 3% DDl = 25 мкм Выбор метода изготовления тонкопленочной ГИМС.
Исходя из данных видно, что погрешность изготовления резисторов и конденсаторов не более 10%. Для изготовления схемы усилителя мощности выбираем метод фотолитографии, т. к. этот метод дает более высокую точность изготовления ГИМС и более высокий процент выхода годных изделий при серийном и крупносерийном производстве. Расчет конденсаторов. Выбор материала диэлектрика.
Выбор материала диэлектрика производят по таблице 3, исходя из исходных данных. Для C1 – электровакуумное стекло C 41 - 1. Для C2 – электровакуумное стекло C 41 - 1. Материалом обкладок для этих конденсаторов будет Al. Определение уточненной толщины диэлектрика. d=0, 0885*ee/Co d=0, 02301 мм Определение площади перекрытия обкладок конденсаторов. S=C/Co*Кз SС1=20 мм*мм SС2=550 мм*мм Определение размеров обкладок конденсаторов. Размеры верхних обкладок конденсаторов будут равны: __ lв. о. = bв. о. =ЦЦ S lв. о. С1= bв. о. С1=4, 472 мм lв. о. С2= bв. о. С2=23, 452 мм
Размеры нижних обкладок конденсаторов, с учетом допусков на перекрытие, будут равны: lн. о. =bн. о. = lв. о. +2(DDl+g) lн. о. С1=bн. о. С1=4, 922 мм lн. о. С2=bн. о. С2=23, 902 мм Определение размеров межслойного диэлектрика. lд/э= bд/э =lн. о. + 2(DDl+f) lд/э С1=bд/э С1=5, 372 мм lд/э С2=bд/э С2=24, 352 мм
Определение площади, занимаемой конденсаторами, по размерам диэлектрика. S = lд/э* bд/э SС1 = 28, 858 мм*мм SС2 = 593. 0199 мм*мм Расчет резисторов. Выбор материала резистивной пленки. Для R1 - нихром X20H80. Для R2 - нихром X20H80. Для R3 - нихром X20H80. Для R2 - нихром X20H80. Проверим, правильно ли выбран материал резистивного слоя. DDф = DDR/R*100 - DDrrs/rrs*100; DDф1 = 0, 3212 DDф2 = 0, 0542 DDф3 = 0, 0267 DDф4 = 0, 6167
Резистивный материал выбран верно т. к. DDф1; DD ф 2; DD ф 3; DD ф 4 > 0 Вкачестве материала контактных площадок используем Cu. Определение коэффициента формы резисторов. Коэффициент формы определяется по формуле: Kф=; Кф1 = 7, 3 Кф2 = 1, 6 Кф3 = 15 Кф4 = 0, 4
Определение конструкции резисторов по величине коэффициента формы. Для R1 - Форма прямоугольная, т. к. 1 ЈЈ Кф ЈЈ 10 Для R2 - Форма прямоугольная, т. к. 1 ЈЈ Кф ЈЈ 10 Для R3 - Форма составной меандр, т. к. 10 ЈЈ Кф ЈЈ 50
Для R4 - Форма прямоугольная, т. к. Кф длины Определение ширины резисторов. Рассчёт точной ширины резисторов производится по формуле: bточн= (DDl/Кф+DDb)/DDф; Рассчёт ширины резисторов с учетом их мощности: bр= ; Для R1 - bр = 0, 58 мм Для R2 - bр = 0, 88 мм Для R3 - bр = 0, 15 мм Для R4 - bр = 1, 76 мм Для R1 - bточн = 0, 8849 мм Для R2 - bточн = 4, 9 мм Для R3 - bточн = 9, 9875 мм Для R4 - bточн = 1, 4188 мм
Выбираем из всех значений ширины сопротивления максимальное значение:
R1 max [ bтехн=0. 1мм bточн=0, 88 мм bp=0, 58 мм] b1=0, 88 мм R2 max [ bтехн=0. 1мм bточн=4, 9 мм bp=0, 88 мм] b2=4, 9 мм R3 max [ bтехн=0. 1мм bточн=9, 98 мм bp=0, 15 мм] b3=9, 98 мм R4 max [ bтехн=0. 1мм bточн=1, 41 мм bp=1, 76 мм] b4=1, 76 мм Расчет длины резисторов. Расчетная длина резистора определяется как: Lрасч = b*Kф; Полная длина резистора определяется как: Lполн = Lрасч +2h; Lрасч R1 = 6, 424 мм Lрасч R2 = 7, 84 мм Lрасч R3 = 149, 7 мм Lрасч R4 = 0, 704 мм Lполн R1 = 6, 624 мм Lполн R2 = 8, 04 мм Lполн R3 = 149, 9 мм Lполн R4 = 0, 904 мм Расчет площади резисторов. S = Lполн * b SR1 = 5, 829 мм*мм SR2 = 39, 396 мм*мм SR3 = 1496 мм*мм SR4 = 1, 59 мм*мм Все полученные значения резисторов приведены в таблице: Резистор Номинал Материал Резистора Размеры b, мм Размеры l, мм Размеры S, мм*мм Коэф. формы R1 2, 2 кОм X20H80 0, 88 6, 624 5, 83 7, 3 R2 480 Ом X20H80 4, 9 8, 04 39, 39 1, 6 R3 4, 5 кОм X20H80 9, 98 149, 9 1496 15 R4 120 Ом X20H80 1, 76 0, 904 1, 59 0, 4 Расчет площади поверхности. Площадь подложки расчитывается по формуле: Sподл. = KS; SееR = R1+R2+R3+R4 SееR = 1542, 81 мм*мм SееC = C1+C2 SееC = 621, 87 мм*мм SееКП = 48 мм*мм SееН. Э. = 120 мм*мм При KS = 2 получается: Sподл. = 2332, 68 мм*мм Sфакт. подл. = 45 * 52 = 2340 мм*мм