Мультидифференциальные операционные усилители напряжений и токов с активной отрицательной обратной связью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Пахомов Илья Викторович

• Пахомов Илья Викторович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Пахомов Илья Викторович

Введение

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

1.1 Особенности проектирования инструментальных усилителей для аналоговых интерфейсов датчиков

1.1.1 Недостатки классической архитектуры инструментальных усилителей

1.1.2 Основные направления повышения прецизионности инструментальных усилителей

1.2 Методика расчета нулевого уровня мультидифференциальных операционных усилителей с одним высокоимпедансным узлом и схем их включения

1.2.1 Эквивалентная схема МОУ

1.2.2 Метод взаимной компенсации влияния на нулевой уровень в биполярных транзисторов в ВОТЕТ МОУ

1.3 Методика расчета ослабления нескольких входных синфазных сигналов в аналоговых интерфейсах на основе МОУ

1.3.1 Эквивалентная схема МОУ при работе с несколькими входными синфазными сигналами

1.3.2 Ослабление входных синфазных сигналов в типовых схемах включения МОУ

1.4 Основные параметры и обобщенные уравнения базовых схем включения МОУ

1.4.1 Особенности архитектуры и схемотехники МОУ с одним высокоимпедансным узлом

1.4.2 Базовые схемы включения

1.4.2.1 Дифференциальный усилитель разности двух сигналов без резисторов обратной связи

1.4.2.2 Инвертирующий усилитель с Ку=-1 без резисторов обратной связи

1.4.2.3 Неинвертирующий усилитель напряжения

1.4.2.4 Неинвертирующий сумматор двух сигналов

1.4.2.5 Анализ схем инвертирующих усилителей

1.5 Реконфигурируемые мультидифференциальные операционные усилители

.5.1 Архитектура реконфигурируемого МОУ

.5.2 Базовые схемы включения реконфигурируемого МОУ

.5.2.1 Сумматор пяти сигналов

.5.2.2 Неинвертирующий усилитель с коэффициентом передачи Ки>1

.5.2.3 Неинвертирующий усилитель с коэффициентом передачи Ки>0

.5.2.4 Неинвертирующие усилители с коэффициентом передачи Ки>2

.5.2.5 Неинвертирующий усилитель с коэффициентом передачи Ки>1

.5.2.6 Неинвертирующий усилитель со смещением статического уровня выходного сигнала

.5.2.7 Сумматоры-вычитатели с дополнительным сигнальным входом

.5.2.8 Результаты компьютерного моделирования реконфигурируемого МОУ

.6 Схемотехнический метод уменьшения влияния входных емкостей МОУ на диапазон рабочих частот классических измерительных мостов

.6.1 RC-коррекция на основе неинвертирующих усилителей напряжения

.6.2 RC-коррекция измерительного моста на основе инвертирующих усилителей напряжения

.6.3 Устойчивость измерительного моста с мультидифференциальными операционными усилителями

.7 Многофункциональный программируемый мультиплексор потенциальных сигналов (МПМП) датчиков на основе МОУ

.7.1 Архитектура МПМП

.7.2 Результаты компьютерного моделирования

.8 Модифицированный драйвер на основе программируемого МОУ

Выводы к Главе

ГЛАВА 2. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ПРИЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ ОСНОВНЫХ

каскадов

2.1.1 Основные функциональные схемы цепей компенсации.

54

2.1.2 Классические каскады ОЭ, ОБ, ОК

2.1.3 Схемотехнический метод расширения диапазона рабочих частот промежуточных (трансимпедансных ТИУ) каскадов МОУ

2.1.3.1 Функциональная схема ТИУ с расширенным частотным диапазоном

2.1.3.2 Схемотехника широкополосных ТИУ для BiJFET и КМОП технологий

2.1.4 Мультидифференциальные операционные усилители с расширенным частотным диапазоном

2.1.5 Широкополосные цепи согласования уровней статических напряжений в промежуточных каскадах МОУ

2.2 Входные каскады быстродействующих МОУ

2.2.1 Взаимосвязь максимальной скорости нарастания выходного напряжения МОУ с диапазоном активной работы дифференциальных каскадов (ДК)

2.2.2 КМОП входные ДК

2.2.2.1 Нелинейная коррекция в микромощных КМОП ДК

2.2.2.2 Результаты компьютерного моделирования КМОП ДК с нелинейной коррекцией

2.2.3 Схемотехнический метод исключения динамической перегрузки подсхемы МОУ «входной ДК - перегнутый каскод»

2.2.3.1 Входной ДК с перестраиваемой архитектурой

2.2.3.2 Входной ДК подкласса «Dual-input stage»

2.2.4 Комплементарные BJT входные каскады

2.3 Несимметричные входные ДК на транзисторах с разными принципами работы

2.3.1 Свойства несимметричных ДК и схем их включения в МОУ

2.3.2 Дифференциальные каскады с дополнительным каналом параметрической компенсации напряжения смещения нуля

2.3.3 Схемы включения НДК в операционных и мультидифференциальных усилителях

2.3.3.1 МОУ с коэффициентом передачи по напряжению без резисторов обратной связи Ку~-1

2.3.3.2 Схема МОУ с коэффициентом передачи по напряжению Ку~-2

2.3.3.3 Радиационно-стойкий двухкаскадный BiJFET МОУ с повышенным коэффициентом усиления Ку

2.3.3.4 Биполярно-полевые МОУ с малым напряжением питания

2.4 Многоканальные входные каскады класса «АВ» МДК

2.4.1 Базовые структуры многоканальных ДК

2.4.2 Компьютерное моделирование JFET -КМОП МДК для техпроцесса ХБаЬ

2.4.3 Типовая схема включения МДК в аналоговых устройствах

2.4.4 Входные каскады МОУ на основе многоканальных ДК

2.4.5 Схемотехнические приемы организации дополнительных токовых выходов в МДК

2.4.6 Схемы включения МДК в МОУ с парафазным выходом

2.4.7 Результаты моделирования практических схем МОУ

2.4.8 Прецизионный радиационно-стойкий ВОТЕТ МОУ для низкотемпературных аналоговых интерфейсов датчиков

2.4.8.1 Особенности PSpice моделирования ВОТЕТ входного каскада МОУ при воздействии низких температур и проникающей радиации

2.4.8.2 ВОТЕТ МОУ на основе входного каскада без классических источников опорного тока и результаты его моделирования

2.5 Входные дифференциальные каскады МОУ с повышенным коэффициентом ослабления входного синфазного сигнала (Кос.сф)

2.5.1 Ослабление синфазных сигналов в классическом ДК с расширенным диапазоном линейной работы

2.5.2 Радиационно-стойкий ВОТЕТ ДК с цепью стабилизации статического режима без р-п-р транзисторов

2.5.3 Схемотехнический прием повышения Кос.сф Bi-CMOS входных ДК

2.5.4 Схемотехнический прием уменьшения синфазных ошибок в ВОТЕТ многоканальных входных ДК

2.5.5 ДК с расширенным диапазоном изменения входного синфазного напряжения

2.5.6 Введение отрицательной обратной связи по синфазному сигналу в МОУ с парафазным Rail-to-rail выходом

2.6 Нулевой уровень входных каскадов МОУ и пути его уменьшения

2.6.1 Взаимная компенсация влияния коэффициентов усиления по току базы биполярных транзисторов классических ДК на напряжение смещения нуля

2.6.2 Условия взаимной компенсации нулевого уровня входного ДК на основе каскодных токовых зеркал

2.6.3 Несимметричные входные ДК с малым напряжением смещения нуля

2.6.4 Нулевой уровень BiJFET входного каскада с повышенным коэффициентом усиления по напряжению

2.6.5 Входной каскад с симметричной активной нагрузкой на полевых транзисторах с общим затвором

2.6.6 Перспективная схемотехника входных ДК на основе «перегнутого» каскода

2.7 Схемотехнические приемы повышения коэффициента усиления по напряжению входных дифференциальных каскадов (ДК) МОУ

2.7.1 ДК на основе «перегнутого» каскода

2.7.2 ДК с цепями компенсации низкоомной резистивной нагрузки

2.7.3 Каскодные дифференциальные каскады

2.7.4 Симметричная активная нагрузка ДК с повышенным коэффициентом усиления

2.7.5 Входные ДК с цепью отрицательной обратной связи по синфазному сигналу

Выводы к Главе

ГЛАВА 3. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ (ДУТ) И МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ (МДУТ) УСИЛИТЕЛИ ТОКОВ

3.1 Основные параметры дифференциальных усилителей тока и их классификация

3.2 Активная отрицательная обратная связь в задачах построения мультидифференциальных усилителей тока

3.3 Дифференциальные преобразователи «ток-напряжение» с N-входами

3.4 Обобщённая функциональная схема дифференциального усилителя двунаправленных входных токов

3.5 Схемотехника дифференциальных и мультидифференциальных усилителей входных токов

3.6 Схемы включения мультидифференциальных усилителей тока с активной отрицательной обратной связью по напряжению

3.7 Трансрезистивный дифференциальный усилитель тока с парафазным выходом

Выводы к Главе

ГЛАВА 4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОТОТИПОВ BiJFET ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ И МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

4.1 Микросхема ИС-3 радиационно-стойкого МОУ на основе несимметричных ДК и ее применение в устройствах автоматики

4.1.1 Основные параметры и характеристики ИС-3

4.1.1 Инструментальный усилитель ИС-8

4.1.2 Активный RC фильтр ИС-11

4.2 Базовый структурный кристалл MH2XA010 и основные схемы его включения в устройствах автоматики

4.2.1 Схемотехника функциональных ячеек

4.2.2 Статические параметры основных функциональных ячеек БСК при воздействии гамма-излучения

4.2.3 Аналоговые процессоры и преобразователи сигналов на основе БСК MH2XA010

4.2.3.1 Дифференциальные и мультидифференциальные операционные усилители

4.2.3.2 Драйверы c парафазным выходом на основе МОУ

4.3 Экспериментальные исследования полузаказной ИС трансимпедансного усилителя на основе БСК мн2ха010

Выводы к Главе

Заключение

Библиографический список

Приложения

Приложение 1 - Акты внедрения результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мультидифференциальные операционные усилители напряжений и токов с активной отрицательной обратной связью»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Развитие электронной компонентной базы (ЭКБ) является одним из приоритетов межведомственной программы Правительства России «Национальная технологическая инициатива» до 2035 года [https://asi.ru/nti/].

