Изготовление печатных плат

 

Резистивный материал выбирался на основе расчета отношений сопротивлений группы:

 

Далее полученные результаты были округлены до ближайшего большего табличного значения. Характеристики выбранных материалов приведены в таблице 2.

 

Таблица 2.

Материал	ρ, Ом/кв	Р0, Вт/см2	α*104 , 1/С0	ТУ на резистивный материал	Материал контактных площадок и  проводников
Кермет К50-С	10000	2,5	-5…+3	ЕТО.021.048ТУ	Au, Al
РС-5402	100	2	0,5	ЕТО.021.048ТУ	Au, Cu, Al

 

 

Определение точностной погрешности

Определившись с типами материалов, перейдем к расчету точностной погрешности

Найдем составляющие рассматриваемой  формулы вначале для Кермет К50-С:

1. - относительная погрешность сопротивления квадрата пленки. Для керметов с ρ порядка 20 кОм/кв данная величина берется равной 4%, поэтому целесообразно выбрать ее в размере 3% для используемого материала.
2. - относительная погрешность сопротивления, связанная с воздействием внешней температуры. Диапазон температур выбирается из условий эксплуатации рассматриваемой схемы. Так как данное изделие будет использоваться на земле, в лабораторных условиях, то разброс температур составил -40…+55 ⁰С.  Откуда можно легко определить  . Откуда
3. - относительная погрешность от старения выбирается равной порядка 0,75% для данного материала при максимальном своем значении 3%
4. - относительная погрешность контактных переходов выбирается равной 2% для ординарной фотолитографии.

 

С учетом всех этих данных можно найти  результирующее значение

 

Аналогичным образом можно получить значение и для материала РС-5402, которое равно

 

Расчет коэффициента формы

Далее, мы выходим на определение коэффициента формы для каждого из резисторов в соответствии с выбранным материалом:

Таблица коэффициентов формы для  всех резисторов представлена ниже:

 

Таблица 3.

Элемент	Материал	Коэффициент формы
R1	Кермет К50-С	5.455
R2	Кермет К50-С	5.455
R3	Кермет К50-С	1.161
R4	Кермет К50-С	1.161
R5	Кермет К50-С	0.174
R6	Кермет К50-С	0.174
R7	РС-5402	1
R8	РС-5402	1

 

Определение геометрических размеров резисторов

Коэффициент формы может быть записан и через отношение длины резистора к его ширине:

Из этого соотношения, зная одно из его составляющих, элементарно  получается другое при известном К. На этом и строится нахождение геометрических размеров резисторов. На основании найденного коэффициента формы определяется, что будет рассчитано первым: длина или ширина резистора. Если К<1, то первым рассчитывается длина, а затем путем подстановки находится ширина. И наоборот для К>1. Процесс расчета размеров для К>1 выглядит так:

1. Записывается условие минимальной ширины резистора , где последнее значение в скобке является величиной неизменной для ординарной фотолитографии и равна 100 мкм.
2. Определяется , где - для ординарной фотолитографии, а знаменатель подставляется в числах, а не процентах.
3. Рассчитывается величина , где P0 – табличная величина для выбранного материала, а Р – мощность, рассеиваемая на соответствующем элементе схемы.
4. Из условия в п.1 выбирается необходимое значение и через коэффициент формы выражается длина:

 

Если K<1, то:

1. Записывается условие минимальной длины резистора , где последнее значение в скобке является величиной неизменной для ординарной фотолитографии и равна .
2. Определяется , где по-прежнему для ординарной фотолитографии, а знаменатель подставляется в числах, а не процентах.
3. Рассчитывается величина , где P0 – табличная величина для выбранного материала, а Р – мощность, рассеиваемая на соответствующем элементе схемы.

 

4. Из условия в п.1 выбирается необходимое значение и через коэффициент формы выражается длина:

 

При расчете конечной длины следует  учитывать специфику выбранного метода нанесения. При ординарной фотолитографии фактическая длина резистора  на 400 мкм больше расчетной, поэтому  формула для конечной длины  резистора имеет вид:

Что имеет следующий вид:

 

 

Все данные по расчету размеров резисторов собраны для обоих коэффициентов  формы и представлены в таблице 4.

