SG765A型车速报警电路的设计与应用.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流SG765A型车速报警电路的设计与应用.精品文档.SG765A型车速报警电路的设计与应用速报警电路的设计与应用谭夏生谭四金光微电子总公司(长沙410129)u争6?介绍jSG765A的版国设计以及该电路的主要特点和性能,并给出j其典型应用.重点介绍jI关键词立fSG765A汽车速度报警器的原理.鏖墨!墨!三十性能应用1引言随着电子技术的发展,汽车工业发生了划时代的变化.电子技术不仅使得汽车大为改观,并开始走向智能化,而且已成为汽车的中枢神经.汽车电子技术已成为当今世界各国重点发展的技术领域之一,有着广阔的发展前景近几年来,我国汽车电子技术有了较太发展,汽车电器的技术水平也不断提高.为了促进找国汽车电子技术的迅速发展,适应国内汽车电子化的需要,我公司先后成功地研制了一大批汽车专用集成电路,SG765A车遂报警电路就是其中的一种.SG765A是在TAA765A无补偿通用运算放大器的基础上,为满足汽车的技术要求而设计的,并且对原线路进行了改进.通过改进.不仅所有参数均与国外同类产品TAA765A相同,而且其负载能力比原产品要大.经用户大量应用,其性能达到目外同类产品TAA765A的水平,并可完全取代该产品.本文将主要介绍SG765A电路的设计,性能和应用.2版图设计众所周知,集成电路的设计是由线路设计,版图设计和工艺设计三部分所组成.毫无疑问,这三者是互相渗透,互相关联的有机整体,而不是相互孤立的.版图设计就是按照线路的要求和一定的工艺条件来进行的.合理的版图设半导体鞋术l997年6片第3期S怨计不仅是制造集成电路的基本条件,而且对产品的性能,成品率和可靠性有很大的影响.因此,精心设计版图有着重要的意义.SG765A电路如图1所示.该电路可分四部分,即差分输入级,复合输出级,电平位移级和恒流源偏置电路补偿电容外接从电路的工作原理可知,SG765A的性能优劣与器件的关系很大.特别是输入级,其工作电流小,对的要求更高,并且必须有很好的对称性,即不仅各种参数要一致,而且温度特性也要一致.下面将详细讨论各主要元件的设计.圈1SG765A电路原理图2.1横向pnp管的设计横向pnp管在双极型模拟集成电路中用得较多.由于它的制造工艺与常用的npn管完全兼窖,所以不需要增加新的工艺.但是,由于横向pnp管也存在某些弱点,因此,一般情况下都不大.而电路中,又要求横向pnp管有尽可能高的电流增益和输出阻抗.为了提高55车.甜横向管的,就必须从改进工艺措旆和版图设计两个方面着手.大家知道,npn管的发射区底面积起有源作用,采用纵向工作模式.而横向pnp管则以横向模式工作,它的发射区侧面积起有源作用.所以在横向管设计中,要求增加发射区周长面积比.此设计原则正好与高增益npn管的设计原则相反.增加侧面积与底面积之比,就相当于增加了发射区周长与面积比.这样可以增加与侧面积成正比的集电极电流,而减少与发射结面积近似成正比的基极电流,因而能使横向管的得以改善.一般来说,图形面积愈小,则周长面积比愈大,所以采用较小的发射区面积,并且把集电极作成环状或近似环状.至于基极区宽度的设计,则受到两个矛盾因素的制约.基区宽度愈窄,愈大,但基区宽度的调变效应也就愈严重,甚至还有穿通的可能.在保证横向管击穿电压大于30V的前提下,适当减少横向管的横向基区宽度,对于提高电流增益是有益的,但也会减少横向管的输出电阻.在目前的工艺条件下,横向基区宽度(版图尺寸)选14pro比较合理口.横向pnp管设计图形如图2所示.削2横向pnp冒设计图形由于发射结侧面积近似等于发射区周长和发射结结深的乘积,增加结深对提高电流增益是有益的.理论和实践都证明,结深x增加到一定程度时,的上升将趋于饱和根据具体工艺条件,x取3pm为了防止界面外电荷的影响,减少界面复合,横向pnp管发射结采用大面积铝层覆盖.56为了提高电流增益,在横向pnp管下面增加了n埋层.这是因为引入n埋层后,由于埋层与外延层之间n_n结中自建电场的作用,改变了基区的空穴分布,抑制了纵向寄生空穴电流,增加基区输运系数,从而提高了电流增益9.2高增益输入npn对管和大电流输出npn管的设计为了提高npn管的性能,合理的版图设计是很重要的.加上良好的工艺措施与之配合,就可以收到满意的效果.而输入npn对管的设计,在模拟集成电路中更为重要.它不仅要考虑高增益npn管版图设计需要注意的问题,例如减小发射区周长与面积比,发射极大面积铝层覆盖等,而且还要考虑对管的对称性.因为输入对管的对称性,对运算放大器的输入失调电压,输入失调电流,其模拟制比及热稳定性都有很大的影响.因而在设计中把输入对管设计得完全一样,并且排在临近的位置上.同时还要适当地把对管发射区的面积增加.因为它们的面积取得比较大,相对误差就会变小.这样不仅改善匹配性能,而且也减少了周长与面积之比.为此,输入对管发射区面积设计为26pm×62pm.另外,还要采用热对称设计,即在总体设计上务必使输入对管尽量远离热源.