3.4 Расчет корректирующей ёмкости с1

Т.к. УПТ не имеет разделительных емкостей, то расчетом его коэффициента частотных искажений на нижней частоте f_н= 0 Гц можно пренебречь. По заданию в области верхней частоты спектра сигнала f_в=100кГц необходимо обеспечить «завал» АЧХ, для чего коэффициент частотных искажений на данной частоте должен составить M_в=1,6 дБ.

Для реализации данной формы АЧХ в схеме предусмотрена корректирующий конденсатор С1.

Определяем влияние биполярных транзисторов на АЧХ в заданном диапазоне частот. Для этого по паспортным параметрам выбранных транзисторов следует определить предельную частоту.

Определяюуровень снижения |h_21Э|

Определяю относительный коэффициент частотных искажений за счет биполярных транзисторов

Определяю во сколько раз надо снизить коэффициент усиления на верхней граничной частоте за счет корректирующегоконденсатора:

Переведем М_В=2,8 дБ в разы (К) по формуле М_В=20lgК

Величина ёмкости корректирующего конденсатора равна

Где

3.5 Расчёт ачх

Учитываю влияния ёмкости корректирующего конденсатора

Учитываю влияния собственных емкостей биполярных транзисторов

Результирующий коэффициент частотных искажений

Вычисляем обратную величину.

F, кГц	рад/с	М св	М бт	М в	Y
0	0	1	1	1	1
1000	6283185	2.0337	1.01121	2.0565	0.48626
2000	12566371	2.69664	1.04412	2.81561	0.35516
3000	18849556	3.22611	1.09677	3.53831	0.28262
4000	25132741	3.68018	1.1665	4.29293	0.23294
5000	31415927	4.08408	1.25045	5.10694	0.19581
6000	37699112	4.45147	1.34597	5.99153	0.1669
7000	43982297	4.79078	1.45076	6.95028	0.14388
8000	50265482	5.10759	1.56297	7.98303	0.12527
9000	56548668	5.40587	1.68112	9.0879	0.11004
10000	62831853	5.68853	1.80403	10.26225	0.09744

4 Разработка интегральной микросхемы

Расчет мощности резисторов

Токи через резисторы определены выше. Определяю мощности рассеяния резисторов по формуле P=I²·R и результаты заношу в таблицу:

Резистор	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8
Ri, кОм	2,3	2,3	0,515	19,34	12,44	1,623	1,81	0,333
IRi, мА	1,3	1,3	2,6	0,206	0,188	1,05	0,961	18
Р, мВт	3,887	3,887	3,481	0,82	0,439	1,79	1,671	107,892

Размер и конфигурация пленочных резисторов находятся по заданным номиналам резисторов R_i, удельному поверхностному сопротивлению пленки R_s, выбранному из таблицы 2, и мощности, рассеиваемой на резисторе.

Для определения размеров резисторов нахожу их коэффициент формы

К_фi= R_i/R_s

Для примера выбирая материал нитрид тантала с удельным поверхностным сопротивлением R_S=1000 Ом/квадрат.

Результаты заношу в таблицу 3.

Расчет длины резистора провожу по формуле

Характеристика материалов пленочных резисторов

Предпоследняя цифра номера студенческого билета	Материал	RS, Ом/квадр.	Р0, мВт/мм2
0	Нитрид тантала	1000	30

Ширина резистора определяется как:

b_i=l_i/K_Фi

Результаты расчетов заношу в первую строку таблицы.

Рассчитываю размеры резисторов R1=R2=2,3 кОм:

K_ф(R) = R/R_s = 2300/1000 = 2,3

Выбирая значения ширины резисторов из минимально рекомендуемых значений b= 0,5 мм, рассчитываю длину резисторов

l = K_ф(R)*b = 2,3*0,5 = 1,15 мм

Рассчитываю размер резистора R3 = 515 Ом:

K_ф(R) = R/R_s = 515/1000 = 0,515

Выбирая значения ширины резистора b= 1 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 0,515*1 = 0,515 мм

Рассчитываю размер резистора R4 = 19,34 кОм:

K_ф(R) = R/R_s = 19340/1000 = 19,35

Выбирая значения ширины резистора b= 0.25 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 19,34*0,25 = 4,835 мм

Рассчитываю размер резистора R5 = 12,44 кОм:

K_ф(R) = R/R_s = 12440/1000 = 12,45

Выбирая значения ширины резистора b= 0,25 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 12,44*0,25 = 3,1 мм

Рассчитываю размер резистора R6 = 1623 Ом:

K_ф(R) = R/R_s = 1623/1000 = 1,623

Выбирая значения ширины резистора b= 0,5 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 1,623*1 = 0,8115 мм

Рассчитываю размер резистора R7 = 1810 Ом:

K_ф(R) = R/R_s = 1810/1000 = 1,81

Выбирая значения ширины резистора b= 0,5 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 1,81*0,5 = 0,905 мм

Рассчитываю размер резистора R8 = 333 Ом:

K_ф(R) = R/R_s = 333/1000 = 0,333

Выбирая значения ширины резистора b= 4,5 мм, рассчитываю длину резистора

l = K_ф(R)*b = 0,333*4,5 = 1,5 мм

Размеры пленочных резисторов

Резистор

R1

R2

R3

Параметр

KФ1

l1, мм

b1, мм

KФ2

l2, мм

b2, мм

KФ3

l3, мм

b3, мм

Оконча-тельное значение

2,3

1,15

0,5

2,3

1,15

0,5

0,515

0,515

1

Резистор

R4

R5

R6

Параметр

KФ4

l4, мм

b4, мм

KФ5

l5, мм

b5, мм

KФ6

l6, мм

b6, мм

Оконча-тельное значение

19,44

4,835

0,25

12,44

3,1

0,25

1,621

0,8115

0,5

Резистор

R7

R8

Параметр

KФ7

l7, мм

b7, мм

KФ8

l8, мм

b8, мм

Оконча-тельное значение

1,81

0,905

0,5

0,333

1,5

4,5

Определяю площадь, занимаемую резисторами:

S_R= S_{R 1}+ S_R2 + S_R3 + S_R4 + S_R5+S_R6+S_R7+S_R8=0,575+0,575+0,515+1,208+

+0,777+0,405+0,452+6,75= 11,257 мм²

Площадь конденсатора определяется как S_C=C/C₀

где С₀ – удельная ёмкость, которая зависит от материала диэлектрика.

В курсовой работе будет использоваться материал моноокись

германия с удельной емкостью 100 пФ/мм².

S_c= 217*10^-12/100*10^-12 = 2,17 мм²

Площадь, занимаемая навесными элементами схемы, равна

S=S_VT1+S_VT2+S_VT3+S_VT4+S_VT5+S_VT6+S_VD1=2,25+2,25+2,25+0.49+0.49+0.49+4.84 = 13,06 мм²

Общая площадь, занимаемая пленочными резисторами, конденсатором и навесными элементами, равна 26,5 мм².

Учитывая площадь соединений, промежутки между элементами ИМС и расстояние от края подложки, следует увеличить суммарную площадь подложки в 4-5 раз, т. е. её площадь должна составить не менее 135 мм². Из таблицы выбираем подложку с размерами 20х16 мм.

Таблица 8 - Рекомендуемые размеры подложек для гибридных ИМС.

Длина, мм	30	30	30	24	20	16	12	10
Ширина, мм	24	16	12	20	16	10	10	10

Составляю топологический чертеж ИМС, размещая рассчитанные элементы на поле подложки.

Масштаб 1:100