Усилитель-ограничитель

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО  «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ –

УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

УЧЕБНО-НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ИНСТИТУТ  ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 

Кафедра    «Электроника, вычислительная техника 

      и информационная безопасность» 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по дисциплине «Проектирование интегральных микросхем  и микропроцессоров» 

Тема: «Усилитель-ограничитель» 
 
 
 

     Выполнил  студент группы 41- В                                        Тишкин И. И.

     «__»______________ 2011 г.

     Руководитель                     Тугарев А. С.

                            «__»______________ 2011 г. 
 
 
 
 

Орёл, 2011 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО  «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – 

УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

УЧЕБНО-НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 

ИНСТИТУТ  ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 

Кафедра    «Электроника, вычислительная техника 

      и информационная безопасность» 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ  

по курсу  «Проектирование интегральных микросхем и микропроцессоров»

студент Тишкин И. И., шифр 080422, группа 41-В.  

Вариант №18

      Наименование  изделия: Усилитель-ограничитель.

      Схема электрическая принципиальная:

        

      Сопротивления резисторов (кОм):

      Типы  транзисторов:

        
 

      Руководитель  проекта: Тугарев А. С.

      Задание принял к исполнению «__» ________ 20___ г.

      Подпись студента: Тишкин И. И. 

Содержание

 
 

 

     Введение 

     Электронные приборы и устройства используются в аппаратуре связи, автоматики, вычислительной и измерительной техники, приборостроении. Электронная промышленность, научной  основой развития которой являются достижения электроники, серийно производит вакуумные, газоразрядные, полупроводниковые, фотоэлектронные, пьезоэлектрические приборы, начиная с 60-х годов особое место в номенклатуре изделий электронной промышленности занимают интегральные микросхемы (ИМС), микропроцессоры и микросборки.

    Создание  микроэлектронной аппаратуры явилось результатом процесса комплексной микроминитюаризации электронно-вычислительных средств (ЭВС), аппаратуры связи, устройств автоматики. Этот процесс возник в связи с потребностями развития промышленного выпуска изделий электронной техники на основе необходимости резкого увеличения масштабов их производства, уменьшения их массы, занимаемых ими объемов, повышения их эксплуатационной надежности.

    Полупроводниковая ИМС – это монолитное устройство, в котором все элементы изготовлены  на единой полупроводниковой подложке и в едином технологическом цикле. Сегодняшний уровень развития производства полупроводниковых ИМС позволяет в свою очередь ограничить пределы миниатюризации, определяемые степенью надежности, допустимой плотностью упаковки и стоимостью изготовления.

    Технология  производства полупроводниковых ИМС  практически исключает возможность получения широкой шкалы номинальных значений сопротивления диффузионных резисторов и емкостей конденсаторов. Принципиальный недостаток полупроводниковых ИМС – невозможность практической реализации на основе эффектов в полупроводниках индуктивных элементов, которые можно было бы использовать для выполнения определенных схемотехнических функций.

     Многих  недостатков, присущих полупроводниковым  ИМС, лишены гибридные интегральные микросхемы, в которых пассивные  элементы выполняются по тонко- или толстопленочной технологии, а активные элементы являются навесными (компонентами). Такой метод проектирования ИМС обеспечивает большие производственно-экономические выгоды и расширяет схемотехнические возможности выбора оптимальных режимов работы ИМС, а степень миниатюризации гибридных ИМС определяется количеством используемых навесных компонентов, для реализации которых необходима определенная площадь, с геометрическими размерами пленочных элементов. Гибридные ИМС создаются на подложке с хорошими изоляционными свойствами, поэтому материал подложки фактически не влияет на электрические связи элементов, что в свою очередь присутствует в полупроводниковых ИМС.

     Гибридные ИМС заняли доминирующее положение  в устройствах СВЧ, причем для  устройств, работающих на частотах до 1 ГГц, можно применять толстопленочную технологию, потому, что она не требует жестких допусков, высокой точности нанесения, а также обработки пленок. Но для устройств, работающих на более высоких частотах, когда нужно обеспечить нанесение пленочных элементов очень малых размеров, предпочтительнее тонкопленочная технология.

