Файл: Методические указания по выполнению курсовой работы Новосибирск 2022 удк 621. 383. 82.docx

Для нахождения параметров в рабочей точке необходимо собрать схему (рисунок В2). Определяем ток стока I_C0 при напряжении на затворе U_ЗИ=0, и напряжение отсечки U_ЗИ0 при токе стока I_C=10±2 мкА.

Определяем напряжение на стоке полевого транзистора, которое равно напряжению на базе эмиттерного повторителя

U_СИ = 0,5·U_П +U_БЭ-. (15)

А затем рассчитываем напряжение U_ЗИ полевого транзистора


Находим ток стока в рабочей точке



и рассчитываем величину сопротивления в цепи стока



Определим крутизну в рабочей точке



Проверяем правильность выше проведенных расчетов



Результат не должен отличаться от полученного по формуле (13).

Рассчитываем сопротивление резистора в цепи смещения R₃



Результаты всех расчетов заносим в таблицу 4.

Расчет амплитудно-частотной характеристики усилителя

Для анализа АЧХ  используют понятие относительного коэффициента передачи Y, представляющего собой отношение коэффициента усиления  схемы К на данной частоте f к ее коэффициенту усиления в области средних частот К_СР:



Этот параметр используется для построения АЧХ

Для расчета элементов, влияющих на частотные искажения, используют обратное отношение, обозначаемое через М и называемым коэффициентом частотных искажений:

Относительное усиление и коэффициент частотных искажений выражают как в относительных, так и в логарифмических единицах (дБ).

На нижних частотах АЧХ влияют разделительные ёмкости С1 и С4, а также ёмкость в цепи истока С3. Частотные искажения распределяем следующим образом: на разделительную ёмкость отводим примерно 10% от заданного. Остаток распределяем примерно поровну между С3 и С4. Расчет величины конденсаторов проводим по ниже приведенным формулам, при этом коэффициенты М преобразовать из дБ в разы.

---

Расчет ёмкости корректирующей АЧХ на ВЧ проводим по формуле



Для построения АЧХ рассчитаем относительный коэффициент передачи, вносимый каждым элементом в пределах 0,5 ≤ Y_НЧi ≤ 1. Результаты заносим в таблицу 5.






Y_НЧ = Y_НЧ1 Y_НЧ3 ·Y_НЧ4 (31)

Таблица 5 – АЧХ на НЧ

f, Гц
YНЧ1
YНЧ3
YНЧ4
YНЧ

Определяем относительный коэффициент передачи на ВЧ, вносимый С2, в пределах 0,5 ≤ Y_ВЧ ≤ 1. Результаты заносим в таблицу 6.



Таблица 6 – АЧХ на ВЧ

f, кГц
YВЧ

---

Составление топологии ГИМС
Размер и конфигурация пленочных резисторов находится по заданным номиналам резисторов R_i, удельному поверхностному сопротивлению пленки R_S и мощности, рассеиваемой на резисторе (таблица 7).

Для определения размеров резисторов находим их коэффициент формы

К_фi= R_i/R_s (33)

Результаты заносим в таблицу 8.

Расчет длины резистора проводим по формуле



Таблица7 - Характеристика материалов пленочных резисторов.

Материал	RS, Ом/квадр.	Р0, мВт/мм2	Материал	RS, Ом/квадр.	Р0, мВт/мм2
Нихром	300÷400	20	Сплав РС-3001	600÷800	20
Нитрид тантала	400÷500	30	Сплав РС-3710	800÷1000	20
Сплав МЛТ-3	500÷600	20

Ширина резистора определяется как

(35)

Результаты расчетов заносим в таблицу 8.

Таблица 8 - Размеры пленочных резисторов.

Расчетн значение

R1=

R2=

R3=

R4=

KФ1

l1, мм

b1, мм

KФ2

l2, мм

b2, мм

KФ3

l3, мм

b3, мм

KФ4

l4, мм

b4, мм

Окончат. значение

R1=

R2=

R3=

R4=

Площадь, занимаемую резисторами SR = …

---

Окончательные размеры l_i и b_i по технологическим причинам округляем с точностью 0,05 мм.

Если длина или ширина резисторов получилась менее 0,5 мм, то принимаем их длину или ширину равной 0,5 мм и пересчитываем их ширину или длину результат округляем с точностью 0,05 мм. Новые результаты заносим в четвертую строку таблицы 8.

Конфигурация пленочных резисторов в зависимости от их коэффициента формы приведены на рисунке 5.

Определим площадь, занимаемую резисторами,

S_R=S_R1+S_R2+S_R3 + … (мм²). (36)


Рисунок 5 - Конфигурации пленочных резисторов.
При расчете пленочных конденсаторов сначала выбирают материал диэлектрика (таблица 9) в соответствии с выбранным методом нанесения пленок и рассчитанными значениями емкостей.
Таблица 9 – Характеристика материалов для диэлектрика пленочных конденсаторов

Материал диэлектрика	Удельная емкость, С0, пФ/мм2	Способ нанесения пленок
Моноокись кремния Моноокись германия	50 ÷ 100 50 ÷ 100	Термическое напыление
Двуокись кремния Окись тантала	200 500	Катодное напыление

После выбора материала вычисляют площадь конденсатора

где C_i - емкость рассчитываемого конденсатора; L и В - длина и ширина площадки, занимаемой перекрывающимися частями нижней и верхней обкладок конденсатора (если конденсатор имеет прямоугольную форму). Конфигурация пленочного конденсатора изображена на рисунке 6.



Рисунок 6 – Схематическое изображение тонкопленочного конденсатора: 1 – нижний электрод; 2 – диэлектрик; 3 – верхний электрод.
Схематично внешний вид бескорпусных транзисторов приведен на рисунке 7.

---

а)

б)

в)

Рисунок 7 – а) биполярные транзисторы; б) полевые транзисторы серии КП202; в) полевые транзисторы серии КП308
Площадь, занимаемая транзисторами равна S=S_VT1+S_VT2 (мм²).

Затем определяют площадь, занимаемую всеми элементами схемы. Данные некоторых типов миниатюрных резисторов и конденсаторов приведены в приложении В.

Рассчитывается общая площадь, занимаемая всеми элементами схемы:

, (36)

где S_Т – площадь, занимаемая транзисторами;

S_R – площадь, занимаемая резисторами;

S_C – площадь, занимаемая конденсаторами.

Учитывая площадь соединений, промежутки между элементами ИМС и расстояние от края подложки, следует увеличить суммарную площадь подложки в 3-5 раз. Из таблицы 10 выбираем подложку с необходимыми размерами.

Таблица 10 - Размеры подложек для гибридных ИМС.

Длина, мм	48	48	36	30	30	30	24	20	16	12	10
Ширина, мм	30	24	24	24	16	12	20	16	10	10	10

Составляем топологический чертеж ИМС в масштабе 10:1, размещая рассчитанные элементы на поле подложки. Один из вариантов топологии приведен на рисунке 8.



Рисунок 8 – Топология усилителя

---