автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка и исследование схемотехнических методов улучшения основных динамических параметров BJT IP модулей и аналоговых микросхем для устройств автоматики и вычислительной техники

На правах рукописи

Будяков Петр Сергеевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ УЛУЧШЕНИЯ ОСНОВНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В.ГГ 1Р МОДУЛЕЙ И АНАЛОГОВЫХ МИКРОСХЕМ ДЛЯ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Специальность: 05.13.05 — «Элементы и устройства вычислительной техники и

систем управления»

5 2015

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону — 2014

005558550

005558550

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 Савелов Николай Семенович,

оппоненты: доктор технических наук, доцент,

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

Сергеев Вячеслав Андреевич,

доктор технических наук, доцент, Ульяновский филиал (Федерального бюджетного учреждения науки) Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, директор (г. Ульяновск)

Ведущая организация: ОАО «Научно исследовательский институт

микроэлектронной аппаратуры «Прогресс» (ОАО «НИИМА «ПРОГРЕСС»), (г. Москва)

Защита состоится «28» марта 2015 г. в 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/457dl82a-767b-4bef-9aab-3492e6f7ae6a/

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 «2Ъ> января 2015 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.208.21

доктор технических наук, профессор A.B. Божешок

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Активные аналоговые компоненты современных устройств автоматики и вычислительной техники (микросхемы операционных и нормирующих усилителей, IP модули выходных каскадов усилителей мощности, драйверы линий связи, согласующие каскады, аналого-цифровые преобразователи, перемножители, трансимпедансные усилители, аттенюаторы, интерфейсы сенсоров и т.д.) разрабатываются сегодня путем того или иного целенаправленного соединения классических схем с общей базой (ОБ), эмиттером (ОЭ) и коллектором (OK), определяющих качественные показатели устройств в целом. При проектировании микросхем и СФ блоков на основе базовых матричных и структурных кристаллов используются так же типовые аттестованные IP модули на основе этих каскадов, что сокращает сроки проектирования.

Проблема повышения верхней граничной частоты (/¡) (площади усиления), в рамках заданных технологических процессов, без существенного ухудшения энергопотребления выше названных преобразователей сигналов является одной из центральных в современной микросхемотехнике. Предельный диапазон частот усиления по току (fr) современных, например, SiGe транзисторов, измеряется сотнями гигагерц. Однако, он не всегда реализуется в практических схемах транзисторных каскадов (ТК), из которых «собираются» современные активные элементы устройств автоматики и вычислительной техники. Это обусловлено доминирующим влиянием на верхнюю граничную частоту ТК постоянной времени выходной цепи, которая для многих вариантов включения транзисторов, например, для схем с активными нагрузками, радиационно-стойких, мощных и высоковольтных каскадов, оказывается достаточно низкочастотной.

В настоящей диссертационной работе отмеченные выше технические противоречия предлагается разрешить путем подключения к выходу обобщенной схемы ТК специальной цепи компенсации паразитной ёмкости [2]. Эта цепь должна иметь строго определенную передаточную функцию.

При использовании низковольтного питания, возникает задача повышения коэффициента усиления по напряжению (Ку) каждого каскада в структуре многокаскадных устройств автоматики, в том числе не содержащих р-п-р транзисторы. Сейчас для повышения ку применяются так называемые динамические нагрузки (ДН), которые во многих случаях оказываются неэффективны. Разрешение данного противоречия возможно за счет использования цепей собственной и взаимной компенсации низкоомных резисторов коллекторной нагрузки, позволяющих повысить коэффициент усиления по напряжению транзисторных каскадов.

Прикладные вопросы собственной и взаимной компенсации паразитных импедансов рассматривались в исследованиях Крутчинского С.Г. (ЮФУ), Прокопенко H.H. (ДГТУ), а так же в монографиях и статьях Анисимова В.И. (СПбГЭТУ), зарубежных специалистов М. Vadipour (Broadcom Corp., USA) и F. Centurelli (Sapienza University of Rome, Italy). Однако применение данного схемотехнического приема сдерживается недостаточным исследованием его

практических приложений, архитектур, параметров и характеристик конкретных устройств.

Решение данной задачи за счет введения предлагаемых в диссертации специальных компенсирующих цепей позволит синтезировать перспективные принципиальные схемы аналоговых устройств с расширенным частотным диапазоном. Это создаст условия для более глубокого микрорежима транзисторов, а также использования простых технологических процессов (менее жестких норм их производства), в том числе радиационно-стойких базовых матричных и структурных кристаллов. Перспективно так же применение ЦК в задачах повышения Ку классических транзисторных каскадов при малых напряжениях питания. Таким образом, рассматриваемые в диссертационной работе методы улучшения основных динамических параметров 1Р модулей и СФ блоков для устройств автоматики и вычислительной техники являются достаточно актуальными.

Объектом исследования являются базовые транзигорные каскады (ОЭ, ОБ, ОК) и типовые 1Р модули на их основе для устройств передачи и обработки информации (широкополосные усилители, аналого-цифровые преобразователи, аттенюаторы, интерфейсы датчиков оптических сигналов, перемножители и т.п.) с улучшенными основными динамическими параметрами.

Предмет исследований связан с развитием теории собственной и взаимной компенсации доминирующих импедансов в электронных схемах, созданием методов схемотехнического проектирования типовых 1Р модулей устройств автоматики с улучшенными основными динамическими параметрами (Л. ку), инвариантных технологическим процессам их изготовления.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование архитектурных и схемотехнических приемов компенсации отрицательного влияния паразитных и доминирующих импедансов активных и пассивных компонентов классических транзисторных каскадов на основные динамические параметры типовых аналоговых 1Р модулей и СФ блоков электронных устройств автоматики - диапазон рабочих частот и коэффициент усиления по напряжению при низковольтном питании.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ ограничений на предельные динамические параметры базовых транзисторных каскадов современной электроники (ОЭ, ОБ, ОК) - верхнюю граничную частоту (/¡) и коэффициент усиления по напряжению (Ку), определяющие качественные показатели достаточно широкого класса аналоговых и аналого-цифровых микроэлектронных изделий автоматики и вычислительной техники, работающих при малом напряжении питания.

2. Разработать обобщенный метод компенсации паразитных емкостей С0, в том числе паразитных емкостей нагрузки, ограничивающих предельный диапазон рабочих частот классических транзисторных каскадов (ОЭ, ОК, ОБ) и 1Р модулей на их основе.