Таблица 4.1

Материал	Элемент	К	,мм	,мм	,мм	,мм	P, Вт	, Вт	,мм
Кермет К50-С	R1	5.455	0.26	9.847E-4	0.1	0.26	1.05E-5	2	1.818
	R2	5.455	0.26	5.682E-4	0.1	0.26	3.52E-6	2	1.818
	R3	1.161	0.409	4.026E-4	0.1	0.409	3.76E-7	2	0.875
	R4	1.161	0.409	4.026E-4	0.1	0.409	3.76E-7	2	0.875

 

Таблица 4.2

Материал	Элемент	К	,мм	,мм	,мм	,мм	P, Вт	,мм
Кермет К50-С	R5	0.174	0.258	0.015	0.1	0.458	2.47E-3	1.482
	R6	0.174	0.258	0.015	0.1	0.458	2.47E-3	1.482

 

Таблица 4.3

Материал	Элемент	К	,мм	,мм	,мм	,мм	P, Вт	,мм
РС-5402	R7	1	0.385	9.605E-3	0.1	0.385	1.85E-4	0.785
	R8	1	0.385	9.599E-3	0.1	0.385	1.84E-4	0.785

 

Теперь рассчитаем площади тонкопленочных резисторов и найдем коэффициент нагрузки по мощности. Площадь резистора найдем из известных значений ширины и длины:

 

 

Теперь рассчитаем фактическую  удельную мощность:

 

,

 

Где Р – расчетное значение мощности, рассчитываемое через произведение напряжения и тока через резистор, а S – площадь резистора.

Последний этап – расчет коэффициента нагрузки по мощности.

.

Все расчетные данные сведены в  таблице 5.

 

Таблица 5.

Элемент
R1	0.47	0.002221	0.001111
R2	0.47	0.000745	0.000372
R3	0.358	0.000105	5.25E-05
R4	0.358	0.000105	5.25E-05
R5	0.679	0.363901	0.181951
R6	0.679	0.363901	0.181951
R7	0.302	0.061213	0.030606
R8	0.302	0.060882	0.030441

 

Расчет конденсаторов

Как и резисторы, конденсаторы тоже могут быть выполнены в пленочном  виде. Как и в предыдущем случае существует пороговое значение емкости, после которой конденсаторы выполняются только в компонентном виде. Из анализа принципиальной схемы ясно следует, что все конденсаторы, использованные на ней, не подлежат выполнению в пленочном виде, так как их емкости равны 47000пФ, что значительно выходит за рамки диапазона значений, в котором конденсаторы выполняются в интегральном виде. Поэтому весь расчет емкостей сводится к выбору компонентных конденсаторов по допустимому напряжению .

Параметры выбранных конденсаторов  приведены в таблице 6.

 

Таблица 6.

Материал	Компонент	Номинал, пФ	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм	Напряжение, мВ
Керамика	С1	47000	1,2	1,5	1.2	728,8
	С2	47000	1,2	1,5	1.2	728,8
	С3	47000	1,2	1,5	1.2	267,4

 

Порядок расчета пленочных конденсаторов из-за отсутствия необходимости приведен не будет.

 

Выбор транзисторов.

Как и для любой схемы, выбор транзисторов осуществляется исходя из коллекторного тока и напряжения между базой и эмиттером

.

Распределение токов и напряжений, определяющих выбор транзисторов, а так же их общие характеристики, представлены в таблице 7.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.

Транзистор, наименование	Тип	, мА	, мВ					Рисунок
VT1 КТ120	p-n-p	0,4237	70,99	20…200	50	10…60	10	Левый
VT2 КТ206	n-p-n	1,824	65,45	30…210	-	-	15	Правый
VT3 КТ206	n-p-n	1,825	65,45	30…210	-	-	15	Правый