автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка и исследование архитектурных и схемотехнических методов повышения стабильности нулевого уровня операционных усилителей на BIJET транзисторах в условиях температурных и радиационных воздействий

На поапах рукописи А

Серебряков Александр Игоревич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АРХИТЕКТУРНЫХ И СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ НУЛЕВОГО УРОВНЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ НА ВОЕТ ТРАНЗИСТОРАХ В УСЛОВИЯХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ И РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Специальность: 05.13.05 - «Элементы и устройства вычислительной техники и

систем управления»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

5 ¿015

005558551

Ростов-на-Дону - 2014

005558551

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет» на кафедре «Информационные системы и радиотехника»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Прокопенко Николай Николаевич, ФГБОУ ВПО «ДГТУ»,

заведующий кафедрой «Информационные системы и радиотехника» (г. Шахты)

Официальные оппоненты:

Савелов Николай Семенович,

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова», профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» (г. Новочеркасск)

Чернов Николай Иванович,

доктор технических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «ЮФУ», профессор кафедры «Системы управления» (г. Таганрог)

автоматического

Ведущая организация:

Открытое акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (ОАО «Российские космические системы») (г. Москва)

Защита состоится «28» марта 2015 г. в 16— на заседании диссертационного совета Д 212.208.21 Южного федерального университета по адресу: 347928, Ростовская обл., г. Таганрог, ГСП-17А, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д-406.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344000. г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 21ж и на сайте: http://hub.sfedu.ru/diss/announcement/bbl9dde9-14e2-479a-bef6-48rofl6f6e2c/

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью организации, просим направлять учёному секретарю диссертационного совета Д212.208.21 по адресу: 347928, Ростовская обл., г. Таганрог, ГСП-17А, пер. Некрасовский, 44

Автореферат разослан «2?» января 2015 г. Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.208.21 доктор технических наук, профессор

А.В. Боженюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Базовым компонентом многих устройств автоматики и вычислительной техники, по-прежнему, является операционный усилитель (ОУ) в общем случае на основе комплементарных биполярных транзисторов (ЕШе^. Несмотря на широкое применение полевых транзисторов в интегральной микроэлектронике, рабочий диапазон частот усилителей и преобразователей аналоговых сигналов на их основе получается (при одинаковых топологических нормах) существенно ниже, чем в биполярных приборах. Существуют «ниши» для аналоговых микросхем, в которых применение биполярных или биполярно-полевых комплементарных технологий оказывается более предпочтительным. Некоторые технологии обеспечивают (при низкой стоимости) приемлемую для многих применений радиационную стойкость, а также высокую прецизионность, что актуально для аналоговых интерфейсов специального назначения. Численные значения напряжение смещения нуля (исм) операционных усилителей во многих вариантах их использования определяют уровень статических погрешностей в классических системах обработки и преобразования сигналов при воздействии температуры и радиации. Значительные усилия разработчиков аналоговой электроники сосредоточены на создании прецизионных, а также встраиваемых в микроэлектронные системы (МЭС) ОУ различного назначения и уровня сложности. При этом следует отметить, что применение ОУ с автоматической коррекцией нуля, имеющих малый уровень исм, характеризуются известными недостатками. В частности, для МЭС эти проблемы наиболее остро проявляется при проектировании систем в корпусе, что связано с активным использованием техники аналоговых и аналого-цифровых базовых матричных (БМК) и структурных (БСК) кристаллов, позволяющих создавать специализированные СФ-блоки с минимальными затратами и в сокращенные сроки. В таких МЭС широко применяются ОУ с непосредственной связью каскадов, структура которых содержит

высокоимпедансный узел.

Основным элементом, «ответственным» за величину исм биполярных ОУ при изменении температуры и радиации, является биполярный транзистор. Анализ литературных источников (И. Достал, С. Соклоф и др.) показывает, что основными факторами, влияющими на напряжение смещения нуля, являются технологическая разность напряжения база-эмиттер транзисторов входного дифференциального каскада ОУ, напряжение Эрли и коэффициент усиления тока базы биполярных транзисторов ф). Если влияние двух первых факторов может быть устранено известными конструкторско-технологическими и схемотехническими методами, то влияние Р остается доминирующим фактором, определяющим исм схем с высокоимпедансным узлом.

Учитывая, что напряжение смещения нуля относится к числу особо важных параметров ОУ, характеризующих возможность их применения в прецизионных устройствах, следует отметить актуальность исследований, направленных на разработку методов уменьшения доминирующей составляющей исм, обусловленной влиянием р транзисторов, их температурными и радиационными изменениями.

Объектом исследования являются прецизионные ОУ с высокоимпедансным узлом, работающие в различных условиях эксплуатации (воздействие температуры, радиации), ориентированные, прежде всего, для использования в базовых матричных и структурных кристаллах.

Предметом исследований являются базовые архитектуры ОУ с высокоимпедансным узлом и методы улучшения их нулевого уровня, связанного с Р транзисторов.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование архитектурных и схемотехнических методов повышения температурной и радиационной стабильности доминирующей составляющей исм широко распространенных биполярных ОУ-прототипов, обусловленной влиянием Р транзисторов. Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных задач:

1. Исследование существующих архитектур ОУ с высокоимпедансным узлом ведущих микроэлектронных фирм мира, ориентированных на биполярные и биполярно-полевые технологии, а также базовые матричные и структурные кристаллы.

2. Разработка методов проектирования ГШе1 операционных усилителей с повышенной стабильностью нулевого уровня в условиях существенных температурных и радиационных изменений Р транзисторов.

3. Разработка алгоритма синтеза прецизионных биполярных ОУ с повышенной стабильностью напряжения смещения нуля.

4. Создание набора типовых схемотехнических решений основных функциональных узлов прецизионных ОУ, обеспечивающих (в рамках традиционных инженерных подходов) процедуры проектирования принципиальных схем, а также подготовку рекомендаций на их допустимые сочетания в архитектуре ОУ, способствующие уменьшению исм.

5. Разработка инженерных методик схемотехнического проектирования прецизионных ОУ как полузаказных микросхем для устройств автоматики, учитывающих структурные и параметрические ограничения радиационно-стойкого базового матричного кристалла АБМК.

