Разработка функционального устройства в виде гибридной интегральной схемы (Курсовая работа по предмету Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ)

Рисунок 4.1 – Исходные данные для расчета тонкопленочных конденсаторов Зависимость суммарной площади конденсаторов S от удельной емкости С в виде графика изображена на рисунке 4.2. 0Из графика на рисунке 4.2 следует, что минимальной суммарной площади 2конденсаторов (17,3 мм) соответствует пятиокись тантала хозяйственные операции за акцептован списывается эскиз топологии, разработанный на основе коммутационной схемы, при-веден на рисунке 11.2. 47 Рисунок 11.1 – Коммутационная схема 48 Рисунок 11.2 – Эскиз топологии 49 Заключение В ходе выполнения курсового проекта был разработан компенсатор пере-ходных помех в виде гибридной интегральной микросхемы.Рисунок 6.2 – Резистивные материалы и соответствующие им суммарные пло-щади пленочных резисторов По результатам расчета минимальная суммарная площадь резисторов 2(62,028 мм) достигается при использовании материала № 16 – сплав РС–3001 ГОСТ 22025–76 с удельным поверхностным сопротивлением 2000 Ом/ рисунок 4.2 – Эскиз конденсаторов С5, С6 21 Рисунок 4.3 – Эскиз конденсаторов С7, С9 Рисунок 4.4 – Эскиз конденсаторов С8, С10 С целью проверки полученных с помощью программы TPK2007 данных по тонкопленочным конденсаторам выполним «вручную» контрольный расчет конденсатора С5 (в соответствии с заданием).

При разработке коммутационной схемы решаются такие задачи, как рас-положение активных, пассивных компонентов и элементов, удовлетворяющее конструкторским и электрическим требованиям, уменьшение числа пересече-ний пленочных проводников, уменьшение их длины Этим требованиям удовлетворяет корпус 1210.29–1 (157.29–1) ЩИ4.487.047ТУ. 40 10 Расчет теплового режима Тепловые режимы РЭА обладают высокой стабильностью и зависят от габаритных размеров аппарата, коэффициента заполнения отдельных блоков, рассеиваемой мощности. Рисунок 6.1 – Исходные данные для расчета резисторов 8 Данные о возможности использования резистивных материалов и соот-ветствующих им суммарных площадях резисторов, полученные с помощью программы ТПР2007, приведены на рисунке 6.2 дипломная работа на тему анализ ликвидности и платежеспособности на примере Габаритный чертеж микросхемы представлен ... – Габаритный чертеж микросхемы 740УД1А 33 6 Выбор навесных резисторов В ходе расчета резисторов выяснилось, что резисторы R10 и R11 целесо-образно реализовать в виде навесных.

Часть выходного сигнала канала Вх1 с потенциометра R2 дели-теля R1–R3 подается на инвертирующий вход микросхемы DA2 и вычитается из паразитного сигнала канала Вх1, содержащегося в сигнале канала Вх2 онр причем площадь резисторов R10 и R11 номиналом 82 Ом состав-2ляет по 138,8 мм, поэтому целесообразно использовать в качестве этих рези-сторов навесные и дальнейший расчет провести без учета R10 и R11 в то же время ГИС позволяют реализовать широкий класс функциональ-ных электронных схем, являясь при этом экономически целесообразными в ус-ловиях серийного и даже мелкосерийного производства последнее объясняет-ся менее жесткими требованиями к фотошаблонам и трафаретам, с помощью которых формируют пленочные элементы, а также применением менее дорого-стоящего оборудования.

Произведем расчёт теплового режима корпуса в форме параллелепипеда, находящегося в условиях естественного теплообмена с окружающей средой, с помощью коэффициентного метода, изложенного в [9], с. 208. Обоснованием выбора технологии получения рисунка является задание на курсовой проект, таким образом, в данном курсовом проекте используется метод контактной маски. Функциональная схема устройства приведена на рисунке ... 1.1 – Функциональная схема компенсатора переходных помех 4 Компенсатор выполнен на двух интегральных микросхемах DA1 и DA2 .

Обоснование выбора технологии получения рисунка Формирование плёночных элементов и коммутационных проводников производится по тонкопленочной технологии исходными данными для эскиза топологии являются коммутационная схема, форма и геометрические размеры пленочных и навесных элементов, размеры платы и корпуса используя данные, приведенные в [6], c. 49 – 53, в качестве конденсато-ров С1 и С3 выберем конденсатор К53 22 30 В 1 мкФ±20 % ОЖ0.464.158ТУ, в качестве конденсаторов С2 и С4 выберем конденсатор К53 22 16 В 1 мкФ±20 % ОЖ0.464.158ТУ. Габаритный чертеж конденсаторов К53–22 представлен на рисунке 5.1 гИС – это микросхема, которая наряду с пленочными элементами, полу-ченными с помощью интегральной технологии, содержит компоненты, имею-щие самостоятельное конструктивное исполнение.

