| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МЕНЮ
| Курсовая работа: Розробка стабілізатора напруги на базі інформаційних технологій схемотехнічного проектуванняКурсовая работа: Розробка стабілізатора напруги на базі інформаційних технологій схемотехнічного проектуванняЗмістВступ 1 Аналіз функціонування ЗЕМ на базі інформаційних технологій схемотехнічного проектування. 1.1 Характеристики і умови експлуатації ЗЕМ та його функціональні властивості у статичному режимі 1.2 Аналіз функціональних властивостей ЗЕМ у часовій та частотній областях 2 Проектування конструкторської реалізації ЗЕМ у формі ГІС. 2.1 Проектування плівкових пасивних елементів і конструкції ГІС… 2.2 Визначення параметрів паразитних елементів ГІС… 3 Аналіз впливу паразитних елементів і забезпечення функціональних властивостей ЗЕМ на базі СхСАПР 4 Висновки… Вступ У даній курсовій роботі проводиться функціональне моделювання і аналіз властивостей ЕЗ, моделювання його надійності у температурному діапазоні експлуатації, а також аналіз і реалізацію функціональних властивостей заданого електронного модуля (ЗЕМ), аналізу стану ЕЗ у статичному та динамічному режимах. При цьому потрібно розв’язати задачі з розробки конструкторської реалізації цифрового електронного модуля з урахуванням впливу конструктивно-технологічних і експлуатаційних чинників, зокрема паразитних зв’язків на підложці ГІС та параметрів умов експлуатації (температури, вологи, тиску), для чого потрібно знати: - методику математичного моделювання сигналів та впливів у середовищі САПР; - методику математичного моделювання надійності ЕКЗ з раптових відмов у заданому температурному діапазоні; - методику реалізації ЗЕМ у формі тонко/товстоплівкової ГІС з урахуванням її конструктивних і схемотехнічних особливостей та умов експлуатації; - методику математичного моделювання і аналізу функціональних властивостей ЗЕМ у статичному режимі, у часовій області у середовищі СхСАПР. При цьому треба уміти: - проводити математичне моделювання надійності ЕКЗ з раптових відмов у заданому температурному діапазоні; - розробляти технічну реалізацію ЗЕМ у формі тонкоплівкової ГІС з урахуванням її конструктивних і схемотехнічних особливостей та умов експлуатації; - формувати математичні моделі і проводити аналіз функціональних властивостей ЗЕМ у статичному режимі, у часовій та частотній областях на базі СхСАПР; - виконувати текстову та графічну документацію для ЗЕМ у формі ГІС. 1 Аналіз функціонування ЗЕМ на базі інформаційних технологій схемотехнічного проектування 1.1 Характеристики і умови експлуатації ЗЕМ та його функціональні властивості у статичному режимі У якості ЗЕМ розглядається мікросхема – стабілізатор напруги К2ПП241. Схема електрична принципова та схема включення наведені на рисунках 1.1 та 1.2 відповідно. Рисунок 1.1 Рисунок 1.2 Технічні дані: Ток, що споживається Iпот=2,5 мА; Вхідна напруга Uвх=5,4÷12 В; Стабілізована напруга Uстаб=2,9÷3,9 В (визначається стабісторами); Коефіцієнт стабілізації Кстаб=5. Умови експлуатації: 1. Вібрації 5 – 3000 Гц з прискоренням до 15g; 2. Багаторазові удари з прискоренням до 35g ; 3. Поодинокі удари з прискоренням до 150g на протязі 0,2 – 1,0 мс; 4. Лінійні навантаження: прискорення до 50g; 5. Температура навколишнього середовища від -60 до +70۫ С; 6. Відносна вологість при температурі +40۫ С до 98%; 7. Атмосферний тиск 6,7*102÷3*105. Аналіз в статичному режимі проводився для трьох температур: 1. -60 ۫ С; 2. 27 ۫ С; 3. +70 ۫ С. Мікросхема містить чотири резистори. Для здійснення нормального функціонування виробу було обрано номінальні опори резисторів:
Базові дані зі статичного режиму. Для режиму роботи при температурі -60°: Таблиця1.1 Напруги і струми для стабілітронів: Таблиця 1.2 Напруги і струми для транзисторів: Таблиця 1.3 Для режиму роботи при температурі 27° (нормальні умови): Таблиця 1.4 Напруги і струми для стабілітронів: Таблиця 1.5 Напруги і струми для транзисторів: Таблиця 1.6 Для режиму роботи при температурі +70°: Таблиця 1.7 Напруги і струми для стабілітронів: Таблиця 1.8 Напруги і струми для транзисторів: Таблиця 1.9 Схеми принципові з показниками напруг та струмів, промодельовані для трьох температур знаходяться у Додатку 1. 1.2 Аналіз функціональних властивостей ЗЕМ у часовій області Робота ЗЕМ у значній мірі характеризується динамікою, тобто функціональними властивостями у часовій області. Моделювання проводиться в системі OrCad 9.2, в програмі Pspice Schematics. Для моделювання задаємо наступні параметри: 1. У вікні Analisis Setup вибираємо пункти Temperature і Transient. 2. Натискуємо кнопку Temperature і зписуємо через кому три значення температури: -60, +25, +60. 