Актуальность диссертации связана с необходимостью расширения номенклатуры аналоговых микросхем для устройств автоматики и приборостроения с новыми функциональными свойствами и улучшенными характеристиками.

Классические операционные усилители (ОУ) хорошо исследованы и широко используются в устройствах автоматики. Однако, из-за ряда известных ограничений ОУ, связанных с особенностями структуры, сегодня ведется активный поиск других альтернативных активных элементов, которых уже разработано более 150 типов. Используя эти новые активные преобразователи сигналов для аналогового проектирования, разработчики аналого-цифровых устройств приобрели сегодня новые возможности, которые отсутствовали в рамках классической схемотехники. К числу таких перспективных элементов, являющихся одним из векторов развития аналоговой ЭКБ, относится мультидифференциальный операционный усилитель (МОУ), имеющий ряд неоспоримых преимуществ [1]. К их числу следует отнести [2]: возможность работы без резисторов отрицательной обратной связи (ООС); более высокое быстродействие; простоту построения идентичных инвертирующих и неинвертирующих схем; высокое входное сопротивление, не зависящее от резисторов ООС; хорошее ослабление синфазного сигнала в основных схемах включения и др.

Достаточно перспективно использование МОУ в инструментальных усилителях [1] (ИУ), например, для работы с датчиками мостового типа. Большой практический интерес представляют звенья активных фильтров на нескольких МОУ, так как такие схемы оказываются более высокочастотными при идентичном энергопотреблении. МОУ используются в ЦАП и АЦП, в акселерометрах, управляемых усилителях, преобразователях «напряжение-ток», схемах интегрирования и дифференцирования сигналов, перемножителях напряжений, управляемых резисторах, модуляторах, дифференциальных интеграторах и т.д.

Однако, кажущаяся простота применения МОУ в устройствах автоматики требует дальнейшего развития теоретических основ их проектирования и схемотехники, обеспечивающей более высокое усиление по напряжению, малый нулевой уровень и повышенное ослабление синфазных сигналов. В ином случае, эффективность применения МОУ становится виртуальной и не дает желаемого результата в сравнении с классическими ОУ [2].

Учитывая, что в России МОУ не выпускаются, для оперативного решения задач им-портозамещения и создания новой техники, при проектировании МОУ перспективно применение базовых матричных (БМК) [3,4] и структурных (БСК) [5,6] кристаллов, в том числе радиа-ционно-стойких (АБМК_1.3, АБМК_1.4, АБМК_1.7, АБМК_2.1, MH2XA010).

В диссертации рассматриваются проблемы проектирования мультидифференциальных усилителей напряжений и токов с активной отрицательной обратной связью [7-62].

Степень разработанности темы. Основы теории мультидифференциальных операционных усилителей заложены в 1987-2005 гг. в трудах E. Sackinger, W. Guggenbuhl, M. Ismail, S.-C. Huang, S.R. Zarabadi, F. Larsen. Новые результаты, полученные в последние годы в этом направлении, были представлены в работах С.Г. Крутчинского, Н.Н. Прокопенко, А.Е. Титова и др. В области токовых усилителей и токовых преобразователей сигналов следует отметить публикации B. Gilbert, E. Seevinck, B. Hart, A. Kemp, C. Toumazou, F. Lidgey, D. Haigh, P. Allen, Y. Enab, F. Zaki, M. Abuelma'atti, N. Knachab, A. Andreou, K. Boahen, P. Pouliquen, F. Centurelli, R. Luzzi, M. Oliviery, A. Trifiletty, A. Lechner, Л.И. Волгина, В.И. Анисимова, Н.Н. Прокопенко, Г.Н. Абрамова, В.В. Филаретова и др.

Объектом исследования является аналоговая электронная компонентная база систем автоматики и управления.

Предметом исследования являются мультидифференциальные усилители напряжений и токов, а также перспективные схемы их включения в аналоговых интерфейсах.

Цель исследования - разработка структурных и схемотехнических методов, приемов и методик проектирования мультидифференциальных операционных усилителей напряжений и токов с активной отрицательной обратной связью, обеспечивающих улучшение их основных параметров, определяющих погрешности аналоговых интерфейсов в устройствах автоматики (напряжение смещения нуля, коэффициент усиления по напряжению, коэффициент ослабления входных синфазных сигналов, верхняя граничная частота, максимальная скорость нарастания выходного напряжения).

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Исследовать недостатки классической структуры инструментальных усилителей, а также определить перспективные направления повышения прецизионности ИУ в задачах автоматики;

2. Получить обобщенные уравнения базовых схем МОУ, в том числе без резисторов обратной связи, учитывающие влияние основных параметров их функциональных блоков;

3. Разработать методики расчета ослабления нескольких синфазных сигналов и нулевого уровня в МОУ и основных схемах их включения;

4. Предложить методику проектирования реконфигурируемых неинвертирующих уси-

лителей на основе МОУ с широким спектром коэффициентов передачи (+1, -1, +1.5, -1.5, +2, -2, и т.д.), реализуемых без резисторов обратной связи;

5. Разработать и исследовать схемы включения МОУ в драйверах линии связи, аналоговом мультиплексоре, измерительных мостах, инструментальных усилителях и исследовать их предельные возможности;

6. Разработать и исследовать базовою схемотехнику входных и промежуточных каскадов МОУ, обеспечивающую улучшение (в 5^10 раз) их основных параметров (коэффициента ослабления входных синфазных сигналов, максимальной скорости нарастания выходного напряжения, коэффициента усиления по напряжению, верхней граничной частоты);

7. Обосновать новые структуры МОУ на основе несимметричных и многоканальных дифференциальных каскадов и предложить методику их проектирования;

8. Разработать и исследовать структуры и схемотехнику мультидифференциальных усилителей токов, дуальных МОУ с потенциальными сигналами.

Методы исследования. В работе используются методы теории цепей. Экспериментальные исследования выполнены на ЭВМ с применением программ моделирования электронных схем PSpice, LTSpice, среды Cadence Virtuoso и высокоточных библиотек моделей активных элементов (технологии XFab, 3CBT, АБМК_1.3, АБМК_1.4, АБМК_1.7, АБМК_2.1 и др.).

Достоверность полученных результатов подтверждается результатами математического анализа, компьютерным моделированием, публикациями, патентами, апробацией работы на международных и всероссийских научно-технических конференциях, выставках инновационных работ, а также экспериментальными исследованиями микросхем MH2XA010-02, ИС-3, ИС-8, ИС-11.

Научная новизна диссертации состоит в теоретическом обосновании созданных на уровне изобретений новых структурных и схемотехнических методов, приемов и методик улучшения основных параметров мультидифференциальных операционных усилителей напряжений и токов с активной отрицательной обратной связью.

В рамках диссертации получены следующие научные результаты:

1. Исследованы недостатки классической структуры инструментальных усилителей, что позволило определить перспективные направления повышения прецизионности ИУ для задач автоматики.

2. Получены обобщенные уравнения МОУ и основных схем их включения, учитывающие влияние неодинаковых проводимостей передачи входных дифференциальных каскадов МОУ, эквивалентного сопротивления в высокоимпедансном узле, коэффициента передачи буферного усилителя. Это позволило обосновать систему мер по улучшению параметров аналоговых интерфейсов на базе МОУ;

3. На основе теории автономного многополюсника разработаны эквивалентные схемы МОУ и методики расчета ослабления нескольких синфазных сигналов и нулевого уровня в МОУ с несколькими входными синфазными напряжениями;

4. Предложена методика проектирования реконфигурируемых неинвертирующих усилителей на основе МОУ, реализуемых без резисторов обратной связи, с широким спектром коэффициентов передачи (+1, -1, +1.5, -1.5, +2, -2, и т.д.);

5. Разработаны и исследованы новые и перспективные схемы включения МОУ в схемах драйверов линии связи, многофункциональном аналоговом мультиплексоре потенциальных сигналов, измерительных мостах с МОУ и др., показывающие преимущества предлагаемых схемотехнических решений в сравнении с классическими ОУ;

6. Разработаны схемотехнические методы и приемы улучшения основных параметров входных и промежуточных каскадов МОУ (коэффициента ослабления входных синфазных сигналов, максимальной скорости нарастания выходного напряжения, коэффициента усиления по напряжению, верхней граничной частоты, нулевого уровня);

7. Обоснованы новые структуры МОУ на основе несимметричных и многоканальных дифференциальных каскадов, разработана методика их проектирования;

8. Показаны перспективы применения активной отрицательной обратной связи в схемах дифференциальных усилителей тока и основных схемах их включения. Созданы дуальные классическим дифференциальным усилителям напряжения дифференциальные усилители тока, обеспечивающие усиление дифференциального сигнала и подавление входной синфазной составляющей.

Основные результаты диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Обобщенные уравнения МОУ и основных схем их включения;

2. Эквивалентные схемы МОУ и методики расчета ослабления нескольких синфазных сигналов и нулевого уровня в аналоговых интерфейсах на основе МОУ;

3. Методика проектирования реконфигурируемых МОУ с широким спектром коэффициентов передачи без резисторов обратной связи;

4. Схемы включения МОУ в драйверах линии связи, многофункциональных аналоговых мультиплексорах потенциальных сигналов, измерительных мостах и др.;

5. Схемотехнические методы и приемы улучшения (в 5^10 раз) основных параметров входных и промежуточных каскадов МОУ: верхней граничной частоты (по уровню -3 дБ); коэффициента ослабления входных синфазных сигналов; максимальной скорости нарастания выходного напряжения; коэффициента усиления по напряжению; напряжения смещения нуля;

6. Несимметричные и многоканальные дифференциальные каскады без классических источников опорного тока и их схемы включения в МОУ;

7. Новые структуры дифференциальных и мультидифференциальных усилителей тока с активной отрицательной обратной связью по напряжению.