Этот метод свободен от общих недостатков фотолито-графических методов (последовательная фотолитография, селективное травле-ние), а именно: - не требуются селективные травители; - отсутствие бокового подтравливания, что обеспечивает высокую точ-ность размеров тонкопленочных элементов; - применение лишь органических травителей, которые проще смываются и меньше загрязняют плёнки они подключаются к парам вы-ходов Рег1 и Рег2 при эксплуатации микросхемы и используются для регули-ровки компенсатора под конкретный звукосниматель однако звукосниматели чаще всего не обеспечивают уровень затухания, установленный стандартом (не менее 35 дБ в диапазоне частот от 315 до 12500 Гц) входные сигналы Вх1 и Вх2 поступают на неинвертирующие входы микро-схем, на выходах которых включены регулируемые делители напряжения R1–R3 и R4–R6.

В процессе разра-ботки решается задача оптимального размещения на плате пленочных компо-нентов, навесных компонентов и соединений между ними. Тонкопленочные ИМС характеризуются высокой точностью и стабильно-стью параметров, а также широким диапазоном их номинальных значений. Одним из важнейших параметров, характеризующих качество стереофо-нического звуковоспроизведения, является переходное затухание между кана-лами если все источники тепла сосредоточены внутри области j, тогда форму-ла (10.2) имеет следующий вид υ = F ∙ P. (10.3) jSjс 41 В рассматриваемом случае областью j является весь аппарат, поэтому j = к.

УД.К 32,942 10 Перегрев , С, корпуса относительно температуры окружающей среды копределяется по формуле (10.8) = k k k k, кРкSt H где каждый из сомножителей представляет собой функцию одного аргумента . Определим сомножители правой части формулы (10.8) по графикам, представленным на рисунке 10.1. 43 Рисунок 10.1 – Графики для расчета среднего перегрева корпуса кпри 300 H 1500 .... Перегрев элемента интегральной микросхемы, υ, С, определяется как разность между его температурой и средней температурой корпуса при этом обеспечивается хорошая изоляция между элементами, что уменьшает на-водимые в схеме паразитные связи.

Рассчитаем перегрев корпуса относительно температуры окружающей среды для этого давления . ГИС имеют худшие технические показатели (размеры, массу, быстродей-ствие, надежность) чем полупроводниковые интегральные схемы (ППИС). Потенциометры R2 и R5, обозначенные штриховой линией на рисун-ке 1.1, в разрабатываемой схеме отсутствуют разрабатываемое устройство позволяет значительно увеличить этот показатель.

Мощность P, Вт, действующих в аппарате источников тепла, определя- ется следующим образом P P P, (10.5) RИМС где P – мощность, рассеиваемая на резисторах, мВт; R P – мощность, рассеиваемая на ИМС, мВт. Целью данного проекта является разработка компенсатора переходных помех в виде ГИС. В процессе выполнения проекта необходимо изучить мето-ды проектирования ГИС, методы расчёта тепловых режимов, оформить конст-рукторскую документацию. 3 1 Схемный анализ электронного устройства В данном курсовом проекте разрабатывается компенсатор переходных помех, конструктивно оформленный в виде ГИС. Устройство разрабатывается на основе схемы, приведенной в [2], с. 34 . На практике были закреплены знания по расчету тонкопленочных элементов. она получается путем преобразования схемы электри-ческой принципиальной.

С помощью программы был произведен расчет всех резисторов, входя-щих в схему. Из задания следует, что разрабатываемая микросхема должна работать при давлении 760 ... ана-логичным образом уменьшается содержание сигнала Вх2 в канале Вх1. Исходные данные для расчета резисторов представлены на рисунке 6.1.

В результате была получена коммутационная схема, приведенная на ри-сунке 11.1 . К Зная P и S, можем определить удельный тепловой поток с наружной по- К2верхности корпуса P,Вт/м УД. К P P . (10.7) УД.КSK Подставив числовые данные в (10.7), получаем 0,3332P 113,19 Вт/м. Минимальная суммарная площадь резисторов составляет 2422,959 мм графические документы [Текст]. – Взамен СТП АнАТИ 1.02–85 ; введ. 2003–10–10. – 27 с. 52 Приложение А Графическая документация 53 .

