Дифференциальный усилитель

Московский ГосударственныйАвиационный Институт Технический Университет Пояснительная запискак курсовому проекту по курсу Технология аппаратурыСАУ . Дифференциальный усилитель.Выполнил студент группы Консультант Принял преподаватель Москва, 1995 год.Содержание 1. Техническоезадание 32. Анализ техническогозадания 63. Выбор материалов, расчетэлементов 64. Выборподложки 85. Технологическиймаршрут 86. Выбор корпусаГИС 87. Оценканадежности 98. Список литературы 11Дифференциальныйусилитель предназначен для усиления сигналов постоянного тока или в качествеусилителя сигналов низкой частоты.Схема электрическая принципиальная Смотритена следующей странице рисунок 1 . Рисунок 1 Схема электрическая принципиальная Технические требования Микросхемадолжна соответствовать общим техническим требованиям и удовлетворять следующимусловиям повышеннаяпредельная температура 85 С интервалрабочих температур -20 С 80 С времяработы 8000 часов вибрацияс частотой до 100 Гц, минимальное ускорение 4G линейноеускорение до 15G.Исходные данные для проектирования 1. Технологический процесс разработать длясерийного производства с объ мом выпуска 18000 штук.2. Конструкцию ГИС выполнить в соответствии спринципиальной электрической схемой с применением тонкопл ночной технологии водном 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 Напряжениеисточника питания 6,3 В 10 .Сопротивлениенагрузки не менее 20 КОм.1. Гибридные ИМС ГИС это интегральные схемы, в которых применяютсяпл ночные пассивные элементы и навесные элементы резисторы, конденсаторы,диоды, оптроны, транзисторы , называемые компонентами ГИС. Электрические связимежду элементами и компонентами осуществляются с помощью пл ночного илипроволочного монтажа.

Реализация функциональных элементов в виде ГИСэкономически целесообразна при выпуске малыми сериями специализированныхвычислительных устройств и другой аппаратуры.Высоких требований к точности элементов в ТЗ нет.Условия эксплуатации изделия нормальные.2. 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 габаритнымразмерам они также подходят для использования в ГИС.Рассчитаем пл ночные резисторы.Определим оптимальное сопротивлениеквадрата резистивной пл нки изсоотношения rопт Ri 1 Ri 1 2.rопт 3210 Ом .По полученному значению выбираем в качестве материала резистивной пл нкикермет К-20С. Его параметры rопт 3000 ОМ 141 , Р0 2 Вт см 2, ar 0.5 10 -4 1 С.В соответствии с соотношениемd0rt ar Тmax-20 C d0rt 0.00325, адопустимая погрешность коэффициента формы для наиболее точного резистора изd0кф d0r- d0r- d0rt- d0rст- d0rкравно d0кф 5. Значит материал кермет К-20Оценим форму резисторов по значению Кф изКфi Ri rопт 153 .Кф1,3,5 1.333, Кф2 0.6, Кф6 1.9, Кф7.Поскольку все резисторы имеют прямоугольную форму, нет ограничений поплощади подложки и точность не высока, выбираем метод свободной маски.

Потаблице 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.Расч тную ширину определяем из bрасч sup3 max bтехн, bточн,bр , Db Dl Кф Рbточн sup3 bр 2. d0кф Р0 КфЗа ширину резистора-b принимают ближайшее значение к bрасч, округл нное до целого числа,кратного шагу координатной сетки.bр1,3,5 0.375мм, bтехн 0.1мм, bточн 0.8мм, значит b1,3,5 0.8мм.Расч тная 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 lt 1, сначала определяют длину, а затем ширину. Расч тноезначение длины выбирают из условий Dl Db Кф Р Кфlрасч sup3 max lтехн,lточн,lр , lточн sup3 lр 1 2. d0кф Р0lточн2 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 допускd0r1 d0r 138 d0кф d0rt d0rст d0rк d0r.3. Площадь подложки вычисляют из соотношения Sr Sc Sk SнSподл где КsКs-коэффициент использования платы 0.4 0.6 Sr-суммарнаяплощадь, занимаемая резисторами Sc-общаяплощадь, занимаемая конденсаторами Sk-общаяплощадь, занимаемая контактными площадками Sн-общая площадь, занимаемаянавесными элементами.Sподл 86.99мм 2.Выбирем подложку 8 10мм. Толщина-0.5мм.4. Последовательность технологических операций.1. Напыление материала резистивнойпл нки.2. Напыление проводящей пл нки.3. Фотолитография резистивного ипроводящего сло в.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, предусматриваемаятехническими условиями на разработку.

Выберем корпус, изготавливаемый изпластмассы.

Его выводы закрепляются и герметизируются в процессе литья ипрессования.

Размеры корпуса габаритные 19.5мм 14.5мм, количество выводов 14, изних нам потребуется 10.6. Оценка над жности ГИС.Под над жностью ИМС понимают свойство микросхем выполнять заданные функции,сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей взаданных пределах, соответствующим заданным режимам и условиям использования,хранения и транспортирования.Расч т над жности ГИС на этапе их разработки основан на определенииинтенсивности отказов-l t и вероятности безотказнойработы-Р t затребуемый промежуток времени. 1. Рассчитаем l по формуле li ai Ki l0i, где l0i-зависимость от электрическогорежима и внешних условий, ai f T,Kн -коэффициент, учитывающий влияние окружающей температуры и электрическойнагрузки, Кi K1-коэффициент,учитывающий воздействие механических нагрузок.Воздействие влажности и атмосферного давления не учитываем, т.к. микросхемагерметично корпусирована.Для расч тов рекомендуются следующие среднестатистические значенияинтенсивностей отказов навесные транзисторы l0т 10 -8 1 ч тонкопл ночные резисторы l0R 10 -9 1 ч керамические подложки l0п 5 10 -10 1 ч пл ночные проводники и контактные площадки l0пр 1.1 10 -91 ч паяные соединения l0соед 3 10 -9 1 ч.Коэффициенты ai бер м из таблиц, привед нных всправочных материалах.Коэффициенты нагрузки определяются из соотношений транзисторовКHI II IIдоп,Кнт maxКнu Ui Uiдоп,где I-ток коллектора соответствующеготранзистора,U-напряжение коллектор-эммитерсоответствующего транзистора, Iдоп, Uдоп-допустимыезначения токов и напряжений резисторовКнR Рi Рiдоп,где Рi-рассеиваемая на транзисторемощность, Рiдоп-допустимая мощность рассеивания.Для различных условий экплуатации значения коэффициента в зависимости отнагрузок разные, выберем самол тные-К1 1.65.После расч тов 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-l определяется как сумма всех рассчитанных интенсивностей. Расч тное значениевероятности безотказной работы за время составляетР t е -l tи равна 0.995 за 8000 часов .Список литературы.1. Н. Н. Ушаков Технологияпроизводства ЭВМ . 1991г. Высшая школа.2. Б. П. Цицин Учебное пособие для выполнения курсового проекта по курсу Технология производства ЭВМ . 1989г. МАИ.