автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Аналоговые вторичные преобразователи интегральныхсенсорных устройств

ДЕРЖАВШІЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

____

‘ 4 «

? П Ж

На правах рукопису

МОРОЗОВ ЮРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ

АНАЛОГОВІ ВТОРИННІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ІНТЕГРАЛЬНИХ СЕНСОРНИХ ПРИСТРОЇВ.

Спеціальність 05.27.01 - Твердотільна електроніка

(включаючи функціональну)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Львів 1997

Дисертацією є рукопис.

Робота викопана у Державному університеті "Львівська політехніка" на електрофізичному факультеті.

Наукові керівники: доктор технічних наук,

професор Каліта В.; кандидат технічних наук, доцент Голяка Р.Л.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичннх наук,

професор Берченко М.М. кандидат технічних наук Мартинів М.С..

•Провідна організація - Інститут фізики напівпровідників НАН

України (м. Київ)

Захист відбудеться 23 травня 1997р. о 15ой год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 04.06.18 при Державному університеті “Львівська політехніка” (290646, м. Львів, вул. С.Бандери, 12, ауд. 124 головного корпусу).

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Державного університету “Львівська політехніка”

(вул. Професорська, 1).

Автореферат розісланий “ 22 11 К!^с1997 р.

Вчений секретар с 11 с ц і а л і з о в а 11 ої ради

Р.І .Бай цар

- З -

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Лктиалілпсть і ступінь досліджепоспй тематики дисертації. Значне підвищення параметрів системи гехніко-єкономічшіх показників елементної бази електронної апаратури, що має місце на протязі останніх десятиліть, практично забезпечило насичення ринку традиційної електроніки. На фоні наявних досягнень традиційної елементної бази, параметри та номенклатура інтегральних сенсорних пристроїв, що є. фактично основою засобін обміну інформацією між фізичним середовищем .та електронною технікою, не досягли рівня, нідиовідного вимогам сьогодення. .

На даному етапі розвитку електроніки інтегральні функціонально завершені сенсорні пристрої є одним з найбільш динамічно прогресуючих класів електронної техніки. В склад функціонально завершеплх сенсорів крім первинного перетворювача входять необхідні засоби по підсиленні сигналу, його стабілізації, лінеаризації, забезпеченню ■ заданих функціональних призначень - так звані вторинні перетворювачі. ■Від параметрів та функціональних характеристик вторинних перетворювачів в значній мірі залежать техніко-економічні показники сенсорної апаратури в цілому.

Актуальність проблеми створення нового покоління засобів вторинного перетворення обумовлена тенденцією до однокристального виконання сенсорних пристроїв. На відміну від багатокомпонентного виконання, сигнальні перетворювачі одно-кристальних сенсорів повинні передбачати єдність структурних, схемотехнічних та технологічних рішень, повну сумісність з 'конструкторсько-технологічним базисом присталу сенсорних інтегральних схем (ІС). З точки зору забезпечення максимальної, універсальності, мінімальної собівартості та можливості серіііного

освоєння на існуючих виробництвах, в основу більшопі однокристальних сенсорних пристроїв покладено технологію біполярних ІС. Серед вимог до вторинних перетворювачів сучасних сенсорних пристроїв відзначимо мінімальне енергоспоживання та можливість функціонування з низьковольтними джерелами живлення. ‘

Таким чином проблема подальшого розвитку теорії та розробки елементної бази вторинних перетворювачів аналогового сигналу - одних з найбільш визначальних складових сучасних інтегральних сенсорних пристроїв, має вагоме наукове та практичне значення.

Дисертаційні дослідження є складовою частиною комплексної науково-технічної програми з пріоритетних напрямків розвитку науки і техніки ДКНТ України (проект 05.44.02/053 -92 - 95)

Мета роботи - розвиток теорії та принципів побудови аналогових вторинних перетворювачів сенсорної техніки, розробка вузлів біполярних ІС, що забезпечують розширення функціональних можливостей і підвищення прецизійності мікроелекгронних сенсорних пристроїв.

