Файл: Микроминиатюризация высокочастотных радиоустройств..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2024
Просмотров: 55
Скачиваний: 0
47
Р и с .I . 22. Зависимость добротности катушек различных номинальных индуктивностей, изготовленных из провода
ПЭЛШО 0 ,0 5 , от частоты.
ляют необходимое количество витков при минимальных диаметре
провода и внутреннем диаметре катушки, |
затем по кривым |
р и с .I .21 находят площадь, которую будет |
занимать катушка, и |
при необходимости вычисляют её наружный диаметр, а по кривым р и с .1 .22 и 1.23 с учётом диаметра провода и внутреннего диа метра катушки определяют ожидаемую добротность на соответ ствующей частоте.
48
Р и с .I . 23 . Зависимость добротности катушек различных
номинальных индуктиш остей, изготовленных |
иі |
провода |
ПЭЛШО 0 ,0 9 , от частоты. |
|
|
Если полученная таким образом величина добротности оказа
лась недостаточно высокой и не удовлетворяет требованиям, то
расчёт повторяют, выбрав больший диаметр провода. Если и при
этом добротность оказалась недостаточно высокой, то выбирают
больший внутренний диаметр катушки. Такой расчёт позволяет
49
получить катушки минимальных размеров с заданной добротностью.
Методика расчёта позволяет решить задачу размещения на ограниченном участке площади подложки катушки с заданной индуктивностью и добротностью.
Пользуясь графиками р и с ,I . 21, по известной площади опре деляют максимальную величину индуктивности, которая может быть получена при минимальном внутреннем диаметре катушки и диаметре провода. Если полученная величина окажется больше требуемой,
то расчёт ведут описанным выше способом, выбирая больший диа метр катушки. Такой расчёт позволяет получать катушки с макси мальной добротностью, возможной в пределах ограниченной площади.
Если определенная по графикам р и с .1.22 и 1.25 величина индуктивности окажется меньше требуемой, то необходимо пере смотреть топологию микросхемы, предусмотрев необходимую площадь на подложке для размещения катушки с требуемыми параметрами.
8 . ПАРАМЕТРЫ КОММУТАЦИОННЫХ ПРОВОДНИКОВ ГИБРИДНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ МИКРОСХЕМ НА ВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ
На работу высокочастотной микросхемы большое влияние оказы вают соединительные проводники коммутационной схемы - пленочные и проволочные. Индуктивность соединительных проводников микро схемы необходимо учитывать уже при частотах порядка èO-IOO МЙд.
Величина индуктивности соединительных проводников микросхемы на более высоких частотах становится сравнимой с величиной индуктивности контурных к ат уш ек ,а модуль 'их полного сопротив
ления'с сопротивлением /"& транзистора. 9
50
( Следует иметь в виду, что пленочные проводники обладают
относительно большим омическим сопротивлением на постоянном токе. На высоких частотах комплексное их сопротивление еще
более увеличивается за счёт того, что толщина нанесенной '
пленки много меньше глубины проникновения поля. И з-за этого,
как показали экспериментальные измерения, несколько увеличи вается индуктивность пленочного проводника по сравнению с ленточным проводником толщиной несколько десятков микрон.
L |
Индуктивность |
|
ленточного проводника |
[1 .2] |
|
Ü - I 5 ) |
||||||||
где |
= 2 e -f0 ~ p .3 fy -§ z $ + |
0 , 1 2 |
3 5 |
+ |
o s ) , мкГи J |
|||||||||
0 ,6, В |
|
-ш ирина, |
толщина, |
длина проводника |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
соответственно, |
мм. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Для пленочных проводников ширина его много больше толщины. |
|||||||||||||
И з-за этого индуктивность тонкопленочного |
проводника возраста |
|||||||||||||
ет по сравнению с ленточным проводником той же ширины, |
но |
|||||||||||||
имеющего толщину, |
соизмеримую с |
шириной. |
|
|
|
|
||||||||
|
Экспериментально было определено, что при вычислении вели |
|||||||||||||
чины индуктивности тонкопленочных проводников в формуле |
( I .15) |
|||||||||||||
необходимо увеличить величину свободного члена на |
0 ,1 5 , |
чтобы |
