автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка методов схемотехнического проектирования радиационно-стойких инструментальных усилителей для БиМОП АБМК

На правах рукописи

Титов Алексей Евгеньевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННО-СТОШШХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ ДЛЯ

БмМОП АБМК

Специальность: 05.13.05 - «Элементы и устройства вычислительной техники и

систем управления»

15 ЙН8 2015

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических на\ к

Таганрог —2014

005557922

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Южный федеральный университет» (ЮФУ) на кафедре систем автоматического управления

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Крутчинский Сергей Георгиевич, ФГАОУ ВО «ЮФУ»,

профессор кафедры систем автоматического управления (г. Таганрог)

Петросянц Константин Орестович,

доктор технических наук, профессор, Московский институт электроники и математики ФГАОУ ВПО.«НИУ«ВШЭ»,

заведующий кафедрой электроники и наноэлектроники (г. Москва)

Старченко Есгенин Иванович,

кандидат технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «ДГГУ»,

профессор кафедры информационных систем и радиотехники (г. Шахты)

Ведущая организация: Институт проблем проектирования в микроэлектронике

Российской академии наук (ИППМ РАН) (г. Москва)

Защита состоится «20» февраля 2015 г. в 1420 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 научней библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344000, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 21ж и на сайте: http://hub.sfeda.ru/diss/announceraent/de28ece2-4d3d-4d00-bb6f-61bb71e3a6d5/

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 «23» декабря 2014 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.208.21 доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: •

А.В. Боженюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспечение радиационной стойкости и решение проблемы её достоверной оценки — основные задачи, стоящие перед космической отраслью. Уменьшение объемов выпуска радиационно-стойкой электронной компонентной базы (ЭКБ) и, как следствие, применение при проектировании космических аппаратов (КА) коммерческой ЭКБ влечет неоправданный риск.

Развитие систем автоматического управления, измерительной техники и диагностики связано с совершенствованием датчиковой аппаратуры и, следовательно, аналоговых интерфейсов (АН), обеспечивающих измерение и первичное преобразование сигналов от чувствительных элементов (ЧЭ). В основном это совершенствование связано с развитием технологии, что привело к интеграции АИ и ЧЭ внутри микроэлекггронной сисгемы (МЭС), реализующей весь цикл измерения и преобразования. При этом соединения между базовыми сложно-функциональными (СФ) блоками реализуются в кристалле (сисгемы на кристалле -СнК) или на подложке (системы в корпусе — СвК). Однако специфичность ЧЭ и микроэлек-тронньгх электромеханических систем (МЭМС) для КА, равно как и для объектов ядерной энергетики, существенно затрудняет создание интеллектуальных датчиков и телеметрических систем в виде МЭС. Эта утверждение базируется на ряде объективных факторов.

Воздействие суммарной дозы поглощенной радиации D и потока нейтронов F„, как дополнительного фактора космического пространства (КП), для определенных техпроцессов принципиально изменяют схемотехнику СФ блоков МЭС. Так, воздействие указанных дестабилизирующих факторов (ДФ) на базовый узел АИ - инструментальные усилители (ИУ) приводит к значительному ухудшению их качественных показателей. Ужесточение технологических норм и переход на субмикронные технологии для аналоговых СФ блоков, в отличие от цифровой части микросхемы, приводит к ухудшению качественных показателей, а ряд современных технологий оказываются недоступными для отечественных предприятий. Кроме того, существующая и распространенная в конкретной аппаратуре структурная нсоптимальность схемотехнических решений и нерациональность системных архитектур не позволяют увеличить моральный срок базовых и хорошо отработанных полупроводниковых технологий. При этом создание оптимальных методов схемотехнического проектирования, с учетом совокупности указанных ДФ, а также температуры кристаллов позволяет повысить точность измерения физических величин и (или) увеличить допустимую суммарную дозу £>. В этой связи применение мультидифференциальных операционных усилителей (МОУ) увеличивает количество входных каналов обработки сигналов, создает дополнительные возможности совершенствования архитектур г,i общего тракта преобразования и позволяет решить задачу оптимального схемотехнического проектирования.