Научная новизна работы заключается в решении значительной проблемы современной аналоговой микросхемотехники, связанной с разработкой и исследованием новых архитектурных и схемотехнических методов получения малого напряжения смещения нуля, обусловленного влиянием коэффициента передачи тока базы (Р) транзисторов в широко распространенных классических биполярных ОУ и мультидифференциальных операционных усилителях (МОУ) с высокоимпедансным узлом.

Получен ряд новых научных результатов:

■ Разработан метод оценки нулевого уровня в операционных и мультидифференциальных усилителях, отличающийся использованием одного токового автономного параметра, связанного с высокоимпедансным узлом ОУ (МОУ),

позволяющий упростить выбор схемотехнических решений в конкретных схемах их включения.

■ Предложен метод схемотехнической модернизации непрецизионных классических ОУ ведущих микроэлектронных фирм мира, обеспечивающий уменьшение напряжения смещения нуля, обусловленного влиянием р транзисторов, в том числе в рамках существующих отечественных технологических процессов.

■ Разработан метод описания и формирования заданных коэффициентов слабой токовой асимметрии типовых функциональных узлов ОУ, позволяющий синтезировать новые архитектуры ОУ и МОУ с малыми значениями систематической составляющей напряжения смещения нуля, зависящей от р транзисторов.

■ Создан алгоритм синтеза принципиальных схем ОУ и МОУ с обобщенной регулярной архитектурой, обеспечивающий практическое построение операционных и мультидифференциальных усилителей с малым UCM за счет рационального выбора основных функциональных узлов ОУ (МОУ) по ограничениям на их коэффициенты слабой токовой асимметрии.

■ Создана база типовых схемотехнических решений вспомогательных функциональных узлов ОУ и МОУ (токовых зеркал, дифференциальных каскадов, буферных усилителей, источников опорного тока и т.п.) и дана их классификация по коэффициентам слабой токовой асимметрии, позволяющая использовать традиционное проектирование микроэлектронных изделий в рамках предложенного алгоритма.

■ Разработаны новые схемы операционных усилителей общего применения с малым напряжением смещения нуля на основе существующих ОУ-прототипов рассматриваемого класса, защищенные как объекты интеллектуальной собственности 34 патентами РФ на изобретения.

Практическая значимость диссертации состоит в разработке методов синтеза ОУ с малым напряжением смещения нуля в условиях температурных и радиационных воздействий, а также в создании более 50 принципиальных схем ОУ и МОУ общего применения, ориентированных, в том числе, на отечественные технологические процессы.

Основные положения, выносимые на защиту:

■ Метод описания типовых функциональных узлов ОУ (токовых зеркал, дифференциальных каскадов, буферных усилителей, источников опорного тока), обеспечивающий формализацию процедуры синтеза прецизионных ОУ и МОУ по численным значениям их коэффициентов слабой токовой асимметрии.

■ Метод оценки нулевого уровня в операционных и мультидифференциальных усилителях с высокоимпедансным узлом, отличающийся использованием одного токового автономного параметра, связанного с высокоимпедансным узлом, позволяющий минимизировать перебор альтернативных вариантов в конкретных схемах их включения.

■ Алгоритм синтеза схемотехнических решений ОУ и МОУ с обобщенной регулярной архитектурой, обеспечивающий практическое построение операционных и мультидифференциальных усилителей с малым UCM за счет рационального выбора основных функциональных узлов ОУ (МОУ) по ограничениям на их коэффициенты слабой токовой асимметрии.

■ База типовых схемотехнических решений вспомогательных функциональных узлов ОУ и МОУ, их классификация по коэффициентам слабой токовой асимметрии, позволяющая осуществить традиционное проектирование микроэлектронных изделий в рамках предложенного алгоритма.

■ Методика схемотехнической модернизации непрецизионных классических ОУ с высокоимпедансным узлом, обеспечивающая существенное (в 5-100 раз) уменьшение рассматриваемой составляющей напряжения смещения нуля, в том числе в рамках отечественных биполярных и биполярно-полевых технологических процессов.

■ Набор оригинальных принципиальных схем ОУ и МОУ (более 50 вариантов, 34 патента РФ), иллюстрирующий предлагаемый метод снижения Uc„, обусловленного влиянием р транзисторов.

Методы исследования. В работе использованы методы теории цепей, в том числе теория автономного многополюсника. Экспериментальные исследования выполнены на ЭВМ с применением программ моделирования электронных схем PSpice, среды Cadence Virtuoso и высокоточных библиотек, а также адекватных моделей активных элементов, разработанных ОАО «НПП «Пульсар» (г. Москва), Zarlink Semiconductor (Канада), НПО «Интеграл» (г. Минск, Беларусь) и IHP (Германия).

Достоверности и обоснованность научных положений, выводов и результатов, сформулированных в диссертации, подтверждается аналитическими выражениями, включая анализ практических схем ОУ, логическими выводами, компьютерным моделированием на адекватных моделях компонентов, актами внедрения полученных результатов на ведущих профильных предприятиях, публикациями, патентами, апробацией работы на международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях, семинарах, выставках инновационных работ.

Реализация результатов работы. Основные исследования и результаты диссертационной работы были использованы в следующих научно-технических проектах ДГТУ (ЮРГУЭС):

■ Проект Минобрнауки РФ № 14.740.11.1236: Разработка и исследование специализированных микросхем и кристаллов IP-модулей для перспективных изделий микросистемной техники, функционирующих в условиях радиационных воздействий. 2011-2012 гг. (руководитель проекта);

■ Проект Минобрнауки РФ №14.740.11.0545: Разработка архитектуры, схемотехники и топологии СФ блоков операционных усилителей на базе техпроцесса SGB25VD для систем связи и телекоммуникаций. 2010-2011 гг. (руководитель проекта);

« Проект АВЦП Минобрнауки РФ № 2.1.2/7267 (2.1.2/9537): Теоретические проблемы обеспечения радиационной стойкости аналоговых интегральных микросхем. 2009-2011 гг.;

