ИУРЭ_КП_621_ПЗ_20080618 (1086436), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Конструкция конденсатора С2 рассчитывается по пленочной технологии. В соответствии с эквивалентной схемой конденсатор С2 заряжается до полного напряжения, поэтому максимальное рабочее напряжение .

Т.к. C2 должен быть рассчитан на полное напряжение, а C1 имеет тот же диэлектрик той же толщины, он также должен быть рассчитан на это напряжение.

1. Расчет конструкций тонкопленочных резисторов

1. Порядок проведения расчета.

Т. к. резисторы имеют большой разброс по номиналу, отличающийся более чем в 50 раз (R_max/R_min = 75000/82= 914,63), то необходимо произвести разбиение на группы.

Разбиение резисторов на группы по номиналам, вычисление коэффициентов форм для каждого из 15 резисторов производились на персональном компьютере с помощью электронной таблицы формата OpenDocument, созданной в среде приложения «Calc OpenOffice.org 2.3.0 Professional». Расчет линейных размеров каждого из 13 резисторов (кроме R₁ и R₄), проверка этих размеров на точность и тепловой режим также производились путем введения в ячейки таблицы математических и логических формул, в соответствии с принятым (изучаемым) алгоритмом расчета, подробно изложенном в
[1, с.46–50]. Поэтому некоторые промежуточные результаты вычислений не показаны.

В прил.1 приведена таблица значений (без формул), распечатанная из оригинального файла формата <*.odt>.

Расчеты размеров резистора типа "меандр" (R₁) и подстраиваемого резистора (R₄) целесообразно провести отдельно.

1. Выбор резистивного материала

К рассчитанному для каждой группы значению оптимального (по занимаемой площади) удельного поверхностного сопротивления резистивной пленки ρ₀ (прил. 1) подбирается материал из табл. 2.3. [1, с.10] со значением ρ_S, близким к ρ₀.

Таблица 3.

Электрофизические характеристики материалов, используемых при изготовлении
тонкопленочных резисторов.

параметр	группа
	I	II
удельное поверхностное сопротивление резистивной пленки (рассчитанное), ρ0, Ом/кв	281	12901
удельное поверхностное сопротивление резистивной пленки (выбранное), ρS, Ом/кв (из табл.2.3, с.10)	280	5000
материал	МЛТ-3м	Кермет К-50С
ТКС (х104 град-1)	2,4	-4
материал контактных площадок	медь с подслоем ванадия (луженая)	золото с подслоем хрома (нихрома)
γRк , % (подсл. б/подсл.)	0	0
допустимая удельная мощность рассеяния P0 , Вт/см2	2	2

Данные из табл. 3 вносятся в соответствующие ячейки электронной таблицы формата <*.odt>, при помощи которой происходят дальнейшие вычисления: расчет линейных размеров каждого из 13 резисторов (кроме R₁ и R₄), проверка этих размеров на точность и тепловой режим.

1. Расчет геометрических параметров резистора
   типа "меандр"

Расчет геометрических параметров резистора типа "меандр" (R₁) при известной ширине резистивной пленки (b = 800 мкм) сводится к определению расстояния между резистивными полосками a и числа звеньев меандра p. У резистора с 10K_ф50 прямоугольной формы с перемычками (Рис.1 а) суммарная длина резистивных полосок должна равняться расчетной длине l_расч = b·K_ф , для резистора типа "меандр" это произведение дает длину средней линии меандра l_ср = b·K_ф . Значение можно взять из таблицы (прил.1):

l_ср = l_расч = 12000 мкм.

Тогда коэффициент формы резистора можно определить из выражения , где – b ширина контура резистора; p – число звеньев меандра, равное отношению длины контура резистора L к шагу t, принимаемого за длину одного звена.

Резистор будет занимать минимальную площадь, когда он вписывается в квадрат, т.е. B = L. Из этого условия определяется оптимальное число звеньев меандра:

Т.к. K_ф = 15 > 10 и a = b , то, при округлении до ближайшего целого, получается:

звена.

мкм;

мкм.

Условие выполняется.

В изгибах резистивной пленки нарушается равномерность распределения электрического поля, что приводит к изменению сопротивления пленочного проводника. Для оценки влияния этого явления резистор разбивают на ряд последовательно включенных сопротивлений прямолинейных участков и сопротивлений изгибов.

