Курсовая работа: Розробка стабілізатора напруги на базі інформаційних технологій схемотехнічного проектування
Спочатку
визначаємо мінімальну ширину резистора, використовуючи умову:
, (2.8)
де
-
мінімальне значення ширини резистора, обумовлене технологічними можливостями
виготовлення;
- мінімальне
значення ширини резистора, що забезпечує задану точність виготовлення; - мінімальне
значення ширини резистора, що забезпечує задану потужність розсіювання.
Мінімальне
значення ширини резистора знаходимо за
формулою:
(2.9)
де , - похибки ширини і
довжини, що залежать від методу виготовлення.
Мінімальне
значення ширини резистора розраховуємо за формулою:
(2.10)
За
ширину резистора приймаємо найближче до значення,
кратне кроку координатної сітки, прийнятому для креслення топології з
урахуванням масштабу. Для тонкоплівкової технології крок координатної сітки
звичайно становить 1 або 0,5 мм (у даному випадку, якщо крок 1 мм, масштаб 20:1, то округлення роблимо до розміру, кратного 0,05 мм).
Розрахункову
довжину резистора визначаємо за формулою:
(2.11)
За
довжину резистора
приймаємо найближче до більше ціле значення, кратне
кроку координатної сітки, прийнятому для креслення топології з урахуванням
масштабу.
Визначаємо
повну довжину резистора з урахуванням перекриття контактних площадок. Для
резистора, виготовленого масковим методом, вона буде дорівнювати:
,
(2.12)
де
- розмір
перекриття резистивної плівки контактною площадкою.
Потім визначаємо площу, яку займає
резистор на підкладці.
(2.13)
Результати
розрахунків:
Таблиця
2.8
|
, м
|
|
|
|
|
|
, м2
|
, мм2
|
R1 |
0,0001 |
0,000135501 |
0,001402 |
0,00145 |
0,002175 |
0,002375 |
3,4438E-06 |
3,44375 |
R2 |
0,0001 |
0,000162602 |
0,000592 |
0,0006 |
0,0006 |
0,0008 |
0,00000048 |
0,48 |
R3 |
0,0001 |
0,000162602 |
0,000187 |
0,0002 |
0,0002 |
0,0004 |
0,00000008 |
0,08 |
Для перевірки знаходимо
дійсну питому потужність і похибку резистора. Резистор спроектований
задовільно, якщо:
-
питома потужність розсіювання не перевищує припустиме значення :
; (2.14)
-
похибка коефіцієнта форми не перевищує припустиме значення:
;
(2.15)
-
сумарна похибка не перевищує допуск:
(2.16)
Розрахунки на основі вищевказаних формул проведені в
електронній таблиці Excel та перевірені за допомогою програми, написаної на
мові Borland C++ 5.02, роздруківка якої наведена у додатку 3.
Площу плати, необхідну для розміщення усіх елементів IС визначають, виходячи з того, що
корисна площа плати, що займається елементами, компонентами і контактними
площадками, дещо менша її загальної площі, що обумовлено технологічними
вимогами й обмеженнями. З цією метою приймають коефіцієнт використання плата Кs, значення якого в залежності від
складності схеми і засобу її виготовлення складає 2...3.
Загальна площа плати:
(2.17)
де - кількість плівкових резисторів;
, - площа i-го резистора;
- кількість
навісних транзисторів;
- площа i-го транзистора;
- кількість контактних площадок під виводи корпусу;
- площа контактної площадки;
- кількість контактних площадок під
виводи навісних елементів;
- площа контактної площадки.
Отримали
Sпідк=26,5 мм2
Розраховану площу плати заокруглюють до площі, найближчої з
рекомендованого ряду, що дозволяє орієнтовно визначити конструктивні ознаки
корпуса ІС, за якими вибирають типорозмір придатного корпуса з числа
нормалізованих.
Довжина l=6мм, ширина b=5 мм, типорозмір підложки – 11.
Обираємо корпус «Тропа».
Топологічне та збиральне креслення наведені у додатку
4.
2.2 Визначення параметрів паразитних
елементів ГІС
У
розробленій топології є місця, котрі представляють собою паразитні елементи.
Ескіз топології наведений на рисунку 1.
Для
розрахунку паразитних ємностей використовуємо формулу:
(2.11)
Де
b - довжина провідників, w – відстань між провідниками, h – товщина підложки, t – товщина провідників (мм), .
Згідно
топології паразитні ємності будуть між виводами 1 і 2, 2 і 3 та 3 і 4, а також
між виводами 7 і 8 та 8 і 9.
Розрахунок
паразитних ємностей проводимо в програмі Microsoft Excel, записавши необхідні розрахунки.
Виводи
1 і 2 та 6 мають значну відстань паралельного проходження всередині мікросхеми.
Для
паразитних індуктивностей використовуємо формулу
(2.12)
Початкові
дані для розрахунку та результати зведені до таблиць 2.9 та 2.10.
Таблиця
2.9
|
Довжина
провідників, мм |
Відстань
між провідниками, мм |
Ємність,
пФ |
Виводи 1 2 |
3,175 |
0,2 |
0,780344 |
Виводи 2 3 |
0,2 |
0,75 |
8,738025 |
Виводи 3 4 |
1,4 |
0,575 |
7,54662 |
Виводи 7 8 |
0,2 |
0,75 |
8,738025 |
Виводи 8 9 |
0,2 |
0,75 |
8,738025 |
Таблиця
2.10
|
Довжина провідників,
мм |
Індуктивність, нГ |
L1 |
3,8675 |
0,693372 |
L2 |
3,1755 |
0,711979 |
L3 |
3,2675 |
0,708133 |
Програма
розрахунку паразитних параметрів знаходиться у додатку 4.
Товщина
підкладки h=0,5мм, товщина доріжок t=0.01мм.
3 Аналіз впливу паразитних елементів
і забезпечення функціональних властивостей ЗЕМ на базі СхСАПР
Визначені
паразитні ємності вводимо до схеми ЗЕМ. Проводимо аналіз схеми у статичному
режимі. Для його проведення необхідно провести моделювання схеми при трьох
температурах: -60 ۫ , 25 ۫ , 60 ۫.
Також
проводимо аналіз ЗЕМ з паразитними елементами у часовій області.
Схема
з паразитними елементами, показники напруги та струму в схемах, а також аналіз
схеми у часовій області зображені у додатку 5.
В
цьому підрозділі проводимо порівняльний аналіз функціональних властивостей ЗЕМ
з паразитними параметрами та без них у статичному режимі та у часовій області.
Таким чином можемо зробити висновок про вплив паразитних елементів на роботу
ЗЕМ і ефективність його конструкторської реалізації у формі ГІС.
Як
ми виявили, паразитні параметри майже не впливають на роботу ЗЕМ. Це видно з
статичних та часових характеристик які знаходяться а додатках 1, 2, 5.
Висновки
Виконавши
курсову роботу розробили принципову схему ЗЕМ, промоделювали її в системі OrCad 9.2. Визначили параметри схеми у
статичному режимі та у часовій області. Розробили топологію гібридної
інтегральної схеми. Виконали розрахунки паразитних елементів ГІС, визначили їх
вплив на робрту схеми у статичному та динамічному режимі.
|