Как показывает практика и результаты научных исследований ведущих учёных в области аналоговой микросхемотехники (Кругчинского С.Г., Прокопенко H.H., Дворникова О.В.), современную прецизионную аппаратуру, в том числе стойкую к воздействию ДФ, можно создавать и на отечественных микронных технологиях, включая технику базовых матричных кристаллов (БМК), и, в частности, на базе радиационно-сгоикого аналогового биполярно-полевого БМК (АБМК) (ОАО «Интеграл», г. Минск). В этом случае задачи повышения метрологических свойств МЭС, как показано в работе, решаются на схемотехническом уровне.

Таким образом, разработка интегрируемых методов схемотехнического проектирования радиационно-стойких ИУ для АИ на базе широко используемой и апробированной техники АБМК является актуальной научно-технической задачей.

Объектом исследования являются полупроводниковые радиационно-стойкие кристаллы АБМК для реализации сложно-функциональных блоков микроэлектронных СвК, интегрируемых с типовыми чувствительными элементами и МЭМС в датчики и телеметрические системы ракетно-космической техники и объектов ядерной энергетики.

Предмет исследований связан с совершенствованием прикладной теории оптимального синтеза электронных схем и созданием инженерных методов схемотехнического проектирования радиационно-стойких ИУ и аналоговых интерфейсов на их основе, интегрируемых с ЧЭ и МЭМС, изготовленных по любым отраслевым технологиям.

Целью диссертационной работы является разработка прикладной теории оптимальных по совокупности качественных показателей радиационно-стойких инструментальных усилителей при компонентных и технологических ограничениях АБМК.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Провести анализ малосигнальных дифференциальных параметров активных элементов техники биполярно-полевого АБМК под воздействием дестабилизирующих факторов — суммарной дозы поглощенной радиации, потока нейтронов и температуры.

2. Разработать структурные способы увеличения дифференциального коэффициента усиления и уменьшения его погрешности в условиях воздействия ДФ.

3. Определить структурные условия минимизации коэффициента передачи синфазного сигнала при реализуемом дифференциальном коэффициенте усиления.

4. Разработать метод структурного синтеза инструментальных усилителей, обеспечивающий уменьшение напряжения дрейфа нуля и увеличение диапазона рабочих частот при воздействии дестабилизирующих факторов.

5. Создать на базе указанных и интегрируемых принципов комплект принципиальных схем, выполнить их анализ с целью проверки на достоверность полученных результатов.

6. Адаптировать полученные схемотехнические решения и методы на технику радиационно-стойких АБМК с учетом параметрических, структурных и технологических ограничений, накладываемых на их компонентный базис.

7. Разработать и исследовать комплект ИУ с учетом возможности их функционирования при воздействии потока нейтронов, радиационной дозы и температуры.

Научная новизна работы заключается в развитии интегрируемых методов схемотехнического проектирования дифференциальных каскадов (ДК) и прецизионных усилителей, функционирующих в условиях жестких ДФ, создании легко алгоритмизируемой процедуры структурного синтеза электронных схем на базе МОУ.

Практическая значимость работы состоит в разработке частных методик и рекомендаций проектирования низкочувствительных схем и устройств в ограниченном компонентном базисе, разработке для техники БиМОП АБМК набора принципиальных схем радиационно-стойких ИУ и АИ, их ЭРЮЕ-моделей, а также обосновании целесообразности разработки базового аналогового структурного кристалла (БАСК) с макрокомпонентом в виде МОУ.

Основные положения, выносимые на защиту:

— метод собственной компенсации влияния хштосигнальных параметров активных компонентов на основные качественные показатели динамических нагрузок, отличающихся от известных структурной общностью и низкой параметрической чувствительностью;

— метод собственной компенсации влияния малосигнальных параметров активных компонентов в дифференциальных каскадах на предельный коэффициент передачи синфазного напряжения, структурно дополняющий принцип следящего питания и повышающий эффективность использования динамических нагрузок, а также позволяющий реализовывать как симметричные, так и несимметричные каскады с высоким ослаблением синфазного сигнала;

— метод структурного синтеза инструментальных усилителей с МОУ, позволяющий на базе сформулированных достаточных и единственных условий создавать принципиальные схемы с взаимной компенсацией влияния ЭДС смещения на напряжение дрейфа нуля и собственной компенсацией влияния частоты единичного усиленна на диапазон рабочих частот;

— частные методики и рекомендации по схемотехническому проектированию параметрически низкочувствительных устройств в ограниченном компонентном базисе на основе предложенных и интегрируемых методов собственной и взаимной компенсации;

— набор радиационно-стойких параметрически низкочувствительных инструментальных усилителей и аналоговых интерфейсов для БиМОП АБМК, обеспечивающих высокие метрологические свойства интеллектуальных датчиков и телеметрических средств и позволяющий существенно снизить требования к защитным экранам КА, а также их SPICE-модели, упрощающие повторное и системное проектирование.

