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 Ri, удельному поверхностному сопротивлению пленки Rs, выбранному из таблицы 2, и мощности, рассеиваемой на резисторе.

Для определения размеров резисторов нахожу их коэффициент формы

Кфi= Ri/Rs

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

Результаты заношу в таблицу 3.

Расчет длины резистора провожу по формуле

Разработка интегральной микросхемы - student2.ru

Характеристика материалов пленочных резисторов

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

Ширина резистора определяется как:

bi=li/KФi

Результаты расчетов заношу в первую строку таблицы.

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

Kф(R) = R/Rs = 2300/1000 = 2,3

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

l = Kф(R)*b = 2,3*0,5 = 1,15 мм

Рассчитываю размер резистора R3 = 515 Ом:

Kф(R) = R/Rs = 515/1000 = 0,515

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

l = Kф(R)*b = 0,515*1 = 0,515 мм

Рассчитываю размер резистора R4 = 19,34 кОм:

Kф(R) = R/Rs = 19340/1000 = 19,35

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

l = Kф(R)*b = 19,34*0,25 = 4,835 мм

Рассчитываю размер резистора R5 = 12,44 кОм:

Kф(R) = R/Rs = 12440/1000 = 12,45

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

l = Kф(R)*b = 12,44*0,25 = 3,1 мм

Рассчитываю размер резистора R6 = 1623 Ом:

Kф(R) = R/Rs = 1623/1000 = 1,623

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

l = Kф(R)*b = 1,623*1 = 0,8115 мм

Рассчитываю размер резистора R7 = 1810 Ом:

Kф(R) = R/Rs = 1810/1000 = 1,81

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

l = Kф(R)*b = 1,81*0,5 = 0,905 мм

Рассчитываю размер резистора R8 = 333 Ом:

Kф(R) = R/Rs = 333/1000 = 0,333

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

l = Kф(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:

SR= SR 1+ SR2 + SR3 + SR4 + SR5+SR6+SR7+SR8=0,575+0,575+0,515+1,208+

+0,777+0,405+0,452+6,75= 11,257 мм2

Площадь конденсатора определяется как SC=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.

Sc= 217*10-12/100*10-12 = 2,17 мм2

Площадь, занимаемая навесными элементами схемы, равна

S=SVT1+SVT2+SVT3+SVT4+SVT5+SVT6+SVD1=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

Разработка интегральной микросхемы - student2.ru

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

Наши рекомендации