■ Проект Минобрнауки РФ №П507: Теоретические основы собственной и взаимной компенсации импедансов и их практические приложения в прецизионных аналоговых микросхемах технической диагностики и телекоммуникаций нового поколения. 2009-2011гг.;

■ Проект Минобрнауки РФ ЛГ°14.В37.21.0173: Разработка и исследование анатоговой электронной компонентной базы для систем связи, радиоэлектроники и технической кибернетики. 2012г.;

■ Проект Минобрнауки РФ № 14.В37.21.0781 «Разработка архитектурных, технологических и схемотехнических основ проектирования специализированных микросхем для обработки сигналов фотоприемников и мостовых резистивных. датчиков». 2012-2013 гг.;

■ Проект Минобрнауки РФ №8.374.2014/К: Разработка и исследование архитектурных, схемотехнических и топологических методов расширения диапазона рабочих частот аналоговых микросхем на основе перспективных технологических процессов и их практические приложения. 2014-2016гг.;

■ Проект №2477 Минобрнауки РФ: Теоретические основы проектирования нового поколения радиационно-стойких IP модулей и СФ блоков систем связи, телекоммуникаций и технической диагностики на основе перспективных технологий (SiGe, КНИ, xFab, КНС, SiC и др.) и базовых матричных кристаллов АБМК_1_3/4/5 и др.». 2014-2016 гг.;

Основные результаты исследования внедрены в научно-производственным предприятии ОАО «Минский научно-исследовательский приборостроительный институт» (МНИПИ) по программе «Монигоринг-СГ» Союзного Государства (проект -«Разработать опытный образец радиационно-стойкого базового структурного кристалла и опытный комплект микросхем для датчиков космических систем»), а также использованы в рамках научно-технических проектов ведущего профильного предприятия России ОАО НПП «Пульсар» (г. Москва), специализирующегося на выпуске отечественных аналоговых микросхем.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили одобрение специалистов на следующих научно-технических конференциях и семинарах: European Conference on Circuits and Systems for Communications (ECCSC, Belgrade, Serbia, 2010 г.); International Conference on Signals and Electronic Systems (ICSES'10, ICSES'14, Poland); EAST-WEST DESIGN & TEST SYMPOSIUM («EWDTS-2013», Rostov-on-Don, «EWDTS-2014», Kiev); 12th International conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE-2014, Novosibirsk); International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE-2014, Saratov); IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems («COMCAS-2013», Tel-Aviv, Israel); 23-rd International Conference "Microwave & Telecommunication Technology" (CriMiCo 2013, Sevastopol); Всероссийские конференции

«Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем» (МЭС-2010, МЭС-2012, МЭС-2014, Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН); IIX и X научно-технические конференции молодых специалистов «Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА» («Пульсар-2009», «Пульсар-2011», «Пульсар-2012», г. Москва, ОАО «НПП Пульсар»); Международный научно-практический семинар: «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники» (Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН, ЮФУ, ЮРГУЭС, ДГТУ 2009-2014гг.).

Публикации. Основные результаты диссертации были апробированы на 14 международных и всероссийских конференциях, опубликованы в одной монографии, 15 статьях, из которых 9 входят в перечень ВАК РФ, 3 в изданиях, входящих в реферативную базу Scopus и Web of Science. Получено 34 патента РФ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 132 наименования и 8 приложений. Основной текст работы изложен на 176 страницах машинописного текста, поясняется 120 рисунками.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даётся обоснование актуальности проблемы, приводятся основные цели и задачи работы, а также краткое содержание глав диссертации. Установлено, что существует более 20 архитектур ОУ с высокоимпедансным узлом, выпускаемых ведущими микроэлектронными фирмами мира.

Первая глава посвящена методам проектирования операционных усилителей рассматриваемого класса с малым UCM, ориентированных на применение в базовых матричных и структурных кристаллах электронных устройств автоматики нового поколения.

Дан обзор методов расчета нулевого уровня электронных схем [5, 9], в т.ч. на основе теории автономного многополюсника Анисимова В.И. Показано, что для ОУ с высокоимпедансным узлом UCM определяется двумя параметрами: UCM = Ip/'SA, где Ip- токовый автономный параметр ОУ, который находится при UBX=0 и замыкании высокоимпедансного узла на другой эквипотенциальный узел с нулевым дифференциальным сопротивлением; SA- крутизна передачи входного каскада.

•б „б

Приведено определение радиационно-зависимых автономных параметров jh, еь биполярных транзисторов для АБМК и даны их количественные оценки [5]. Построены графики и предложена их аппроксимация j® = f,(F) , е® =f2(F) при разных статических токах эмиттера 1э и разных уровнях потока нейтронов F (п/м2).

Анализ серийных микросхем ОУ ведущих микроэлектронных фирм мира, а также IP-модулей ОУ, встраиваемых в аналоговые устройства на основе базовых матричных и структурных кристаллов показал, что большинство их схем приводятся к обобщенной архитектуре, показанной на рисунке 1.

а)

Рисунок 1 - Обобщенная архитектура ОУ с высокоимпедаисным узлом (а) и пример ее практической реализации (б) [4, 6]

В архитектуре ОУ рис. 1а можно выделить высокоимпедансный узел «А», обеспечивающий суммирование выходных токов (13 и 14) входного дифференциального каскада и входного тока (1Бу) выходной подсхемы (буферного усилителя). Причем для уменьшения исм разностный ток 1Р должен иметь нулевое значение:

1р = 13(Д„,АрЛи,ивх)-14(Ап,^р,1кт,ивх)-1БУ(Дп,Др,15Г)«0, (1)

где 1кт, 15,- - координаты источников тока, кратных опорному току 10,

устанавливающих статический режим транзисторов схемы ОУ;. Р;п, Рк п. Рз г.: Р1р, Ртр, Ргр - коэффициенты усиления тока базы р-п-р и п-р-п транзисторов, влияющие на токи узлов 3 (13), 4 (14) и входной ток (1БУ) буферного усилителя.

Показано, что каждая из подсхем рис. 16 (дифференциальный каскад (ДК), повторитель тока (ПТ), буферный усилитель (БУ)) отличается от идеальной и имеет выходные (ДК1, ПТ1) и входные (БУ) токовые координаты, несколько смещенные относительно их «идеального» (нулевого) уровня на величины:

I.