Методы исследования основываются на использовании классических методов теории цепей и методов анализа и синтеза линейных электронных схем, в частности, структурного сшпеза д.т.н., проф. Крутчинского С.Г. Основы принципов собственной и взаимной компенсаций и их применение описано в трудах проф. Крутчинского С.Г., вопросы их применения в аналоговых СФ блоках рассматривались в исследованиях научной школы д.т.н., проф. Прокопенко H.H. (ДГТУ), а также зарубежных специалистов — д.т.н. Дворникова О.В. (ОАО «МНИЛИ», Респ. Беларусь). Преемственность использованных в диссертации методов и подходов подтверждена в публикациях [1] - [4], [17] - [19], [30], [31]. Исследования выполнены с помощью среды математического моделирования MathCad и схемотехнической САПР PSpice. Принципиальные схемы моделировались на базе разработанных ОАО «МНИПИ» библиотек и адекватных моделей активных и пассивных элементов радиационно-стойкого АБМК с учетом воздействия ДФ КП. Адекватность моделей АБМК подтверждается накопленным практическим опытом, в том числе при создании специализированных микросхем для аппаратуры диагностики и управления Большого Ад-ронного Коллайдера и при выполнении ряда НИР, в том числе с участием автора.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов, сформулированных в диссертации, подтверждается результатами математического анализа, включая анализ набора практических схем, логическими выводами, компьютерным моделированием, экспериментальными исследованиями опытных образцов, актами внедрения, публикациями, патентами, апробацией работы на международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях и семинарах, научно-технических выставках шшовационных работ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при выполнении следующих научно-исследовательских работ:

• проект №2.1.2/9532 (2.1.2/1127) «Теоретические основы проектирования нелинейных управляемых СФ-блоков для СВЧ систем связи и телекоммуникаций нового поколения», 2009-2011 гг.;

• проект №2.1.2/9537 (2.1.2/7267) «Теоретические проблемы обеспечения радиационной стойкости аналоговых интегральных микросхем», 2009-2011 гг.:

» проект № 14.В37.21.0781 «Разработка архитектурных, технологических и схемотехнических основ проектирования специализированных микросхем для обработки сигналов фотоприемников нового поколения и мостовых резистивных датчиков», 2009-2013 гг.;

• проект № 8.374.2014/К «Разработка и исследование нового поколения архитектурных, схемотехнических и топологических методов расширения диапазона рабочих частот аналоговых микросхем на основе перспективных технологических процессов и их практические приложения», 2014-201б гг.;

• проект № 2477 «Теоретические основы проектирования нового поколения радиаци-онно-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.

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе на кафедре систем автоматического управления Института радиотехнических систем и управления Южного федерального университета, внедрены на предприятии ОАО «МНИПИ» (г. Минск) при разработке экспериментальных образцов ИУ. Предложенный базовый узел указанных ИУ - МОУ использован в качестве СФ блока в радиационно-стойком структурном кристалле, разрабатываемом в рамках программы Союзного государства «Разработка космических и наземных средств обеспечения потребителей России и Беларуси информацией дистанционного зондирования Земли» («Мониторинг-СГ»),

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на ряде научно-технических конференций и семинаров, в том числе Всероссийского: конференции «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем» (г. Москва, ИППМ РАН), 2010 г., 2012 г., 2014 г.. конференция «Микроэлектроника и информатика» (г. Зеленоград, МИЭТ), 2010 г.; международного: конференции IEEE International Conference on Signal and Electronic System - ICSES'10 (Gliwice, Poland), 2010 г., IEEE East-West Design .and Test Symposium - EWDTS'10 (St Petersburg, Russia), 2010 г., EWDTS'13 (Rostov-on-Don, Russia), 2013 г., ежегодные международные научно-практические семинары «Проблемы аналоговой микросхемотехники» (г. Шахты, ЮРГУЭС-ИСОиП (ДГТУ)), 2010-2013 гг.; региональных уровней. Получено три диплома и две грамоты.

