Разработка ГИС частного применения. Ждущий Мультивибратор

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

Национальный  Исследовательский Университет

МАИ

Кафедра 307

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка  к курсовой работе

  Разработка  ГИС частного применения.

Ждущий Мультивибратор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       Выполнил: студент группы 03-401:                    Котенёв С.В.

 Проверил профессор кафедры  307:    

                Сокольский М. Л.

 

 

 

Москва.

2013 г.

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

 

Описание объекта                                                                       стр. 3 Техническое задание                                                                  стр. 3                                                                               Анализ электрической  схемы                                                    стр. 4 Расчет пленочных резисторов                                                   стр.4 Выбор навесных элементов                                                     стр. 12 Выбор корпуса и подложки                                                      стр. 14 Технологический процесс изготовления ГИС                        стр. 15 Список использованных источников                                       стр. 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) Описание объекта.

 

Мультивибратор — релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами. Термин предложен голландским физиком ван дер Полем, так как в спектре колебаний мультивибратора присутствует множество гармоник — в отличие от генератора синусоидальных колебаний («моновибратора»).

Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной  формы, представляющий собой двухкаскадный  резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью. В электронной технике используются самые различные варианты схем мультивибраторов, которые различаются между собой по типу используемых элементов (ламповые, транзисторные, тиристорные, микроэлектронные и так далее), режиму работы (автоколебательный, ждущие синхронизации), видам связи между усилительными элементами, способам регулировки длительности и частоты генерируемых импульсов и так далее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)Техническое задание

 

Разработать гибридную  интегральную микросхему частного применения, соответствующую общим техническим требованиям и удовлетворяющую следующим условиям:

- повышенная предельная  температура +85⁰ С

- интервал рабочих  температур -20⁰ С ... +50⁰ С;

- время работы 20000 часов;

- вибрация с частотой 5 - 200 Гц, минимальное ускорение 4 g;

- линейное ускорение  до 15 g.

 

Исходные данные для  проектирования.

1. Технологический процесс разработать для серийного производства с объемом выпуска - 20000 штук.
2. Конструкцию микросхемы выполнить в соответствии с принципиальной электрической схемой с применением толстопленочной технологии в одном корпусе.
3. Значения параметров.

 

Позиционное обозначение	Наименование	Количество	Примечание
	Резисторы
R1, R3 R2 R4 R5 R6	10 кОм 10% 3 кОм 10% 91 Ом 20% 4,7 кОм 20% 9,4 кОм 10%	2 1 1 1 1	Р = 0,4 мВт Р = 5 мВт Р = 0,03 мВт Р = 2,2 мВт Р = 3 мВт
	Конденсаторы
С1 С2	140 nФ 10% 30nФ 10%	1 1	Up = 10 B Up = 10 B
	Транзисторы
VT1, VT2 VD1	КТ 354 Диод 2Д 104 А	2 1	P = 10 мВт P=  8 мВт

 

Напряжение источника  питания 5 В 10%.

Амплитуда запускающего сигнала не менее 2 В.

Выходные напряжения: U max = 3,5 B, U min = 0,1 B.

 

 

 

 

 

 

 

 

3)Анализ электрической схемы.

 

Данная схема представляет собой ждущий мультивибратор, служащий для получения импульсов заданной длительности после запуска. Запуск обычно осуществляется фронтом или перепадом напряжения определенной амплитуды и полярности.

Так как данная схема  является маломощной (напряжение источника  питания 5 В), то при выборе материала  подложки не предъявляется высоких  требований к коэффициенту теплоотводности материала.

Требования к точности изготовления элементов невысокие  и только для резистора R6 они несколько  выше.

В качестве материала  подложки выберем ситалл СТ 50-1.

 

 

 

 

 

 

4) Расчет пленочных резисторов.

 

Так как диапазон значений сопротивлений резисторов велик, то разделим резисторы на 3 группы.

1) Резисторы 

 

Из таблицы  характеристик материалов тонкоплёночных резисторов выберем материал ПР – 6К.

 

           По полученному значению выбираем в качестве материала резистивной пленки ПР – 1К со следующими параметрами:

- удельное поверхностное  сопротивление резистивной пленки S_опт= 10000 Ом/_;

- диапазон номинальных  значений сопротивлений 1000 ... 10 Ом;

- допустимая удельная  мощность рассеивания Р₀ = 3 Вт/см²;

- температурный коэффициент  сопротивления  .

