Зміст



Стор.

Вступ………………………………………………………….……………………..

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…………………………………………………………….…………...

5. Список літератури…………………………..…………………………………...

6. Додатки:

6.1 Додаток 1. Функціональні властивості ЗЕМ у статичному режимі…...…

6.2 Додаток 2. Часові діаграми роботи мікросхеми…………………………...

6.3 Додаток 3. Програма для розрахунку тонкоплівкових резисторів…….…

6.4 Додаток 4. Топологічне креслення. Збиральне креслення…………..……

6.5 Додаток 5. Розрахунки паразитних параметрів……………………………

6.6 Додаток 6. Функціональні властивості ЗЕМ з паразитними елементами

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=5,412 В;

Стабілізована напруга Uстаб=2,93,9 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 +70 С;

6. Відносна вологість при температурі +40 С до 98%;

7. Атмосферний тиск 6,7*1023*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:

Позначення на схемі

Опір, Ом



R1

1500



R2

1000



R3

1000



Базові дані зі статичного режиму.

Для режиму роботи при температурі -60:



Таблиця1.1



Напруги і струми для стабілітронів: Таблиця 1.2

l.Sheet.8 HYPER14HYPER15



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

el.Sheet.8 HYPER14HYPER15

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

Позначення на схемі

Номінальний опір, Ом

Потужність, Вт



R1

1500

0,059



R2

1000

0,007



R3

1000

0,0007



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;