Основні завдання наукових досліджень:

- аналіз тенденцій розвитку вторинних перетворювачів сенсорної техніки та визначення вимог до елементної бази схем аналогової обробки сигналу функціонально завершених сенсорів нового покоління;

- розвиток принципів побудови вторинних перетворювачів сенсорних біполярних ІС з живленням по сигнальній пінні; розробка універсальних структурних вузлів, іцо забезпечують можливість створення широкої серії двополюсних сенсорних пристроїв;

- визначення універсальних засобів аналогової •лінеаризації характеристик перетворення мікроелектронннх сенсорних пристроїв; розробка спеціалізованих аналогових перемножувачів для безпосередньої, лінеаризації та синтезу заданих функціональних залежностей прохідної характеристики;

- розробка алгоритмів функціонування сенсорних пристроїв з очікувальним режимом роботи та відповідних вузлів, .що

• забезпечують автоматичне перемикання між очікувальним і робочим режимами роботи. -

Характеристика методології, методи дослідження предмету і об'єкти. Об'єктом наукових досліджень були вузли та елементи напівпровідникових інтегральних схем. Дослідження, спрямовані на вирішення, поставлених .задач, базувались на використанні методів математичного та комп'ютерного моделювання електронних кіл з відповідними моделями елементів та вузлів твердотільних інтегральних схем. Достовірність ■ та обгрунтованість наукових результатів забезпечувалась коректністю проведених розрахунків, результатами моделювань і експериментальних досліджень кристалів ІС, перевіркою функціонування створених пристроїв.

Нанкова новизна роботи: ■

- сформульовані принципи' побудови та розроблено відповідний ряд універсальних вторинних перетворювачів, що забезпечують живлення сенсорних пристроїв по сигнальній ' шині в багатофункціональних режимах двополюсників та диференціиних трьохполюеників;

- виявлені структурні засоби ефективної компенсації нелінійності

функції перетворення сенсорних пристроїв па основі розроблених та аналітично описаних спеціалізованих аналогових перемножувачів; '

- (і -

- розвинуті системні аспекти функціонування сенсорних пристроїв з очікувальним режимом роботи та розроблені, вторинні перетворювачі, що забезпечують даний режим; досліджені причини неаі/ггворюваності та температурної нестабільності характеристик однокристалышх аналогових вторинних перетворювачів; виявлені схемотехнічні рішення прецизійних вузлів, характеристики яких мають мінімальну залежність від розкиду параметрів елементної бази ІС та температури. .

Основні положення, іио виносяться на захист:

1.Принцпші побудови сенсорних пристроїв та • відповідні універсальні вторинні перетворювачі, що функціонують в

• режимах двополюсників та трьохполюсників з диференційними

характеристиками. •

2. Спосіб ефективної компенсації нелінійиості функції перетворення сенсорних пристроїв на ‘ основі розроблених спеціалізованих аналогових перемножувачів. .

3. Системні аспекти функціонування сенсорних пристроїв з

очікувальним режимом роботи та вторинні перетворювачі, що забезпечують даний режим. ■

4. Встановлені алгоритми побудови аналогових вторинних

• перетворювачів, що характеризуються конструктивно-технологічною сумісністю з базисом біполярних ІС; високою відтворювавістю параметрів, мінімальним енергоспоживанням від низьковольтних одпополярних джерел живлення.

Пуактична цінність дисертаційної роботи:-

- розроблені універсальні 'вузли для реалізації широкої серії сенсорних ІС з режимами дво- та трьохполюсників дозволяють' об'єднати шини живлення та передачі сигналу, і тим самим -мінімізувати кількість шин передачі та комутаційних елементів.

зменшити габарити та собівартість апаратури, підшитті надійність її функціонування;

- розроблені спеціалізовані аналогові перемножувачі забезпечують можливість безпосередньої лінеаризації характеристик перетворення мікроелектронних сенсорних пристроїв та синтезу заданих функціональних залежностей прохідної характеристики без необхідності застосування високоточних резисторів; .