— "эрДбр "^п^би'

1БУ_Хп'бп Хр1б.р'

~~ кр316р + к„31б11, 1с

где кр3, к„з, кр4, к„4, ср1, £„„ хр, х„ - масштабные коэффициенты (целые отрицательные или положительные числа) при токах базы р-п-р (16п) и п-р-п (16р) транзисторов, характеризующие смещение соответствующих нулевых уровней подсхем ДК1, ПТ1 и КУ, обусловленные конечной величиной р, их температурными и радиационными изменениями.

Рассмотрены способы описания и целенаправленного введения слабой токовой асимметрии в базовые функциональные узлы ОУ [1-4, 11, 49].

Установлено [4], что выходной ток 1аы, пп реального токового зеркала ПТ1 (при минимизации влияния напряжения Эрли) отличается от 1вхпт1 на 1смпть

(2)

'вьп.ПП — 1в*ПТ1 +^п11б.п +Ьр1'бр _ 1.Х-ПТ1 + 1смГТТ1>

где , ьГ1 - коэффициенты слабой токовой асимметрии, зависящие от схемотехники ПТ; 1б.„, 1б р - токи базы р-п-р и п-р-п основных транзисторов токового

зеркала ПТ1 при токе эмиттера 1„ = 1С; 1СЧ1ПГ1 + £Р|'бР ■ ток смещения нуля

проходной характеристики ПТ1.

Приведена классификация более 30 типовых токовых зеркал в зависимости от численных значений их коэффициентов слабой токовой асимметрии [47].

Показано [6], что в общем случае асимметрия входного дифференциального каскада ОУ учитывается в уравнениях его статических выходных токов (рис. 2а) коэффициентами кр3, кл3, кр4, кп4, ненулевые значения которых указывают на отличие 13 и 14 от некоторых идеальных значений 10. Приведена классификация дифференциальных каскадов по данным коэффициентам, включающая как известные, так и новые схемотехнические решения [47].

1з=1о+крз'|>.Р+Кпз'б.п

' 3 4

ДК

I. - <И0 + + Ч = I» + гар1г.„ + га,1».

2? I 3? I 1!-1.1о

Вх.1 о-» утЛ}- Вх.2

КрЗ={ 0, 1, -1, 2, -2...} { 0, I, -

"„3=1°. 1. -1. 2, -2...} Кп4 { 0, 1, -

й = { 0. 1. 2..) ^ = {(1. I. -I. 2. —2...}

тр-{ 0. I. -1, 2. -2...}

тп = { 0, 1. -1, 2. -2..}

а) б)

Рисунок 2 - Дифференциальный каскад (а) и НОТ (б) со слабой токовой асимметрией

Для формирования заданного уровня токовой асимметрии в ряде случаев необходимо специальное построение источников опорного тока (ИОТ), задающих статический режим аналоговых функциональных узлов ОУ. В общем случае они могут иметь несколько выходов, а их выходные токи могут отличаться от идеальных значений (рис. 26).

Определено, что токовая асимметрия по входу более 10 существующих буферных усилителей ОУ описывается уравнением, которое в общем случае учитывает две составляющие входных токов:

1БУ = ХР16Р-ХП16Л. (3)

где Хр = | 0, 1, 2, 3...}, хп = { 0, 1, 2, 3...] - коэффициенты токовой асимметрии БУ по

входу. Для синтеза практических схем ОУ приведены [8] основные варианты построения БУ с различными коэффициентами хр, хп.

Разработан метод синтеза [4-11, 47, 48] прецизионных ОУ, минимизирующий составляющую исм, которая зависит от р транзисторов. Суть метода состоит во введении в архитектуру ОУ функциональных узлов с заданной слабой токовой асимметрией. Показано, что функциональные узлы ОУ (токовые зеркала, источники опорного тока, входные дифференциальные каскады, буферные усилители и т.д., имеющие сотни вариантов построения) должны иметь ту или иную, но строго заданную токовую асимметрию. Это позволяет (в зависимости от свойств исходной архитектуры ОУ и

уравнений для коэффициентов слабой токовой асимметрии) выбрать совокупность конкретных функциональных узлов ОУ из представленного в приложении 7 диссертации набора, соединение которых обеспечивает малый уровень UCM.

На рис. 3 в качестве поясняющего примера представлен вариант практического применения рассмотренного выше метода для модернизации известной схемы ОУ по патенту US 4.417.216 фирмы Motorola.

а) б)

Рисунок 3 - Пример модификации известной схемы ОУ, включающей транзистор УТ8 (а) и результаты анализа сравниваемых схем методом Монте-Карло (б)

Схема ОУ-прототипа (рис. За) состоит из трех функциональных узлов (ДК, ПТ, БУ), связанных с высокоимпедансном узле «А», для которого разностный ток:

In ~ К? 1*4 Ifi

-216 р =-21 ./А

(4)

где /?4 - коэффициент усиления по току базы транзистора УТ4. Как следствие в данной схеме:

иси - 1р/8„ =1, -(гэ1 +гз1) .1р/10 —4*7Д , (5)

где <рт - температурный потешшал, =1/(гз1+гэ2). В предлагаемой схеме [47] исключен транзистор \П8 (то есть базы транзисторов УТ5, УТ6 подключены к высокоимпедансному узлу «А»), Поэтому здесь разностный ток 1р«0, а соответствующее напряжение смещения нуля существенно уменьшается (и с ~ 1.А, ~0). Данный вывод подтверждается результатами анализа реальных схем рис. За методом Монте-Карло при разбросе Р транзисторов в диапазоне 5% (рис. 36). Вследствие воздействия, например, радиации и изменением р, токи базы всех транзисторов схемы существенно изменяются, но одинаково. В этом случае разностный ток в высокоимпедансном узле по прежнему близок к нулю (Д1р «0). Как следствие, это

уменьшает дрейф исм т.к. Дисм « Д1р/8да «0.

Предлагается алгоритм синтеза ОУ (рис. 4). соответствующих обобщенной архитектуре (рис. 1). Его суть заключается в выборе функциональных узлов ОУ (ДК, ПТ, БУ, ИОТ) из приложения 7 диссертации по известным значениям их коэффициентов токовой асимметрии, при которых реализуется взаимная компенсация в

узле «А» абсолютных значений токов и их приращений, обусловленных влиянием дестабили-

зирующих факторов.