Теоретическая и практическая значимость работы состоит в создании и теоретическом обосновании комплекса новых структурных и схемотехнических методов, приемов и методик, выполняющих задачу улучшения основных качественных показателей МОУ и аналоговых интерфейсов автоматики на их основе.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы получили одобрение на следующих конференциях международного уровня: EDM 2017 (Novosibirsk, 2017 г.), EWDTS (Rostov-on-Don, Russia, 2013 г.; Kiev, Ukraine, 2014 г.; Batumi, Georgia, 2015 г.; Yerevan, Armenia, 2016 г.); CICSyN (Tetovo, Republic of Macedonia, 2014 г.); TELFOR (Belgrade, Serbia, 2014 г.), SIBCON (Omsk, 2015г.; Moscow, 2016 г.; Astana, Kazakhstan, 2017 г.), RADECS (Moscow, 2015 г.); ICSES 2016 (Krakow, Poland, 2016 г.), «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения» (г. Анапа, 2013 г.; г. Ростов-на-Дону, 2015 г.), «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники» (г. Шахты, 2012-2016 гг.); всероссийского уровня: «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем» - МЭС (г. Зеленоград, 2012, 2014 гг.), АПФФЭ (г. Ульяновск, 2015 г.).

Диссертация выполнена в соответствии с плановыми исследованиями ДГТУ в рамках проекта Минобрнауки РФ № 8.374.2014/К "Разработка и исследование нового поколения архитектурных, схемотехнических и топологических методов расширения диапазона рабочих частот аналоговых микросхем на основе перспективных технологических процессов и их практические приложения"(2014-2016 гг.), а также проекта РНФ №16-19-00122.

Результаты диссертационной работы использованы в научно-практической деятельности ведущих профильных предприятий ОАО «НПП Пульсар» (г. Москва), ОАО «МНИПИ» (Минский научно-исследовательский приборостроительный институт).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 70 научных работах, из них 23 патента РФ, 46 статей, в том числе 25 - в изданиях Scopus и Web of Science, 9 - в изданиях, из перечня ВАК РФ, соответствующих профилю специальности 05.13.05, 12 статей в других изданиях и 1 монография.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 154 наименования и 1 приложения. Основной текст работы изложен на 208 страницах машинописного текста, поясняется 195 рисунками и 9 таблицами.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ

ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Одним из векторов развития активных элементов современной аналоговой микроэлектроники, число которых сегодня более 150 шт. [6], являются мультидифференциальные операционные усилители (МОУ) [63]. Они имеют ряд неоспоримых преимуществ в сравнении с классическими ОУ при их использовании в интерфейсах датчиков [7].

МОУ относятся к числу относительно новых и перспективных аналоговых микросхем [64-67]. Их применение позволяет реализовать функции различных аналоговых преобразователей сигналов [6,68,69], которые не возможны на основе классических операционных усилителей (ОУ), либо реализуются на них с большими энергетическими и элементными затратами.

В настоящей главе рассматриваются теоретические основы проектирования аналоговых интерфейсов датчиков на базе МОУ, методы расчета и улучшения их основных параметров и характеристик (напряжение смещения нуля, коэффициент ослабления входного синфазного сигнала, диапазон рабочих частот и др.).

1.1 Особенности проектирования инструментальных усилителей для аналоговых интерфейсов датчиков

Одним из препятствий для совершенствования измерительной аппаратуры [70] для устройств автоматики, функционирующих в условиях радиации и низких температур, является отсутствие необходимой номенклатуры интерфейсных микросхем с высокими обобщенными показателями качества, обеспечивающих работу достаточно большого количества интеллектуальных датчиков различной природы в соответствующих системах управления и диагностики. Создание интерфейсных микросхем, ориентированных на взаимодействие с сенсорами различного типа, всегда предполагает применение инструментальных усилителей (ИУ) [71-74]. Эти устройства выполняют функции подавления синфазного сигнала (исф), и усиления дифференциального напряжения (и) [71,72].

В настоящем параграфе, в сравнении с известными публикациями [71-74], дается более общая оценка погрешностей классического ИУ на трех операционных усилителях (ОУ) и теоретически обосновывается перспективность, а также проблемы применения МОУ в этом классе интерфейсов.

1.1.1 Недостатки классической архитектуры инструментальных усилителей

Достаточно большой динамический диапазон измеряемых величин и требование высокой точности преобразования сигналов предопределили использование в ИУ прецизионных операционных усилителей (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Классический инструментальный усилитель на трех ОУ.

Однако, массовое применение ИУ (рис. 1.1) на трех ОУ и семи резисторах [71-74] в ра-диационно-стойких и низкотемпературных [70] изделиях оказывается во многих случаях не оптимальным по ряду следующих причин.

Причина 1. Коэффициент передачи синфазного сигнала (Ксф) в структуре ИУ (рис. 1.1) [6] определяется точностью изготовления резисторов R4-R7. При использовании строго идеальных (идентичных) ОУ предельные значения коэффициента Ксф определяются соотношением

К _ ивых.

сф

и

КК сф

я.

(

сф

+ Яб

1 +

Я

Л

4 У

Я, _ я6 ~ я5 я7/я4 я; _ я5+Яб

(1.1)

Поэтому глубокое ослабление синфазного сигнала возможно только при согласованных резисторах выходного активного сумматора (АС1, рис. 1.1). Действительно, функция (1.1) имеет билинейное разложение Ксф=(А+ХВ)/(С+АО), где X - варьируемый параметр схемы.

Поэтому влияние пассивных элементов на коэффициент передачи синфазного сигнала определяется функцией чувствительности $К°ф _((Я1В)/(Л+ Я1В))-((Я^)/(С+ Я^)), 1 _4.7, которая определяется отношением sRсф _ (ААс^Ксф)/(АЯ^Я1), где АК/Я _ ©к. - погрешность сопротивления 1-го резистора схемы.

Влияние каждого пассивного элемента на коэффициент Ксф оценивается коэффициентами чувствительности:

Г1 Ксф _

^4 _-

ЯД7 • 1^4

Я6 - Я5Я7 ^ 1Я4 У

Я5Я7

Я4Я6 - Я5Я7

, (12)

SКсф _

Я.

Я5

Яб + Я5'

(1.3)

R4R6

Rб+R5

(14)

(1.5)

Таким образом, абсолютная погрешность коэффициента передачи синфазного сигнала

дКсф = f (©„): ЛКФ = sR4ФКсФ0R4 + sК5ФКсФ0R5 + sRбФКсФ0Rб + sК;фКсФ0R7.

При равенстве погрешностей резистивных элементов из (9) получим

ДКФ =

сФ

£(к^)20Rl = ® £(к^сф)2.

1=4 V 1=4

(1.6)

ДКФ =

сф R

Если выбрать R4=R5=Rб=R7=R, то с учетом правил раскрытия неопределенностей типа [0, о>], находим, что абсолютная погрешность коэффициента передачи синфазного сигнала:

(17)

Из последнего соотношения видно, что коэффициент Ксф имеет прямо пропорциональную зависимость от погрешности сопротивления резисторов схемы 0R. Даже для прецизионных технологий, когда 0R=O,1%, величина Ксф не лучше -54 дБ. Во многих случаях этого недостаточно. Поэтому при производстве ИУ (рис. 1.1) используется специальная функциональная настройка, направленная на достижение требуемых качественных показателей по величине Ксф.

Причина 2. Влияние коэффициентов ослабления входных синфазных напряжений активных элементов А1, А2.

В соответствии с [1] при оптимальном соотношении резисторов К.4=К.5=Яб=К.7, Я1=Я2 предельное минимальное значение Ксф определяется идентичностью активных элементов А1 и А2 (рис. 1.1) по Кос.сф : Ксф.тт=Ку(1/Кос.сф2-1/Кос.сф1)-1/Кос.сфз, где Ку=Я^ /Яз>1 - дифференциальный коэффициент усиления ИУ.

Таким образом, даже при идентичных коэффициентах ослабления входного синфазного сигнала (выполнении условия Кос.сф.1=Кос.сф.2), минимальное значение Ксф не лучше, чем

Кф . = ДКФ . »К (дк ф1-1 -ДК ф2-1).

сф.тт сф.тт у\ ос.сф.1 ос.сф.2 /

Следовательно, схемотехника активных элементов А1, А2 должна предусматривать специальные меры, повышающие их коэффициенты Кос.сф.

Причина 3. В [75,76] показано, что синфазные напряжения на выходах активных элементов А1 и А2 зависят от 0R резисторов Ш, Я2 и Яз и определяются соотношениями

и

сф_Вых. 1

1 +(1 + Р1 + Р 2 )

Р 2 + (1 + Р1 )Ксфл/Р1

где Р1 = , Р 2 = .

и

сф

(1.8)

и

сф_Вых.2

1 +(1 + Р1 + Р 2 )

Р1 + (1 + Р 2 )Ксф.2/Р2

и.

(19)

Ксф _

Ксф _

Таким образом, для обеспечения независимости коэффициента Ксф ИУ от сопротивлений цепи обратной связи необходимо увеличивать Кос.сф активных элементов А1, А2.

Причина 4. Структура классического ИУ (рис. 1.1) приводит к неэффективному использованию амплитудной характеристики (АХ) активных элементов А1 и А2. Это объясняется тем, что основная часть А1 и А2 содержит составляющую входного синфазного напряжения иА1 _ исф -(Я1 /Я3)иа, иА2 _ исф + (Я2 /Я3)иа, где Щ.1 и ил2 - напряжения на выходах ОУ А1

и А2, соответственно, исф - синфазное напряжение на входах ИУ, и - дифференциальное напряжение на входах ИУ.

Таким образом, в классической схеме ИУ из-за влияния исф происходит ограничение максимального выходного напряжения. Это не позволяет использовать низковольтные активные элементы и требует значительного увеличения линейности входных цепей активного сумматора АС1.

Причина 5. Наличие напряжение смещения нуля исм и его дрейф, влияющие на динамический диапазон и точность преобразования физических величин. Для схемы ИУ (рис. 1.1): исм « Ку (исм_А2 - исм_А!)/2 + (1 + Я7/Я4)исм_лз, где исм_А1 - напряжение смещения нуля 1-го активного элемента.

Даже при строго идентичных ОУ и оптимальном соотношении резисторов параметр исм не может быть лучше, чем исм=2исм_лз. Эта величина определяется структурой сумматора А3.

1.1.2 Основные направления повышения прецизионности инструментальных усилителей

Полученные в общем виде теоретические результаты позволяют определить основные требования, предъявляемые к проектированию классических инструментальных усилителей, функционирующих в условиях воздействия дестабилизирующих факторов (ДФ).