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 34-х печатных работах, из них 3 патента РФ и 31 статья, среди которых 16 в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ и 3 в журналах, входящих в реферативную базу SCOPUS, общий объем печатных работ 27,4 печатных листов (из них 19,8 п.л. - статьи (личный вклад автора 10,8 п.л.) и 7,6 п.л. - патенты (2 п.л.)).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 141 наименование и 5 приложений.

Основной текст работы изложен на 183 страницах машинописного текста, поясняется 83 рисунками и 9 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе рассматриваются основные ДФ КП и их влияние на компоненты ра-диационно-стойкой техники АБМК [29]. Сформулированы основные требования по стойкости к разрабатываемым СФ-блокам для увеличения длительности их жизненного цикла или уменьшения толщины защиты КА. При этом число возможных схемотехнических решений по увеличению качественных показателей проектируемых радиационно-стойких ИУ сужается из-за структурных и компонентных ограничений техники АБМК, а также значительных изменений малосигнальных параметров активных компонентов, например, р-п-р транзисторов, что предопределяет их использование только во вспомогательных узлах схемы с использованием специальных схемотехнических решений, например, в динамических нагрузках (ДН). Показано, что повышение качественных показателей ИУ требует применения относительно нового класса активных элементов - мультидифференциальных ОУ [1] с использованием специальных схемотехнических решений, защищенных патентом РФ [33]. Использование МОУ, отличающихся от традиционных ОУ наличием дополнительных пар входов, позволяет удовлетворить сформулированным в работе требованиям, связанным с устранением значительных для радиациошю-стойких АИ недостатков широко применяемых «классических» структур ИУ, связанных с соединением нескольких функциональных блоков (ОУ) и набора прецизионных резисторов [3] - [6], [20], [23] - [25].

Во второй главе предложен метод собственной компенсации влияния малосигнальных параметров активных элементов в ДН, связанный с введением компенсирующей изменение выходной проводимости Ии транзистора в схемах с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ) обратной связи [7]. В первом случае это требует введения в структуру ДН дополнительного усилителя тока (рисунок 1), а во втором - инвертирующего усилителя напряжения (рисунок 2) во входной цепи транзистора УТ1.

Анализ структур показал, что в этом случае происходит уменьшение влияния Иг1 в схемах с ОБ и ОЭ на передаточные функции схем и минимизация соответствующих

Рисунок 1 — Структура каскада с собственной компенсацией кг1о6

Рисунок 2 — Эквивалент цепи собственной компенсации 1ц2т

параметрических чувствительиостей коэффициента передачи каскада

5е - '^Ко.0-Кп)(гэ+г6)/а _ _ + /■„„/?,)

где г3 - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, гб — объемное сопротивление области базы, а- статический коэффициент передачи эмиттерного тока, К„ -коэффициент передачи введенного усилителя тока или напряжения, Я, - сопротивление цепи эмиттера УТ1, Унэ -эквивалентная проводимость нагрузки, Яп = (1//г22со)||Я,. Детальны

и анализ конфигураций ДН на базе компонентов АБМК показал, что введение рассмотренных цепей компенсации увеличивает предельно достижимое выходное сопротивление ДН Ялых, определяющее коэффициент усиления балансного каскада

Кио = • |! (1/И22с,) = а • /?_/[(/<„„.; + Я3 )• (1 + • )], (2)

где , -эквивалентная крутизна, входное сопротивление входного транзистора каскада.

Показано, что дальнейшее увеличение связано с повышением Я3 УГ1 (рисунки 1 и 2) или уменьшением его сопротивления базы. В этой связи наиболее предпочтительной является ДН с дополнительным повторителем напряжения (ПН) на п-р-п транзисторах (рисунок 3), которая характеризуется более высоким Я,„, и позволяет увеличить качественные показатели всего каскада

Рисунок 3 - Каскад с ДН и дополни- под воздсйствием Дф> что подтверждается ре-тсльным ПН на п-р-п транзисторах зультатами численного (МаШСаё) и схемотехнического (РБрке, таблица 1) моделирований.