3. Определить основные динамические характеристики предлагаемых ТК с цепями компенсации С0, оценить их устойчивость и чувствительность к разбросу параметров элементов.

4. Синтезировать функционально полный набор схемотехнических решений ТК для усиления и преобразования сигналов с расширенным диапазоном рабочих частот, провести анализ новых схем с целью проверки достоверности полученных результатов.

5. Разработать метод компенсации отрицательного влияния резисторов коллекторной нагрузки, ограничивающих предельный ку классических каскадов усиления и преобразования сигналов при низковольтном питании.

6. Исследовать новые схемотехнические решения ТК с повышенным ку и показать перспективы их использования в микросхемах различного функционального назначения.

7. Разработать, исследовать и провести компьютерное моделирование типовых биполярных (В]Т) функциональных узлов и 1Р модулей, применяемых, в средствах автоматики (аналоговые секции АЦП, перемножители, трансимпедансные усилители, аттенюаторы, интерфейсы сенсоров и т.д.), использующих принципы компенсации влияния доминирующих импедансов для улучшения основных динамических параметров.

Научная новизна работы диссертационной работы заключается в решении задачи проектирования широкодиапазонных аналоговых устройств автоматики и систем управления для В.ГГ технологических процессов путем синтеза специальных транзисторных каскадов с цепями собственной и взаимной компенсации влияния паразитных и доминирующих импедансов с улучшенными основными динамическими параметрами.

I 1. Разработан метод компенсации паразитных емкостей в высокоимпедансных узлах типовых транзисторных каскадов (повышения /„), базирующийся на специально вводимой структурной избыточности (цепи компенсации), реализуемой в виде дополнительных усилителей тока и напряжения.

2. Разработан метод токовой компенсации низкоомных резисторов коллекторной нагрузки, повышающий коэффициент усиления по напряжению классических транзисторных каскадов без применения классических динамических нагрузок.

3. Предложены методики проектирования транзисторных каскадов с расширенным диапазоном рабочих частот.

4. Разработаны методики проектирования цепей компенсации влияния доминирующих импедансов, обеспечивающие повышение ку классических каскадов усиления и преобразования сигналов.

5. Разработаны новые схемотехнические решения транзисторных каскадов с цепями компенсации влияния паразитной емкости на диапазон рабочих частот.

6. Исследованы схемотехнические решения с токовой компенсацией влияния доминирующих импедансов на коэффициент усиления по напряжению при низковольтном питании.

7. Предложен набор схемотехнических решений базовых СФ блоков и 1Р модулей устройств автоматики (аналоговых секций АЦП, перемножителей, трансимпедансных усилителей и т.д.), основные качественные показатели которых превосходят существующие аналога, реализованные с применением известных технических решений.

Практическая значимость диссертации состоит в разработке новой схемотехники и рекомендаций по проектированию интегральных схем и 1Р модулей устройств ав-

томатики с улучшенными основными динамическими параметрами (fe, к'у) при низковольтном питании и ограничениях на токопотребление.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обобщенный метод компенсации паразитных емкостей в высокоимпедансных узлах каскадов преобразования сигналов, позволяющий увеличить их площадь усиления.

2. Метод токовой компенсации влияния низкоомных резисторов коллекторной нагрузки на Ку классических транзисторных каскадов и IP-модулей.

3. Методики проектирования ТК усиления и преобразования сигналов с расширенным частотным диапазоном.

4. Функциональные схемы классических ТК устройств автоматики с повышенным ку при низковольтном питании.

5. Новые схемотехнические решения ТК с цепями компенсации влияния паразитных емкостей на диапазон рабочих частот.

6. Схемотехнические решения низковольтных транзисторных усилителей с токовой компенсацией влияния доминирующих импедансов на ку.

7. Набор схемотехнических решений базовых СФ блоков и IP-модулей устройств автоматики на п-р-п транзисторах (аналоговых секций АЦП, перемножителей, трансимпедансных усилителей, аттенюаторов, интерфейсов сенсоров и т.д.) с основными качественными показателями, не уступающие их комплементарным аналогам.

Методы исследования основываются на использовании классической теории цепей, анализа и синтеза линейных электронных схем. Экспериментальные исследования выполнены с помощью среды математического моделирования MathCad и MATLAB Simulink, САПР Cadence - Oread и Virtuoso. Практические схемы моделировались на базе библиотек и адекватных моделей активных элементов ОАО «НПП «Пульсар» (г. Москва), XFab (Германия), НПО «Интеграл» (г. Минск, Беларусь) и IHP (Германия).

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов, сформулированных в диссертации, подтверждается результатами математического анализа, логическими выводами, компьютерным моделированием, публикациями, патентами, апробацией работы на конференциях, семинарах и выставках инновационных работ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в следующих НИР, выполненных на кафедре «Информационные системы и радиотехника» ДГТУ (ЮРГУЭС) за счет средств Минобрнауки РФ и федеральных целевых научно-технических программ в 2009-2014 гг.:

- проект №14.132.21.1797 «Разработка и исследование технологических, топологических и архитектурно-схемотехнических основ проектирования функциональных блоков крайне высокого диапазона частот и их практического использования в телекоммуникациях», 2012-2013 гг. (руководитель проекта);

- проект №14.132.21.1685 «Разработка и исследование нового поколения системно интегрируемых аналоговых микросхем с парафазным выходом для обработки сигналов сенсоров ВЧ и СВЧ диапазонов в изделиях микросистемной техники», 2012-2013 гг.;

- проект №11507 «Теоретические основы собственной и взаимной компенсации импедансов и их практические приложения в прецизионных аналоговых микросхемах технической диагностики и телекоммуникаций», 2009-2011гг.;

- проект №8.374.2014/К «Разработка и исследование нового поколения архитектурных, схемотехнических и топологических методов расширения диапазона рабочих частот аналоговых микросхем и их практические приложения», 2014-2016 гг.;

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

Кроме этого, представленные в диссертации результаты исследований нашли применение в 7 грантах Минобрнауки РФ, которые посвящены разработке аналоговых микросхем для систем передачи информации: №14.740.11.0545, №14.740.11.1236, №2.1.2/7267 (2.1.2/9537), №2.1.2/1127 (2.1.2/9532), №8.3383.2011, №14.В37.21.0173, №2477. Сведения о данных проектах представлены во введении диссертации.