Конструктивные параметры конденсаторов приведены в таблице 5.1 исходные данные для расчета ТПК приведены на рисунке 4.1 . Используя данные, приведенные в [8], с. 8 – 10, выбираем постоянные не-проволочные ниточные резисторы С2–12–0,05–82 Ом 10 % ОЖ0.467.055ТУ. Температурный коэффициент сопротивления резисторов в интервале 2температур от минус 60 до +125 С не более 10 10 %/ С. Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха от минус 60 до +125[...] до 5 .... Бескорпусные резисторы, конденсаторы и импульсные трансфор-маторы для ГИС и БГИС / Э. И. Семенов – Рыбинск : РАТИ, 1979. – 68 с. 9 Дульнев, Г. Н. Тепловые режимы электронной аппаратуры [Текст] : учеб. пособие для студентов высших технических заведе-ний / Г. Н. Дульнев, Н. Н. Тарновский – Л. : Энергия, 1971. 248 с. 10 Коледов, Л. А. Конструирование и технология микросхем.

Принципи-альная схема устройства приведена на рисунке 1.2. Габаритный чертеж резистора С2–12 приведен на рисунке 7.1 . Параметры элементов схемы приведены в таблицах 1.1 и 1.2. Общие требования к оформлению учебных докумен-тов.

Общие требования к оформлению учебных доку-ментов. При расчете будем использовать формулы, приведенные в [6]. Подставив данные, получим 1,215n 2,46. опт ...,1 Округлив полученное значении до ближайшего целого, получим n = 2. опт Рассчитаем длину контура меандра L = (a + b) n. (6.16) Подставив данные, получим L ...,1) 2 = 0,4 мм. Затем разрабатывается эскиз топологии .

1. Основные электрические параметры микросхемы 740УД1А представлены в таблице 2.2. 32 Таблица 2.2 – Электрические параметры микросхемы 740УД1А при номиналь-ном сопротивлении нагрузки 2 кОм Параметр Значение Напряжение источника питания, В, 10 % 15 Коэффициент усиления не менее 20000 не более 80000 Максимальное выходное напряжение, В, не менее 10,5Напряжение смещения нуля на входе, мВ 5 Входные токи, мкА, не более 0,7 Разность входных токов, мкА, не более 0,3 Максимальный выходной ток, мА 5 Ток потребления, мА 4,5 Максимальное входное напряжение, В 5 Микросхема 740УД1А выпускается в бескорпусном оформлении с гиб-кими выводами, герметизация компаундом
2. [...] и информатики Кафедра вычислительных систем КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ на тему Разработка функционального устройства в виде гибридной интегральной схемы Пояснительная записка Студент группы (Подпись, дата) Руководитель (Подпись, дата) Нормоконтролер (Подпись, дата) Содержание Введение …………………………………………………………... 3 1 Схемный анализ электронного устройства ..…………………. 4 2 Конструкторско-технологический анализ

ИМС Подставим значения в (10.5) и получим 42 P = 63 + 270 = 333 мВт. По габаритам корпуса (L, L, h), определим площадь наружной поверхно-12сти корпуса по формуле (10.6) S = 2 [L L + h (L + L)] размеры платы 24 20 мм, необходимо 13 выводов. При расчете будем использовать форму-лы, приведенные в [4]. Установка бескорпусных ком-понентов.

C Площадь S, занимаемая всеми активными навесными элементами А 2(2 микросхемы 740УД1А), мм S 2 S, (8.5) ИМСA 2S 2 1,45 1,45 4,205 мм найдем допустимую погрешность S по допформуле (4.9) S = С С C C. доп0tст Подставим значения в формулу (4.9) и получим S = 0,05 ...,021 – 0,01 = –0,081. доп Таким образом, получили S ...,0069n 2,6725. 0,05 0,01 Округляя до ближайшего большего целого, получаем n = 3 к недостаткам метода контактной маски относится: - низкая температурная устойчивость фоторезиста при температуре на-грева подложки выше 200 С (в этих случаях применяется косвенная контакт-ная маска); - трудность удаления фоторезистивной маски, если рабочая плёнка плотная и беспористая. 7 3 Выбор материалов пленок и расчет тонкопленочных резисторов В соответствии с заданием на курсовой проект расчет тонкопленочных резисторов и выбор материалов пленок будем производить с помощью про-граммы ТПР2007, [3]. ИМС Очевидно, что Pи Pвычисляются следующим образом: RИМС P = 4 0,1 + 2 10 + 2 0,3 + 2 20 + 2 1 = 63 мВт; R P = 2 135 = 270 мВт.