- розроблені універсальні ІС, серед яких - прецизійний

дііопороговий компаратор (похибка перемикання <0,1 мВ), дгсопороговий компаратор з розширеним діапазоном амплітуд» вхідного сигналу (-Е - 0,3 В < ІЛвх < +Е + 0,3 В), детектор насичення лінії передачі, тощо, дозволяють розширити галузь застосування перетворювачів з автоматичним перемиканням між очікувальним та робочим режимом, мінімізувати енергоспоживання та кількість ліній передачі інформації

сенсорних пристроїв;

- серія розроблених вторинних перетворювачів забезпечує

розширення функціональних характеристик мікроелектронних сенсорних пристроїв, підвищення їх прецизійності, мінімізацію енергоспоживання (Іспож = 0,1...З мА), нормальне

функціонування з низьковольтними однополярними джерелами живлення (Е = 3,3...9 В) та зменшення собівартості.

Реалізація і впровадження результатів досліджень. Результати роботи впроваджені у Львівському науково-дослідному радіотехнічному інституті в процесі розробки та виготовлення серії однокристалышх сенсорних ІС по КЦІІТП “Електроніка 2000” підпрограма “Мікроелектроніка" та комплексному проекту № 05.44.02/053-92 ДКНТП України, що підтверджено відповідним актом.

Ап/кюашя. Основігі результати представлялись та обговорювались на: II Національній науковій конференції

"Інформатика: теорія, технологія, техніка - ІТТТ - 95" (Одеса, 1995); міжнародній науковій конференції присвяченій 150-річчю від дня народження І.Пулюя (Львів, 1995); Міжнародній науково-технічній конференції "Сучасні проблеми автоматизованої розробки і виробництва радіоелектронних засобів та підготовки інженерних кадрів" (Львів, 1996); XIX, XX Confcrcnce of the International Society for Hybryd Microelectronics. Poland Chapter (Porabka - Kozubnik, 1995; Jurata, 1996); 1-st. International

Modelling School - Krym Autumn '96 (Alushta, 1996).

Публікації. За результатами проведених досліджень опубліковано 12 наукових праць.

Конкретна особиста участь автоиа в одержанні наукових результатів, викладених у дисертації, полягає у самостійній .розробці принципів побудови, схемотехніки вузлів ІС,

моделюванні, макетуванні електричних схем, проектуванні топології кристалів ІС. Створення, аналіз та дослідження кристалів ІС виконані в співавторстві згідно наведеного списку літератури. Усі висновки і положення, що. складають суть дисертації, сформульовані автором особисто.

Структура та обсяг дисеутаигї. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури та додатків. Основний зміст роботи викладений на 178 с. друкованого тексту, ілюстрованого 6Н рис. і 5 таблицями. Список літератури містить 157 найменувань. ■

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульована мета 'досліджень, приведено основні

наукові та практичні результати, а також положення, що виносяться на захист.

В першій главі систематизовано . тенденції розвитку аналогових вторшіннх перетворювачів сенсорної техніки, дано аналіз задач дисертаційної роботи.

Показано, що хоча засоби цифрової обробки сигналу поступово витісняють аналогові перетворювачі, значення останніх в жодній мірі не зменшується. Оскільки' фізична суть вхідного сигналу з зовнішнього середовища завжди має аналоговий характер, а саме перетворення такого сигналу лежить в основі сенсорної техніки, проблема подальшого розвитку теорії та практики аналогових вторинних перетворювачів має вагоме значення.

Серед широкого класу проблем вторинного перетворення сигналу і и першу чергу сенсорної техніки, виявлені задачі, вирішення яких на даному етапі розвитку . сучасної мікроелектроніки є недостатнім. Поставлена задача розробки та дослідження інтегральних вторинних перетворювачів, зокрема для забезпечення двополюсного режиму . роботи,

функціональносиитезугочих аналогових перемножувачів, вузлів формування очікувального режиму роботи, що. як окремі універсальні елементи вимірювальної та сенсорної техніки нового покоління, чи в складі спеціалізованих ІС вищого рівня інтеграції

- "інтелектуальних" сенсорів, тощо, задовільняють вимогам сучасних електронних систем. Серед таких вимог: однополярне живлення, надійне функціонування при напругах живлення від З В і вище, нормальна робота та висока прецизійність нри близьких до нульових значень вхідного та вихідного сигналів, мінімальне енергоспоживання, висока технологічність та мінімальна собівартість.