Результаты диссертации внедрены в ОАО «МНИПИ» (г. Минск) при разработке малошумящих трансимпедансных преобразователей сигналов лавинных фотодиодов в рамках программы Союзного Государства «Разработка космических и наземных средств обеспечения потребителей России и Беларуси информацией дистанционного зондирования Земли», а так же нашли практическое использование в ведущем профильном научно-производственном предприятии России ОАО «НПП «Пульсар» (г. Москва) (письмо генерального директора №Ц/П-1771 от 26.05.2011 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы получили одобрение на следующих конференциях международного уровня-. European Conference on Circuits and Systems for Communications (ECCSC, Belgrade, Serbia, 2010 г.), International Conference on Signals and Electronic Systems (ICSES, Poland, 2010 г., 2014 г.), International IEEE Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems (IEEE COMCAS, Tel Aviv, Israel, 2013 г.), IEEE East-West Design & Test Simposium -EWDTS (Rostov-on-Don, Russia, 2013 г.; Kiev, Ukraine, 2014 г.), International Crimean Conference Microwave & Telecommunication Technology (CriMiCo, Sevastopol, 2013 г.), International Conference on Computational Intelligence, Communication Systems and Networks (CICSyN, Tetovo, Macedonia, 2014 г.), международного семинара «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники» (ИППМ РАН, ЮФУ, ДГТУ, г. Шахты, 2012 г., 2013 г.)., всероссийского уровня: «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем» (г. Москва, ИППМ РАН, 2010 г., 2012 г.), «Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА» (г. Москва, ОАО «НПП «Пульсар», 2010 г., 2011 г.), симпозиума Нанотехнологии (г. Таганрог, 2009 г., 2010 г.).

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 54-х печатных работах, из них 32 патента РФ, монография и 22 статьи, среди которых 9 - в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, 6 - в журналах, входящих в реферативную базу SCOPUS, 2 - в материалах конференций, индексируем!,к базой Web of Science.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 101 наименование и 2 приложения. Основной текст работы изложен на 181 странице машинописного текста, поясняется 111 рисунками и 6 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даётся обоснование актуальности проблемы, приводятся основные цели и задачи работы, краткое содержание глав диссертации.

В первой главе с единых позиций с учетом низкого напряжения питания исследуются факторы, ограничивающие верхнюю граничную частоту (/„) и предельный коэффициент усиления по напряжению (Ку) классических усилительных каскадов (КУК). При этом, верхняя граничная частота КУК (ОЭ, ОБ, ОК) определяется, в основном, паразитной постоянной времени выходной цепи. Определены предельные значения ку для десяти подклассов функциональных узлов аналоговых устройств. Показано, что применение активных нагрузок для повышения ку (в схемах ОЭ, ОБ) не всегда целесообразно из-за проблем с обеспечением активного режима р-п-р транзисторов и их отсутствием в ряде перспективных технологических процессов.

Во второй главе рассматриваются условия синтеза специальных цепей компенсации (ЦК) выходной паразитной ёмкости С0 классического транзисторного каскада (ТК) на основе преобразователя напряжение-ток (Г1НТ), рис. 1. Принцип расширения диапазона рабочих частот широкополосных усилителей (1ПУ) состоит в подключении к выходу ШУ некоторой компенсирующей цепи с передаточной функцией 5к(р). Эта цепь обеспечивает компенсацию влияния С0 на малосигнальные характеристики усилителя, которые характеризуются верхней граничной частотой /„ (по уровню -3 дБ) и желаемым временем установления переходного процесса Суст, где С0 = С„ + С„, + скг) — суммарная паразитная емкость нагрузки С,„ подложки с„ 1 и коллектор база скй транзистора в выходной цепи ШУ.

а) б)

Рисунок 1 - Функциональная схема выходной цепи ШУ а) пример построения ЦК б)

Задача синтеза схем ШУ с цепями компенсации заключается, прежде всего, в определении передаточной функции 8к(р), при которой верхняя граничная частота ШУ возрастает, а время установления переходного процесса ('уст скорректированного ШУ

было бы равно желаемому значению /ус„«(ус„, где 1уст - время установления ШУ без ЦК.

Доказано следующее утверждение: если усилитель с потенциальным выходом характеризуется сопротивлением 2н(р) = 11вых(р)/1„(Р)< гДе Ш) ~ суммарный ток в элементах, входящих в 2„{р), то при введении цепи компенсации (ЦК) с неизвестной передаточной функцией 5„(р), желаемая передаточная функция выходной цепи скорректированного ШУ принимает значение:

—ад—. (1)

Таким образом, неизвестная Я,(р) и желаемая (II''(р)) функции связаны следующим уравнением: >%(р) = гп(ру'-IV'(рТ'. В частном случае для ЯС - нафузки:

2<Р) = Ч*№= (2)

ЛР' 1Н(Р) 1 + рСЛ \ + таР где т0 = С0Л, - постоянная времени цепи нагрузки, определяющая верхнюю граничную частоту /, и время установления переходного процесса 1уст ШУ без цепи компенсации (11ст~3Т0, /„ = 1/2лТ0 ), Л, - эквивалентное активное сопротивление выходной цепи ШУ. При этом, скорректированный ШУ имеет время установления переходного процесса равное ¡"уст - 2тс «1уст, тс « та = щси - желаемая постоянная времени ШУ.

Установлено, что передаточная функция цепи компенсации определяется из следующих частных выражений, которые являются решением поставленной выше задачи, обеспечивающей желаемое время установления переходного процесса и рабочий диапазон частот.

хг(р) = 2^(р)-в;Ч\ + рТс), $1г(р) = т11(р)-к;1(\+1'успр1ъ)1 (р) = рс0(1 -£„//,,

Рассмотрен пример построения цепи компенсации на основе повторителей тока и напряжения, для которой Ку(р) = ивыхи(р)/и1аи(р), К,(р) = /Др)//

Г* (р),

1гк(р) = иеьаи{р)/г„(р) = Скри1В1ая(р) (рис. 16). Показано, что если требуется получить повышение быстродействия ШУ в Л', - раз (7/, «со) по сравнению со схемой ШУ без компенсации, где М, =3%С0/1'ус„, то емкость конденсатора С.к должна удовлетворять условию С„ =(ЛГ, -1)С„Л7'. В этом случае диапазон рабочих частот скорректированного ШУ /0" возрастает в Щ- раз: /,* = 1/2л(Г0 - Д ) = N» /„, где = 1/(1 - 5. Я, /т0).

Показано (на основе критерия Вышнеградского), что для случая, когда повторители напряжения (ПН) и тока (ПТ) являются инерционными звеньями, скорректированный ШУ не теряет устойчивости по мере приближения значений С, к са, а так же при

С„=С0.