В связи с большим многообразием вариантов построения функциональных узлов, одновременно

удовлетворяющих условиям взаимной компенсации токов в высокоимпедансном узле, можно синтезировать

большое число практических схем с низким исм.

В ряде практических задач существуют

ограничения на изменение структуры входного ДК исходной схемы с целью обеспечения необходимых значений коэффициентов слабой токовой асимметрии. В этих случаях в исходные схемы ОУ рекомендуется вводить специальные

корректирующие многополюсники р-(СКМр) и п-(СКМп) типов [10]. На рисунке 5 а приведена архитектура, иллюстрирующая СКМР-компенсацию, а на рисунке (рис. 56) показан пример построения СКМР цепи.

Подобра-» схему 6У с

коэффициентов токовой асимметрии ■.. ДЧ »ТТ..

Соединить выбранныесхемы ДК, ПТ, БУ, согласовать статические режшкы и 1 получить »коде о низ про ванну« • .-. ав^уОУ ■ ' :

Конец

Рисунок 4 — Алгоритм проектирования

а)

б)

Рисунок 5 - Архитектура, иллюстрирующая СКМр-компенсацию (а) и пример практического построения корректирующей СКМР цепи (б)

Во второй главе рассмотрено решение задачи синтеза более 20 схем прецизионных ОУ на основе наиболее популярных в микросхемотехнике ОУ-прототипов, в которых за счёт специального построения основных функциональных узлов напряжение смещения нуля UCM и его дрейф уменьшаются в 5 - 100 раз [13-46]. Показано, например, что в известных ОУ с одним токовым зеркалом [47], условие взаимной компенсации токов в высокоимпедансном узле «А» не выполняется. Поэтому здесь систематическая составляющая UCM, обусловленная конечной величиной р транзисторов, получается на порядок больше (UCM = 5,3 мВ), чем в предлагаемом ОУ рис. 6 [25] (UCM = 1.5 мкВ).

-Е„ Il

R1

9000м

Ucv, MB Новая схема

\ ~-

.....T-20'C, ......

Ucm=1.5MKB

Т = 20 вС,

Ucm = -5.3 мВ ______^_____

. "Лратотиа ..... ......

-¡О -Л» -Зи -20 -10

10 20 30 40 50 60 70

а) б)

Рисунок 6 - Практическая схема двухкаскадного ОУ с компенсацией исм (а) и температурная зависимость исч сравниваемых схем [25] (б)

Рассмотрено применение метода схемотехнической модернизации непрецизионных классических ОУ с высокоимпедансным узлом в трехкаскадных ОУ рис. 7 [15, 19, 29, 33, 42, 47]. Для случая, когда коэффициенты токовой асимметрии входного ДК принимают значения кр4 = 0,5£р0 -1, кп4 = 0,5<?п0 условие минимизации исм ОУ данного подкласса можно представить в виде:

Г0,5£рО+?"р1=тр+хр+1 (6)

»1 ... ...

Прототип 1 1 >.

О ...!"" ..... г 1 1

5 . | | О -2 76 -2.72 -2 68

Напоям* ие спешеняя, нВ

РНЙ

ев

-200 -180 -150 •,20 -90

.ЗД 0 30 60 90 120 150 130 На'ряжение смещения, »«в

а) б)

Рисунок 7 - Прецизионный ОУ с несимметричным включением входного ДК (а) и анализ Монте-Карло сравниваемых схем при изменении р транзисторов на 5% (б)

На рисунке 8 показаны результаты компьютерного Р8р1се моделирования схемы (рис. 7) на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов НПО «Интеграл» (г. Минск).

100 а 90 ° 80 §■ 70 Й 60 5 50 = 40 Р. 30 р 20 10 0

4.0

а з.о „ 2.0 £ I ю

* о 5. 3 -1-о 5 5 -2.0 и I -3.0

г -4.0

-----Прсп ти„

0 1е+18 2е+18 Зе+18 4е+18 5е+18 6е+18 7е+18 8е+18 9е+18 10е+18 Поток нейтронов, н/мг

Рисунок 8 - Зависимость исм (нижний график) и Р транзисторов (верхний график) от потока нейтронов для ОУ рис. 7

Исследованы ОУ с архитектурой «Классический входной ДК - неуправляемое токовое зеркало - выходной эмитгерный повторитель» (рис. 9) [4, 42, 47].

а) б)

Рисунок 9 - Архитектура прецизионного ОУ с несимметричным включением токового зеркала ПТ1 (а) и температурная зависимость UCM сравниваемых ОУ (б)

На конкретных примерах практических схем данного подкласса, показано что для минимизации рассматриваемой составляющей UC4 необходимо выбрать подсхемы ДК1, ПТ1, БУ, ИОТ1, масштабные коэффициенты которых к„ х„ т, при токах базы 16р и 16п применяемых п-p-n и р-п-р транзисторов, удовлетворяют условию: шр + = к^ + хр,

Щ, + S„i =к„4+х„.

Рисунок 10 - ОУ с неуправляемым токовым (а) и анализ Монте-Карло сравниваемых схем при изменении (5 транзисторов на 5% (б)

Разработаны новые модификации ОУ [37, 39, 40, 42, 47] с неуправляемым и управляемым токовыми зеркалами, которые ранее не использовались в прецизионных аналоговых устройствах из-за повышенных значений Ис„, а также ОУ с несимметричным включением входного дифференциального каскада и составными транзисторами Дарлингтона [22].

Выполнено компьютерное моделирование методом Монте-Карло ОУ с архитектурой «Несимметричный классический входной ДК - неуправляемое токовое зеркало - выходной эмиттерный повторитель» (рис. 11) [47]. Показано, что введение

здесь заданной токовой асимметрии в основные функциональные узлы позволяют уменьшить исм более чем на порядок (рис. 116).

