Аналоговый ключ и усилитель на операционном усилителе К140УД6, указанный на рисунке 1

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по МДК 01.01 Технология сборки и монтажа ЭПУ

 

 

Тема: Пассивные элементы и биполярные транзисторы полупроводниковых интегральных микросхем.

 

 

Студент Русаков И.П.

Группа ЭПУ– 371Д

 

Специальность Электронные приборы и устройства

 

Дата выполнения с 24.01.2020 по 15.04.2020

 

Оценка _____________

 

 

Руководитель _______________

Осетрова Е.В.

 

Лесной 2020

 

ЗАДАНИЕ на курсовой  проект

Студента Русакова Ильи Павловича

специальность Электронные приборы и устройства

группа   ЭПУ –371Д

Тема проекта: Пассивные элементы и биполярные транзисторы полупроводниковых интегральных микросхем

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Технологический институт – филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего  образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (ТИ НИЯУ МИФИ)

Среднее профессиональное образование

2. Объём проекта:

Расчётно-пояснительная записка 56 страниц

Графическая часть

Руководитель ______________

3. Дата выдачи задания:   январь  2020 года

Осетрова Е..В

1   лист

Лесной 2020

Содержание

 

Введение………………………………………………………………..….…....4

1. Краткое описание интегральных микросхем (ИМС)……………….………...9

2. Изготовление полупроводниковых интегральных микросхем………....…..12

3. Технические условия на интегральные микросхемы………………..………16

4. Описание схемы………………………………………………………....….....19

5. Охрана труда……………………………………………………….…….….…21

6. Анализ исходных данных, обоснование выбора конструкции и разработка коммутационной схемы …………………………………………….….…......32

7. Расчет параметров элементов…………………………………………...….....34

8. Тепловой расчет микросхемы в корпусе………………………...……...…....41

9. Расчет паразитных связей…………………………………………….….....…43

10. Разработка технологии изготовления микросхем……………………......….44

11. Экономическая часть…………………………………………………………..47

Заключение……………………………………………………………..………53

Список используемой литературы ………………………………….........…..54

Приложения…………………………………………………………….………55

 

Введение

Интегральная микросхема (ИМС) – это конструктивно законченное изделие электронной техники, выполняющее определенную функцию преобразования информации и содержащее совокупность электрически связанных между собой электрорадиоэлементов (ЭРЭ), изготовленных в едином технологическом цикле.

Применение интегральных микросхем (ИМС) позволяет не только уменьшить размеры радиоэлектронных аппаратуры (РЭА), но и упростить процесс ее создания. Первая интегральная полупроводниковая монолитная микросхема была изготовлена в 1958 году Дж. С. Килби (лауреат Нобелевской премии 2000 г.).

ИМС обычно является законченным электронным узлом определенного функционального назначения, соответствующие активные и пассивные элементы и компоненты которого выполнены групповым методом с использованием определенных технологических приемов.

Создание микроэлектронной аппаратуры явилось результатом процесса комплексной микроминиатюризации электронно-вычислительных средств, 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.

По способу изготовления различают полупроводниковые и пленочные ИМС. В полупроводниковых ИМС все ЭРЭ и часть межсоединений сформированы в приповерхностном слое полупроводниковой (обычно кремниевой) подложки. В пленочных ИМС пассивные ЭРЭ изготовлены в виде совокупности тонких (менее 1мкм) или толстых (10-50мкм) пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку. Гибридные ИМС (ГИС) представляют собой комбинацию пленочных пассивных ЭРЭ с миниатюрными бескорпусными дискретными активными приборами (полупроводниковыми ИМС, транзисторами, диодами), расположенных на общей диэлектрической подложке.

Актуальность производства и проектирования интегральных схем обусловлена следующими достоинствами:

· высокой надежностью вследствие уменьшения количества паянных и других соединений, которые имеют высокую интенсивность отказов, по сравнению с РЭС на дискретных элементах;

· малыми габаритами и весом, что повышает надежность РЭС, так как при малых габаритах и весе больше резонансные частоты и аппаратура становиться более устойчивой к механическим воздействиям;

· низким энергопотреблением, что объясняется малым расстоянием между элементами в микросхеме (большая плотность упаковки), что приводит к меньшим затуханиям и искажениям полезного сигнала, вследствие чего возможно снижение питающих напряжений в интегральной схеме по сравнению со схемами на дискретных элементах;

· сокращением длительности процессов проектирования и производства РЭС на основе интегральных схем;

· повышением ремонтопригодности, так как становится проще отыскать и устранить неисправность.

В данном проекте рассматривается микросхема:

Аналоговый ключ и усилитель на операционном усилителе К140УД6, указанный на рисунке 1.

 

Рисунок 1.Микросхема усилитель К140УД6 (1)

 

Аналоговые ключи - устройства коммутации переменного сигнала - и звуковой технике, микшерах, усилителях, эквалайзерах, системах связи и других устройствах. Специализированные микросхемы - аналоговые ключи, созданные по МОП-технологии, например, 190 серии, широко распространены. В качестве аналогового ключа можно с большой эффективностью использовать широко распространенный операционный усилитель (ОУ) типа К140УД6 (сходные параметры у модификации К140УД608 и К140УД7). Он имеет большой коэффициент подавления синфазной помехи, что позволяет с малыми затратами реализовать на его основе усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и аналоговый ключ.

Коэффициент усиления ОУ можно легко регулировать, изменяя соотношение между сигналами, поступающими на его входы. В случае равенства сигналов на входах они подавляются как синфазная помеха, и выходное напряжение равно нулю. Когда сигнал на одном входе больше, чем на другом, он усиливается.

Микросхема К140УД6 не критична к напряжению питания и эффективно работает в диапазоне Un от +5,6 до 12 В. Для нейтрализации наводок и помех по питанию необходимы конденсаторы-фильтры. Схема простого аналогового ключа с цифровым управлением (транзистор по схеме с общей базой). Когда на вход управляющей схемы поступает сигнал Uynp, равный лог. 1 ТТЛ-уровня (2,4...4 В), транзистор насыщается и заземляет резистор R3, в результате чего сигнал ослабляется. При открытом транзисторе потенциал на неинвертирующем входе ОУ становится равным 0,6 В, вызывая соответственно на выходе напряжение 0,6 В постоянного тока, в связи с чем требуется переходный конденсатор. При поступлении сигнала лог. 0 (уровень «земли») транзистор выключается, в результате чего неинвертирующий вход ОУ оказывается незаземленным и сигнал UBX проходит через усилитель. Если положительное напряжение управляющего сигнала достаточно для открывания перехода база - коллектор, то в выходной сигнал просачиваются положительные выбросы.

При моделировании с этой схемой есть ограничения: обязательная емкостная связь на выходе, размах входного сигнала не более 1,2 В и единичный коэффициент усиления операционного усилителя, что обуславливает соотношение сопротивлений резисторов (R1 + R2 = R3 - R4). Если блок используется в составе схемы автоматики, то точка ивых подключается ко входу УНЧ или к схеме выпрямления.

Если в этой схеме вместо транзисторного ключа установить переменный резистор с линейной характеристикой, то получится превосходный усилитель входного сигнала с регулируемым коэффициентом усиления (рисунок 2).

Рис 2 микросхема усилителе К140УД6 (2)

 

Задачами данного курсового проекта являются: выбор конструкции ИМС (полупроводниковая), расчет элементов (резисторов, транзисторов и т.д) и разработка топологии, а также тепловой расчет, и паразитных связей и разработка технологии изготовления ИМС.