Выполнено компьютерное моделирование обобщенной схемы рассматриваемой ЦК (рис. 1) в среде Р-Яркх с идеальными моделями повторителя тока (ПТ) и напряжения (ПН) и при их реализации на п-р-п транзисторах. Анализ этих результатов показывает,

что рациональный выбор С„ обеспечивает существенное расширение диапазона рабочих частот (//) и уменьшение времени установления переходного процесса {¡'уст), (рис. 2), а реализация идеальных моделей, в виде схем с ОБ и ОК на п-р-п транзисторах, близка к идеальному случаю в рабочем диапазоне частот элементов ЦК (табл. 1). Таблица 1 — Значения при различных С,-для схемы рис. 1

Емкость ск '"уст Ддя идеальных ПТ и ПН tycm Для ПТ и ПН на п-р-п транзисторах

50 пФ 0,1 не 32,2 не

40 пФ 23 не 32,4 не

20 пФ 68,8 не 72,3 не

0 115,5нс 117.6 не

Разработана методика компьютерного моделирования схем рассматриваемого класса с инерционными активными элементами цепи компенсации в среде МАТЬАВ.

В соответствии с обобщенной структурой предлагаются три основных варианта реализации ЦК в базисе усилителей напряжения и тока (рис. 3, 5 и 6).

для схемы ШУ с первым вариантом цк (рис. 3) можно найти, что при ку= 1 и к, = 1 передаточная функция ЦК описывается выражением 8к(р) = 1,{р)1икых(р) = ЩКуСкР.

ЦК

U.„, В

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Время, НС

Рисунок 2 - Переходный процесс на выходе ШУ

При времени установления переходного процесса / -»0 и заданных значениях С0, /„*, емкость цепи компенсации должна выбираться из уравнений:

АЭ

С =СП

1

КуК,

>С,=

■о-/.//; из)

¿Вхл

Рисунок 3 — ШУ с первым вариантом цепи компенсации на базе ПТ1 и ПН1

При этом, верхняя граничная частота /в ШУ (рис. 3) с учетом влияния цепи компенсации определяется формулой /„" = \/2л1{ [С0 - к: куск ] ■ Приведены функции чувствительности для /, от изменения параметров к„ ку, с„ с0 и Л,. Показано, что для получения малых чувствительностей (5-7), необходимо выбирать рациональное значение параметра проектирования т = ск/с0 & 0,7-ь0,8. Это утверждение справедливо и для двух других вариантов ЦК (рис. 5 и 6).

На основе рассмотренной выше цепи компенсации синтезированы новые схемотехнические решения усилителей и преобразователей сигналов с расширенным диапазоном рабочих частот в виде: схем с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК), общей базой (ОБ), каскодных схем и дифференциальных каскадов [2, 11, 16]. Показано, что верхняя граничная частота/вБ в модифицированной схеме с общей базой (рис. 4) по биполярной микронной технологии с п-р-п транзисторами с/7 = 1,7 ГГц возрастает в 6,3 раза без ухудшения коэффициента усиления на пологом участке характеристики (К0) [2]:

/ - * 1

2яЛ,СД1-а2Су£ ) 2яЛ,Сх(1-а2)

(4)

где а2

Классическая схема

1 — коэффициент передачи по току транзистора УТ2, /в»1/2п1^сл,

Ку, дБ

1МГц, 40.5)

С.=0 (46МГц,37.5дБ) С„=1 пФ (64МГц,37.5дБ)|

Сц=2 пФ (108МГд,37.5дБ)

106 ЗхЮ6

а)

107 ЗхЮ7 10" 3x10" Частота, Гц

б)

3x10

Рисунок 4 - Схема скорректированного каскада с ОБ а) и его АЧХ б)

Получены основные уравнения (5), описывающие свойства второго варианта ЦК на основе усилителя напряжения (УН) при ку >1 (рис. 5):

ЗД .........- ~ -...... - 1

Со=г

АЭ

УТ1:

Вых 815(р)

1Аь„(р)

Вх.1

Рисунок 5 - ШУ со вторым вариантом цепи компенсации на базе УН1

27гЯДС0-(^-1)Ск]'(5>

Для случая, когда ку = 1,1, конденсатор в ЦК должен иметь емкость ск = ЮС0. Исследованы схемы каскадов с ОЭ, использующие второй вариант ЦК (рис. 5) [54]. Показана эффективность применения цепей компенсации на основе неинвертирующих усилителей напряжения в схемах с ОК. Важное достоинство таких схем — это независимость условий расширения частотного диапазона от сопротивления резистора нагрузки, которое может изменяться.

От

АЭ

Г ЦК- УП,"-^ <КЛр) Ыр)

ЫрХ

«р)(

УТ1! —°Вых |ивых(р) 8ж(Р)

Показано, что основные уравнения третьего варианта ЦК на базе усилителя тока (УТ1) (рис. 6) имеют вид:

¡Лр)

с =

и^ЛР) сп

.-1

1-/./Л 1

(6)

2тсЛ,[С0+Ск(1-А^)]-Разработана схема двойного кас-кодного усилителя по 0,6 мкм кремниевому техпроцессу с цепью компенсации (рис. 6), в котором достигается расширение/„ с 907 МГц до 1,79 ГГц.

Исследованы новые схемы ШУ на составных транзисторах (\ГГ1-УТ2) (рис. 7). Вых.

Вхл

Рисунок 6 -ШУ с третьим вариантом цепи компенсации на базе УТ1

+ЕС

1схЬ ,

11=1° СЮ

КДск^

<ут1

1о

12=31о©

%

210

УТЗ

<УТ2

УТ4

К,]'с

1ск2

Вх.

_Гив

УТ5

а)

б)

Рисунок 7 - Схемы компенсации с0 в ШУ с составными транзисторами Дарлингтона

Результаты моделирования схем с ЦК (рис. 3, 5 и 7) (например, при использовании кремниевого техпроцесса с проектными нормами 0,6 мкм) показывают, что диапазон рабочих частот разработанных ШУ расширяется в 5 раз. При использовании транзисторов биполярной микронной технологии с более высокими паразитными емкостями, выигрыш достигает 4-10 раз.

В третье главе рассматриваются метод, обеспечивающий повышение коэффициента усиления по напряжению (Ку) в классических транзисторных каскадах при сравнительно низкоомных резисторах коллекторной нагрузки. В их основу положен принцип токовой собственной и взаимной компенсации влияния данных пассивных компонентов на ку (рис. 8), который определяется формулой:

1^2

^П ! ЦС

ТБ !