1. Необходимо исключить резисторы из структуры активного сумматора АС1. Это позволит не только значительно увеличить достижимый коэффициент ослабления синфазного сигнала при воздействии ДФ, но и повысить выход годных изделий при производстве ИУ, а также уменьшить их напряжение смещения нуля.

2. Следует добиваться увеличения Кос.сф как в активных элементах А1 и А2, так и в сумматоре А3. Это позволит минимизировать синфазную составляющую в выходных сигналах А1, А2, АС1, повысить эффективность использования их амплитудной характеристики и входных цепей активного сумматора АС1. При этом, значительно ослабляется влияние погрешностей резистивных элементов ИУ на выходные сигналы А1 и А2.

Практическая реализация вышеназванных требований сводится к необходимости применения в ИУ относительно нового класса активных элементов - мультидифференциальных ОУ

[63,77], имеющих набор (Г) инвертирующих и неинвертирующих входов (рис. 1.2 0=2)). Такая структура построения входных цепей А1, А2 позволяет исключить резисторы R4^R7. Это частично решает рассмотренные выше проблемы при проектировании ИУ, а также позволяет обеспечить достаточно простое цифровое управление коэффициентом передачи ИУ (рис. 1.2).

Однако, кажущаяся простота такого решения связана с необходимостью дальнейшего совершенствования схемотехники МОУ, параметры которого теперь доминируют в общей погрешности ИУ. В сравнении с классическим ОУ мультидифференциальный ОУ (при прочих равных условиях), имеет, как правило, более высокие значения исм, меньший коэффициент усиления по напряжению и более низкий Кос.сф, а также характеризуется другими недостатками [75]. Их устранение - одна из задач диссертации.

1.2 Методика расчета нулевого уровня мультидифференциальных операционных усилителей с одним высокоимпедансным узлом и схем их включения

При радиационных воздействиях, а также низких температурах существенно уменьшается коэффициент усиления по току базы (р) биполярных транзисторов (на 70-90%) [78]. Это один из доминирующих факторов, влияющих на нулевой уровень ВОТЕТ МОУ - напряжение смещения нуля исм [79]. При традиционном подходе к расчету нулевого уровня [80], в зависимости от схемы включения. МОУ нужно характеризовать (для трех входных портов) численными значениями 6 напряжений смещения нуля, приведенными к определенному источнику сигнала. Это существенно усложняет расчет практических схем включения МОУ, но главное - затрудняет разработку общих рекомендаций по уменьшению нулевого уровня.

В настоящем параграфе предлагается новая методика расчета исм [44], заключающаяся в том, что статические погрешности МОУ характеризуются входными токами входных дифференциальных каскадов и единым для МОУ токовым автономным параметром 1р, который связан с его высокоимпедансным узлом и учитывает погрешности статического режима всех его входных каскадов. Этот новый подход позволяет рассчитать (методами теории цепей) напряжение

Вых.

о

Рисунок 1.2 - Инструментальный усилитель на основе МОУ.

смещения нуля в различных схемах включения МОУ относительно его любого входа с учетом резисторов в цепях обратной связи, а также разработать перспективные схемотехнические приемы минимизации Цсм.

1.2.1 Эквивалентная схема МОУ

Существенное отличие МОУ от классических операционных усилителей [80] - наличие нескольких входов (рис. 1.3).

ДК1

а) б)

Рисунок 1.3 - Структурная схема МОУ с одним высокоимпедансным узлом (а) и пример его

построения (б).

В связи с множеством вариантов включения МОУ, расчет его нулевого уровня целесообразно осуществлять с учетом автономного параметра 1р (рис. 1.3б) [44]. Здесь под автономным параметром 1р [80] понимается разностный ток в высокоимпедансном узле Хл на эквипотенциальный узел при подключении всех входов МОУ к общей шине.

Таким образом, статическую погрешность МОУ предлагается определять, используя автономный параметр 1р, который, в зависимости от схемы включения МОУ, «приводится» к тем или иным ее источникам сигнала через параметры крутизны §т1, gm2 входных каскадов ДК1 и ДК2.

Предлагаемая [44] методика аналитического расчета нулевого уровня схем с МОУ заключается в реализации следующих этапов:

1. Для расчета Цсм используется разработанная выше эквивалентная схема МОУ, в которой введен токовый автономный параметр 1р, характеризующий статические погрешности его дифференциальных каскадов;

2. Высокоимпедансный узел закорачивается на эквипотенциальный источник напряжения через низкоомный резистор Ro;

3. Входы всех ДК подключаются к общей шине. При этом определяется автономный параметр 1р МОУ, связанный с высокоимпедансным узлом, учитывающий влияние в транзисторов. Он определяется как ток, протекающий в низкоомном резисторе Ro;

4. Выбирается входной узел МОУ, для которого необходимо выполнить расчет напряжения смещения нуля (Цсм.О;

5. Методом теории цепей рассчитывается напряжение смещения нуля, приведенного к выбранному входу МОУ.

В общем случае, при наличии резисторов в цепях обратной связи и ненулевых сопротивлениях источников сигнала, нулевой уровень разных схем включения МОУ зависит не только от автономного параметра 1р, влияющего на исм, но и входных токов входных дифференциальных каскадов 1вх.1, 1вх.2, 1вх.з, 1вх.4. Эти токи в соответствии с [80], также являются автономными параметрами МОУ. В этой связи полная эквивалентная схема МОУ с двумя входными каскадами для определения нулевого уровня различных схем его включения соответствует рис. 1.4.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пахомов Илья Викторович, 2018 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Titov A.E., Prokopenko N.N., Pakhomov I.V., "The design features of low-temperature radiation-hardened instrumentation amplifiers and sensor interfaces," Formal Proceedings of the 2016 IEEE 19th International Symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, DDECS 2016

2. Прокопенко Н.Н., Бутырлагин Н.В., Пахомов И.В., «Основные параметры и уравнения базовых схем включения мультидифференциальных операционных усилителей с высо-коимпедансным узлом», Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2015. № 3. С. 29-30.

3. Дворников О.В., Прокопенко Н.Н., Пахомов И.В., Игнашин А.А., Бугакова А.В., «Прецизионный радиационно-стойкий BiJFET операционный усилитель для низкотемпературных аналоговых интерфейсов датчиков», Научно-практический журнал, Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2017-1(22)

4. Dvornikov O.V., Prokopenko N.N., Bugakova A.V., Ignashin A.A., "The Instrumentation and Differential Difference Amplifiers of the Sensor Systems on the Base of the New Microcircuit of the Structured Array MH2XA010," The problems of designing of the advanced micro and nano-electronic systems. - 2016. The proceedings / Endorsed by the member of RAS АХ. Stempkovsky. -М.: IDPM RAS, 2016 (in Russian).

5. Dvornikov O.V., Bugakova A.V., Prokopenko N.N., Dziatlau V.P., Pakhomov I.V., "The microcircuits MH2XA010-02/03 for signal processing of optoelectronic sensors," 18th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices, EDM 2017 - Proceedings, pp. 1-4.

6. Dalibor Biolek, Raj Senani, Viera Biolkova. "Active Elements for Analog Signal Processing: Classification, Review, and New Proposals," Radioengineering. 2008. Vol. 17. № 4. P. 15-32.

7. Крутчинский С.Г., Титов А.Е., Серебряков А.И., Гавлицкий А.И., Семенищев Е.А., Пахомов И.В., «Прецизионные аналоговые интерфейсы на базе двух мультидифференциальных операционных усилителей», Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона» СКНЦ ВШ ЮФУ, 2013, № 3.

8. Пат. 2462812 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/45. Операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля [Текст] / Прокопенко Н.Н., Белич С.С., Пахомов И.В.; - № 2011133728/08; заявл. 10.08.2011; опубл. 27.09.2012, Бюл. № 27. - 11с.: ил.

9. Пат. 2568318 Российская Федерация, МПК H03F 3/45. Мультидифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко Н.Н., Серебряков

А.И., Пахомов И.В.; - № 2014145055/08; заявл. 06.11.14; опубл. 20.11.2015, Бюл. № 32. - 11с.: ил.

10. Бутырлагин Н.В., Пахомов И.В., Бугакова А.В., Заякина Л.А., «Прецизионный операционный усилитель на основе радиационно-стойкого биполярно-полевого технологического процесса», Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 18-й Всероссийской молодежной научной школы-семинара (г. Ульяновск, 1-3 декабря 2015 года). -Ульяновск: УлГТУ, 2015. - С. 165-166

11. Крюков С.В., Пахомов И.В., Белич С.С., «Основные параметры операционных усилителей с парафазным выходом при асимметрии коэффициентов передачи цепей отрицательной обратной связи», Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 2 (139).

12. Прокопенко Н.Н., Серебряков А.И., Пахомов И.В., «Схемотехника прецизионных мультидифференциальных операционных усилителей» XII Международный научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники»: сборник трудов, г. Шахты, 27-28 нояб. 2015

13. Прокопенко Н.Н., Будяков П.С., Пахомов И.В., «Методы повышения коэффициента усиления классических каскадов на биполярных транзисторах при малых напряжениях питания», Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2012. № 1.

14. Пат. 2474953 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/34. Дифференциальный усилитель с расширенным диапазоном изменения входного синфазного сигнала [Текст] / Прокопенко Н.Н., Белич С.С., Пахомов И.В.; - № 2012100205/08; заявл. 10.01.2012; опубл. 10.02.2013, Бюл. № 4. - 9с.: ил.

15. Югай В.Я., Прокопенко Н.Н., Бугакова А.В., Пахомов И.В., Серебряков А.И. «Метод повышения синфазной помехоустойчивости мультидифференциальных и инструментальных усилителей датчиковых систем», Известия ЮФУ. Технические науки. № 5 (178). 2016 г. - С. 150-161 Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. No. 5 (178). 2016 г. - Pp. 150-161 ISSN 2311-3103 (Online) URL: http://izvtn.tti.sfedu.ru/wpcotent/uploads/PDF/2016 5(178).pdf

16. Титов А.Е., Пахомов И.В., Бугакова А.В., Сергеенко И.Н., «Входной каскад мульти-дифференциального операционного усилителя с повышенным ослаблением синфазного сигнала», Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения: сборник трудов II международной молодежной научной конференции, г. Ростов-на-Дону, 6-10 сентября, 2015: в 2 т.; Южный федеральный университет. - Ростов-на-Дону: Издательство ЮФУ, 2015. - С. 85-89

17. Прокопенко Н.Н., Будяков П.С., Пахомов И.В., Суворов В.В., «Метод расширения диапазона ра-бочих частот истоковых и эмиттерных повторителей напряжения», Инженерный вестник Дона. 2013. Т. 24. № 1 (24).