В другім главі приводяться результати розробки аліоригміи ■функціонування та досліджень вторинних перетворювачів мікрое.чектронннх сенсорних пристроїв з живленням 110 сигнальній шині, що забезпечують режими двополюсників з лінійною, пороговою та двофункціопальпою лінійною характеристиками, двополюсника з частотним виходом, а також трьохполюсників з ■ лінійною диференційною та двофункціопальною характеристиками.

Блок-схеми розроблених перетворювачів, відповідно з виходом по напрузі (а) та по струму (Ь), наведено на рис.1 - 8. Основними вузлами таких ІС є стабілізатор режимів роботи сигнального тракту (5Т), первинний перетворювач (РТ), сигнальний підсилювач (БА), вихідний підсилювач (ОА), перетворювачі напруги (УГ) - для схем з виходом по напрузі, та струму (СТ) - для схем з виходом по струму, трштерні каскади (ТЮ, комутатори (СМ), керовані напругою генератори (УСЄ), резистори кіл зворотнього зв’язку И], Н^. В дисертації

оптимізовано структурні'та схемні рішення, досліджено'параметри основних вузлів, показано. шляхи забезпечення заданої прецизійності перетворення, нормального функціонування при напругах живлення від ЗВ і витце, мінімального енергоспоживання.

Рие.1. Схеми застосування сенсорних ІС з живленням по скіпальній шині

Рис.2. Блок-схема двополюсних сенсорних ІС З ЛІНІЙНОЮ характеристикою

Рис.З. Блок-схема двополюс-ннх Рис.А. Блок-схема двополюсних

сенсорних !С з пороговою сенсорних ІС з двофункціональ-ною

характеристикою лінійною характеристикою

Рис.5. Блок-схема двополыс- них сенсорних ІС з частотним виходом

Рис.6 Блок-схема двополюсних сенсорних ІС з двофункціо-нальним частотно-амплітудним виходом

Рис.7. Блок-схема трьохполюс-них сенсорних ІС з лінійною диференціальною характеристикою

Рис.8. Влок-схема трьпхполюс-шіх сенсорних ІС л діюфунк-ціоналі>ною лінійною характеристикою

Трота глава присвячена проблемі формування прохідних характеристик вторинних перетворювачів, іцо забезпечують синтез заданих функціональних залежностей між вихідним та вхідним сигналами, наприклад, з метою лінеаризації характеристик перетворення сенсорних пристроїв.

В основу структурної реалізації функціональносинтезугочих перетворювачів покладені вузли аналогових диференціальних перемножувачів. Серед інших схем формування нелінійних прохідних характеристик вторинних перетворювачів диференціальні перемножувачі забезпечують максимальну функціональну гнучкість, прецизійність та універсальність. Однак безпосереднє використання відомих ІС перемножувачів в схемах формування заданих функціональних залежностей між вихідним та вхідним сигналами є малоефективним. Значні структурні затрати, необхідність використання двополярних джерел живлення та неможливість функціонування при низьких напругах живлення функціонально синтезуючих схем - основні причини, що обумовлюють необхідність розробки спеціалізованих аналогових перемножувачів для вторинних перетворювачів сенсорних пристроїв.

Результати проведених з цією метою робіт, що представлені в даній главі, охоплюють проблеми:

- розробки базового варіанту аналогових перемножувачів з

можливістю функціонування з одноиолярпими низьковольтними джерелами живлення; -

- розробки ІС спеціалізованих перемножувачів, для лінеаризації характеристик перетворення сенсорних пристроїв;

розробки принципів побудови багатовузлових аналогових перемножувачів для поліноміальнпх функціональносинтезуючих перетворювачів з мінімальними структурними затратами;

- дослідження основних факторів, які призводять до появи похибок функції перемноження, та розробки структури високопрецп-зійшіх функціонально синтезуючих аналогових перемножувачів.