||||||||||||
свести ошибку при расчётах с 5-10% до 1-2%. В результате |
||||||||||||||
получаем следующую'4( j , 3 |
уточненную5 + 2 , формулу3 e $: |
K |
c p |
+ |
( I .I 6 ) |
|||||||||
L = l ß iO |
ß |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
■ кф/ - |
|
коэффициент формы пленочного проводника. |
|
||||||||||
|
В таблице |
|
1 .5 |
приведены расчётные |
(по формулам 1 .1 5 ,1 .1 6 ) |
|||||||||
и экспериментальные усредненные данные результатов измерений величины индуктивности тонкопленочных проводников, имеющих
51
следующие усредненные размеры: |
1 ,2 |
мм; |
№.2 — |
1,5 |
мы; |
||
а) |
ширина проводника № I |
- |
|||||
Ö) |
длина проводника № I |
- |
I I |
мы; |
Ій 2 - |
15 |
мы; |
в) |
толщина проводников 400-600 |
нм. |
Таблица |
1 .5 |
|||
|
провод |
|
Индуктивность L , мкРН |
откл. от |
|
р а с - |
||||
|
ника |
|
рассчитанная |
по эксперименталъ- |
|
|||||
|
|
|
формулам |
ное |
среднее |
четного |
по |
|||
|
|
|
С І.І5 ? |
( І .І б ) |
значение |
формулам. |
% |
|||
|
I |
|
0,008 |
+6 |
( І.Іб ) |
|||||
|
|
0,0075 |
0,0079 |
+1,2 |
||||||
|
2 |
|
0,0106 |
0,011 |
0,0109 |
+3 |
-0 ,9 2 |
|||
|
Измерения проводили |
с помощью куметра Е9-5 на |
частотах |
|||||||
І0 5 -І0 7 |
МГц. Частота измерялась |
цифровым частотомером |
|
типа |
||||||
4 3 -4 . Из данных таблицы |
следует, |
что расхождение |
расчётных |
|||||||
по формуле( і .І б ) и |
экспериментальных данных не превосходит |
|||||||||
2%, |
чем подтверждается правомерность применения в уточненных |
|||||||||
расчётах |
формулы ( I . 1 6 ). |
|
|
|
|
|
|
|||
|
С целью оптимального выбора диаметра и материала соеди |
|||||||||
нительных проволочных проводников микросхем |
былиf |
проведены' |
||||||||
экспериментальные исследования их ВЧ параметров |
(таб л .1 .6 ) . |
|
Из данных таб л .1 .6 сЛедует, что ВЧ параметры |
проволочных |
|
соединительных проводников слабо зависят от материала, а |
||
средняя |
погонная индуктивность проводников, имеющих диаметр |
|
0 ,0 5 -0 ,1 |
мм, приблизительно равна 0,011 мкГн на |
сантиметр |
длины. |
|
|
Материал |
ф , ММ |
Медь |
о . і |
Серебро |
‘ 0,05 |
Золото |
0,05 |
Золото |
о , і |
52
^,мм |
|
Таблица 1 .6 |
|||
|
і ,МКГН |
,0м |
L ,мкРн |
||
|
|
|
|
для 10мм |
|
10 |
п о |
0,011 |
0,37 |
длины |
|
78 |
0,01 |
||||
30 |
0,031 |
0,45 |
|||
38 |
70 |
0,043 |
0,65 |
0,012 |
|
10 |
107 |
0,012 |
0,39 |
||
36 |
70 |
0,044 |
0,76 |
0,012 |
|
10 |
107 |
0,012 |
0,41 |
||
30 |
81 |
0,029 |
0,39 |
0,01 |
|
10 |
107 |
0,01 |
0,27 |
||
53
Глава вторая. ГИБРИДНЫЕ ПЛЕНОЧНЫЕ КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
і . О ВЫБОРЕ СХЕМ ГИБРИДНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ КВАРЦЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ .
Известно большое количество схем транзисторных генерато
ров гармонических колебаний, стабилизированных кварцем. Все многообразие этих схем может быть сведено к трем группам,
которые отличаются друг от друга функциями кварцевого резо натора и характером его полного сопротивления на генерируе
мой частоте. |
Различают |
схемы осцилляторные, с кварцем в це |
|
ли обратной |
связи и |
с |
затягиванием частоты. |
В осцилляторных |
схемах кварцевый резонатор является со |
||
ставной частью колебательной системы генератора. Полнон со противление кварца носит индуктивный характер. Отключение кварца, его короткое замыкание или замена емкостью приводит к срыву колебаний. Подключением к кварцу внешних реактивных сопротивлений изменяют генерируемую частоту в интервале час тот последовательного и параллельного резонансов.
В схемах с кварцем в цепи обратной связи кварцевый резо натор выполняет функции узкополосного фильтра. Условия само возбуждения выполняются вблизи частоты минимума или максиму ма полного сопротивления кварцевого резонатора.
В схемах с затягиванием частоты условие самовозбуждения выполняется без подключения кварца. Кварцевый резонатор вклю-
чаетоя в колебательную систему генератора как некий вторич ный контур с добротностью на несколько порядков выше доброт-