Расшифровка системы условных обозначений микросхемы КР544УД2Г.

ВВЕДЕНИЕ

Успехи интегральной электроники и совершенствование технологии изготовления интегральных микросхем привели к созданию принципиально новых компонентов электронных схем – операционных усилителей (ОУ). Весьма высокие технические характеристики ОУ (коэффициент усиления, полоса пропускания, входное сопротивление) сделали его универсальным элементом электронных устройств. При этом изменилась концепция их проектирования, когда на базе ОУ может быть построено огромное количество электронных устройств, при этом требуемые технические и функциональные характеристики достигаются не изменением характеристик ОУ, а введением требуемых обратных связей с использованием внешних навесных электронных компонентов (резисторов, конденсаторов, дискретных диодов, транзисторов и т. п.). Именно поэтому, федеральная компонента государственных образовательных стандартов по направлению подготовки дипломированных специалистов «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» предусматривает изучение ОУ в курсе «Физические основы электроники».

Курсовая работа предназначена для более глубокого изучения технологии изготовления современной интегральной электроники, изучения электрических схем ОУ, а также разработки конкретного электронного устройства судовой автоматики с заданными техническими характеристиками на базе ОУ.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Для операционного усилителя, тип которого представлен в таблице вариантов, выполнить следующее:

1. Расшифровать систему условных обозначений микросхемы.

2. Описать технологию изготовления микросхем.

3. Привести цоколевку, электрическую схему, электрические параметры и предельно допустимые режимы эксплуатации микросхемы.

4. Описать технологические процессы монтажа и демонтажа микросхемы.

5. В соответствии с таблицей вариантов разработать на базе микросхемы, с введением внешних обратных связей, типовое устройство судовой автоматики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника. Москва «Высшая школа», 1991. – 622с.

2. Надеев А. И. Основы электроники: Учебное пособие/ Астрахан. гос. техн. ун-т. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 1999. – 176 с.

3. Штумпф Э. П. Судовая электроника и силовая преобразовательная техника: Учебник. – СПб: Судостроение, 1993. – 352 с.

4. Кауфман М., Сидман А. Г. Практическое руководство по расчётам схем в электронике: Справочник. В 2-х т. Т.1. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 368с.

5. Нефедов А. В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т.5. – М.: ИП РадиоСофт, 2000. – 544 с.

6. А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. – М.: БИНОМ, 1994. – 352 с.

7. Интегральные схемы: Операционные усилители. Том 1. – М.: Физматгиз, 1993. – 240 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Образец оформления курсовой работы

ФГОУ ВПО

«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Электрооборудование и автоматика судов»

Курсовая работа

по дисциплине «Физические основы электроники»

На тему: «Расчёт функционального устройства судовой автоматики на операционном усилителе»

Вариант №31

Выполнил: ст. гр. ДТА-21 Иванов А.А.

Принял: д.т.н., профессор Надеев А.И.

Астрахань 2007 г.

Задание.

Тип микросхемы: КР544УД2Г.

Функциональное устройство судовой автоматики: интегратор, формирующий на выходе линейно изменяющееся напряжение при подаче на вход ступенчатого напряжения 1,5 В.

Расшифровка системы условных обозначений микросхемы КР544УД2Г.

Цоколевка, электрическая схема, электрические параметры и предельно допустимые режимы эксплуатации микросхемы.

КР544УД2Г

Микросхема представляет собой операционный дифференциальный усилитель с высоким входным сопротивлением и низким уровнем входных токов, с внутренней частотной коррекцией, обеспечивающей устойчивую работу при любых режимах отрицательной обратной связи, включая режимы интеграторов и повторителей напряжения. Совокупность и уровень параметров этой ИС позволяет использовать её в качестве интеграторов с большим временем интегрирования и малой погрешностью, в электрометрах и логарифмических усилителях с расширенным диапазоном логарифмирования. Малые значения шумового тока и хорошие спектральные характеристики напряжения шума, высокие динамические параметры, дают преимущества при использовании в качестве усилителей для высокоомных фотоприёмников с режимом преобразования тока в напряжение, схем выборки и хранения и высокоомных буферных каскадов.