Оптимальне вирішення проблеми лінеаризації функції перетворення повинно передбачати максимальну універсальність при мінімальнії! кількості елементів регулювання. Виконання даних умов забезпечено в розроблених ТС лінеаризації характеристик перетворення. .

' Зокрема на рис.9 наведена електрична схема однієї з ряду розроблених ІС лінеаризагорів, принциповою особливістю якої є можливість ефективної лінеаризації характеристики перетворення з фіксацією опорної (реперної) точки.

Рис.9, Схема е.чектрич на перемножувача :і фіксацією опорної точки лінеармзуючої функції..

0U2

'Jy0

Для мінімізації структурних затрат в схемі запропоновано рішення, згідно якого процедура віднімання поєднується з перетворенням напруги Uz в струм. Дану функцію виконує диференційиий каскад Т15, T|fi, R-¿ Керування транзисторами каскаду відбувається, як в базових колах - напругою формування опорної точки Uz - Ug, так і в емітерних колах - диференціально заданним струмом [со + Іх.

Прийнявши, іцо резистор перетворення значно перевищує диференційні опори емітерних р-п-переходів Г|г, та, згідно наведенної схеми, умови Іс(Т^) = Ico - їх, = Ісо + їх ■

вихідні струми диференціального каскаду складають: ІС(Т,5) = Ісо

- (їх - I-¿) ; Іс(Е-)б) = Ісо + (їх ' Iz) . Ае І/. ~ (U-¿ - U0)/Rz. Опорна напруга U<> вибрана спільною для обох керуючих сигналів

— знаку і значення кривизни Uy координати опорної точнії .

Вихідний струм схеми становить

і _n j . о і !х '(Jx _Iz) СП

Iqut-^ -----:—2-----’

[co ■

що при умові 2 • Rout = Rx = Ry = Rz = Rj визначає вихідну

■ ,, ,, ДЧХ -(AUv -ди7)

напругу лінсаризатора U0UT =AUX + AUY-----------6^-------------.(2)

' uo

В роботі виявлена можливість створення бататоланкових функціонально синтезуючих перемножувачів, що близькі за призначенням до синтезаторів поліпоміальних функцій на окремих ІС аналогових перемножувачів. Принциповою відмінністю побудови розроблених синтезаторів поліноміальних функцій на багатоланкових функціональносинтезуючих перемножувачах но відношенню до схем на серійних ІС аналогових перемножувачів є відсутність багаторазових перетворень “напруга - струм -напруга”. Всі операції з синтезу функції виконуються відповідним перетворенням величини струму, а перетворення напруга - струм та струм - напруга мають місце тільки один раз - відповідно на вході та виході синтезатора. Це забезпечує: мінімальну кількість високоточних резисторів, на яких відбуваються відповідні перетворення; некритичність до величини падіння напруги на шинах комутації та перехресних розв'язках на напівпровідникових структурах, що е характерним для ІС я одіюрінненим шаром металізації; мінімальне енергоспоживання та розширений діапазон ам їїл ітуди си гн алу.

Блок - схема багатоланкового фуіікціопальносіште.чуючого перемножувача показана на рис.10. Схема містить вузол вхідного перетворення и—>1, необхідну кількість вузлів перемноження (X)1 з відповідними подільниками струму К],, К21, суматор £.

' Схема багатоланкового фунціонально синтезуючого перемножувача забезпечує формування прохідної характеристики

- (

типу:

R

OUT

R,

Кю-К,.

Ri-ux

' ^RI

(3)

де: Ux, Uout " відповідно вхідна та вихідна напруги; Ri, URI -струмозадаючпй резистор та величина опорної напруги па ньому; Rx, Rout * резистори вхідного та вихідного струмового перетворення; КІ0, К|* - коефіцієнти передачі струму і-тої ланки.

багатоланкового функціонально синтезу ючого перемножуиача.