.я,)! ; м- ;

ж;.

УТ1

+К>

Ш!

I 1у.ВЫХ I ^вых.у

Вых

где 5,

я,

крутизна транзистора УТ1;

*„ = (! +

/Я

) 1 < 1 — коэффициент

УI т1

Вхл

УТ1

+ЕС

Рисунок 8 — Метод собственной компенсации доминирующих импедансов

деления тока (',„ между резистором К2 и входным сопротивлением гвху УТ1; уи у2 — проводимость резисторов К1 и 112. При этом предельный Ку в схеме (рис. 8) принимает значение

_ -У, _

к

Показано, что

Уэф.тт Угу

цепь согласования (ЦС) может быть выполнена в виде конденсатора (КС - компенсация) (рис. 9) или цепи смещения потенциалов. Установлено, что для предлагаемых каскадов с общей базой и общим эмиттером можно обеспечить повышение Ку (в 5 - 10 раз) в области высоких частот, где сопротивление конденсатора С1 мало [16].

И.2

УТ2^|—о------9-(ГУЛ

Вх. С2 Г[ис,р

фи„

©I.

©Ь

а)

Рисунок 9 - Собственная компенсация влияния на Ку импеданса И.1 в усилителе с ОБ а)

и его модификация б)

Показано, что коэффициент усиления К'у„ схемы с ОБ (рис. 9а), а так же выигрыш по Ку схемы при введении местной обратной связи (рис. 96) по сравнению с классической схемой (Лг*.) и схемой (рис. 9а) (N'y) описываются следующими соотношениями:

К

.-•"'-Л-

1»1. (8)

Л2 I1 ^21 |^-С12|

Исследованы каскодные усилители с цепями токовой КС - компенсации, в том числе с повышенной эффективностью (рис. 10).

яз

Пш 112

УН1,

ф\4

УО!

V. ''1">

I

С2

Г УТ1

Вх

а) б)

Рисунок 10 - Схема ШУ с токовой КС - компенсацией а) и его модификация (б)

Предлагается схемотехника дифференциальных усилителей с парафазным выходом на основе токовой КС - компенсации, обеспечивающей повышение Ку данного класса электронных схем на 15-19 дБ при /?, = 600 Ом [4, 15, 17].

На основе предлагаемых методов компенсации доминирующих импедансов разработано 10 модификаций токовой ЯС - компенсации в каскодных ДУ [7, 28, 29].

Показано, что для каскодной схемы, возможна одновременная компенсация влияния на/, емкости Скб выходного, например, мощного транзистора и влияния сопротивления коллекторной нагрузки (/?!) на Ку, рис. 11 [30].

60 50 40 30 20 10 0 -10

Ку дБ

Схема с ЦК (48.4дБ)

£р(12МГц)

Схема без ЦК (36.7дБ)

4(16,4МГц)

Площадь усиления II сЦК-3156

.Площадь услления.П. .. безЦК-1120

Г,(872,4МГц) I-,(678,7МГц)

1о4 105 106 107 Ю8 10" Частота, Гц

6)

Рисунок 11 - Схема каскодного усилителя с одновременной компенсацией С0 и токовой ЯС - компенсацией а) и его АЧХ б)

Предложены схемы ДУ с отрицательной обратной связью по синфазному сигналу, в которых вводятся элементы цепи компенсации влияния Якиа Ку(рис. 12) [15, 35].

Рисунок 12 - Схема предлагаемого ДУ а) и его АЧХ б)

Приведены варианты схем с повышенной эффективностью ЯС - компенсации [16, 17]. Разработаны ДУ с «безёмкостной» взаимной компенсацией доминирующих резисторов, отрицательно влияющих на ку [23-26, 38, 45]. Исследованы свойства цепи компенсации на основе токового зеркала и повторителя напряжения, в которой обеспечивается взаимная компенсация двух резисторов [38]. Исследована цепь компенсации на основе двух токовых зеркал и усилителей тока и напряжения [23], которая обеспечивает уменьшение эффективной входной проводимости цепи нагрузки. Получены условия синтеза цепей компенсации на основе токового зеркала с двумя выходами и усилителя сигнала рассогласования [26]. Исследована цепь компенсации с «заземленной» моделью доминирующего импеданса Ш.

Показано, что свойства базовых структур ДК, имеющих парафазные выходы с одинаковыми, но противофазными выходными напряжениями, позволяют синтезировать цепи компенсации импедансов, ориентированные на использование только в этом классе схем. Приведены практические схемотехнические решения ДК с повышенными значениями Ку [24, 27].

Четвертая глава посвящена разработке, исследованию и компьютерному моделированию типовых функциональных узлов и 1Р модулей средств автоматики с улучшенными динамическими параметрами: аналого-цифровых преобразователей (АЦП) [8], смесителей сигналов [18], фотодиодных датчиков [5, 13], широкополосных аттенюаторов с управляемым коэффициентом передачи [1, 6], трансимпедансных преобразователи сигналов [9].

Показано, что на базе метода компенсации влияния емкости с0 на /в возможна реализация входных аналоговых секций сверхбыстродействующих параллельных АЦП с дифференциальным входом с первой (рис. 13), второй [53] и третьей ЦК [8].

Показано, что условием существенного уменьшения влияния эквивалентных паразитных емкостей С0, (С01, С02), обусловленных емкостями на подложку активных и пассивных компонентов входных аналоговых секций, а также входными емкостями компараторов, па амплитудно-частотную характеристику входной секции АЦП будет равенство кук,ск1/с01=1.

Рисунок 13 - Входная аналоговая секция параллельного АЦП а) и ее АЧХ б)

Показано, что рассмотренный метод расширения диапазона рабочих частот может использоваться во многих других устройствах усиления и преобразования сигналов, в т.ч. в перемножающей ячейке Гильберта [18]. За счет введения корректирующих конденсаторов верхняя граничная частота /в в такой схеме [18] по биполярной микронной технологии увеличивается с 173 МГц до 400 МГц при емкости компенсации

Рисунок 14 — Схема перемножающей ячейки Гильберта а) и её АЧХ б)

Установлено [18, 46], что для повышения Ку смесителя сигналов целесообразно использовать токовую КС - компенсацию импеданса резисторов коллекторной нагрузки.

