Разработка конструкции и технологии микроэлектронного варианта формирователя опорной частоты 10 МГц (стр. 1 из 5)

Московский Авиационный Институт

Государственный Технический Университет

Курсовая работа

по курсу Основы конструирования и технологии производства РЭС

Разработка конструкции и технологии микроэлектронного варианта формирователя опорной частоты 10 МГц

Выполнил:

студент группы Р-402

vanish588

Консультант:

Чермошенский В.В.

1. Разработка конструкции МСБ

1.1 Анализ электрической схемы МСБ

Проектируемая схема формирователя опорной частоты в микроэлектронном исполнении, предназначена для использования в различных связных, телевизионных, навигационных комплексах.

Схема питается от системы, в которую устанавливается.

В схему формирователя включен кварцевый генератор с цепью обвязки. Схема имеет два идентичных выхода, для возможности подключения к ней двух потребителей опорной частоты, как правило, это приёмник и вычислительная плата.

При подключении питания необходимо соблюдать полярность.

Для питания МСБ необходимо напряжение 5 В, которое используется для питания кварцевого генератора, и питания транзисторов в выходной цепи.

В схеме используются высокочастотные транзисторы, включенные по схеме с общим коллектором (эммитерный повторитель), для того чтобы развязать по сопротивлениям выход схемы и сопротивление нагрузки кварцевого генератора.

Исходя из номиналов резисторов, целесообразно выполнить резисторы R1, R2 и R3, R4, R9, R10 навесными элементами SMD. Это позволит применять один резистивный материал для выполнения остальных резисторов, т.е. применять массовое производство плат.

Номиналы конденсаторов больше номиналов конденсаторов выполняемых в тонкоплёночном виде, поэтому конденсаторы тоже применим навесные SMD чипы, ниже подтвердим выбор расчётом.

Высокочастотные транзисторы выполняются в корпусном варианте, т. к. бескорпусные аналогичные транзисторы имеют более высокий коэффициент шумов и более высокую нестабильность частотных характеристик.

Кварцевый генератор имеет свой собственный корпус и устанавливается в корпус микросборки. Генератор имеет керамический SMD корпус 3,2 x 5 мм. Применение корпусного генератора обусловлено более высокой стабильностью выходной частоты. Условия эксплуатации генератора удовлетворяют техническому заданию.

1.2 Расчёт режимов работы схемных элементов по постоянному току

Расчёт схемы по постоянному току электрических режимов цепей и схемных элементов производится для определения максимально возможной мощности, рассеиваемой элементами схемы. Расчёт по известным номинальным значениям параметров элементов ведётся для «наихудшего случая». С этой целью исходная электрическая схема преобразовывается в эквивалентную, содержащую такое соединение схемных элементов с источником питания, при котором в цепях действуют максимальные токи(напряжения).

Рис.1 Эквивалентная схема МСБ для определения рассеиваемой мощности

Рис.2 Расчётные результаты из среды MicroCAP 9

Мощность рассеиваемая резисторами, равна сумме мощностей, рассеиваемых каждым резистором:

Корпусной транзистор AT-1433 (http://www.chipfind.ru):

- напряжение пробоя коллектора, эммитера

- максимально допустимый ток коллектора

- максимально допустимой мощностью рассеяния

- статический коэффициент передачи тока

Рис.2 Корпусной транзистор AT-41533

Кварцевый генератор ГК-CPPL-T5-A7BR-10М-PD (www.bmgplus.ru):

- потребляемый ток

- с потребляемой мощность

Рис.3 Корпусной кварцевый генератор ГК-CPPL-Т5-A7BR-10М-PD

Получается, полная рассеиваемая мощность МСБ будет вычисляться как сумма рассеиваемых мощностей на каждом элементе:

1.3 Выбор и обоснование элементной базы МСБ. Расчёт тонкопленочных элементов платы МСБ

Расчёт тонкоплёночных резисторов

Найдём оптимальное значение сопротивления квадрата резистивной пленки

Расчёт резистора R1:

Номинальное сопротивление резистора

; пределы допустимого в условиях эксплуатации изменения сопротивления резистора относительно номинала при фотолитографическом методе изготовления ; рассеиваемая мощность , максимальная положительная температура по ТЗ , время наработки на резистора .

Выбираем резистивный материал (Л1, табл 2.1) – сплав Кермет К50-С, имеющий величину сопротивления на квадрат резистивной плёнки

, удельную мощность рассеяния , температурный коэффициент сопротивления (ТКС) .

Коэффициент формы

. Фотолитографией возможно изготовление резисторов с коэффициентом формы . Получившийся коэффициент формы очень мал, поэтому получается нецелесообразно использовать резисторы в тонкоплёночном исполнении. Аналогичные результаты были получены для резисторов R2, R3, R4, R9, R10. Данные резисторы заменим навесными SMD чипами в корпусе 0603.

Расчёт резистора R5:

Номинальное сопротивление резистора

; пределы допустимого в условиях эксплуатации изменения сопротивления резистора относительно номинала при фотолитографическом методе изготовления ; рассеиваемая мощность , максимальная положительная температура по ТЗ , время наработки на резистора .

Выбираем резистивный материал (Л1, табл 2.1) – сплав Кермет К50-С, имеющий величину сопротивления на квадрат резистивной плёнки

, удельную мощность рассеяния , температурный коэффициент сопротивления (ТКС) .

Коэффициент формы

. Фотолитографией возможно изготовление резисторов с коэффициентом формы . В случае селективного травления проводящего и резистивного слоёв, контактные площадки выполняются без припуска на совмещение слоёв (Л1, Рис.2.1.а).

Относительная погрешность сопротивления за счёт влияния температуры эксплуатации

. Так как МСБ перегревается также за счёт «внутренних» тепловыделений увеличим в 1,1 раза, получим . Относительная погрешность сопротивления за счёт старения . Относительная погрешность сопротивления за счёт переходного сопротивления между резистивным слоем и контактной площадкой принимается равной . Относительная погрешность обеспечения величины :