В інтегральному виконанні в рамках одного кристалу відхилення співвідношення однотипних резисторів від номінального не перевищуй. (0,2 - 1) %, що забезпечує високу відгворюванісгь вихідної характеристики. При Н, = Кх = 2 ■ Коит вихідна напруга функціонально синтезуючого пере.чножувача визначається як . '

Ґ

II

л

^оит - '2 Кі0 ' К;* •

і=і V

/

В ході досліджень виявлено недостатню ефективність відомих засобів забезпечення прецизійності перемножувачів, що використовуються як елементна база аналогових функціонально синтезуючих кіл. В дисертації дано аналіз . похибок функціонування відомих ІС аналогових перемножувачів, зокрема в мікропогужннх режимах роботи з низьковольтними джерелами живлення, розкриті результати розробки .структури високопрецизійних функціонально синтезуючих перемножувачів.

Четверта глава присвячена проблемі•розробки елементної бази електронних пристроїв, які з метою мінімізації енергоспоживання, передбачають .механізм автоматичного перемикання між очікувальним і робочим режимом. Серед основних проблем, що визначають прогрес в галузі • створення пристроїв з наявністю очікувального режиму роботи є розробка ■відповідних ІС, які як окремі елементи електронних пристроїв, що в сукупності з серійними універсальними ІС, чи як- складові компоненти спеціалізованих ІС вищого рівня інтеграції, е елементною базою нового покоління енергоекономної апаратури.

В залежності від призначення електронних пристроїв, які характеризуються дворежимпим механізмом функціонування, в дисертації показано, що очікувальний режим роботи можна забезпечити по тину: ■

- Безпосереднього стробування пристрою синхронізуючими імпульсами.

- Перемикання пристрою при заданій амплітуді вхідного сигналу.

- Перемикання пристрою відповідним станом лінії передачі вихідного сигналу.

- Перемикання пристрою ВІДПОВІДНИМ послідовним цифровим кодом по лінії передачі сигналу.

Пристрої пертого тішу, ідо базуються на безпосередньому сгробуванні схем синхронізуючими імпульсами в даиий час є найбільш поширені. В склад таких пристрої» входять, як правило, задаючий генератор, схема відбору і зберігання інформації, стробовані давані, підсилювачі, виконавчі елементи, тощо.

Серед вагомих проблем, ідо вирішує очікувальний режим роботи сенсорних пристроїв є можливість створення

багатоканальних вимірювальних систем без, притаманного для таких систем, відповідного збільшення шин передачі інформації. В рамках дисертаційної роботи проведена розробка засобів цифрового вибору сенсорів багатоканальних вимірювальних систем по шині передачі аналогового сигналу. Даний алгоритм передбачає наявність заданої кількості каналів збору інформації, ідо з'єднані на спільну шину передачі. Інформація про вимірювану величину передається в мультиплексному аналоговому форматі, причому процес мультиплексної передачі керується послідовним цифровим кодом зі сторони системи но цій-же шипі, що і передається аналоговий сигнал.

З мстою практичної реалізації розглянутих алгоритмів функціонування сенсорних пристроїв з очікувальним' режимом роботи, проведена розробка, дослідження та оіітимізація схемних рішень відповідних вузлів: прецизійного двопорогового

компаратора напруг та компаратора з розширеним діапазоном вхідних напруг; псретворювача-дстектора режиму насичення лінії передачі; спеціалізованих вихідних каскадів, ідо формують двонаправленпн режим роботи (аналоговий вихід сигналу при цифровому керуванні по спільній лінії передачі); лічильного трігера з мінімальними структурними затратами.

РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ І ВИСНОВКИ

1. Виявлена можливість та розроблені принципи реалізації сенсорних ІС в режимі двополюсників з лінійною, пороговою га двофункціональною характеристиками, двополюсників з частотним та двофункціопальним частотно-амплітудним виходом, трьохполюсників з лінійною днференційною га двофупкціопальною характерис-тиками.