Исследована [1, 51] эффективность применения цепей компенсации в широкополосных аттенюаторах с управляемым коэффициентом передачи.

Исследованы свойства широкополосной цепи смещения статического уровня для аналоговых устройств и микросхем.

Предлагаемый метод компенсации паразитных импедансов применим к схемам фотодиодных датчиков с паразитной емкостью С0, обусловленной внутренней емкостью чувствительного элемента [13, 48].

Показано [9, 48], что на основе обобщенных структурных схем транзисторных каскадов с цепью компенсации С0 реализуются малошумящие трансимпедансные преобразователи сигналов лавинных фотодиодов с повышенным в 3,3 раза/, (рис. 15).

а)

ю7 10"

Частота, Гц б)

Рисунок 15 — Схема трансимпедансного преобразователя сигналов а) и его АЧХ б)

В заключении обобщаются полученные в диссертации результаты.

В приложениях представлены дополнительные примеры реализации схем с собственной и взаимной компенсацией доминирующих импедансов, влияющих на коэффициент усиления по напряжению, представлены документы, подтверждающие внедрение и использование результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Анализ ограничений на верхнюю граничную частоту (/е) (площадь усиления) десяти типовых функциональных узлов аналоговых устройств автоматики показал, что проблема увеличения/в связана, в основном, с минимизацией постоянной времени их выходной цепи. При этом, Ку классических транзисторных каскадов (ТК) и 1Р модулей не может быть значительно увеличен при использовании низковольтного питания и классических схемотехнических решений.

2. Рассмотрены условия синтеза и варианты построения трех типов специальных цепей компенсации (ЦК) паразитной ёмкости С0, связанной с выходом классического ТК. Проведен анализ и получены аналитические выражения, позволяющие оценить предельный выигрыш по диапазону рабочих частот (/¡) и времени установления переходного процесса в модернизированных схемах с общим эмиттером, общей базой, общим коллектором, каскодных усилителях и дифференциальных каскадах.

3. На основе предлагаемых методов синтезированы 12 новых схемотехнических решений широкополосных усилителей и преобразователей сигналов, отличающихся повышенным /в.

4. Разработана обобщенная структура цепей токовой компенсации отрицательного влияния доминирующих резисторов коллекторной нагрузки на Ку в классических ТК. Предлагаются 5 методов построения таких цепей компенсации, в том числе «безёмкостных». Приведено 42 практических схемотехнических решений широкополосных усилителей с повышенными значениями Ку.

5. Разработаны 6 новых функциональных узлов и 1Р модулей систем управления и автоматики с улучшенными динамическими параметрами. Показано, что на основе предлагаемых методов возможна реализация широкополосных входных аналоговых сек-

ций сверхбыстродействующих параллельных АЦП с дифференциальным входом, смесителей сигналов, фотодиодных датчиков, цепей смещения статического уровня в аналоговых микросхемах, широкополосных аттенюаторов с управляемым коэффициентом передачи, трансимпедансных преобразователей сигналов и т.п.

Полученные результаты были внедрены в 12 НИР (ДГТУ, ЮРГУЭС, 2009-2014 гг.), направленных на разработку аналоговых и аналого-цифровых СФ блоков систем автоматики и телекоммуникаций нового поколения в рамках целевых программ Минобр-науки России.

Разработанные архитектуры и схемы внедрены в ОАО «МНИЛИ» (г. Минск) при создании малошумящих трансимпедансных преобразователей сигналов лавинных фотодиодов в рамках программы Союзного Государства «Разработка космических и наземных средств обеспечения потребителей России и Беларуси информацией дистанционного зондирования Земли» («Мониторинг-СГ»), а так же нашли практическое использование в ведущем профильном научно-производственного предприятии ОАО «НПП «Пульсар» (г. Москва).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях Web of Science, Scopus, ВАК

1. Prokopenko, N.N. Architecture of wideband variable attenuators / N.N. Prokopenko, P.S. Budyakov, N.V. Butyrlagin // CriMiCo 2013 - 2013 23rd International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, Conference Proceedings. - Sevastopol, 8-13 September 2013,- C. 720-721. (Scopus)

2. Prokopenko, N.N. Circuit design of classical stages with bandwidth enhancement technique / N.N. Prokopenko, P.S. Budyakov, I.V. Pakhomov // Proceedings 6th International Conference on Computational Intelligence, Communication Systems and Networks. Tetovo. Macedonia Republic27 - 29 May 2014. C. 202-206. doi: 10.1109/CICSyN.2014.50. (Scopus)

3. Prokopenko, N.N. Methods of increasing voltage gain of the low-voltage classical stages / N.N. Prokopenko, P.S. Budyakov, I.V. Pakhomov // Proceedings 6th International Conference on Computational Intelligence, Communication Systems and Networks. Tetovo, Macedonia Republic 27-29 May 2014. C. 207-211. doi 10.1109/CICSyN .2014.51. (Scopus)

4. Prokopenko, N.N. Architecture of the microwave differential operating amplifiers with paraphrase output / N.N. Prokopenko, P.S. Budyakov, A.I. Serebryakov // International Conference on Signals and Electronic Systems ICSES 2010 - Gliwice, Poland, September, 2010. - C. 165-168. (Scopus, WoS)

5. Prokopenko, N.N. Synthesis Circuit Correction for Speed Sensors of Physical Quantities and Current-Voltage Converters with Parasitic Capacitance / N.N. Prokopenko, A.R. Gaiduk, P.S. Budyakov, N.V. Butyrlagin // Proceedings of IEEE East-Wesr Design & Test Simposium (EWDTS'2013), Rostov-on-Don, Russia, September 27-30, 2013. - Kharkov National University of Radioelectronics. - C.161-164. (Scopus)

6. Prokopenko, N.N. The high-frequency correction circuits for resistive voltage dividers with capacitive load / N.N. Prokopenko, P.S. Budyakov, N.V. Butyrlagin // Proceedings of IEEE

East-Wesr Design & Test Simposium (EWDTS'2013), Rostov-on-Don, Russia, September 2730, 2013. - Kharkov National University of Radioelectronics. - C.154-157. (Scopus)

7. Prokopenko, N.N. Perspective high-frequency correction in differential and broadband amplifiers / N.N. Prokopenko, A.I. Serebiyakov, P.S. Budyakov // 5th European Conference on Circuits and Systems for Communications (ECCSC'IO) November 23-25, 2010, Belgrade, Serbia. - C. 135-139. (Scopus)