Тракт передачи сигнала ИС состоит из входного дифференциального каскада, выполненного на полевых транзисторах, промежуточного каскада на p-n-p транзисторе и выходного каскада, образующего двухтактный выход. Частотная коррекция осуществляется внутренним конденсатором. Построение входного каскада позволяет получить низкое и стабильное напряжение на входных полевых транзисторах, почти не зависящее от изменения напряжения питания и синфазного входного напряжения, в связи с чем малый уровень входного тока (или большое входное сопротивление для синфазного сигнала) сохраняется во всём диапазоне входного синфазного напряжения и допустимом диапазоне напряжения питания.

Схема выходного каскада даёт возможность иметь высокую нагрузочную способность при любой полярности выходного напряжения, в том числе при работе на большую емкостную нагрузку и во всём диапазоне температур.

Внешняя балансировка напряжения смещения осуществляется переменным резистором, подключаемым к выводам 1, 8 и 7. Микросхема содержит 32 интегральных элемента. Корпус типа 301.8-2, масса не более 2 г.

Назначение выводов: 1, 8 – баланс; 2 – вход инвертирующий; 3 – вход неинвертирующий; 4 – напряжение питания (-U_п1); 5 – свободный; 6 – выход; 7 – напряжение питания (U_п2).

Электрическая схема К544УД1, КР544УД5

Условное графическое обозначение К544УД1, КР544УД1	Схема внешней балансировки напряжения смещения К544УД1, КР544УД1

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания:

U_п1 …………………………………………………………………-15 В ± 10%

U_п2 ………………………………………………………………… 15 В ± 10%

Выходное напряжение при U_п = ±15 В ………………………… =>|±12| В

Формовка выводов микросхем

При подготовке микросхем к монтажу на печатные платы (операции рихтовки, формовки и обрезки выводов) выводы подвергаются растяжению, изгибу и сжатию. Поэтому при выполнении операций по формовке необходимо следить, чтобы растягивающее усилие было минимальным. В зависимости от сечения выводов микросхем оно не должно превышать определённых значений (например, для сечения выводов от 0,1 до 2 мм – не более 0,245…19,6 Н).

Формовка выводов прямоугольного поперечного сечения должна производиться с радиусом изгиба не менее удвоенной толщины вывода, а выводов круглого сечения – с радиусом изгиба не менее двух диаметров вывода (если в ТУ не указывается конкретное значение). Участок вывода на расстоянии 1 мм от тела корпуса не должен подвергаться изгибающим и крутящим деформациям. Обрезка незадействованных выводов микросхем допускается на расстоянии 1 мм от тела корпуса.

В процессе операций формовки и обрезки не допускаются сколы и насечки стекла и керамики в местах заделки выводов в тело корпуса и деформация корпуса. В радиолюбительской практике формовка выводов может проводиться вручную с помощью пинцета с соблюдением приведённых мер предосторожности, предотвращающих нарушение герметичности корпуса микросхемы и его деформацию.

Лужение и пайка микросхем

Основным способом соединения микросхем с печатными платами является пайка выводов, обеспечивающая достаточно надёжное механическое крепление и электрическое соединение выводов микросхем с проводниками платы.

Для получения качественных паяных соединений производят лужение выводов корпуса микросхемы припоями и флюсами тех же марок, что и при пайке. При замене микросхем в процессе настройки и эксплуатации РЭА производят пайку различными паяльниками с предельной температурой припоя 250 °С, предельным временем пайки не более 2 с и минимальным расстоянием от тела корпуса до границы припоя по длине вывода 1,3 мм.

Качество операции лужения должно определяться следующими признаками:

минимальная длина участка лужения по длине вывода от его торца должна быть не менее 0,6 мм, причём допускается наличие «сосулек» на концах выводов микросхем;

равномерное покрытие припоев выводов;

отсутствие перемычек между выводами.

При лужении нельзя касаться припоем гермовводов корпуса. Расплавленный припой не должен попадать на стеклянные и керамические части корпуса.