2. Розроблені та досліджені електричні схеми вузлів для забезпечення широкого спектру двополюсних та диференціальних трьохполюсних режимів роботи. '

3. Показана можливість створення ІС аналогового перемножувача, що забезпечує функціонування при нульовому рівні сиифазної складової вхідного сигналу та однополярному джерелі живлення від ЗВ і вище.

4. Розроблена структура багатовузлових функціонально

синтезуючих аналогових перемножувачів'. Принциповою

відмінністю синтезаторів поліноміальних функцій на

багатовузлових перемножувачах по відношенню до схем на серійних ІС є відсутність багаторазових, перетворень “напруга-струм-напруга", що забезпечує мінімальну кількість високоточних резисторів, некритичність до величини падіння напруги на шинах комутації, мінімізацію енергоспоживання та розширення діапазону амплітуди сигналу.

5. Розроблені спеціалізовані перемножувачі для лінеаризації

характеристик перетворення сенсорних пристроїв. ІС лінеаризаторів забезпечує можливість ефективної корекції

характеристики перетворення вимірювальних кіл, компенсації так званих ефектів “провисання1' та • “завалювани” функції перетворення, формування опорних точок з фіксованим коефіцієнтом передачі.

6. Очікувальний режим роботи сенсорних при сірої» забезпечується чотирьома основними алгоритмами: безпосереднім стробуванням пристрою синхронізуючими імпульсами; перемиканням при заданій амплітуді вхідного сигналу; перемиканням відповідним станом лінії передачі вихідного сигналу та перемиканням иідповідним цифровим кодом по лінії передачі вихідного сигналу.

7. Проведено розробку та дослідження універсальних ІС 'амплітудної селекції сигналу, що є новою• елементною базою

схем автоматичного перемикання між робочим та очікувальним режимами роботи. Серед розроблених схем - прецизійний двонороговий компаратор, двопороговии компаратор з розширеним діапазоном амплітуди вхідного сигналу, детектор насичення лінії передачі.

8. Розроблена структура та відповідні схеми забезпечення

мультиплексного режиму роботи багатоканальних вимірювальних систем з керуванням сенсорних біполярних ІС послідовним цифровим кодом по лінії передачі вихідного сигналу. '

9. Досліджені фактори нестабільності та невідтворюваності

характеристик вузлів вторинних перетворювачів, розроблені структури високопрецизійних схем. ■

10.В основу реалізації розроблених вторинних перетворювачів

покладено технологію біполярних ІС, що забезпечує мінімальну собівартість та можливість інтегрування в склад функціонально завершених сенсорних біполярних ІС. Розроблені вторинні перетворювачі забезпечують розширення функціональних характеристик мікроелектронних сенсорних пристроїв, підвищення їх прецизійності, мінімізацію енергоспоживання та зменшення собівартості. .

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В

РОБОТАХ

1.Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Морозов Ю.В., Халавка А.І. Очікувальний режим роботи біполярних сенсорних ІС багатоканальних інформаційно-вимірювальних систем / /Вісник ДУ "Львівська політехніка". Комп'ютерні системи проектування: теорія і практика. - 1995. - №313 - С.131-136.

2. Гладун М.Р., Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Морозов Ю.В. Функціонально синтезуючі перетворювачі на спеціалізованих аналогових перемножувачах//В кн. “Схемотехніка аналогових мікро-електропних сенсорних пристроїв”/За ред. Готри З.Ю., Голяки Р.Л., Кал і ти В. "Львівська політехніка". 1996. - С. 11 - 25.

3. Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Морозов Ю.В., Кал і та В. Структура високопрецизійних функціонально синтезуючих аналогових перемножувачів//В кн. “Схемотехніка аналогових мікро-електронних сенсорних пристроїв”/За ред. Готри З.Ю., Голяки Р.Л., Кал іти В. "Львівська політехніка". 1996. - С. 26 - 36.

4. Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Морозов Ю.В., Смеркло Л.М. Елементна база забезпечення очікувального режиму роботи вимірювальних та сенсорних пристроїв / /В кн. “Схемотехніка аналогових мікроелектронних сенсорних пристроїв"/За ред. -Готри З.Ю., Голяки Р.Л., Каліти В. - "Львівська політехніка".