8. Prokopenko, N.N. The methods of the bandwidth enhancement of the flash ADC with the differential input / N.N. Prokopenko, A.I. Serebryakov, P.S. Budyakov // The International IEEE Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems (IEEE COMCAS 2013). - Israel, October 21-23, 2013. - C. 1-5, doi: 10.1109/COMCAS.2013.6685296. (Scopus, WoS)

9. Дворников, O.B. Метод расширения диапазона частот трансимпедансных преобразователей сигналов лавинных фотодиодов и кремниевых фотоумножителей / О.В. Дворников, Н.Н. Прокопенко, П.С. Будяков // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Методы и средства адаптивного управления в электроэнергетике». - № 2. - 2013. - С. 62-67. (ВАК)

10. Прокопенко, Н.Н. Метод расширения диапазона рабочих частот классических транзисторных каскадов с общей базой и общим эмиттером / Н.Н. Прокопенко, П.С. Будяков, Н.В. Бутырлагин // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Методы и средства адаптивного управления в электроэнергетике». - № 2. — 2013. — С. 72-77. (ВАК)

И. Прокопенко, Н.Н. Метод расширения диапазона рабочих частот истоковых и эмиттерных повторителей напряжения [Электронный ресурс] / Н.Н. Прокопенко, П.С. Будяков, И.В. Пахомов, В.В. Суворов // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона» СКНЦ ВШ ЮФУ. - 2013. - № 1 http://www.ivdon.ru/magazine/archive/nly2013/1559. (ВАК)

12. Манжула, В.Г. Метод повышения коэффициента усиления SiGe-операционных усилителей с низковольным питанием / В. Г. Манжула, Н. Н. Прокопенко, П. С. Будяков // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Информатика, телекоммуникации, управление. -2010,-№4.-С. 58-62. (ВАК)

13. Прокопенко, Н.Н. Метод расширения диапазона рабочих частот датчиков физических величин с потенциальным выходом / Н.Н. Прокопенко, П.С. Будяков, Н.В. Бутырлагин // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Методы и средства адаптивного управления в электроэнергетике». - № 2. - 2013. — С. 67-72. (ВАК)

14. Прокопенко, Н.Н. Способ усиления сигналов в структуре дифференциальных каскадов с цепями взаимной компенсации импедансов нмзкоомных резисторов / Н.Н. Прокопенко, П.С. Будяков, С.В. Крюков // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Методы и средства адаптивного управления в энергетике». -Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010, № 1 (102). - С.90-94. (ВАК)

15. Прокопенко, Н.Н. Архитектура СВЧ дифференциальных операционных усилителей с парафазным выходом / Н.Н. Прокопенко, П.С. Будяков, А.И. Серебряков // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем- 2010. Сборник

трудов / под общ. ред. академика РАН А.Л.Стемпковского. - М.: ИППМ РАН, 2010. - С. 571-576. (ВАК)

16. Прокопенко, H.H. Метод повышения коэффициента усиления по напряжению классического каскада с общей базой в аналоговых микросхемах с низковольтным питанием / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, А.И. Серебряков // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Методы и средства адаптивного управления в электроэнергетике». - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. - 2011. - № 2 (115). - С. 99-104. (ВАК)

17. Прокопенко, H.H. Методы повышения коэффициента усиления классических каскадов на биполярных транзисторах при малых напряжениях питания / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, И.В. Пахомов // Проблемы разработки перспективных микро-и наноэлектронных систем - 2012. Сборник трудов /под общ. ред. академика РАН А.Л.Стемпковского. - М.: ИППМ РАН, 2012. - С. 288-293. (ВАК)

Публикации в других изданиях

18. Архитектура и схемотехника управляемых усилителей и смесителей сигналов: монография / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков; под общ. ред. д.т.н. проф. H.H. Прокопенко. - М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2013. - 242 с.

19. Будяков, П.С. Архитектура SiGe операционных усилителей с повышенным усилением при низковольтном питании / П.С. Будяков // Симпозиум «Нанотехнологии-2009» - г. Таганрог, 2009. - С. 38-39.

20. Прокопенко, H.H. Собственная компенсация импедансов пассивной коллекторной нагрузки и емкости коллектор-база выходных транзисторов / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, П.С. Будяков // Материалы X научно-технической конференции молодых специалистов «Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА», — М.: ФГУП «НПП «Пульсар», 2011. - С. 137-140.

21. Прокопенко, H.H. Каскодные дифференциальные усилители с цепями собственной компенсации импедансов коллекторной нагрузки / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, А.И. Серебряков // Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА: материалы IX Всероссийской научно-технической конференции. — М.: ФГУП «НПП «Пульсар», 2010. -С.119-121.

22. Прокопенко, H.H. Метод повышения коэффициента усиления каскадов с общим эмиттером в аналоговых микросхемах с низковольтным питанием / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, П.С. Будяков // Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА: материалы IX Всероссийской научно-технической конференции. - М.: ФГУП «НПП «Пульсар», 2010. - С.136-138.

Патенты на изобретение

23. Пат. 2416147 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.-№2009139593/09; заявл. 26.10.2009; опубл. 10.04.2011, Бюл. № 10. -9с.: ил.

24. Пат. 2416146 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Романов В.И. -№ 2009138961/09; заявл. 21.10.2009; опубл. 10.04.2011, Бюл. № 10. - 9с.: ил.

25. Пат. 2420864 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45, 1/32. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. — № 2009140101/09; заявл. 29.10.2009; опубл. 10.06.2011, Бюл. № 16. - 15с.: ил.

26. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления : пат. 2400924 РФ, МПК8 H03F 3/45. / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Воронин В.В. - № 2009140499/09; заявл. 02.11.2009; опубл. 27.09.2010, Бюл. № 27. - Юс.: ил.

27. Пат. 2419191 РФ, МПК8 Н 03 F 3/34, 3/45. Дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. — № 2009145896/09; заявл. 10.12.2009; опубл. 20.05.2011, Бюл. № 14. - 14с.: ил.

28. Пат. 2421890 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; -№ 2010116568/09; заявл. 26.04.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

29. Пат. 2421893 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. -№ 2010119384/09; заявл. 14.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

30. Пат. 2421878 РФ, МПК8 H03F 1/22, 3/42. Каскодный широкополосный усилитель / Прокопенко H.H., Крутчинский С.Г., Будяков П.С. - № 2010116767/09; заявл. 27.04.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

31. Пат. 2421895 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45, 3/34. Дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. -№ 2010117929/09; заявл. 04.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

32. Пат. 2421892 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с парафазным выходом / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. - № 2010117996/09; заявл. 04.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

33. Пат. 2421881 РФ, МПК8 Н 03 F 3/189, 1/42, 3/45. Дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. 2010118880/09; заявл. 11.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - Юс.: ил.