Необходимо поддерживать и периодически контролировать (через 1,5-2 ч.) температуру жала паяльника с погрешностью не хуже ± 5 °С. Кроме того, должен быть обеспечен контроль времени контактирования выводов микросхем с жалом паяльника, а также контроль расстояния от тела корпуса до границы припоя по длине выводов. Жало паяльника должно быть заземлено (переходное сопротивление заземления не более 5 Ом).

Рекомендуются следующие режимы пайки выводов микросхем для различных типов корпусов:

максимальная температура жала паяльника для микросхем с пленарными выводам 265 °С, со штырьковыми выводами 280 °С;

максимальное время касания каждого вывода жалом паяльника 3 с;

минимальное время между пайками соседних выводов 3 с;

минимальное расстояние от тела корпуса до границы припоя по длине вывода 1 мм;

минимальное время между повторными пайками одних и тех же выводов 5 мин.

При пайке корпусов микросхем с пленарными выводами допускаются: заливная форма пайки, при которой контуры отдельных выводов полностью скрыты под припоем со стороны пайки соединения на плате; неполное покрытие припоем поверхности контактной площадки по периметру пайки, но не более чем в двух местах, не превышающих 15% от общей площади; наплывы припоя конусообразной и скругленной форм в местах отрыва паяльника; небольшое смещение вывода в пределах контактной площадки, растекание припоя (только в пределах длины выводов, пригодной для монтажа).

Растекание припоя со стороны корпусов должно быть ограничено пределами контактных площадок. Торец вывода может быть нелуженым. Монтажные металлизированные отверстия должны быть заполнены припоем на высоту не менее 2/3 толщины платы.

Растекание припоя по выводам микросхем не должно уменьшать минимальное расстояние от корпуса до места пайки, т. е. быть в пределах зоны, пригодной для монтажа и оговоренной в технической документации. На торцах выводов допускается отсутствие припоя.

Через припой должны проявляться контуры входящих в соединение выводов. При пайке не допускается касание расплавленным припоем изоляторов выводов и затекание припоя под основание корпуса. Жало паяльника не должно касаться корпуса микросхемы.

Допускается одноразовое исправление дефектов пайки отдельных выводов. При исправлении дефектов пайки микросхем со штырьковыми выводами не допускается исправление дефектных соединений со стороны установки корпуса на плату.

После пайки места паяных соединений необходимо очистить от остатков флюса жидкостью, рекомендованной в ТУ на микросхемы.

Все отступления от рекомендованных режимов лужения и пайки указываются в ТУ на конкретные типы микросхем.

Установка микросхем на платы

Установка и крепление микросхем на платах должны обеспечивать их нормальную работу в условиях эксплуатации РЭА.

Микросхемы устанавливаются на двух- или многослойные печатные платы с учётом ряда требований, основными из которых являются:

получение необходимой плотности компоновки;

надёжное механическое крепление микросхемы и электрическое соединение её выводов с проводниками платы;

возможность замены микросхемы при изготовлении и настройке узла;

эффективный отвод теплоты за счёт конвенции воздуха или с помощью теплоотводящих шин;

исключение деформации корпусов микросхем, так как прогиб платы в несколько десятых миллиметра может привести либо к растрескиванию герметизирующих швов корпуса, либо к деформации дна и отрыву от него подложки или кристалла;

возможность покрытия влагозащитным лаком без попадания его на места, не подлежащие покрытию.

Шаг установки микросхем на платы должен быть кратен 2,5; 1,25 или 0,5 мм (в зависимости от типа корпуса). Микросхемы с расстоянием между выводами, кратным 2,5 мм, должны располагаться на плате так, чтобы их выводы совпадали с узлами координатной сетки платы.

Если прочность соединения всех выводов микросхемы с платой в заданных условиях эксплуатации меньше, чем утроенное значение массы микросхемы с учётом динамических перегрузок, то используют дополнительное механическое крепление.

В случае необходимости плата с установленными микросхемами должна быть защищена от климатических воздействий. Микросхемы недопустимо располагать в магнитных полях трансформаторов, дросселей и постоянных магнитов.

Микросхемы со штырьковыми выводами устанавливают только с одной стороны платы, с пленарными выводами – либо с одной стороны, либо с обеих сторон платы.