 

2) Резисторы 

 

Из таблицы  характеристик материалов тонкоплёночных резисторов выберем материал ПР – 3К

 

           По полученному значению выбираем  в качестве материала резистивной пленки ПР – 3К со следующими параметрами:

- удельное поверхностное  сопротивление резистивной пленки S_опт= 3000 Ом/_;

- диапазон номинальных  значений сопротивлений 1000 ... 10 Ом;

- допустимая удельная  мощность рассеивания Р₀ = 3 Вт/см²;

- температурный коэффициент сопротивления .

 

2) Резисторы 

Из таблицы  характеристик материалов тонкоплёночных резисторов выберем материал ПР – 100

 

              По полученному значению выбираем в качестве материала резистивной пленки ПР – 3К со следующими параметрами:

- удельное поверхностное  сопротивление резистивной пленки S_опт= 100 Ом/_;

- диапазон номинальных значений  сопротивлений 1000 ... 10 Ом;

- допустимая удельная мощность  рассеивания Р₀ = 3 Вт/см²;

- температурный коэффициент сопротивления .

 

Выбор материала резистивной пленки влияет на необходимую точность воспроизведения  номинала. Суммарная относительная  погрешность изготовления резистра:

 

где

_окф - относительная погрешность коэффициента формы;

- относительная погрешность  воспроизведения удельного поверхностного  сопротивления квадрата пленки;

- относительная температурная  погрешность;

- относительная погрешность,  обусловленная старением пленки;

- относительная погрешность  от переходного контактного сопротивления.

 

 

Рассчитаем температурную  погрешность:

 

Значения остальных погрешностей для серийного производства:

 

       - примем 

     - примем 

- примем 

 

Тогда погрешность коэффициента формы для резисторов 10% точности:

 

 

для резисторов 20% точности:

 

_окф = 20% - 1% - 2.4% - 1% - 1% = 14.6%

 

 

                      Форму резистора выбирают на основе определения коэффициента формы:

 

 

Для R1 и R3:

 

для R2:

 

для R4:

 

для R5:

 

для R6:

 

Поскольку все резисторы  имеют прямоугольную форму 0,1<Кфi<10, Выбираем метод толстоплёночной технологии.

- погрешность изготовления  ширины и длины резистора  мм;

- минимальная ширина  резистора  _техн = 0,8 мм;

- минимальная длина  резистора l_техн = 0,8 мм;

- минимальное допустимое расстояние между пленочными элементами, расположенными в одном слое

Расчёт  резисторов :

Так как  , то расчёт начинается с расчёта ширины резисторов.

 

Минимальная ширина резисторов, при которой обеспечивается заданная мощность:

Следовательно ширина резисторов .

Рассчитаем длину резисторов:

.

Найдём полную длину напыляемого слоя резисторов:

Рассчитаем площадь занимаемую одним резистором:

Резистор спроектирован  удовлетворительно, если:

1) Удельная мощность  рассеивания  не превышает допустимую , заданную в техническом задании:

2) Погрешность коэффициента  формы  не превышает допустимую.

3)  Суммарная погрешность  не превышает допуск

 

Все 3 требования выполняются, следовательно резисторы спроектированы удовлетворительно.

 

Расчёт  резистора :

Так как  , то расчёт начинается с расчёта длины резистора.

 

Так как  , то расчёт начинается с расчёта длины резистора.

 

 

Следовательно, длина резистора .

 

Расчетная ширина определяется по формуле:

Найдём полную длину  напыляемого слоя резистора:

Рассчитаем площадь  занимаемую резистором:

Резистор спроектирован  удовлетворительно, если:

1) Удельная мощность  рассеивания  не превышает допустимую , заданную в техническом задании:

2) Погрешность коэффициента формы не превышает допустимую.

3)  Суммарная погрешность  не превышает допуск

 

Все 3 требования выполняются, следовательно, резистор спроектирован удовлетворительно.

Расчёт  резистора  :

Так как  , то расчёт начинается с расчёта длины резистора.

 

 

Следовательно, длина резистора .

 

Расчетная ширина определяется по формуле :

Найдём полную длину  напыляемого слоя резистора:

Рассчитаем площадь  занимаемую резистором:

Резистор спроектирован  удовлетворительно, если:

1) Удельная мощность  рассеивания  не превышает допустимую , заданную в техническом задании:

2) Погрешность коэффициента  формы не превышает допустимую.