34. Пат. 2421879 РФ, МПК8 Н 03 F 1/42, 3/45. Дифференциальный усилитель с высокочастотной коррекцией / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. — № 2010118688/09; заявл. П.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 10с.: ил.

35. Пат. 2421887 РФ, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с парафазным выходом / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - № 2010121697/09; заявл. 27.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

36. Пат. 2421880 РФ, МПК8 Н 03 F 1/42, 1/22, 3/189. Широкополосный усилитель / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. - № 2010119325/09; заявл. 13.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 8с.: ил.

37. Пат. 2427071 РФ, МПК8 H03F 3/45. Широкополосный усилитель / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. - № 2010121636/09; заявл. 27.05.2010; опубл. 20.08.2011, Бюл. № 23. - 11с.: ил.

38. Пат. 2432669 РФ, МПК8 H03F 3/50. Широкополосный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - № 2010142332/09; заявл. 15.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 30. -9с.: ил.

39. Пат. 2432665 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. — № 2010142375/09; заявл. 15.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 30. - Юс.: ил.

40. Пат. 2432667 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Наумов М.В. — № 2010143382/09; заявл. 22.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 10. - 14с.: ил.

41. Пат. 2432666 РФ, МПК8 H03F 3/34, 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. - № 2010142553/09; заявл. 18.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 20. - 9с.: ил.

42. Пат. 2432668 РФ, МПК8 H03F 3/34, 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с парафазным выходом / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Белич С.С. — .Y» 2010144112/09; заявл. 27.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 20. -8с.: ил.

43. Пат. 2439780 РФ, МПК8 H03F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. -№ 2011101718/08; заявл. 18.01.2011; опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1.-11с.: ил.

44. Пат. 2460206 РФ, МПК8 H03F 3/34. Каскодный СВЧ-усилитель с малым напряжением питания / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. — № 2011102642/09; заявл. 24.01.2011; опубл. 27.08.2012, Бюл. Ks 24. - Юс.: ил.

45. Пат. 2439783 РФ, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления по напряжению / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. — № 2011102673/08; заявл. 24.01.2011; опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1. - 9с.: ил.

46. Пат. 2450353 РФ, МПК8 G06G 7/12 H03F 3/45. Аналоговый смеситель двух сигналов с выходным каскодом / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Бутырлагин Н.В. - № 2011114536/08; заявл. 13.04.2011; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13.-13с.:ил.

47. Пат. 2468503 РФ, МПК8 H03F 3/45. Каскодный усилитель / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И. - № 2011139549/08; заявл. 28.09.2011; опубл. 27.11.2012, Бюл. № 33. - 15с.: ил.

48. Пат. 2519440 РФ, МПК8 H03F 3/08. Трансимпедансный преобразователь сигналов лавинных фотодиодов и кремниевых фотоумножителей / Прокопенко H.H., Дворников О.В., Будяков U.C., Бугакова A.B. - № 2012151329/08; заявл. 29.11.2012; опубл. 10.06.2014, Бюл. № 16. -9с.: ил.

49. Пат. 2523122 РФ, МПК8 H03F 3/68, G01R 15/00. Быстродействующий датчик физических величин с потенциальным выходом / Прокопенко H.H., Дворников О.В., Будяков П.С. 2012153048/08; заявл. 07.12.2012; опубл. 20.07.2014, Бюл. № 20. - 6с.: ил.

50. Пат. 2519419 РФ, МПК8 H03F 3/50. Широкополосный повторитель напряжения / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Пахомов И.В., Суворов В.В. - № 2013107430/08; заявл. 19.02.2013; огт>бл. 10.06.2014, Бюл. № 16. - 11с.: ил.

51. Пат. 2517698 РФ, МПК8 Н01Р 1/22. Широкополосный аттенюатор для быстродействующих аналоговых и аналого-цифровых интерфейсов / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Бутырлагин Н.В., Бугакова A.B. - № 2013114509/08; заявл. 01.04.2013; опубл. 27.05.2014, Бюл. № 15. - Юс.: ил.

52. Пат. 2513716 РФ, МПК8 Н03М 1/36. Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С., Бутырлагин Н.В. - № 2013118969/08; заявл. 23.04.2013; опубл. 20.04.2014, Бюл. № 11. - 13с.: ил.

53. Пат. 2523960 РФ, МПК8 НОЗМ 1/36. Сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С., Бутырлагин Н.В. - № 2013120247/08; заявл. 30.04.2013; опубл. 27.07.2014, Бюл. № 21. - 11с.: ил.

54. Пат. 2530263 РФ, МПК8 H03F 3/50. Быстродействующий истоковый повторитель напряжения / Прокопенко H.H., Бутырлагин Н.В., Будяков П.С., Пахомов И.В. — № 2013124354/08; заявл. 27.05.13; опубл. 10.10.14, Бюл. №28.-9с.: ил.

В работах, написанных в соавторстве, личный вклад автора состоит в следующем: в [2, 10, 11, 14, 30, 43, 50] выполнен анализ обобщенной структуры усилителей, определены условия введения компенсирующих цепей для расширения диапазона рабочих частот классических каскадов, проведено моделирование, сделаны обобщающие выводы; в [3, 7, 16, 17, 20, 21, 22, 31-37, 39-42] исследована обобщенная структура метода собственной компенсации вредного влияния импедансов на коэффициент усиления, выполнены анализ и моделирование схем; в [4, 12, 14, 15, 18, 23-25, 38, 45] предложено структурное обобщение принципа взаимной компенсации вредного влияния импедансов на коэффициент усиления, проведен анализ схем и выполнено моделирование, сделаны выводы; в [1, 5, 6, 8, 9, 13, 27-29, 44, 47-49, 51, 53, 54] проведено описание алгоритмов работы, разработка принципиальных схем и компьютерное моделирование; в [19, 46] проведено разработка и анализ принципиальных схем смесителей, моделирование их основных параметров.

Соискатель /"^уХ? Будяков П.С.

ИД № 06457 от 19.12.01 г. ПДД№ 10-65175 от 05.11.99 г. Подписано в печать 16.01.2015 г. Формат бумаги 60x84/16. Печ. л. 1,00. Тираж 120 экз. Заказ №12

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