3. Натискаємо кнопку Transient і вводимо наступні дані Print Step(Крок друку) задаємо 10нс, Final Time(Кінцевий час відліку) - 1 с, Step Ceiling – 10ms. 4. Як джерела сигналів обираємо джерело постійної напруги (VDC). Встановлюємо рівень сигналу DC=12V. 5. Запускаємо моделювання натиснувши Simulate. Роздруковані часові діаграми приведені в додатку 2. 2 Проектування конструкторської реалізації МС К2ПП241 у формі ГІС 2.1 Проектування плівкових пасивних елементів і конструкції ГІС Основна задача даного розділу - розрахунок і розробка топології і конструкції функціональних вузлів радіоелектронної апаратури у вигляді ГІС, в даному випадку – мікросхеми К2ПП241. Вибір технології виготовлення ГІС базується на аналізі виробу: - функція виготовляємої ГІС; - масштаб виробництва; - умови експлуатації; - та ін. і здійснюється відповідно до принципової схеми з урахуванням конструктивно-технологічних обмежень. У залежності від способу формування плівкових елементів, ГІС підрозділяють на: - тонкоплівкові; - товстоплівкові. Різноманітні методи формування конфігурації елементів у тонкоплівковій технології забезпечують формування плівкових елементів у широкому діапазоні значень їх параметрів із достатньо високою точністю і відтворенням. Для даної мікросхеми було обрано саме тонкоплівковий метод. Вихідні дані для розрахунку наведені у таблиці 2.1. Так як номінал усіх резисторів лежить в межах 1 – 10 кОм, обираємо один резистивний матеріал для забезпечення необхідного опору. Визначаємо оптимальне значення питомого опору резистивного матеріалу по формулі 2.1: (2.1) де – номінал і-го резистора, n – число резисторів. Отримуємо оптимальне значення питомого упору 1145,644 Ом/кв. Обираємо резистивну пасту із питомим опором, найближчим до розрахованого: сплав РС-3001 з питомим опором 1 кОм/кв та питомою потужністю розсіювання Р0=20 мВт/мм2 Таблиця 2.1
Конструктивний розрахунок тонкоплівкових резисторів полягає у визначенні форми, геометричних розмірів і мінімальної площі, що займають резистори на підкладці. При цьому необхідно, щоб резистори забезпечували розсіювання заданої потужності при дотримуванні необхідної точності в умовах існуючих технологічних можливостей. Необхідно перевірити правильність вибору матеріалу з точки зору точності виготовлення резисторів. Повна відносна похибка виготовлення плівкового резистора складається із суми похибок: , (2.2) де - похибка коефіцієнта форми і відтворення розміру резистивної плівки відповідно; - температурна похибка; - похибка, обумовлена старінням плівки; - похибка перехідних опорів контактів. Похибка коефіцієнта форми залежить від похибок геометричних розмірів (довжини і ширини ) резистора: (2.3) Похибка відтворення питомого поверхневого опору залежить від умов напилювання і матеріалу резистивної плівки. В умовах серійного виробництва її значення не перевищує 5%. Температурна похибка залежить від ТКО матеріалу плівки: , (2.4) де - ТКО матеріалу плівки, 1/oС або 1/K. Похибка обумовлена старінням плівки за рахунок повільної зміни структури плівки з часом і її окислювання. Вона залежить від матеріалу плівки та ефективності захисту, а також від умов зберігання і експлуатації. , (2.5) де – час; - коефіцієнт старіння плівкового резистора, що визначає тимчасову нестабільність його опору. Похибка сплаву РС-3001 становить ±0,5% Похибка перехідних опорів контактів визначається технологічними умовами напилювання плівок, питомим опором резистивної плівки і геометричними розмірами контактного переходу: довжиною перекриття і шириною резистора. Її значення Якщо матеріал контактних площадок обраний відповідно до табличних даних, то цією похибкою можна знехтувати. Значення похибок для даного випадку знаходяться у таблиці 2.2 Допустима похибка коефіцієнта форми: (2.6) Таблиця 2.2
Оскільки отримане значення не є від’ємним, то можемо продовжувати розрахунки. Визначаємо коефіцієнт форми: (2.7)
При рекомендується конструювати резистор прямокутної форми типу “смужка”, у якого довжина більше ширини . Спочатку визначаємо мінімальну ширину резистора, використовуючи умову: , (2.8) де - мінімальне значення ширини резистора, обумовлене технологічними можливостями виготовлення; - мінімальне значення ширини резистора, що забезпечує задану точність виготовлення; - мінімальне значення ширини резистора, що забезпечує задану потужність розсіювання. Мінімальне значення ширини резистора знаходимо за формулою: (2.9)
Мінімальне значення ширини резистора розраховуємо за формулою: (2.10) За ширину резистора приймаємо найближче до значення, кратне кроку координатної сітки, прийнятому для креслення топології з урахуванням масштабу. Для тонкоплівкової технології крок координатної сітки звичайно становить 1 або 0,5 мм (у даному випадку, якщо крок 1 мм, масштаб 20:1, то округлення роблимо до розміру, кратного 0,05 мм). Страницы: 1, 2 |
ИНТЕРЕСНОЕ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|