а) б)

Рисунок 11 - Практическая схема прецизионного ОУ (а) и анализ Монте-Карло для классической и модифицированной схемы ОУ при изменении (3 транзисторов на 5% (б)

В третьей главе предложен метод расчета нулевого уровня в мультидифференциальных операционных усилителях (МОУ), базирующийся на использовании токового автономного параметра 1р, который характеризует свойства высокоимпедансного узла (рис. 12). Получены уравнения для статических погрешностей МОУ в типовых схемах их включения. Рассмотрены практические примеры введения слабой токовой асимметрии в типовых МОУ [11, 12]. Так, результаты моделирования (рис. 12а) показывают, что в широком диапазоне температур напряжение смещения нуля

Рисунок 12 - Практическая схема прецизионного МОУ (а) и результаты моделирования в сравнении с известным МОУ-прототипом (б)

В четвертой главе рассмотрены схемотехнические приемы уменьшения исм операционных усилителей на базе комплементарных[26, 35], «перегнутых» [1, 15, 19, 29, 32] и классических каскодных ДК, которые стали основой построения многих серийных

микросхем ведущих микроэлектронных фирм мира [47]. Разработана схемотехника цепей компенсации исм и формирования заданных коэффициентов токовой асимметрии для пяти классических каскодных ОУ-прототипов [19, 20, 23, 25, 29]. На рис. 13 представлен пример построения комплементарного каскодного ОУ (рис. 13а) [37] и метод согласования классических ДК и комплементарного БУ [26].

Рисунок 13 - Комплементарный входной каскод (а) и пример согласования классических ДК и комплементарного БУ в прецизионных ОУ (б)

На рисунке 14 показаны варианты построения прецизионных ОУ на базе так называемого «перегнутого» каскода [1].

а) б)

Рисунок 14 - Обобщенная архитекту ра прецизионного ОУ на базе «перегнутого» каскода (а) и пример реализации практической схемы (б)

В таблице 1 приведены результаты сравнительного моделирования основных параметров схем ОУ (рис. 146) на базе «перегнутого» каскода «до» и «после» предлагаемой схемотехнической модернизации [1, 47].

Таблица 1 - Результаты сравнительного моделирования ОУ (рис. 146)__

Т. "С Цсм, мВ \ Ку. дБ \ £.кГг( Г7ь ГГц

мА

Известная схема ОУ

27

1,5

87

227,3

1,4

13,1

Предлагаемая схема ОУ

27

0,005

82

339,2

1.2

13,12

1141 ЦУ1'* Ц/Д ^ | — ■ ' 7 ' ' ' 1 ' - 1 ■ ■

Примечание: Ку - коэффициент усиления по напряжению, - верхняя граничная частота по уровню -ЗдБ,// - частота единичного усиления, 1„„тр-общий ток потребления схемы.

В заключении обобщаются полученные в диссертации результаты.

В приложениях представлены: классические архитектуры ОУ-прототипов и соответствующие им архитектуры предлагаемых ОУ, акты внедрения и практического использования результатов диссертационной работы, графики радиационной и режимной зависимостей автономных параметров транзисторов АБМК_1_3, набор типовых функциональных узлов ОУ и данные об их коэффициентах слабой токовой асимметрии, дополнителный список 7 патентов диссертанта в области компенсации входных токов ДК и токов на подложку при температурных и радиационных воздействиях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан метод минимизации составляющей напряжения смещения нуля ОУ, обусловленного радиационной деградацией коэффициента усиления по току базы (Р) биполярных транзисторов и его температурными изменениями для широко распространенного подкласса ОУ - схем с высокоимпедансным узлом. Он заключается в формировании системы требований к коэффициентам слабой токовой асимметрии базовых функциональных узлов, образующих структуру О У (ДК, ТЗ, Б У, ИОТ). Показано, что минимальное исм реализуется только в том случае, если ОУ «собирается» из функциональных узлов со строго определенными коэффициентами слабой токовой асимметрии.

2. Разработан метод описания и формирования заданных коэффициентов слабой токовой асимметрии типовых функциональных узлов ОУ (ДК, ТЗ, БУ, ИОТ).

3. Создан набор типовых схемотехнических решений базовых функциональных узлов ОУ и проведена их классификация, позволяющая выбрать конкретные схемотехнические решения по заданным значениями коэффициентов слабой токовой асимметрии, обеспечивающие уменьшение исм операционных усилителей с более чем более 20 типовыми архитектурами-прототипами ведущих микроэлектронных фирм мира.

4. Разработан метод согласования высокоимпедансного узла ОУ и буферного усилителя с помощью специальных корректирующих СКМР- и СКМП- многополюсников для целенаправленного формирования коэффициентов слабой токовой асимметрии в схемах ОУ с заданным построением буферного усилителя.

5. Предлагается алгоритм синтеза схемотехнических решений ОУ и МОУ с обобщенной регулярной архитектурой,' обеспечивающий практическое построение принципиальных схем с малым исм за счет рационального выбора основных функциональных узлов ОУ (МОУ) по ограничениям на их коэффициенты слабой токовой асимметрии.

6. Разработан метод оценки нулевого уровня в ОУ и МОУ с высокоимпедансным узлом, отличающийся использованием одного токового автономного параметра, связанного с высокоимпедансным узлом, позволяющий минимизировать перебор альтернативных вариантов в конкретных схемах их включения.

7. На уровне патентов на изобретения разработано более 50 схем прецизионных ОУ, в основу построения которых положены классические схемотехнические решения-прототипы современной аналоговой микросхемотехники.

