Микросборка фильтра верхних частот (стр. 2 из 5)
Резисторы являются самыми распространёнными элементами гибридных интегральных микросхем. Плёночные резисторы формируются на диэлектрической подложке в виде резистивных полос различной конфигурации, заканчивающихся низкоомными контактными переходами и выводами. В гибридных интегральных микросхемах используются тонкоплёночные (d
2 мкм) и толстоплёночные (d 
2мкм) резисторы различной конфигурации с простой прямолинейной и сложной формой.Наиболее распространённой является конструкция резисторов прямолинейной формы рис.3.3а, как наиболее простая в конструктивном и технологическом решении. Прямолинейная форма обеспечивает большую чёткость контура, высокую механическую жёсткость масок, более простую топологию, поэтому лучше отдавать предпочтение этому типу резисторов. Если расчётная длина резистора оказывается большой и не может быть размещена на подложке в одну линию, то его выполняют сложной формы в виде меандра рис.3.3б . Резисторы типа «меандр» применяют для получения высокоомных резисторов. Для изготовления низкоомных сопротивлений, применяют резисторы типа квадрат рис.3.3в.
рис.3.3
Материалы, применяемые для изготовления плёночных резисторов должны обеспечивать возможность получения широкого диапазона стабильных во времени сопротивлений, коррозийной стойкостью, адгезии, технологичности. Для изготовления плёночных резисторов используют разные материалы: чистые металлы и сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением, а также специальные резистивные материалы – керметы, которые состоят из частиц металла и диэлектрика. При выборе материала резистивной плёнки рекомендуется исходить из того, что все резисторы, расположенные на одной плате, составляли один слой и имели одинаковое удельное сопротивление.
Сопоставляя физические свойства плёнок с техническими требованиями к параметрам резистора, выбирают подходящий материал. При этом руководствуются следующими соображениями: необходимо, чтобы резистор занимал, возможно, меньшую площадь, а развиваемая в нем температура не должна нарушать стабильность параметров, ускорять процессы старения. По возможности стараются применить более толстые пленки, т.к. у очень тонких ухудшается стабильность сопротивления.
Резисторы
В гибридных интегральных микросхемах широко применяются тонкопленочные резисторы. Сопоставляя физические свойства пленок с техническими требованиями к параметрам резистора, выбирают подходящий материал. При этом руководствуются следующими соображениями: необходимо, чтобы резистор занимал возможно меньшую площадь, а развиваемая в нем температура не должна нарушать стабильность параметров, ускорять процессы старения, выводить величину сопротивления за рамки допуска. По возможности стараются применить более толстые пленки, т.к. у очень тонких ухудшается стабильность сопротивления.
Из сказанных выше соображений выбираем сплав РС-3710, у которого имеются следующие характеристики: диапазон сопротивлений 10…20000 Ом, Удельное сопротивление 100…2000 Ом/, Удельная мощность 20 мВт/мм2, ТКС Mar = 3.5*10-4, dar = 1.5*10-4, коэффициент старения MКСТ = 2*10-6 ч-1, dКСТ = 0.1*10-6.
Так же имеются конструкционные и технологические ограничения: минимальная длинна резистора l0 = 0.1 мм, минимальная ширина резистора b0 = 0.05 мм, минимальная длинна контактного перехода lк = 0.1 мм, минимальное расстояние между краями перекрывающих друг друга пленочных элементов h = 0.05 мм.
Для дальнейшего расчета резисторов необходимо знать их рассеиваемую мощность. Для этого все элементы в схеме, кроме резисторов заменим эквивалентами данных элементов, кроме диодов, учитывая их внутреннее сопротивление их PN – перехода, т.е. электрическая схема после замены элементов будет выглядеть следующим образом Рис 4.1:
а) б)
в)Рис. 4.1
Для расчета токов будем использовать схему, изображенную на рис. 4.1в. Расчет будем вести по законам Кирхгофа.
Необходимые для расчета номиналы
R4=3,6 кОм, R3,8=197 Ом , R5=1,2 кОм, U2=12,6B, U1=-6,3B, допустимое относительное отклонение сопротивления от номинального значения для всех резисторов составляет 
.Для дальнейшего расчета мощности можно воспользоваться следующей формулой:
(1)а для расчета токов в цепи воспользуемся законами Кирхгофа:
(2)Решая систему (2) определим токи в цепи:
Далее перейдем к рис. 4.1а:напряжение на R3,8=6,107В, используя закон Ома
найдем токи I8 и I3:I8=0,025A
I3=0,001A
Далее определим мощность резисторов R5, R4, R3 и R8 в отдельности, для этого воспользуемся формулой (1):
Для резистора R5:
Вт.Для резистора R4:
Вт.Для резистора R3:
Вт.Для резистора R8:
Вт.Для остальных резисторов, не вошедших в упрощенную схему, мощность будем определять по минимальному току I3:
Для резистора R2, 6,7:
Вт.Для резистора R1:
Вт.Дальнейший расчет резисторов будем проводить в соответствии с [1].
Приведем конструктивный расчет R4:
Зададимся коэффициентом влияния a = 0,014 и вычислим коэффициенты влияния:
; 
; 
; 
.Определим среднее значение и половины полей рассеяния относительной погрешности сопротивления, вызванной изменением температуры по следующим формулам:
; 
(3)где
- среднее значение температурного коэффициента сопротивления резистивной пленки. 
, 
- верхняя и нижняя предельные температуры окружающей среды. 
; 
(4) 
; 
(5)Таким образом, подставляя исходные данные в формулы (3) – (5) получаем следующее:
; 
; 
; 
; 
Определим среднее значение и половину поля рассевания относительной погрешности сопротивления, вызванное старением резистивного материала по формулам:
(6) 
(7)где
- среднее значение коэффициента старения резистивной пленки сопротивления. 
- половина поля рассеяния коэффициента старения сопротивления резистивной пленки. 
; 
(8) 
; 
(9)