因为该电路的输出级输出电流较大,远离输出级可以有效地减小热扰动对输入对管的影响.图3npn输出昔设计图形半导倬桂术1997年6月茹3期1To是npn输出管,最大输出电压为70mA.它的发射区面积设计为36p.mX214p.m,采用双发射三基极的梳形结构,发射区有效周长达856#m.以0.1mA/m计算,它可以允许流过85mA电流.与要求的工作电流相比,这一设计值是有一定余量的.图3是npn输出管的设计图形.输出管采用梳形结构.它的最大特点是允许通过更大的电流而又能保持良好的频率特性.3SG765A的主要特点与性能SG765A本身是个运算放大器,因此它具有实现数字运算的功能.当给它加上一定形式的反馈,便能完成加法,减法,微分,积分等数字运算同时,它也可作电压比较器,跟随器,反相器,汽车速度报警器,温度控制器等.该器件供电方便,可双电源也可单电源供电,单电源电压7.530V,双电源电压±15V.由于在设计时考虑了汽车电器的实际需要,增大了输出管的负载电流,使该器件有了较强的负载能力,典型输出为50mA,最大可达70mA.因此,它可直接驱动可控硅,继电器,属功率型运算放大器.SG765A电参数如表1所示,使用环境温度为一2585衰I4典犁应用4.I汽车速度报警器SG765A的一个很重要的用途是与转速表电路SG215配合共同作汽车速度报警器.速度报警器的电路图如图4所示其工作原理大致如下:汽车速度的快慢可直接由SG215的六脚电位的高低反映出来,而六脚因速度的快慢而引起的电位变化会影响晶体管t的集电极电位的变化,.集电极电位的变化,又会迅速影响SG765A的2脚电位.在正常情况下,SG765A的2脚电位比3脚低,SG765A输出高电平.而当汽车速度超过预先给定的速度时,SC-215的六脚输出高电平.导通而输出低电平,SG765A的2脚电位也随半导体挂末1997牛6月摹3期圈4汽车建度报警器原理图之迅速变化,当其变化的电位等于3脚的电位时,SG765A输出低电平,继电器接通.报警器报警,从而达到了车速报警控制车速的目的.4.2恒温,超温控制器替凡?RD2L_s(/I凡图5恒温超温控制器图5为SG765A作恒温,超温控制器的电路原理图.由图5可知,由R,R分压取得基准电压,R为温度检测电阻.根据实际需要调节电阻R,就可以实现温度的控制和检测了.其工作过程如下:当温度升高时热敏电阻R的阻值变小,u降低,当u低于u,时,u输出低电平,可控硅SCR截止.继电器J释放.当温度下降时R增大,也增加,当u高于u时,输出高电平,可控硅导通,J吸合,再通过继电器控翩电加热器的电源通断,从而达到控制温度的目的.1章情苓等.19841302章倩苓等参考文献集成电路设计原理北京:高等教育出版社集戚电路设计原理.北京:高等教育出版社3南京工学院西北电讯工程学院.半导体集成电路.北京:国防工业出版社.1980:"3(收稿日期19960712)中国电子学会1997年学术会议消息(7月9月)l第三届国际电子测量与仪器学术会议.97.7.哈尔滨.150人.啥尔滨工业大学计算机与电气工程学院.孙圣和2t第十届全国半导体集成电路和硅材料学术会议97.8.青岛.150200人.电子部l3研究所陈锡君3.第四届天线与电磁理论国际会议.97.8.西安西安电子科技大学4一生命电子学在堪与(风水)方面的应用.97.8.北京.30人.中国电子报杜5.第五届国际广播电视科技研讨会.97.9.北京180人.广播电视技术分会6.球面射电望远镜学术讨论会.97.9.地点待定300人.西安电子科技大学.殷宝岩.王家礼7.第八届全国毫米嫂亚毫米波学术会议.97.9.上海.100人.上海市龙华西路525号征稿为了能更好更快地反映出我国半导体行业的动态,加强我国半导体同行何的技术,信息交流,促进半导体事业的发展,本刊特设51o十版面的行业动态专栏欢迎广大科研工作者,生产技术管理和企业管理员踊跃投稿(优先刊登)内容如下:1.对我国半导体行业发展具有指导性,政策性的文章;2.国内半导体科研生产厂所大专院校的科研成58200232.黄伟嘉8.第八届全国微波能应用学术会议.97年第三季度.上海.80人.华末师大微波所.200062.张锡年9?第七届全国电子光学讨论会.97年第三季度.北京.6O人.清华大学电子工程系l0.EMC一97全国电磁兼容学术会议.97年第三季度.地点待定.150人.北京邮电大学171信箱.100088.高攸纲I】.第九届全国电子束离子束光子束学术年会97t时间地点待定.150人.中科院半导体所l2.第九届全国LSICAD学术年会.97年年中.蚌埠.100.兵器部24所13.第六届全国可靠性物理学术讨论会.97.9.湖北十堰市.80人.广州501信箱学会办.威志森.启事果,鉴定项目与水平;3.自建大型生产线及引进线的生产能力,投产状况与水平4.国内外半导体最新技术f5.市场需求信息;6中国半导体行业协会,中国电子学会,半导体情报问技术交流,学术交流会议有关文章半导悻技术编辑部半导体挂l袁1997牛6月第3期