Расчет и проектирование в тонкопленочном исполнении усилителя

Схема усилителя мощности.

Эта схема представляет собой усилитель мощности на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОЭ. Переходной конденсатор C1 пропускает во входную цепь переменную составляющую напряжения источника сигнала и не пропускает постоянную составляющую. Блокирующий конденсатор C2 шунтирует резистор R4 по переменному току, исключая тем самым отрицательную обратную связь по переменным составляющим. Отсутствие конденсатора C2 привело бы к уменьшению усиления каскада. В области низших частот на работу усилителя оказывают влияние переходной и блокирующий конденсаторы, в области высших частот – частотная зависимость коэффициента тока базы, коллекторная емкость и емкость нагрузки.

Описание элементов.

Резисторы:                                                                                                         

Конденсаторы:                                                                                                 

Выбор метода изготовления тонкопленочной ГИМС.

Исходя из данных видно, что погрешность изготовления резисторов и конденсаторов не более 10%. Для изготовления схемы усилителя мощности выбираем метод фотолитографии, т. к. этот метод дает более высокую точность изготовления ГИМС и более высокий процент выхода годных изделий при серийном и крупносерийном производстве.

Расчет конденсаторов.

1.     Выбор материала диэлектрика.

     Выбор материала диэлектрика производят по таблице 3, исходя из

     исходных данных.

     Для C1 – электровакуумное стекло C 41 - 1.

     Для C2 – электровакуумное стекло C 41 - 1.

     Материалом обкладок для этих конденсаторов будет Al.

2.     Определение уточненной толщины диэлектрика.

     d=0,0885*e/Co

     d=0,02301 мм

3.     Определение площади перекрытия обкладок конденсаторов.

     S=C/Co*Кз

     SС1=20 мм*мм

     SС2=550 мм*мм

4.     Определение размеров обкладок конденсаторов.

     Размеры верхних обкладок конденсаторов будут равны:

                          __

     lв.о.= bв.о.=Ö S

     lв.о.С1= bв.о.С1=4,472 мм

     lв.о.С2= bв.о.С2=23,452 мм

     Размеры нижних обкладок конденсаторов, с учетом допусков на  

     перекрытие, будут равны:

     lн.о.=bн.о.= lв.о.+2(Dl+g)

     lн.о.С1=bн.о.С1=4,922 мм

     lн.о.С2=bн.о.С2=23,902 мм

5.     Определение размеров межслойного диэлектрика.

     lд/э= bд/э =lн.о.+ 2(Dl+f)

     lд/э С1=bд/э С1=5,372 мм

     lд/э С2=bд/э С2=24,352 мм

6.     Определение площади, занимаемой конденсаторами, по размерам  диэлектрика.

S = lд/э* bд/э

SС1 = 28,858 мм*мм

     SС2 = 593.0199 мм*мм

Расчет резисторов.

1.     Выбор материала резистивной пленки.

     Для R1 - нихром  X20H80.

     Для R2 - нихром  X20H80.

     Для R3 - нихром  X20H80.

     Для R2 - нихром  X20H80.

     Проверим, правильно ли выбран материал резистивного слоя.

     Dф = DR/R*100 - Drs/rs*100;

     Dф1 = 0,3212

     Dф2 = 0,0542

     Dф3 = 0,0267

     Dф4 = 0,6167

     Резистивный материал выбран верно т.к.  Dф1; D ф 2; D ф 3; D ф 4 > 0

     Вкачестве материала контактных площадок используем Cu.

2.     Определение коэффициента формы резисторов.

     Коэффициент формы определяется по формуле:  Kф=;

     Кф1 = 7,3

     Кф2 = 1,6

     Кф3 = 15

     Кф4 = 0,4

3.     Определение конструкции резисторов по величине коэффициента формы.

     Для R1 - Форма прямоугольная, т.к. 1 £ Кф £ 10

     Для R2 - Форма прямоугольная, т.к. 1 £ Кф £ 10

     Для R3 - Форма составной меандр, т.к. 10 £ Кф £ 50

     Для R4 - Форма прямоугольная, т.к. Кф < 1, но получается, что 

                    ширина > длины

4.     Определение ширины резисторов.

 Рассчёт точной ширины резисторов производится по формуле:

     bточн= (Dl/Кф+Db)/Dф;  

     Рассчёт ширины резисторов с учетом их мощности:

     bр= ;

     Для R1 - bр = 0,58 мм

     Для R2 - bр = 0,88 мм

     Для R3 - bр = 0,15 мм

     Для R4 - bр = 1,76 мм

Для R1 - bточн = 0,8849 мм

Для R2 - bточн = 4,9 мм

Для R3 - bточн = 9,9875 мм

Для R4 - bточн = 1,4188 мм

     Выбираем из всех значений ширины сопротивления максимальное

     значение:

     R1 max [ bтехн=0.1мм  bточн=0,88 мм bp=0,58 мм]   b1=0,88 мм

     R2 max [ bтехн=0.1мм  bточн=4,9   мм bp=0,88 мм]   b2=4,9 мм

     R3 max [ bтехн=0.1мм  bточн=9,98 мм bp=0,15 мм]   b3=9,98 мм

     R4 max [ bтехн=0.1мм  bточн=1,41 мм bp=1,76 мм]   b4=1,76 мм

5.     Расчет длины резисторов.

     Расчетная длина резистора определяется как:  Lрасч = b*Kф;

     Полная длина резистора определяется как:      Lполн = Lрасч +2h;

        Lрасч R1 = 6,424 мм

     Lрасч R2 = 7,84 мм

     Lрасч R3 = 149,7 мм

     Lрасч R4 = 0,704 мм

 Lполн R1 = 6,624 мм

 Lполн R2 = 8,04 мм

 Lполн R3 = 149,9 мм

 Lполн R4 = 0,904 мм

6.     Расчет площади резисторов.

 S = Lполн * b

     SR1 = 5,829 мм*мм

     SR2 = 39,396 мм*мм

     SR3 = 1496 мм*мм

     SR4 = 1,59 мм*мм

Все полученные значения резисторов приведены в таблице:

1	2