Расчет и проектирование в тонкопленочном исполнении усилителя мощности

Расчет и проектирование в тонкопленочном исполнении усилителя мощности

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.

[pic]

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 |(l = 100 мкм |((s = 0,4% |

|R2 = 480 Ом |(b = 100 мкм |(sопт = 300 Ом /( |

|R3 = 4500 Ом |(R1 = 10% |P1 = 50 мВт |

|R4 = 120 Ом |(R2 = 0,9% |P2 = 25 мВт |

|h = 100 мкм |(R3 = 7,2% |P3 = 7 мВт |

|bтехн = 100 мкм |(R4 = 0,9% |P4 = 25 мВт |

Конденсаторы:

|С1 = 80 пф |( = 5,2 |Tmax = 60 (C |

|С2 = 2200 пф |tg( = 0,002 |(c = 3% |

|Uраб = 10 в |Кз = 3 |(l = 25 мкм |

|Со = 20 пф/мм*мм | | |

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.

1. 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.

2. Определение уточненной толщины диэлектрика.

d=0,0885*(/Co

d=0,02301 мм

3. Определение площади перекрытия обкладок конденсаторов.

S=C/Co*Кз

SС1=20 мм*мм

SС2=550 мм*мм

4. Определение размеров обкладок конденсаторов.

Размеры верхних обкладок конденсаторов будут равны:

__

lв.о.= bв.о.=( 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((l+g)

lн.о.С1=bн.о.С1=4,922 мм

lн.о.С2=bн.о.С2=23,902 мм

5. Определение размеров межслойного диэлектрика.

lд/э= bд/э =lн.о.+ 2((l+f)

lд/э С1=bд/э С1=5,372 мм

lд/э С2=bд/э С2=24,352 мм

6. Определение площади, занимаемой конденсаторами, по размерам

диэлектрика.

S = lд/э* bд/э

SС1 = 28,858 мм*мм

SС2 = 593.0199 мм*мм

Расчет резисторов.

1. 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.

(ф = (R/R*100 - ((s/(s*100;

(ф1 = 0,3212

(ф2 = 0,0542

(ф3 = 0,0267

(ф4 = 0,6167

Резистивный материал выбран верно т.к. (ф1; ( ф 2; ( ф 3; ( ф 4 > 0

Вкачестве материала контактных площадок используем Cu.

2. Определение коэффициента формы резисторов.

Коэффициент формы определяется по формуле: Kф=[pic];

Кф1 = 7,3

Кф2 = 1,6

Кф3 = 15

Кф4 = 0,4

3. Определение конструкции резисторов по величине коэффициента формы.

Для R1 - Форма прямоугольная, т.к. 1 ( Кф ( 10

Для R2 - Форма прямоугольная, т.к. 1 ( Кф ( 10

Для R3 - Форма составной меандр, т.к. 10 ( Кф ( 50

Для R4 - Форма прямоугольная, т.к. Кф < 1, но получается, что

ширина > длины

4. Определение ширины резисторов.

Рассчёт точной ширины резисторов производится по формуле:

bточн= ((l/Кф+(b)/(ф;

Рассчёт ширины резисторов с учетом их мощности:

bр= [pic];

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

5. 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 |Размеры |Размеры |Размеры |Коэф. |

| | |Резистора |b, мм |l, мм |S, мм*мм |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.

1. Площадь подложки расчитывается по формуле:

Sподл.= KS[pic];

S(R = R1+R2+R3+R4

S(R = 1542,81 мм*мм

S(C = C1+C2

S(C = 621,87 мм*мм

S(КП = 48 мм*мм

S(Н.Э.= 120 мм*мм

При KS = 2 получается:

Sподл.= 2332,68 мм*мм

Sфакт.подл.= 45 * 52 = 2340 мм*мм