18. Дворников О.В., Прокопенко Н.Н., Пахомов И.В., Будяков П.С., «Исследование обобщённых архитектур классических транзисторных каскадов (ОЭ, ОБ, ОК) с расширенным частотным диапазоном», X Междунар. научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-2 окт. 2013 г.: материалы / редкол.: Н.Н. Прокопенко (гл. ред.), В.Г. Немудров, С.Г. Русаков [и др.]. - Шахты: ИСОиП ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2013.

19. Пат. 2519419 Российская Федерация, МПК8 Н03Р 3/50. Широкополосный повторитель напряжения / Прокопенко Н.Н., Будяков П.С., Пахомов И.В., Суворов В.В.; - № 2013107430/08; заявл. 19.02.2013; опубл. 10.06.2014, Бюл. № 16. - 11с.: ил.

20. Пат. 2475942 Российская Федерация, МПК8 Н03Р 3/34. Широкополосный дифференциальный усилитель [Текст] / Прокопенко Н.Н., Белич С.С., Пахомов И.В.; - № 2012103439/08; заявл. 01.02.2012; опубл. 20.02.2013, Бюл. № 5. - 10с.: ил.

21. Пат. 2481698 Российская Федерация, МПК8 Н03Р 3/34. Дифференциальный операционный усилитель с парафазным выходом / Прокопенко Н.Н., Белич С.С., Пахомов И.В.; -№ 2012108697/08; заявл. 06.03.2012; опубл. 10.05.2013, Бюл. № 13. - 15с.: ил.

22. Пат. 2568317 Российская Федерация, МПК Н03Р 3/45, Н03Р 1/26. Широкополосная цепь смещения статического уровня в транзисторных каскадах усиления и преобразования сигналов / Прокопенко Н.Н., Будяков П.С., Бугакова А.В., Пахомов И.В.; - № 2014142723/08; заявл. 22.10.2014; опубл. 20.11.2015, Бюл. № 32. - 8с.: ил.

23. Прокопенко Н.Н., Бугакова А.В., Пахомов И.В., «Широкополосная цепь смещения статического уровня в транзисторных каскадах и микросхемах усиления и преобразования сигналов», Сборник трудов по результатам " Международной заочной научно-технической конференции «Информационные технологии. Радиоэлектроника. Телекоммуникации (1ТЯТ-2015)». - С. 184-188

24. Пат. 2566963 Российская Федерация, МПК8 Н03Р 3/34. Дифференциальный входной каскад быстродействующего операционного усилителя для КМОП-техпроцессов / Прокопенко Н.Н., Бутырлагин Н.В., Пахомов И.В.; - № 2014144976/08; Заявл. 06.11.2014. Опубл. 27.10.2015. Бюл. № 30. 15с.: ил.

25. Бугакова А.В., Пахомов И.В., Сергеенко И.Н., «Быстродействующий операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода», Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 18-й Всероссийской молодежной научной школы-семинара (г. Ульяновск, 1-3 декабря 2015 года). - Ульяновск: УлГТУ, 2015. - С. 163-164

26. Пат. 2592455 Российская Федерация, МПК Н03Р 3/45, Н0Ш 29/66. Биполярно-полевой операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода / Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Пахомов И.В.; - № 2015127183/08; заявл. 06.07.2015; опубл. 20.07.2016, Бюл. № 20. - 14с.: ил.

27. Пат. 2595923 Российская Федерация, МПК Н03Б 3/00. Быстродействующий операционный усилитель на основе «перегнутого» каскода / Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Пахомов И.В., Бугакова А.В.; - № 2015126523/08; заявл. 02.07.2015; опубл. 27.08.2016, Бюл. № 24. - 8с.: ил.

28. Пат. 2589323 Российская Федерация, МПК Н03Б 3/45. Биполярно-полевой операционный усилитель / Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Пахомов И.В., Бугакова А.В.; - № 2015126523/08; заявл. 28.07.15; опубл. 10.07.2016, Бюл. № 19. - 19с.: ил.

29. Пахомов И.В., Бутырлагин Н.В., «Входной каскад быстродействующего операционного усилителя», IX Междунар. научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-3 нояб. 2012 г. : материалы / редкол.: Н.Н. Прокопенко (гл. ред.), В.Г. Немудров, С.Г. Русаков [и др.]. - Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2012. - С.71-74

30. Пат. 2616570 Российская Федерация, МПК Н03Б 3/45. Инструментальный усилитель с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала / Прокопенко Н.Н., Игнашин А.А., Бугакова А.В., Пахомов И.В.; - № 2016104264; заявл. 09.02.16; опубл. 17.04.2017, Бюл. № 11. - 18с.: ил.

31. Пат. 2613842 Российская Федерация, МПК Н03Б 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания / Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Пахомов И.В., Бугакова А.В.; - № 2015145097; заявл. 20.10.15; опубл. 21.03.2017, Бюл. № 9. - 24с.: ил.

32. Пат. 2615071 Российская Федерация, МПК Н03Б 3/45. Биполярно-полевой муль-тидифференциальный операционный усилитель / Прокопенко Н.Н., Бугакова А.В., Пахомов И.В., Серебряков А.И.; - № 2015155157; заявл. 22.12.15; опубл. 03.04.2017, Бюл. № 10. - 18с.: ил.

33. Пат. 2615066 Российская Федерация, МПК Н03Б 3/00. Операционный усилитель / Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Бугакова А.В., Пахомов И.В.; - № 2015143966; заявл. 13.10.15; опубл. 03.04.2017, Бюл. № 10. - 28с.: ил.

34. Дворников О.В., Прокопенко Н.Н., Пахомов И.В., Бутырлагин Н.В., Бугакова А.В., «Проектирование радиационно-стойких аналоговых процессоров и преобразователей сигналов датчиков на основе базового структурного кристалла МН2ХА010», М:. Радиотехника, №2, 2016, с. 108-115.

35. Бутырлагин Н.В., Пахомов И.В., Заякина Л.А., «Радиационно-стойкий биполярно-полевой операционный усилитель на основе классического каскода», Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения: сборник трудов II международной молодежной научной конференции, г. Ростов-на-Дону, 6-10 сентября, 2015: в 2 т.; Южный федеральный университет. - Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2015. - С. 90-94

36. Пат. 2455756 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/34, 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления [Текст] / Прокопенко Н.Н., Серебряков А.И., Пахомов И.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «ЮРГУЭС». - № 2011134147/08; заявл. 12.08.2011; опубл. 10.07.2012, Бюл. № 19. - 10с.: ил. (376)

37. Пат. 2469465 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/34, 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель [Текст] / Прокопенко Н.Н., Пахомов И.В., Белич С.С.; - № 2011144559/08; заявл. 02.11.2011; опубл. 10.12.2012, Бюл. № 34. - 12с.: ил.

38. Пахомов И.В., Бугакова А.В., Сергеева И.Н., «Симметричная активная нагрузка дифференциальных усилителей для биполярно-полевых радиационно-стойких технологических процессов», Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 18-й Всероссийской молодежной научной школы-семинара (г. Ульяновск, 1-3 декабря 2015 года). -Ульяновск: УлГТУ, 2015. - С. 167-168

39. Пат. 2595926 Российская Федерация, МПК H03F 3/45. Биполярно-полевой операционный усилитель / Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Пахомов И.В., Бугакова А.В.; - № 2015130620/08; заявл. 23.07.15; опубл. 27.08.2016, Бюл. № 24. - 18с.: ил.

40. Пат. 2604683 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный усилитель двуполярных токов / Прокопенко Н.Н., Бутырлагин Н.В., Бугакова А.В., Пахомов И.В.; -№ 2015139258/08; заявл. 15.09.15. Опубл. 10.12.2016. Бюл. № 34. 18с.: ил.

41. Пат. 2579127 РФ, МПК8 H03F 3/45. Широкополосный преобразователь n-токовых входных сигналов в напряжение на основе операционного усилителя / Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Бутырлагин Н.В., Пахомов И.В.; - № 2014147546/08; Заявл. 25.11.2014. Опубл. 27.03.2016. Бюл. № 9. 20с.: ил.

42. Бутырлагин Н.В., Прокопенко Н.Н., Белич С.С., Пахомов И.В., «Трансрезистив-ный усилитель с парафазным выходом для преобразования сигналов лавинных фотодиодов», X Международный научно практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-2 окт. 2013 г.: материалы: в 2 ч. / редкол.: Н.Н. Прокопенко (гл. ред.), В.Г. Немудров, С.Г. Русаков [и др.]; ИСОиП (филиал) ФГБОУ ВПО «ДГТУ» в г. Шахты Рост. обл., 2013.- С. 25-26

43. Дворников О.В., Дятлов В.Л., Прокопенко Н.Н., Чеховский В.А., Пахомов И.В., Бугакова А.В., «Статические параметры компараторов и зарядочувствительных усилителей базового структурного кристалла МН2ХА010 при воздействии гамма-излучения», Научно-практический журнал, НИЯУ "МИФИ"2017-1(22)

44. Prokopenko N. N., Bugakova A. V., Butyrlagin N. V., Pakhomov I.V., "Offset Voltage of BiJFET-Differential Difference Operational Amplifiers with One Highimpedance Node and Methods of its Decrease in Conditions of Low Temperatures and Radiation Effect," 2016 International Confer-

ence On Signals And Electronic Systems (ICSES) Sep. 5-7, 2016, Krakow, Poland. Pp. 131-134. ISBN 978-1-5090-2666-1

45. Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V., Bugakova A.V., Pakhomov I.V., "The Radiation-Hardened Differential Difference and Instrumentation Amplifiers of Sensor Systems Based on the Differential Stages with Input Transistors of Various Physical Nature," ICSES 2016 International Conference on Signals and Electronic Systems, Krakow, Poland, 5-7 September, 2016

46. Dvornikov O.V., Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V., Pakhomov I.V., "The Differential and Differential Difference operational amplifiers of sensor systems based on bipolar- field technological process AGAMC," on International Siberian Conference on Control and Communications, Moscow, SIBC0N-2016, Russia, 12-14 May, 2016

47. Prokopenko N.N., Bugakova A.V., Pakhomov I.V. "The radiation-hardened differential difference operational amplifiers for operation in the low-temperature analog interfaces of sensors," Proceedings of 2016 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS 2016

48. Prokopenko N. N., Bugakova A.V., Ignashin A. A., Pakhomov I.V., "The Method of the Errors Calculation from the Input Common-Mode Signal in the Analog Interfaces Based on the Differential Difference Operational Amplifiers and the Ways of their Decrease," Proceedings of 2016 International Siberian Conference On Control And Communications (SIBC0N'2016), Russia Moscow MAY 12-14, 2016

49. Prokopenko N.N., Dvornikov O.V., Butyrlagin N.V., Pakhomov I.V., "The Reconfigurable Radiation-Hardened Differential Difference Operational Amplifier and its Main Connection Circuits in Sensor Systems," Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS'2015, Batumi, Georgia, September 26 - 29, 2015). - Kharkov national university of radioelectronics. - Pp. 237-240

50. Pakhomov I.V., Bugakova A.V., Prokopenko N.N. "The method of classical bridge speeding with the parasitic capacitances across the diagonally opposite pair of junctions," 18th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices, EDM 2017 - Proceedings, pp. 1-4.

51. Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V., Bugakova A.V., Pakhomov I.V., "The multifunctional programmable multiplexer of potential signals of sensors," 2016 International Conference on Signals and Electronic Systems, ICSES 2016 - Proceedings, art. no. 7593863, pp. 261-264.

52. Dvornikov O.V., Prokopenko N.N., Pakhomov I.V., Bugakova A.V. "The drivers of the differential communication lines based on radiation-hardened structured array MH2XA010," Proceedings of 2016 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS 2016.

53. Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V., Pakhomov I.V., Gaiduk A.R., "The synthesis of compensation circuits of parasitic capacitances of the output circuit of classical broadband amplifiers of

signal and telecommunications systems," 2015 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2015 - Proceedings.

54. Prokopenko N.N., Budyakov P.S., Pakhomov I.V., "Circuit design of classical stages with bandwidth enhancement technique," Proceedings - 6th International Conference on Computational Intelligence, Communication Systems and Networks, CICSyN 2014, art. no. 7059170, pp. 202-206.

55. Pakhomov I.V., Budyakov P.S., Bugakova A.V., Gavlitsky A.I., "The method of the bandwidth extension of the transimpedance amplifiers with the paraphase output for the sensor signal processing tasks," 2017 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2017 - Proceedings, pp. 1-6.

56. Dvornikov O.V., Prokopenko N. N., Bugakova A.V., Pakhomov I.V., "The Analog Array Chip AC-1.3 for the Tasks of Tool Engineering in Conditions of Cryogenic Temperature, Neutron Flux and Cumulative Radiation Dose Effects," Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS'2016), Yerevan, Armenia, pp. 282-285, Oct. 14-17, 2016. DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807724

57. Pakhomov I.V., Butyrlagin N.V., "Micropower High-Speed CMOS Operational Amplifier with the Circuit of Nonlinear Correction of the Input Stage," on International Siberian Conference on Control and Communications, Omsk, SIBCON-2015, Russia, 21-23 May, 2015

58. Prokopenko N.N., Pakhomov I.V., Bugakova A.V., Butyrlagin N.V., "The method of speeding of the operational amplifiers based on the folded cascade," Proceedings of IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS, 2016.

59. Prokopenko N.N., Dvornikov O.V., Pakhomov I.V. and Butyrlagin N.V., "The Radiation-Hardened Differential Stages and Op Amps without Classical Reference Current Source," Conference on Radiation Effects on Components and Systems (RADECS), September 14th- 18th, 2015, Moscow, Russia. DOI: 10.1109/RADECS.2015.7365681

60. Pakhomov I.V., Medvedev D.V., Bugakova A.V., Dimitrov V.P., "The new architectures of the class ab differential stages for the high-speed CMOS-BIJFET of the operational and differential difference amplifiers of the sensor analog interfaces," International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2017 - Proceedings, pp. 1-6.

61. Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V., Pakhomov I.V., "The method of increasing of the voltage gain of the classical differential stages with passive resistive load," 22nd Telecommunications Forum, TELFOR 2014 - Proceedings of Papers, pp. 668-670.

62. Pakhomov I.V., Popov A.E., Serebryakov A.I., Ignashin A.A., "The design features of the differential and differential difference current amplifiers for the sensor signal conversion with high intrinsic resistance," International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2017 - Proceedings, pp. 1-6

63. Sackinger E., Guggenbuhl W. "A versatile building block: the CMOS differential difference amplifier," IEEE J. SolidState Circuits. 1987. Vol. SC-22. P. 287-294.

64. Singh, В., Singh, A.K., & Senani, R. "A new universal biquad filter using differential difference amplifiers and its practical realization," Journal of Analog Integrated Circuits and Signal Processing. 2013. Vol. 75. P. 293-297.

65. Viera Biolkova, Zdenek Kolka, and Dalibor Biolek. "Dual Output All-Pass Filter Employing Fully-Differential Operational Amplifier and Current-Controlled Current Conveyor," 7th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO). 2011. P. II-340-II-344.

66. Shu-Chuan Huang. "A Wide Dynamic Range CMOS Differential Difference Amplifier Design with Application to Continuous-time Filters," Ohio State University. 1990. 148 p.

67. Stornelli V., Pantoli L., Leuzzi G., Ferri G. "Fully differential DDA-based fifth and seventh order Bessel lowpass filters and buffers for DCR radio systems," Analog Integrated Circuits and Signal Processing. 2013. Vol. 75. № 2. P. 305-310.

68. Toker, A., & Ozoguz, S. "Novel all-pass filter section using differential difference amplifier," AEU - Internationa l Journal of Electronics and Communications. 2004. V. 58. № 2. P. 153-155.

69. Mahmoud S.A., Soliman A.M. "The Differential Difference Operational Floating Amplifier: A new block for analog signal processing in MOS technology," IEEE Trans. On CAS - II. 1998. Vol. 45. № 1. P. 148-158.

70. Agapito J. A. et al., "Instrumentation amplifiers and voltage controlled current sources for LHC cryogenic instrumentation," Proceedings of the Sixth Workshop on Electronics for LHC Experiments LEB. - 2000

71. Szynowski J., "CMRR analysis of instrumentation amplifiers," Electron. Lett., vol. 19, no. 14 , pp.547 -549 , 1983, DOI: 10.1049/el:19830371

72. Pallas-Areny R. and Webster J. G., "Composite instrumentation amplifier for biopotentials," Ann. Biomed. Eng., vol. 18, pp.251 -262, 1990

73. Schoenfeld R. L., "Common-Mode Rejection Ratio-Two Definitions," IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. BME-17, pp.73 -74 , 1970, DOI: 10.1109/TBME.1970.4502691

74. Kugelstadt T., "Getting the most out of your instrumentation amplifier design," Analog Applications Journal, 2005 - Pp. 25-29

75. С.Г. Крутчинский, Структурный синтез в аналоговой микросхемотехнике : монография /. - Шахты : ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2010. - 260 с.

76. Krutchinsky S.G., Titov A.E., "Structure synthesis and optimization of instrumental amplifiers based on DDAs," Radiotekhnika, under the total. Ed. Academician Y.V. Gulyaev. - M.: Publishing House " Radiotekhnika ", 2015. -№ 2. pp. 98-106.

77. Sanghoon Park, Ki-Jin Kim, Kwang-Ho Ahn., "Stabilization Technique for Multi-Inputs Voltage Sense Amplifiers in Node Sharing Converters," World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering Vol:9, No:3, 2015

78. Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский, Элементная база радиацион-но-стойких информационно-измерительных систем: монография под общ. ред. д.т.н. проф. Н.Н. Прокопенко. ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011г., 208 с.

79. Prokopenko N.N., Serebryakov A.I., Butyrlagin N.V., "A method of increasing the stability of the offset voltage analog circuits based on the "Folded" cascode in the terms of temperature and radiation effects," 2014 12th International conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE - 2014) proceedings in 7 Volumes; Novosibirsk, October 2-4, 2014. - Novosibirsk State Technical University. - Vol. 1. - P. 59-63

80. Анисимов В.И., Капитонов М.В., Прокопенко Н.Н., Соколов Ю.М. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов. Л.: 1979. 148 с.

81. Prokopenko N. N., Serebryakov A.I., "Architecture and circuit design of operational amplifiers. Methods of decreasing the offset voltage under temperature and radiation influens," LAP LAMBERT Academic Publishing. - 2013. - 127 p.

82. Прокопенко Н.Н., Крюков С.В., «Архитектура и схемотехника дифференциальных усилителей с повышенным ослаблением синфазных сигналов», монография, Шахты: ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2008. - 329 с.

83. R. Freier, S. Braun, and A. König, "Reconfigurable precision instrumentation amplifier for universal sensor interface concept of a reconfigurable instrumentation amplifier," IEEE Proc. Sensors Meas. Syst. 2014; 17. ITG/GMA Symp., pp. 1-5, 2014.

84. Y. Vasilopoulos et al. "A low-power wideband reconfigurable integrated active-RC filter with 73 dB SFDR," Solid-State Circuits, IEEE J., vol. 41, no. 9, pp. 1997-2008, 2006

85. Svenska Grindmatriser AB. RLA/RFA analog arrays. Linköping, Sweden, December 1999. Available: www.datasheet5.com/.../RLA120/183775/

86. Prokopenko N.N., Dvornikov О.У, Butyrlagin N.V., Bugakova A.V., "The main connection circuits of the radiation-hardened differential difference amplifier based on the bipolar and field effect technological process," 2014 12th International conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE - 2014), Novosibirsk, October 2-4, 2014, vol. 1, pp. 29-34

87. Rahim R.A., Nordin A.N., Malik N.A., Bais B. and Majlis B.Y., "Fabrication of monolithic Wheatstone bridge circuit for piezoresistive microcantilever sensor," IEEE Symposium on Design, Test, Integration and Packaging of MEMS/MOEMS (DTIP'2015), Montpellier, 2015. pp. 1-5. DOI: 10.1109/DTIP.2015.7160998

88. Sah M P., Yang C., Kim H., Roska T. and Chua L., "Memristor Bridge Circuit for Neural Synaptic Weighting," 13 th IEEE International Workshop on Cellular Nanoscale Networks and their Applications, Turin, 2012. pp. 1-5. DOI: 10.1109/CNNA.2012.6331434

89. Ghorpade G., Srinivas Th., Kumar D V J R., Aslan M., Mahesh K. Kr. "Low noise, high CMRR and PSRR input buffer," US Patent 8 330 537, Dec. 11, 2012.