Для ориентации микросхем на плате должны быть предусмотрены «ключи», определяющие положение первого вывода микросхемы.

Устанавливать микросхемы в корпусах типа 1 на плату в металлизированные отверстия следует без дополнительного крепления с зазором 1 мм между установочной плоскостью и плоскостью основания корпуса.

Для улучшения механического крепления допускается устанавливать микросхемы в корпусах типа 1 на изоляционных прокладках толщиной 1,0x1,5 мм. Прокладка крепится к плате или всей плоскости основания корпуса клеем или обволакивающим лаком. Прокладку следует размещать под всей площадью корпуса или между выводами на площади не менее 2/3 площади основания; при этом её конструкция должна исключать возможность касания выступающих изоляторов выводов.

Микросхемы в корпусах типа 2 следует устанавливать на платы с металлизированными отверстиями с зазором между платой и основанием корпуса, который обеспечивается конструкцией выводов.

Микросхемы в корпусах типа 3 с неформируемыми (жёсткими) выводами устанавливают на плату с металлизированными отверстиями с зазором 1 мм между установочной плоскостью и плоскостью основания корпуса Микросхемы с формуемыми (мягкими) выводами устанавливают на плату с зазором 3 мм. Если аппаратура подвергается повышенным механическим воздействиям при эксплуатации, то при установке микросхем должны применяться жёсткие прокладки из электроизоляционного материала. Прокладка должна быть приклеена к плате и основанию корпуса и её конструкция должна обеспечивать целостность гермовводов микросхемы (место заделки выводов в тело корпуса). Установка микросхем в корпусах типов 1-3 на коммутационные платы с помощью отдельных промежуточных шайб не допускается. Микросхемы в корпусах типа 4 с отформованными выводами можно устанавливать вплотную на плату или на прокладку с зазором до 0,3 мм; при этом дополнительное крепление обеспечивается обволакивающим лаком. Зазор может быть увеличен до 0.7 мм, но при этом зазор между плоскостью основания корпуса и платой должен быть полностью заполнен клеем. Допускается установка микросхем в корпусах типа 4 с зазором 0,3, 0,7 мм без дополнительного крепления, если не предусматриваются повышенные механические воздействия. При установке микросхем в корпусах типа 4 допускается смещение свободных концов выводов в горизонтальной плоскости в пределах ±0,2 мм для их совмещения с контактными площадками. В вертикальной плоскости свободные концы выводов можно перемещать в пределах ±0,4 мм от положения выводов после формовки.

Приклеивание микросхем к платам рекомендуется осуществлять клеем ВК-9 или АК-20, а также мастикой ЛН. Температура сушки материалов, используемых для крепления микросхем на платы, не должна превышать предельно допустимую для эксплуатации микросхемы. Рекомендуемая температура сушки 65 ± 5 °С. При приклеивании микросхем к плате усилие прижатия не должно превышать 0,08 мкПа.

Не допускается приклеивать микросхемы клеем или мастикой, нанесенными отдельными точками на основание или торцы корпуса, так как это может привести к деформации корпуса.

Для повышения устойчивости к климатическим воздействиям платы с микросхемами покрывают, как правило, защитными лаками УР-231 или ЭП-730. Оптимальная толщина покрытия лаком УР-231 составляет 35-55 мкм, лаком ЭП-730 – 35-100 мкм. Платы с микросхемами рекомендуется покрывать в три слоя.

При покрытии лаком плат с микросхемами, установленными с зазорами, недопустимо наличие лака под микросхемами в виде перемычек между основанием корпуса и платой.

При установке микросхем на платы необходимо избегать усилий, приводящих к деформации корпуса, отклеиванию подложки или кристалла от посадочного места в корпусе, обрыву внутренних соединений микросхемы.