8. Теоретические выводы и рекомендации, разработанные в диссертационной работе, внедрены научно-производственным предприятием ОАО "МНИЛИ" (г. Минск, Беларусь), а также использованы в рамках научно-технических проектов ведущего профильного предприятия России ОАО НПП «Пульсар» (г. Москва).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях Web of Science, Scopus, ВАК

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

2. Budyakov, P. S. Voltage gain compensation method for the classical differential stages in radiation action / P. S. Budyakov, N. N. Prokopenko, and A. I. Serebryakov// International Conference on Signals and Electronic Systems, ICSES 2014, Poznan, Poland. -11-13 September, 2014. - P. 1-4. (Scopus, WoS)

3. Prokopenko, N.N. The BiFET-Technology Voltage Analog Multipliers Based on the Radiation Resistant ABMC «Integral» / N.N.Prokopenko, A.I.Serebryakov, D.N. Konev // International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2009). Proceedings. Tomsk: The Tomsk IEEE Chapter & Student Branch. Russia, Tomsk. - March 27-28, 2009. - P. 244 - 248. (Scopus, WoS)

4. Прокопенко, H.H. Способ повышения стабильности пуля аналоговых микросхем с высокоимпедансным узлом в условиях температурных и радиационных воздействий / Н.Н. Прокопенко, П.С. Будяков, А.И. Серебряков // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. Сборник трудов / под общ. ред. академика А.Л. Стемпковского. - М.: ИППМ РАН, 2010. - С. 295-300. (ВАК)

5. Прокопенко, Н.Н. Автономные параметры транзисторов базового матричного кристалла АБМК_1_3 в условиях радиационных и температурных воздействий микросхем / Н.Н. Прокопенко, А.И. Серебряков, П.С. Будяков // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем:/ под общ. ред. академика РАН А.Л. Стемпковского. М.: ИППМ РАН, 2012. - С. 294 - 297. (ВАК)

6. Прокопенко, Н.Н. Синтез структур аналоговых микросхем с повышенной стабильностью нулевого уровня в условиях радиации / Н.Н. Прокопенко, А.И. Серебряков, Д.Н. Конев // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск:

«Актуальные проблемы производства и потребления электроэнергии». - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. - № 5 (94). - С. 81 - 85. (ВАК)

7. Прокопенко, H.H. Способ повышения стабильности нуля дифференциального усилителя с местной отрицательной обратной связью в условиях температурных и радиационных воздействий / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, Д.Н. Конев // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика, Телекоммуникации. Управление. -2009. - №6 (91). - С. 53 - 58. (ВАК)

8. Прокопенко, H.H. Компенсация напряжения смещения нуля операционных усилителей с несимметричным включением активной нагрузки / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, В.Г. Манжула // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика, Телекоммуникации. Управление. - СПб: Изд-во СПбГПУ, 2010. - № 3 (101). - С.196 -200. (ВАК)

9. Прокопенко, H.H. Методы взаимной компенсации влияния токовых автономных параметров транзисторов на нулевой уровень аналоговых микросхем / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, П.С. Будяков // Известия ЮФУ. Технические науки. Тем. Вып.: «Методы и средства адаптивного управления в электроэнергетике». - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. - № 2 (115). - С. 92 - 98. (ВАК)

10. Прокопенко, H.H. Метод компенсации напряжением смещения нуля операционных усилителей с классическими входными каскадами на основе токовых зеркал / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона» СКНЦ ВШ ЮФУ. - 2013. - № 1. - Режим доступа: URL: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/nly2013/1560, свободный. (ВАК)

11. Прокопенко, H.H. Дифференциальные и мультидифференциачьные усилители в элементном базисе радиационно-стойкого техпроцесса АБМК_1.5 / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, Н.В. Бутырлагин // Известия ЮФУ. Технические науки. Тем. Вып.: «Проблемы управления в топливно-энергетических комплексах и энергосберегающие технологии». -2014. -№5 (154). - С. 58 - 66. (ВАК)

12. Крутчинский С.Г. Прецизионные аналоговые интерфейсы на базе двух мультидифференциальных операционных усилителей / С.Г. Крутчинский, А.Е. Титов, А.И. Серебряков., А.И. Гавлицкий., Е.А. Семенищев, И.В. Пахомов // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона» СКНЦ ВШ ЮФУ. 2013. - № 3. - Режим доступа: URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1802, свободный. (ВАК)

Патенты РФ

13. Пат. 2384934 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный усилитель с малым напряжением питания / Прокопенко H.H., Будяков A.C., Серебряков А.И. - № 2008109506/09; заявл. 12.03.2008; опубл. 20.03.2010, Бюл. № 8. (116)

14. Пат. 2401507 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - N° 2009118729/09; заявл. 18.05.2009; опубл. 10.10.2010, Бюл. № 28. (183F)

15. Пат. 2401508 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - № 2009129326/09; заявл. 29.07.2009; опубл. 10.10.2010, Бюл. № 28. (210)

16. Пат. 2402152 РФ, МПК8 H03F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.

— № 2009119631/09; заявл. 25.05.2009; опубл. 20.10.2010, Бюл. № 29.

17. Пат. 2402153 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. — № 2009119818/09; заявл. 25.05.2009; опубл. 20.10.2010, Бюл. № 29. (197)

18. Пат. 2402154 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. — № 2009120332/09; заявл. 28.05.2009; опубл. 20.10.2010, Бюл. № 29. (188)

19. Пат. 2402157 РФ, МПК8 H03F 3/45. Каскодный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.

— № 2009119092/09; заявл. 20.05.2009; опубл. 20.10.2010, Бюл. № 29. (186в)

20. Пат. 2402870 РФ, МПК8 H03F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. — № 2009119952/09; заявл. 26.05.2009; опубл. 27.10.2010, Бюл. № 30.

21. Пат. 2402871 РФ, МПК8 H03F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.

— № 2009118734/09; заявл. 18.05.2009; опубл. 27.10.2010, Бюл. № 30.

22. Пат. 2411634 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - № 2009128298/09; заявл. 21.07.2009; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4. (199)

23. Пат. 2411635 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Цыбин М.С.- № 2009129669/09; заявл. 03.08.2009; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4. (205В)

24. Пат. 2411637 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Прецизионный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Стороженко A.C. -№ 2009130264/09; заявл. 06.08.2009; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4.

25. Пат. 2411641 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Цыбин М.С. -№ 2009131783/09; заявл. 21.08.2009; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4.

26. Пат. 2411643 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45, 3/26. Прецизионный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Сильное A.A. - № 2009130263/09; заявл. 06.08.2009; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4. (201)

27. Пат. 2414807 РФ, МПК8 Н 03 F 3/34. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Каплин Е.В. - № 2010109985/09; заявл. 16.03.2010; опубл. 20.03.2011, Бюл. № 8. (286)

28. Пат. 2414808 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Наумов М.В., Серебряков А.И.. — № 2010110226/09; заявл. 17.03.2010; опубл. 20.03.2011, Бюл. № 8. (247)

29. Пат. 2420863 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И.,

Тарара И.В., Суворин А.П. - № 2010112016/09; заявл. 29.03.2010; опубл. 10.06.2011, Бюл. № 16. (254)

30. Пат. 2421884 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Наумов М.В. -№2010111052/09; заявл. 23.03.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17.