Конструирование [Текст]. – Введ. 1982–01–01. – 146 с. 14 СТП 1.01 – 2002 текстовые документы. [Текст]. – Введ. 2002–01–01. – Рыбинск : РГАТА, 2002. – 28 с. 15 СТП 1.02–2002. Рассчитаем ширину контура меандра lcp(6.17) B a. n Подставив данные, получим 1,215B ...,508 мм. 2 17 Учитывая, что при a = b, в изгибе К = 0,559, получим ф B` = B + 2 0,441 b = B + 0,882 b = 0,508 + 0,882 ...,596 мм r 37 2Площадь S, занимаемая всеми пленочными конденсаторами, мм C 6S S, (8.4) CCi i 1 2S 14,3175 2 2,247 2 2,149 2 37,427 мм.

Учитывая тот факт, что технологии с использованием пятиокиси тантала довольно дорогая, выби-раем материал с несколько меньшей удельной емкостью, но допускающий ис-пользование менее ресурсоемкой технологии – моноокись германия ГОСТ 19602–74 (б), при использовании которого суммарная площадь тонкоп-2леночных конденсаторов равна 21,5 мм. 20 Рисунок 4.2 – Зависимость суммарной площади конденсаторов S от удельной емкости С0 На рисунках 4.2 – 4.4 приведены эскизы конденсаторов, полученные с помощью программы ТРК2007. HH H Степень черноты поверхности корпуса = 0,9, тогда k = k( ) = k(0,9) = 1,0; –2k = k(t) = 1,09 – 0,45 10 t. tt cc Подставим данные в (10.8) и получим –2–2 = 12 0,85 1 ... (1,09 – 0,45 10 t) = 11,12 – 4,59 10 t. кcc Составим уравнение теплового баланса, используя формулы, изложенные в [10], с. 174 a Площадь S, занимаемая всеми пассивными навесными элементами П (два резистора С2–12–0,05–82 Ом 10 %, два конденсатора 2К53 22 30 В 1 мкФ±20 % , два конденсатора К53 22 16 В 1 мкФ±20 %), мм S 2 S 2 S 2 S, (8.6) R10C1C2П 2S 2 1,26 2 15,25 2 8,8 50,65 мм. Рисунок 7.1 – Габаритный чертеж резистора С2–12 34 7 Выбор навесных конденсаторов На емкость пленочных конденсаторов в тонкопленочной технологии на-кладывается технологическое ограничение: она должна быть не более 10000 пФ. Это связано с тем, что площадь конденсатора с емкостью, превы-шающей 10000 пФ, будет большой и неприемлемой для применения в ГИС. Емкость конденсаторов С1, С2, С3 и С4 составляет 1 мкФ, что значитель-но превышает емкость в 10000 пФ, следовательно, эти конденсаторы необхо-димо реализовать в виде навесных.

Тогда перегрев определяется по формуле υ = t – t, (10.4) кпк где t – температура платы, С; пt – температура корпуса, С. к Исходными данными для расчета являются величины: - P – мощность действующих в аппарате источников тепла, Вт; - L, L, h – габаритные размеры корпуса, м; 12- – степень черноты участвующих в теплообмене поверхностей; - t – температура среды, С; с- H – давление окружающего корпус[...]. ПКП 2Площадь S, занимаемая пленочными резисторами, мм R 10S S, (8.3) RRi i 1 2S 7,68 4 2,844 2 6,56 2 6,25 2 62,028 мм к1212 –3–3Для выбранного корпуса 1210.29–1 L = 39 10 м, L = 29 10 м, 12–3h = 5 10 м, отсюда ...–32S = 2 [39 10 29 ... (39 10 + 29 10)] = 2,942 10 м. В результате из графиков на рисунке 10.1 имеем: = (P) = (113,19) = 12 С; РкРк УД. КРк 44 –3k = k(S) = k(2,942 10) = 0,85; SS КS k = k(H) = k(760) = 1,0.