Демонтаж микросхем

Если демонтируются микросхемы с пленарными выводами, то следует удалить лак в местах пайки выводов, отпаять выводы по режиму, не нарушающему режим пайки, указанной в паспорте микросхемы, приподнять концы выводов в местах их заделки в гермоввод, снять микросхему с платы термомеханическим путём с помощью специального приспособления, нагреваемого до температуры, исключающей перегрев корпуса микросхемы выше температуры, указанной в паспорте. Время нагрева должно быть достаточным для снятия микросхемы без трещин, сколов и нарушений конструкции корпуса. Концы выводов допускается приподнимать на высоту 0,5…1 мм, исключая при этом изгиб выводов в местах заделки, что может привести к разгерметизации микросхемы.

При демонтаже микросхем со штырьковыми выводами удаляют лак в местах пайки выводов, отпаивают выводы специальным паяльником (с отсосом припоя), снимают микросхему с платы (не допуская трещин, сколов стекла и деформаций корпуса и выводов). При необходимости допускается (если корпус прикреплен к плате лаком или клеем) снимать микросхемы термомеханическим путём, исключающим перегрев корпуса, или с помощью химических растворителей, не оказывающих влияния на покрытие, маркировку и материал корпуса.

Возможность повторного использования демонтированных микросхем указывается в ТУ на их поставку.

ВВЕДЕНИЕ

Успехи интегральной электроники и совершенствование технологии изготовления интегральных микросхем привели к созданию принципиально новых компонентов электронных схем – операционных усилителей (ОУ). Весьма высокие технические характеристики ОУ (коэффициент усиления, полоса пропускания, входное сопротивление) сделали его универсальным элементом электронных устройств. При этом изменилась концепция их проектирования, когда на базе ОУ может быть построено огромное количество электронных устройств, при этом требуемые технические и функциональные характеристики достигаются не изменением характеристик ОУ, а введением требуемых обратных связей с использованием внешних навесных электронных компонентов (резисторов, конденсаторов, дискретных диодов, транзисторов и т. п.). Именно поэтому, федеральная компонента государственных образовательных стандартов по направлению подготовки дипломированных специалистов «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» предусматривает изучение ОУ в курсе «Физические основы электроники».

Курсовая работа предназначена для более глубокого изучения технологии изготовления современной интегральной электроники, изучения электрических схем ОУ, а также разработки конкретного электронного устройства судовой автоматики с заданными техническими характеристиками на базе ОУ.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Для операционного усилителя, тип которого представлен в таблице вариантов, выполнить следующее:

1. Расшифровать систему условных обозначений микросхемы.

2. Описать технологию изготовления микросхем.

3. Привести цоколевку, электрическую схему, электрические параметры и предельно допустимые режимы эксплуатации микросхемы.

4. Описать технологические процессы монтажа и демонтажа микросхемы.

5. В соответствии с таблицей вариантов разработать на базе микросхемы, с введением внешних обратных связей, типовое устройство судовой автоматики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника. Москва «Высшая школа», 1991. – 622с.

2. Надеев А. И. Основы электроники: Учебное пособие/ Астрахан. гос. техн. ун-т. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 1999. – 176 с.

3. Штумпф Э. П. Судовая электроника и силовая преобразовательная техника: Учебник. – СПб: Судостроение, 1993. – 352 с.

4. Кауфман М., Сидман А. Г. Практическое руководство по расчётам схем в электронике: Справочник. В 2-х т. Т.1. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 368с.

5. Нефедов А. В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т.5. – М.: ИП РадиоСофт, 2000. – 544 с.

6. А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. – М.: БИНОМ, 1994. – 352 с.

7. Интегральные схемы: Операционные усилители. Том 1. – М.: Физматгиз, 1993. – 240 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Образец оформления курсовой работы

ФГОУ ВПО

«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Электрооборудование и автоматика судов»

Курсовая работа

по дисциплине «Физические основы электроники»

На тему: «Расчёт функционального устройства судовой автоматики на операционном усилителе»

Вариант №31

Выполнил: ст. гр. ДТА-21 Иванов А.А.

Принял: д.т.н., профессор Надеев А.И.

Астрахань 2007 г.

Задание.

Тип микросхемы: КР544УД2Г.

Функциональное устройство судовой автоматики: интегратор, формирующий на выходе линейно изменяющееся напряжение при подаче на вход ступенчатого напряжения 1,5 В.

Расшифровка системы условных обозначений микросхемы КР544УД2Г.