Тогда полное сопротивление резистора определяется из выражения:

,

где — сопротивление изгиба:

— для каждого Г-образного изгиба Ом;

— для каждого П-образного изгиба Ом;

— количество, соответственно, Г- или П-образных изгибов;

— длина каждого прямолинейного участка на средней линии (мкм);

— количество участков.

Ом.

Из рис.1а видно, что суммарная электрическая длина прямолинейных участков резистора равна 1600 мкм, а для обеспечения заданного номинала резистора суммарная длина прямолинейных участков должна быть:

мкм.

Т.о., необходимо увеличить суммарную длину прямолинейных участков на
3560 – 1600 = 1960 мкм. Округляя до меньшего кратного 50 мкм, получаем 1950 мкм. Длина каждого из 3-х звеньев увеличивается на 1950 ÷ 3 = 650 мкм.

Это приводит к изменению габаритных размеров резистора (Рис.1 б).

Рис.3. Резистор R₁, выполненный в форме «меандра».

Проверка R₁ на соответствие заданному номиналу (75000 Ом ±10%):

Ом

— проверка выполнена.

Площадь, занимаемая резистором R₁, равна

мкм² = 18,4 мм².

1. Расчет геометрических размеров резистора
   повышенной точности.

Расчет геометрических размеров резистора повышенной точности (R₄) сводится к определению ширины резистивной пленки, при которой обеспечивается необходимая мощность рассеяния, числа секций участка подгонки, длины основного участка пленочного резистора и длины и ширины одной секции подгонки.

Суммарная технологическая погрешность изготовления резистора:

где для подстраиваемого резистора вычисляется по формуле:

Расчетное значение сопротивления нерегулируемой части резистора:

Ом,

где  = 2% = 0,02 — относительная погрешность изготовления резистора.

Длина нерегулируемой части:

мкм.

Полученное значение округляется до меньшего целого, кратного 50 мкм:

Окончательное значение сопротивления нерегулируемой части резистора:

Ом.

Проверка:

Для полученного значения должно выполняться условие :

Ом,

Ом,

— проверка выполнена.

Изменение сопротивления, вносимое всеми подстроечными секциями:

Ом.

Расчетное значение шага подстройки:

Ом.

Длина подстроечной секции:

мкм.

Т.к. полученное значение l_{с.д.расч} технологически не реализуемо, то длине секции придается технологически выполнимое значение:

мкм.

Окончательное значение ширины подстроечной секции:

Сопротивление подстроечной секции:

Ом

Проверка:

Для полученного значения должно выполняться условие :

— проверка выполнена.

Количество подстроечных секций:

Полученное значение округляется до большего целого:

n = 13.

Суммарная длина резистора со всеми подключенными секциями:

где b_техн – минимальная технологически реализуемая ширина проводника (100мкм).

мкм.

Полная длина резистора:

где e – минимальная величина перекрытия (100мкм);

мкм.

Т.о., площадь, занимаемая подстраиваемым резистором будет равна (при ):

1. Расчет конструкций тонкопленочных конденсаторов

Расчет проводится для конденсатора С2.

1. Выбор материала диэлектрика

Материал диэлектрика выбирается из табл.2.4 [1, с.11] исходя из рабочего напряжения конденсатора.

Материал «Стекло электровакуумное С41-1 » обладает следующими параметрами:

1. материал обкладок: алюминий А99;

2. удельное поверхностное сопротивление обкладок: 0,2 Ом/;

3. удельная емкость: C₀ = 300 пФ/мм²;

4. рабочее напряжение: U_р = 9 В;

5. диэлектрическая проницаемость (f=1кГц):  = 5,2;

6. тангенс угла диэлектрических потерь (f=1кГц): tg = (2÷3)10³;

7. электрическая прочность: E_пр = 3 МВ/см;

8. рабочая частота: не более 300 МГц;

9. ТКЕ (при Т= –60125 С): 1,5 10⁴, град^-1.

1. Определение минимальной толщины диэлектрика

Минимальная толщина диэлектрика вычисляется по формуле:

мкм,

где: К_з – коэффициент запаса электрической прочности, составляющий для пленочных конденсаторов 2-3;

Е_пр – электрическая прочность материала диэлектрика.

Характеристики

Список файлов курсовой работы