     Сочетание полупроводниковых ИМС и многослойных гибридных создает широкие схемотехнические и конструктивные возможности проектирования больших интегральных схем.

 

1. Анализ технического задания

1.1 Описание назначения ГИС и работы схемы 

    В курсовом проекте разрабатывается усилителя-ограничителя.

    Схема электрическая принципиальная схема  приведена на рисунке 1. 

  

  Рисунок 1 − Схема электрическая принципиальная 

     Технические условия (ТУ) на ИМС представляют собой  комплекс основных требований к ней и определяют ее выходные параметры, условия эксплуатации и хранения.

     ОТУ на ИМС широкого применения. Согласно ГОСТ 18725 - 73, ОТУ содержат требования к электрическим параметрам, конструкции, устойчивости к механическим и климатическим воздействиям, надежности, долговечности и сохраняемости.

     Требования  к электрическим  параметрам и режимам. Электрические параметры ИМС при изготовлении, хранении и эксплуатации в режимах и условиях, допускаемых в технической документации на ИМС конкретных типов, должны соответствовать определенным нормам.

     Требования  к конструкции. Габаритные и присоединительные размеры, внешний вид и масса ИМС должны соответствовать требованиям, установленным в технической документации на ИМС конкретных типов. Выводы ИМС должны выдерживать растягивающие усилия, и изгибы, легко паяться и свариваться.

     Требования  к устойчивости при  механических повреждениях. ИМС должны сохранять параметры в пределах норм, установленных технической документацией в соответствии с группой жесткости согласно ГОСТ 16962 - 71 в процессе и после воздействия  механических нагрузок: вибрационных с частотой 1 - 2000 Гц и максимальным ускорением 10 - 20 g, многократных ударов длительностью 2 - 6 мс с ускорением 75 -150 g, линейных нагрузок с максимальным ускорением 25- 2000 g.

     Требования  к устойчивости при  климатических воздействиях. ИМС должны сохранять параметры в пределах норм, установленных технической документацией, в процессе и после воздействия на них следующих климатических факторов: температуры воздуха с верхними значениями + 55, +70, +85, + 100, +125, + 155 и нижними значениями: – 10, – 25, – 40, – 45, – 55,  – 60 , изменения температур от верхнего до нижнего предела; относительной влажности 98% при температуре + 35 . ИМС должны допускать эксплуатацию после их транспортировки при температуре – 50 . ИМС в корпусном исполнении, предназначенные для эксплуатации в условиях тропического климата, должны быть устойчивыми к длительному воздействию влаги, соляного тумана, и среды, зараженной плесневыми грибами. Разрабатываемая микросхема усилителя-ограничителя предназначена для использования в бытовой аппаратуре. Принимаем верхнее значение температуры окружающей среды + 55 , а нижнее − 25 .

     Требования  к надежности. Минимальная наработка ИМС в указанных режимах и условиях должна быть не менее 10 000 ч. Интенсивность отказов ИМС в режимах и условиях работы, соответствующих ТУ, не должна превышать 3,7∙10^-5 (ч^-1) для микросхем первой и второй степени интеграции и 5∙10^-5 (ч^-1) для ИМС третьей – шестой степени интеграции.

     Срок  хранения ИМС. Для ИМС в корпусном исполнении, размещенных в упаковке предприятия изготовителя, срок хранения в отапливаемых помещениях не менее 6 лет. Срок хранения ИМС исчисляется с момента изготовления.

     Маркировка. На каждом корпусе ИМС должны быть отчетливо нанесены: товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение типа ИМС, месяц и две последние цифры года изготовления, обозначение первого вывода, если он не указан другими способами. Маркировка должна оставаться прочной и разборчивой при эксплуатации ИМС в режимах и условиях, оговоренными в ТУ.

     Упаковка. Все ИМС должны быть упакованы в потребительскую тару, исключающую возможность их повреждения и деформацию выводов, и уложенных в картонные коробки, куда вкладывают паспорт. 

     1.2 Расчет электрических  параметров элементов  ГИС

      

     Токи, протекающие через резисторы

     , (1)

     , (2)

  где U_тр – входное напряжение U_тр  = 12±1,2  В,