1996. - С. 37 - 53.

5. Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Морозов Ю.В'., Чапля Є.Я. Вторинні перетворювачі сенсорних ІС з живленням по сигнальній шині/ /Препріпт №6-96. ЦММ ІППММ ім.Я.С Підстригача НАН України. - 1996. - 39 с.

6. Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Морозов Ю.В., Гладун М.Р. Очікувальний режим роботи інформаційно-вимірювальних систем та його забезпечення//Друга національна наукова

конференція "Інформатика- теорія, технологія, техніка - ІТТТ-95". Матеріали доповідей. Одеса. - 1995. - С.31-32

7. Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Морозов Ю.В., Петрів О.Р. Одно-кристальний вторинний перетворювач сенсорних пристроїв //Міжнародна наукова конференція присв. 150-річчю від дня народження І.Пулюя. Тези доповідей. Львів. - 1996. - С.212-213.

8.Gotra Z., Potencki J., Golyaka R., Pavlishin O., Morozov J. Single-chip secondary transduser of sensor devices//XIX ISHM -Poland Conf. Porabka - Kozubnic. Sept. - 1995. Proceedings -P. 197-200.

9. Golyaka R., Morozov J., Kalita W., Glodoun M., Zabarvlo A. Complex function dependences synthesiser on the basis of analogue integrated circuits//XX ISHM - Poland Conf. Jurata. Sept.. -1996. Proceedings - P.53.

10.Голяка Р.Л., Смеркло Л.М., Морозов Ю.В., Забарило A.IO. Комплект ІС з частотним перетворенням для вимірювальної та сенсорної техніки//Міжнародиа науково-технічна конференція "Сучасні проблеми розробки і виробництва радіоелектронних засобів". Матеріали конференції. Львів. - 1996. - С.104.

11.Голяка Р.Л., Мартинов Д О., Морозов Ю.В., Забарило А.Ю. Структурні методи забезпечення прецизійності твердотільних сенсорних пристроїв//Міжнародна науково-технічна конференція "Сучасні проблеми розробки і виробництва радіоелектронних засобів". Матеріали конференції. Львів. -1996. - С.104.

12.Голяка Р.Л., Гладун М..Р., Морозов ІО.В., Забарило А.Ю Програмне забезпечення для оптимізації структурних засобів лінеаризації характеристик інтегральних сенсорних пристроїв/.- Ргос. 1-st Int. Modelling School. Krvin, Alushta, September 12-17, 1996. - Rzeszov, 1996. - P.24.

Морозов Ю.В. Аналоговые вторичные преобразователи интегральных сенсорных устройств. Дисертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.01 -Твердотельная электроника (включая функциональную) Государственный университет "Львівська політехніка", Львов, 1997.

Защищаются 12 научных работ, содержащих результаты теоретических и экспериментальных исследований аналоговых вторичных преобразователей интегральных сенсорных устройств, дано развитие принципов их построения Разработаны алгоритмы функционирования и схемотехника сенсорных устройств с питанием по сигнальной шине, узлы линеаризации функции преобразования, системные аспекты ждущего режима работы. Разработанная серия узлов вторичных преобразователей решила проблемы создания интегральных, в том числе однокристальных, сенсорных устройств.

Morozov Ju.V. Analog secondary transduser of integrated sensor devices Dissertation on search of the scientific degree of candidate of technical science by speciality 05.27.01 - Solid-state electronics (including functional). State university "Lviv Polytechnic", Lviv, 1997.

12 scientifical publications which contain the results of theoretical and experimental investigations of analog secondary transduser of microelectronic sensor devices, gived principles development of their building. It was creatcd principles of functioning and scheme-technique of sensor devices with power supply by signal line, linecrising modules for transforming function, waiting job modes algoritms realising. Designed series of secondary transduser modules solves the problem of creation microelectronic, also single-chip, sensor devices.

Ключові слова: інтегральна схема, вторинний перетворювач, двополюсні сенсори, ліпсарнзатор, очікувальний режим роботи.