По [1], c. 9, применение ППИС ограничено двумя причинами: – производство ППИС целесообразно лишь в крупносерийном и массо-вом производстве, когда становятся экономически оправданными значительные затраты на подготовку производства (в основном на проектирование и изготов-ление фотошаблонов); – ограничения на параметры элементов и ИМС в целом (невысокая точ-ность диффузионных резисторов (±10 %) и отсутствие возможности их подгон-ки, невозможность получать конденсаторы больших емкостей, температурные ограничения, ограничения по мощности) таблица 1.1 – Параметры резисторов Позиционное Сопротивление, Мощность, мВт Погрешность, % обозначение кОм R1, R3 47 0,1 10 R2, R4 56 0,1 10 R5, R6 ... 10 R7, R8 27 0,3 5 R9, R12 4,7 20 10 R10, R11 0,082 1 10 Таблица 1.2– Параметры конденсаторов Позиционное Емкость Напряжение, В Погрешность, % обозначение С1, С3 1 мкФ 30 20 С2, С4 1 мкФ 15 20 С5, С6 1000 пФ 30 5 С7, С9 150 пФ 10 20 С8, С10 120 пФ 30 20 5 Рисунок 1.2 – Принципиальная схема компенсатора переходных помех 6 2 Конструкторско-технологический анализ. Длина секции подгонки, мм ll Σосн(6.18) l = , сnгде l – суммарная длина резистора, мм; вычисляется по формуле Rb minmaxl= + (n+1) l , (6.19) minρ min где R – минимальное сопротивление резистора, Ом; вычисляется по фор-minмуле (6.20); b – максимальная ширина основной части, мм; вычисляется по форму-maxле (6.21); – минимальное удельное поверхностное сопротивление, Ом/ ; вы- minчисляется по формуле (6.22) п 2Площадь S всех внутренних контактных площадок, мм ВКП 2S (0,8 1 ...,4) 8 2 ...,4) 2 4 6,08 мм, ВКП ...,4 мм – размер контактной площадки для присоединения одного вывода ИМС 740УД1А или одного вывода конденсатора К53 22; 0,8 1,0 мм – размер контактной площадки для присоединения одного вывода резистора С2–12. 38 2Площадь S всех периферийных контактных площадок, мм ПКП 2S 13[...],2 мм, ПКП ...,0 мм – размер периферийной контактной площадки.

Подставляя значения в формулу (8.2), получаем 2S 62,028 37,427 4,205 50,65 6,080 5,200 165,59 мм. эл Вычислим площадь платы по верхнему и нижнему значениям коэффици-ента запаса по формуле (8.1): 2S = 2 165,59 = 331,18 мм; 12S = 3 165,59 = 496,77 мм. 2 Исходя из стандартных типоразмеров, выбираем площадь платы 2480 мм (24 20). 39 9 Выбор корпуса микросхемы Выбор типоразмера корпуса определяется размером необходимой мон-тажной площадки для установки платы ГИС, высотой и числом ее выводов курсовое проектирование [Текст] : учеб. пособие для вузов / Л. А. Коледов, В. А. Волков, Н. Н. Докучаев и др. – М. : Высшая школа, 1984. – 231 с. 11 Справочник по электротехническим материалам [Текст] : В 3т. Т.2 / под ред. Ю. В. Корицкого и др. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 464 с. 12 Справочник по электротехническим материалам [Текст] : В 3т. Т.1 / под ред. Ю. В. Корицкого и др. – М. : Энергоатомиздат, 1986. – 368 с. 13 ОСТ4 Г0.010.220 – 81. C S C; осн. maxосн. .max0 max Cосн. maxS . осн. .maxC0max СНайдем по формуле 0 max С C 1 C . (4.16) 0 max00 CCВ предельном случае заменяем на осн. maxmax CmaxS (4.17) . осн. maxC0max СНайдем по формуле (4.16) 0max 2 С 118 1 0,1 129,8 пФ/мм. 0 max Теперь рассчитаем S по формуле (4.17) осн. mаx 28 10192 7,851S= мм. осн. mаx129,8 2Так как S> 5 мм, то нет необходимости учитывать краевой эффект. осн. mаx Теперь рассчитаем размеры верхней и нижней обкладок полная погрешность конденсатора С определяется формулой (4.7) С = С + S + C + C, 0tст где S – погрешность активной площади конденсатора; C – температурная погрешность, определяемая формулой t γC α(T 20)(4.8) , t где T – температура подложки, дающая наибольшую температурную по-грешность, С; T = -50 С. Подставляя эти значения в (4.8), получаем C 0,0003( 50 20) 0,021. t 25 Из всех приведенных погрешностей мы можем произвольно менять толь-γSко , воздействуя на площадь .

Смотрите так же :

1. аудит финансовой отчетности на примере
2. факторы экономического роста
3. бухгалтерский учет и анализ расчетов по оплате труда