Конструирование микросхем и микропроцессоров

Технические требования:

            Конструкцию микросхемы выполнить в соответствии с электрической принципиальной схемой по тонкопленочной технологии методом свободных масок в корпусе.

            Микросхема должна удовлетворять общим техническим условиям и удовлетворять следующим требованиям:

¨    предельная рабочая температура - 150° С;

¨    расчетное время эксплуатации - 5000 часов;

¨    вибрация с частотой - 5-2000 Гц;

¨    удары многократные с ускорением 35;

¨    удары однократные с ускорением 100;

¨    ускорения до 50.

            Вид производства - мелкосерийное, объем - 5000 в год.

 Аннотация

елью данного курсового проекта является разработка интегральной микросхемы в соответствии с требованиями, приведенными в техническом задании. Микросхема выполняется методом свободных масок по тонкопленочной технологии.

            В процессе выполнения работы мы выполнили следующие действия и получили результаты:

            - произвели электрический расчет схемы с помощью программы электрического моделирования “VITUS”, в результате которого мы получили необходимые данные для расчета геометрических размеров элементов;

            - произвели расчет геометрических размеров элементов и получили их размеры, необходимые для выбора топологии микросхемы;

            - произвели выбор подложки для микросхемы и расположили на ней элементы, а также в соответствии с электрической принципиальной схемой сделали соединения между элементами;

            - выбрали корпус для микросхемы с тем расчетом, чтобы стандартная подложка с размещенными элементами помещалась в один из корпусов, рекомендуемых ГОСТом 17467-79.                                

 Введение

риведем принципы работы и основные характеристики разрабатываемой микросхемы:

            Микросхема К 237 ХА 2 предназначена для усиления и детектирования сигналов ПЧ (промежуточной частоты) радиоприемных устройств не имеющих УКВ диапазона, а также для усиления напряжения АРУ (автоматической регулировки усиления). Широкополосный усилитель ПЧ состоит из регулируемого усилителя на транзисторах Т4, Т5 и Т6. Усиленный сигнал поступает на детектор АМ-сигналов (амплитудно-модулированных сигналов), выполненный на составном транзисторе Т7, Т8. Низкочастотный сигнал с резистора R19, включенного в эмиттерную цепь, подается через внешний фильтр на предварительный усилитель НЧ (низкой частоты), а также через резистор R15 на базу транзистора Т3, входящего в усилитель АРУ. Усиленное напряжение АРУ снимается с эмиттера транзистора Т2. Изменение напряжения на эмиттере транзистора Т2 вызывает изменение напряжения питания транзистора Т1, а следовательно и его усиления.

             На частоте 465 кГц коэффициент усиления усилителя ПЧ составляет 1200 - 2500. Коэффициент нелинейных искажений не превышает 3%. Если входной сигнал меняется от 0,05 до 3 мВ, то изменение выходного напряжения не превышает 6дБ. Напряжение на выходе системы АРУ при отсутствии выходного сигнала составляет 3 - 4,5 В. Напряжение питания составляет 3,6 - 10 В. Потребляемая мощность не более 35 мВт.

Анализ задания на проект

икросхема усиления промежуточной частоты (ПЧ) К 237ХА2 может быть изготовлена по тонкопленочной технологии с применением навесных элементов. Конструкция микросхемы выполняется методом свободной маски, при этом каждый слой тонкопленочной структуры наносится  через специальный трафарет. На поверхности подложки сформированы пленочные резисторы, конденсаторы, а также контактные площадки и межэлементные соединения. Пленочная технология не предусматривает изготовление транзисторов, поэтому транзисторы выполнены в виде навесных элементов, приклеенных на подложку микросхемы. Выводы транзисторов привариваются к соответствующим контактным площадкам.

Электрический расчет принципиальной схемы

лектрический расчет производился с помощью системы “VITUS”.

            Система VITUS  -  это компьютерное   инструментальное средство  разработчика  электронных  схем.  Система   VITUS  позволяет   рассчитать   токи, напряжения,  мощности во  всех узлах и элементах схемы,  частотные и спектральные характеристики  схемы.  Система VITUS объединяет в себе компьютерный аналог вольтметров,  амперметров и ваттметров постоянного и переменного  тока, генераторов сигналов  произвольной  формы, многоканального осциллографа, измерителя частотных  характе-ристик.

            Система VITUS :

·      позволяет описывать принципиальную схему как в графическом виде, так и на встроенном входном языке;                                                             

·      выводит  требуемые результаты расчета в графическом виде; 

·      снабжена справочником  параметров элементов; 

·      работает  под  управлением дружественного интерфейса.

            Основной задачей электрического расчета является определение мощностей, рассеиваемых резисторами и рабочих напряжений на обкладках конденсаторов. В результате расчета были получены реальные значения мощностей и напряжений, которые являются исходными данными для расчета геометрических размеров элементов.

            Результаты расчета приводятся в расчете геометрических размеров элементов.

Данные для расчета геометрических размеров тонкопленочных элементов

Таблица 3.  Данные для расчета резисторов

1	2	3	4	5	6