31. Пат. 2421889 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45, 3/34. Дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Белич С.С. -№ 2010118687/09; заявл. 11.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. (302)

32. Пат. 2426221 РФ, МПК8 H03F 3/45. Каскодный дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля и повышенным коэффициентом усиления / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - №> 2010116764/09; заявл. 27.04.2010; опубл. 10.08.2011, Бюл. № 22. (295)

33. Пат. 2449466 РФ, МПК8 H03F 3/45. Прецизионный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Белич С.С., Серебряков А.И. - № 2011111677/08; заявл. 28.03.2011; опубл. 27.04.2012, Бюл. № 12. (363)

34. Пат. 2450425 РФ, МПК8 H03F 3/45. Прецизионный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Белич С.С. - № 2011114440/08; заявл. 13.04.2011; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13. (366)

35. Пат. 2455757 РФ, МПК8 H03F 3/34. Прецизионный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Белич С.С. -№ 2011109265/09; заявл. 11.03.2011; опубл. 10.07.2012, Бюл. № 19. (203)

36. Пат. 2475940 РФ, МПК8 H03F 3/34. Радиационно-стойкий дифференциапьный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - № 2011150792/08; заявл. 13.12.2011; опубл. 20.02.2013, Бюл. № 5. (430)

37. Пат. 2411640 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Комплементарный дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Сильнов A.A., Серебряков А.И. - № 2009130412/09; заявл. 07.08.2009; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4. (217)

38. Патент. 2446555 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - № 2010118638/08; заявл. 07.05.2010; опубл. 27.03.2012, Бюл. № 9. (294)

39. Пат. 2412539 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Федяшов Д.С., Серебряков А.И. - № 2009133746/09; заявл. 08.09.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5. (242)

40. Пат. 2416155 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45, 3/34. Дифференциальный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Цыбин М.С. - № 2009133164/09; заявл. 03.09.2009; опубл. 10.04.2011, Бюл. № 10. (236)

41. Пат. 2390909 РФ, МПК8 H03F 3/26, H03F 3/45. Двухтактный буферный усилитель / Прокопенко H.H., Сергеенко А.И., Серебряков А.И. - № 2009105093/09; заявл. 13.02.2009; опубл. 27.05.2010, Бюл. № 15. (166)

42. Пат. 2412534 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Солодко М.В. - № 2009133156/09; заявл. 03.09.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5. (239)

43. Пат. 2368064 РФ, МПК8 H03F 3/45, 3/34. Прецизионный операционный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Манжула В.Г.; заявл. 04.02.2008; опубл. 20.09.2009, Бюл. № 26. - 12с.: ил. (102)

44. Пат. 2517699 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с пассивным параллельным каналом / Прокопенко H.H., Дворников О.В., Серебряков А.И.; заявл. 24.12.2012; опубл. 27.05.2014, Бюл. № 15. -9с.: ил. (505)

45. Пат. 2367996 РФ, МПК8 G05F 3/26, 3/16, H03F 3/45, 3/04. Токовое зеркало / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Хорунжий A.B.; заявл. 21.02.2008; опубл. 20.09.2009, Бюл. №> 26. -12с.: ил. (114)

46. Пат. 2402151 РФ, МПК8 H03F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; заявл. 20.05.2009; опубл. 20.10.2010, Бюл. №29. -12с.: ил. (152)

В прочих изданиях

47. Прокопенко H.H., Серебряков А.И. Архитектура и схемотехника операционных усилителей. Методы снижения напряжения смещения нуля в условиях температурных и радиационных воздействий: монография / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков. - Изд-во: LAMBERT Academic Publishing. - 2013. - 127 с.

48. Прокопенко, H.H. Архитектура аналоговых микросхем с повышенной стабильностью нулевого уровня в условиях температурных и радиационных воздействий / H.H. Прокопенко, Д.Н. Конев, А.И. Серебряков // Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА: материалы VIII Всероссийской научно-технической конференции. - М.: ФГУП «НПП «Пульсар», 2009. - С. 29 - 31.

49. Серебряков, А.И. Операционный усилитель подкласса rail-to-rail с повышенной стабильностью нулевого уровня / А.И. Серебряков // X Международный научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники»,: в 2 ч.: Изд. ИСОиП (ф) ДГТУ. - Шахты, 2013. - Ч. 1. - С.108.

50. Серебряков, А.И. Крутчинский С.Г., Титов А.Е., Серебряков А.И. Компьютерное моделирование основных динамических параметров и статических характеристик транзисторов аналогового базового матричного кристалла АБМК_1_4 в условиях температурных и радиационных воздействий / С.Г. Крутчинский, А.Е. Титов, А.И. Серебряков // X Международный научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-2 окт. 2013 г.: материалы : в 2 ч.: Изд. ИСОиП (филиал) ДГТУ. - Шахты, 2013. - Ч. 1. - С. 114.

В работах, написанных в соавторстве, личный вклад автора состоит в следующем: в [4-11, 48] выполнен анализ обобщенной структуры ОУ с высокоимпедансным узлом, предлагаются метод минимизации напряжения смещения нуля ОУ, [1-3, 12, 47, 49, 50] предложены метод схемотехнической модернизации непрецизионных классических ОУ, [13-46] разработаны новые схемы операционных усилителей общего применения с предельно малым напряжением смещения нуля на основе существующих ОУ-прототипов основных классов.

Соискатель / Серебряков А.И.

ИД № 06457 от 19.12.01 г. ПЛД№ 10-65175 от 05.11.99 г. Подписано в печать 16.01.2015 г. Формат бумага 60x84/16. Печ. л. 1,00. Тираж 120 экз. Заказ №13

Издательский центр ИСОиП (филиала) ДГТУ 346500, г. Шахты, Ростовская обл., ул. Шевченко, 147