90. Yao M., Koyu Y. "Geomagnetic Sensor Device and Digital Compass with the Same," US Patent Appl. 2012 0186091, Jul. 26, 2012.

91. Yao M., Koyu Y. "Offset Adjusting Circuit for Bridge Circuit Output Voltage," US Patent Appl. 2012 0186091, Apr. 23, 2009.

92. Corkum D.L., Kawate K.W., Maher Th.R. "Wheatstone Bridge," EP Patent 1416286, 23.09.2009.

93. Rinaldis J. M., "Analog amplifier-multiplexer for a data system," US 4.905.238 A, assignee: Digital Equipment Corporation, Maynard, Mass. Filed: Sep. 4, 1987, Pub. Date: Feb. 27, 1990.

94. L.-Y. Wang, Y.-G. Chang, "Operation amplifier for improving slew rate," US 2009/0206929 A1, assignee: Himax Technologies Limited, Tainan County (TW). Filed: Feb 19, 2008, Pub. Date: Aug 20, 2009.

95. Koen M. J., Venkataraman H., "Programmable low noise amplifier and method," US 7.151.409 B2, assignee: Texas Instruments Incorporated, Dallas, TX (US). Filed: Jul 26, 2004, Pub. Date: Dec 19, 2006.

96. Krawczyk T. W., McDonald J. F., Ernest M. W., "Symmetric multiplexer," US 6.531.910 B1, assignee: Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY (US). Filed: Sep 12, 2001, Pub. Date: Mar. 11, 2003

97. Maschhoff R. H., "Amplificateur a multiplexage," WO 2000/013310 A1, assignee: The B.F. Goodrich Company, US/US]; 4020 Kinross Lakes Parkway Richfield, OH 44286-9368 (US). Filed: Aug. 31, 1999; Pub. Date: Mar. 9, 2000.

98. Maschhoff R. H., "Multiplexing amplifier", US 6.489.845 B1, assignee: Goodrich Corporation, Charlotte, NC (US). Filed: Apr 4, 2000, Pub. Date: Dec. 3, 2002.

99. Будяков П.С., «Разработка и исследование схемотехнических методов улучшения основных динамических параметров BJT IP модулей и аналоговых микросхем для устройств автоматики и вычислительной техники», диссертация, Ростов-на-Дону, 2014

100.Turchetta R., "Analog Electronics for Radiation Detection (Devices, Circuits, and Systems)," CRC Press, 2015, p. 394.

101.Rivetti A., "CMOS: Front-End Electronics for Radiation Sensors (Devices, Circuits, and Systems)," CRC Press, 2015, 726 p.

102.Guckenberger D., et al., "A DC-Coupled Low-Power Transimpedance Amplifier Architecture for Gb/s Communication System Applications," accepted to IEEE RFIC 2004, Fort Worth, TX, Jun. 6-8, 2004.

103.Eyssa W.Y.S., Milani E.St.T., Daniele B., "Trans-impedance amplifier for high speed optical-electrical interfaces," US Patent 8 981 853, Mar. 17, 2015.

104.Smith R.M., McClay C.Ph., Carroll R.T., "Transimpedance amplifier and circuit including the same," US Patent 6 801 084, Oct. 5, 2004.

105.Guckenberger D., Kornegay K.T., "Low-voltage, low-power transimpedance amplifier architecture," US Patent 7 042 295, May 9, 2006.

106.Пат. 2519440 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/08. Трансимпедансный преобразователь сигналов лавинных фотодиодов и кремниевых / Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Будяков П.С., Бугакова А.В.; - № 2012151329/08; заявл. 29.11.12; опубл. 10.06.14, БИ № 16

107.Dvornikov O. V., Tchekhovski V. A., Prokopenko N. N. and Bugakova A.V., "The design of the circuits of radiation-hardened charge-sensitive amplifiers based on the structured array (MH2XA010) and the array chip (AC-2.1)," 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE), Novosibirsk, 2016, pp. 253-258. DOI: 10.1109/APEIE.2016.7802268

108. Dvornikov O.V., Chekhovsky V.A., Dyatlov V.L., Prokopenko N.N., "New microcircuit of the master slice array MSA-2.1 for the design of the radiation-hardened analog and analogdigital interfaces of the sensor systems," Radio Engineering, 2016, no. 6, pp. 163-168.

109. Dvornikov O.V., Tchekhovsi V.A., Dyatlov V.L., Prokopenko N.N., "An Integrated Circuit for Silicon Photomultipliers Tubes," Instruments and Experimental Techniques, 2014, vol. 57, no. 1, pp. 40-44. DOI: 10.1134/S0020441214010047

110. Прокопенко Н.Н., «Нелинейная активная коррекция в прецизионных аналоговых микросхемах», Ростов-на-Дону, SKNC VS, 2000, 224с.

111. Filanovsky I.M., Ivanov V.V., "Operational Amplifier Speed and Accuracy Improvement: Analog Circuit Design with Structural Methodology," Kluwer Academiv Publishers, New York, Boston, Dordrecht, London, 2004. 194 p.

112. Vittoz E., "CMOS analog integrated circuits based am weak inversion operation," IEEE J. of SSC, Vol. SC-12, Jun 1971, p. 224-231.

113. Игумнов Д.В., Громов И.С, «Эксплуатационные параметры и особенности применения полевых транзисторов», Москва, Радио и Связь, 1981, 64 с.

114. Bin Huang and Degang Chen, "A Simple Slew Rate Enhancement Technique With Improved Linearity And Preserved Small Signal Performance," IEEE 57th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS), pp. 270 - 273, 3-6 Aug. 2014

115. Пахомов И.В., Бутырлагин Н.В., «Входной каскад быстродействующего операционного усилителя», IX Междунар. научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-3 нояб. 2012 г. : материалы / редкол.: Н.Н. Прокопенко (гл. ред.), В.Г. Немудров, С.Г. Русаков [и др.]. - Шахты : ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2012. - С.71-74

116. Worapishet A., Demosthenous A., Xiao Liu, "A CMOS Instrumentation Amplifier With 90-dB CMRR at 2-MHz Using Capacitive Neutralization: Analysis, Design Considerations, and Implementation," IEEE Transactions On Circuits And Systems—I: Regular Papers, 2011, vol. 58, No. 4, pp. 699-710.

117. Прокопенко Н.Н., Будяков А.С., «Архитектура и схемотехника быстродействующих операционных усилителей», Шахты: ЮРГУЭС, 2006, 232с.

118. Дворников О.В., Чеховский В.А., Дятлов В.Л, «Средства регистрации импульсного видимого излучения малой интенсивности. Часть 1. Особенности и возможности многоканальных фотоприемников с внутренним усилением», Приборы и методы измерений, 2012. № 2 (5). С. 5-13.

119. Дворников О.В., Чеховский В.А., Дятлов В.Л., Богатырев Ю.В., Ластовский С.Б., «Изменение параметров комплементарных биполярных транзисторов при воздействии ионизирующих излучений», Вопросы атомной науки и техники "ВАНТ", 2015. С. 17-22/

120. Дворников О.В., Чеховский В.А., Дятлов В.Л., Прокопенко Н.Н., «Модуль на ма-лошумящих полевых транзисторах для обработки сигналов лавинных фотодиодов», Современная электроника, 2014. № 8. С. 82-87.

121. Дворников О.В., Прокопенко Н.Н., Бутырлагин Н.В., Бугакова А.В., «Перспективы применения новых микросхем базового матричного и базового структурного кристаллов в датчиковых системах», Труды СПИИРАН-2016. Вып. 2 (45). С. 157-171. DOI: http://dx.doi.org/10.15622/sp.45.10

122. Dvornikov O.V., Bozhatkin О.А., Prokopenko N.N., Bugakova A.B., Butyrlagin N.V., «Operation-routing sequence of production of the radiation-hardened microcircuits of the structured array MH2XA010 for multichannel sensor systems», International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE-2016), September 22-23, 2016, Saratov, Russia.

123. Starchenko E.I., Prokopenko N.N., Budyakov P.S., "The Radiation-Hardened Voltage References On Bipolar and JFET Transistors," Proceedings of the 8th IEEE GCC Conference and Exhibition, Muscat, Oman, 1-4 February, 2015. Pp. 1-4. DOI: 10.1109/IEEEGCC.2015.7060065

124. Dvornikov O.V., Dziatlau V.L., Prokopenko N.N., Petrosiants, K.O., Kozhukhov N.V., Tchekhovski V.A., "The Accounting of the Simultaneous Exposure of the Low Temperatures and the Penetrating Radiation at the Circuit Simulation of the BiJFET Analog Interfaces of the Sensors," Sib-con 2017 Astana, Kazakhstan.

125. Дворников О.В., Гришков В.Н., «Комплексный подход к проектированию радиа-ционно-стойких аналоговых микросхем. Часть 1. Учет влияния проникающей радиации в "Spice-подобных" программах», Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектрон-ных систем - 2010. Сборник трудов IV Всероссийской научно-технической конференции / под общ. ред. академика РАН А.Л. Стемпковского. М.: ИППМ РАН, 2010. С. 301-306.

126. Дворников О.В., Чеховский В.А., Дятлов В.Л., Богатырев Ю.В., Ластовский С.Б., «Влияние быстрых электронов на аналоговые интегральные элементы и схемы», Вопросы атомной науки и техники. Серия: физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 2012. Ч. 3. 54-59 с.

127. Prokopenko N.N., Dvornikov O.V., Butyrlagin N.V., Bugakova A.V., "The Radiation-Hardened BiJFet Differential Amplifiers with Negative Current Feedback on the Common-Mode Signal," 13 th International conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE -2016). Novosibirsk, October 3-6, 2016. In 12 Vol. Vol. 1. Part 1. Pp. 104-108 DOI: 10.1109/APEIE.2016.7802224.

128. Пат. № 7.411.451 США H03F 3/45. Class AB folded cascode stage and method for low noise, low power, low-offset operational amplifier / Sergey V. Alenin, Henry Surtihadi; заявитель и патентообладатель Texas Instruments Incorporated (Dallas, TX, US) № US 11/396869; заявл. 04.03.2006; опубл. 08.12.2008 - 12 с.: ил.

129. Volgin L.I., Zarukin А.Г, "The synthesis and the circuitry of analog electronic means in the element basis of amplifiers and current followers", endorsed by L.I. Volgin, Ulyanovsk: USTU, 2005, 200 p. (in Russian).

130. Michael C. H. Cheng, "Cascoded differential pair amplifier with current injection for gain enhancement," US Patent 5.798.660, Aug. 25, 1998 (fig.3).

131. Francis Dell'Ova, Bruno Bonhoure, Frederic Paillardet, "Current amplifier," US Patent 6.125.094, Sep. 26, 2000 (fig.3, fig.4).

132. Francis Dell'Ova, Bruno Bonhoure, Frederic Paillardet, "Current amplifier," US Patent 5.867.066, Feb. 02, 1999 (fig.4).

133. Bruno Bonhoure, Francis Dell'ova, Frédéric Paillardet, "Amplificateur de courant," EP 0738038, Sep. 18, 2002 (fig.3).

134. Kwok Kit Lau, "Apparatus and method for feed-forwarding in a current-feedback amplifier," US 8.159.304, Mar. 17, 2012 (fig.5).

135. Ronald N. Dow, "Ultra high gain amplifier," US 5.479.133, Dec. 26, 1995 (fig.1).

136. Paul Keith Hartley, "Integrated circuit including current mirror and dual-function transistor," US 6.281.741, Aug. 28, 2001 (fig.3, fig.4).

137. Leonard Forbes, "Pseudo-differential current sense amplifier with hysteresis," US 2002/0008549, Jan. 24, 2002 (fig.3).

138. Tatsuo Tanaka, wMakoto Kubo, "Differential current amplifier circuit," US 5.132.640, Jul. 21, 1992.

139. Harold A. Wittlinger, "Differential current amplifier," US 4.429.283, Jan. 31, 1984.

(fig.2).

140. J. Huijsing, "Opeational Amplifiers 2nd Edition", Springer Science+Business Media B.V. 2011, 407 p. DOI 10.1007/978-94-007-0596-8_8

141. Dvornikov O. V., Tchekhovski V. A., Dziatlau V. L., and Prokopenko N. N., "Influence of Ionizing Radiation on the Parameters of an Operational Amplifier Based on Complementary Bipolar Transistors," Russian Microelectronics, 2016, Vol. 45, No. 1, pp. 54-62. DOI: 10.1134/S1063739716010030

142. Дворников О.В., Прокопенко Н.Н., Бутырлагин Н.В., Бугакова А.В., «Перспективы применения новых микросхем базового матричного и базового структурного кристаллов в датчиковых системах», Труды СПИИРАН. 2016. Вып. 45. C. 157-171.

143. Дворников О.В., Чеховский* В.А., Дятлов В.Л., Прокопенко Н.Н., «Разработка многоканальных систем считывания сигналов на базовом структурном кристалле МН2ХА010», 13-я научная и техническая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса" ,14-18 ноября 2016, Калуга: Манускрипт, с. 273-278.

144. Dvornikov ОУ., Tchekhovski V.A., Dziatlau V.L., Bogatyrev Yu.V., Lastovsky S.B., "The Effect of the Fast Electrons on the Analog Integrated Elements and Circuits," The questions of the atomic science and technology. Series: Physics of the radiation effect on the communications electronics equipment. 2012. Issue 3. P. 54-59.

145. Dvornikov О.У, Tchekhovski V.A., Dziatlau V.L., Bogatyrev Yu.V., Lastovsky S.B., "The Radiation-Hardened Analog Integrated Circuits," The problems of designing of the advanced micro and nano-electronic systems. М.: IDPM RAS. 2012. P. 280-283 (in Russian).

146. Dvornikov O.V., Prokopenko N.N., Bugakova A.V., Ignashin A.A., "The Radiation-Hardened Microcircuits of the Multichannel Op Amps with Current Feedback and the Analog Interfaces Based on the Structured Array MH2XA010," The Proceedings of SIBCON, Russia, Moscow, 2016.

147. Dvornikov O.V., Chekhovskii V.A., Dyatlov V.L., Prokopenko N.N., "A Configurable Analog Integrated Circuit with Programmable Parameters," Instruments and Experimental Techniques, 2016, Vol. 59, No. 4, pp. 539-543. DOI: 10.1134/S0020441216030143.

148. Dvornikov О.У, Tchekhovski V.A., Dziatlau V.L., Bogatyrev Yu.V., Lastovsky S.B., "The Forecasting of the Resistance of the Bipolar Microcircuits to the Various Kinds of the Penetrat-

ing Radiation," The proceedings of the 23-rd International Crimean conference "Microwave-Engineering and telecommunication technologies" (Sevastopol, 8-13 September, 2013). - Vol. 2. - P. 925-927 (in Russian).

149. Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Будяков П.С., «Основные свойства, параметры и базовые схемы включения мультидифференциальных операционных усилителей с высокоим-педансным узлом», Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. - Выпуск 2 (233). - 2014. - С. 53-64

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 - Акты внедрения результатов диссертационной работы

открытое акционерное общество «научно-производственное предприятие

«пульсар»

ОАО «НПП «ПУЛЬСАР»

105187, Москва, Окружной проезд, д. 27 Тел.: [phone]; Факс: [phone]

ОКПО 45112104, ОГРН 1137746472599,

E-mail: [e-mail]

www.pulsarnpp.ru

Проректору по НИР и инновационной деятельности ФГБОУ ВПО «ДГТУ» Сухинову А.И._

ИНН/КПП 7719846490/771901001

34400, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д.1

На №

от

\Ъ СУ. \<G.

О результатах проекта 8.374.2014/К

Уважаемый Александр Иванович!

В ответ на Ваше письмо (Исх. от 21.12.2015 г. № 04-15-291) сообщаю, что ОАО «НПП «Пульсар» заинтересовано в использовании переданных Вами результатов научных исследований по второму этапу (2015 г.) проекта 8.374.2014/К «Разработка и исследование нового поколения архитектурных, схемотехнических и топологических методов расширения диапазона рабочих частот аналоговых микросхем на основе перспективных технологических процессов и их практические приложения».

Представленные Вами результаты НИР 2015 г. показывают, что рассмотренные в проекте теоретические проблемы проектирования интегральных индуктивностей, а также методики проектирования операционных и мультидифференциальных усилителей с повышенным коэффициентом передачи при ограничениях на число каскадов, имеют высокий научно-технический уровень, обладают новизной (20 заявок на патенты РФ), позволяют расширить представления специалистов о путях улучшения характеристик микроэлектронных устройств нового поколения.

Наибольший практический интерес представляют результаты проекта, изложенные в главах 1-6 монографии «Аналитические методы расчета интегральных индуктивностей с высокой объемной плотностью для перспективных микронных и нанотехнологий»; рекомендации по применению результатов второго этапа проекта 2015 г. на профильных предприятиях; раздел 10.2 отчета «Собственная и взаимная компенсация паразитных импедансов в двухкаскадных дифференциальных

046649

и мультидифференциальных операционных усилителях с повышенным коэффициентом усиления по напряжению», а также в описании заявки на патент РФ 2015151513/08 от 01.12.15 «Планарная индуктивность».

Следует отметить, что результаты, изложенные в публикациях и диссертационной работе Пахомова И.В. «Разработка и исследование нового поколения мультидифференциальных операционных усилителей и схем их включения», полученные в рамках проекта 8.374.2014/К, обладают новизной и имеют перспективы практического использования в работах, выполняемых ОАО «НЛП «Пульсар».

Надеюсь на дальнейшее плодотворное сотрудничество.

Первый заместитель генерального директора

М.М. Крымко

А.С. Будяков 8-495-365-04-70

«УТВЕРЖДАЮ»

заместитель 'директора ОАО «МНИПИ»

_А.А. Володкевич

Щ±>> ОС 2017 г.

Ж

внедрения результатов кандидатской диссертации аспиранта Донского государственного технического университета Пахомова Ильи Викторовича

Комиссия в составе председателя - руководителя от ОАО «МНИПИ» составной части задания 3.2.01 ГНПИ «ФОТОНИКА, ОПТО- И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА», главного научного сотрудника, д. т. н. Дворникова О.В. и членов: начальника отдела Терехова Г.С., младшего научного сотрудника Дятлова В.Л., констатирует, что диссертационная работа Пахомова И.В. на тему «Мультидифференциальные операционные усилители (МОУ) напряжений и токов с активной отрицательной обратной связью», посвящена проблемам создания новой аналоговой элементной базы автоматики, вычислительной техники и приборостроения с улучшенными статическими и динамическими параметрами.

Разработанные в диссертации Пахомова И.В. схемотехнические методы и приемы улучшения основных параметров входных и промежуточных каскадов МОУ (верхней граничной частоты, коэффициента ослабления входных синфазных сигналов, максимальной скорости нарастания выходного напряжения, коэффициента усиления по напряжению), использованы в ОАО «МНИПИ» при разработке эскизной конструкторской документации базового матричного кристалла в рамках составной части задания 3.2.01 «Разработка методов создания, конструкции и исследование элементной базы кремниевых субмикронных интегрированных структур диодов Шотгки, высоковольтных и радиационно-стойких биполярных аналоговых микросхем и базовых матричных кристаллов с повышенным уровнем интеграции, включая разработку физико-технологических методов управления статическими и динамическими характеристиками барьерных структур, физических моделей и методов анализа эксплуатационных параметров элементов в расширенном диапазоне температур» ГНПИ «ФОТОНИКА, ОПТО- И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА».

Председатель:

Главный научный сотрудник, д.т.н. Члены:

Начальник отдела Младший научный сотрудник

О.В. Дворников

Г.С. Терехов В.Л. Дятлов