Таблица 1 — Результаты схемотехнического моделирования ДН в среде РЗрхе

О, Мрад Т,°С К„,дБ Д.,.. МГц К„,дБ /„ „, МГц /(77 , мкА Р^,,, икВт

Г,, н/см" /,Т1.мкА />.„_ , икВт

— +21 61 0,12 -39 2,7 24.45 415

— 24.15 789

0,3 -40 54 0,28 -33 3,2 25,59 372

5 10" 23,48 741

0,3 +85 54 0,23 -36 2,7 22,61 434

5 10" 21,03 819

1 -40 58 0,20 -23 . 46 23,25 379

5 10" 21,44 748

1 +85 56 0,19 -34 2.8 25,82 427

510" 23,88 825

Примечание: А'„ - дифференциальный коэффициент усиления каскада, /.„ л - гранична» частота К^, К „ ~ коэффициент передачи синфазного сигнала, /„_„ - граничная частота Ка. /1т, - ток коллектора ,-го транзистора, н Ртяя_ ~ потребляемая мощность по положительной и отрицательной шине питания, соответственно.

Таким образом, как показано в работе, ДН с дополнительным ПН на п-р-п транзисторах (рисунок 3), в отличие от более простых и менее стабильных нагрузок (например, ДН Уилсона), оставляет практически неизменными качественные показатели каскада при любых вариантах воздействий ДФ, а при адекватной настройке источников тока - и

при любых рабочих режимах. При этом увеличение энергопотребления позволяет повысить либо предельную дозу D, либо качественные показатели каскада.

Как показывают результаты моделирования в Cadence Virtuoso, полученные теоретические результаты могут быть реализованы и в КМОП базисе [11], [30], [31].

В третьей главе предложен метод собственной компенсации влияния малосигнальных параметров активных элементов на коэффициент передачи синфазного сигнала в ДК. Исследована обобщенная структура (ОС), поглощающая любые электронные устройства, построенные как на нолевых, так и на биполярных транзисторах [2], что позволило определить общие соотношения для коэффициентов передачи синфазного и дифференциального А',, сигналов балансного каскада (рисунок 4)

к;ц-кп +кп) г ,

(3)

(4)

где j - 2, 1 - номера транзисторов, /' = 1,2- номера плеч (каналов).

fTT"-

R»i

Рисунок 4 - Структура ДК с компенсирующими Ua обратными связями

Рисунок 5 — Структура симметричного ДК с ДН и обратными связями

В случае реализации равенств -Ь* = -Ь'п = у, и -Ь*2 = -Ь* = у2 ив соответствии с (3) - (4) происходит уменьшение Кся при сохранении неизменным Кд . При использовании биполярных транзисторов минимально допустимое (реализуемое) значение КС11 в реальных схемах ограничивается влиянием выходной проводимости транзистора /г22

1 + (5)

Аналогично выходной емкостью активного элемента ограничивается и диапазон рабочих частот для £/.„ [21]. Соотношение (5) определяет предельное значение Кси , которое можно получить введением указанных обратных связей, при этом можно использовать цепи собственной компенсации, рассмотренные в главе 2.

В работе показано, что в случае использования симметричных ДК с динамическими нагрузками обратные связи необходимо вводить непосредственно в структуре ДН (рисунок 5), что позволяет избежать изменения возвратных разностей характеристического полинома каскада [28]. Таким образом, как и в предыдущем варианте, организуется инверсная тождественная передача выходных сигналов каскада на входы основных активных элемен-

тов (здесь 5, и ,S4, рисунок 5) [27]. В этом случае соотношения (3)- (4) сохраняются. При этом предельные значения К0 ограничиваются влиянием ДН на сопротивление нагрузки . Показано, что для увеличения этого показателя в качесгве активных элементов 5, и 5, можно использовать каскады с дополнительными контурами компенсирующих обратных связей (глава 2). Для минимизации неидентичности технологической погрешности 5, и S2 необходимо использовать дополнительные согласованные пары транзисторов.

Полученные теоретические результаты подтверждаются результатами моделирования как на адекватных моделях техники АБМК в среде PSpice, так и в КМОП базисе в Cadence Virtuoso [17] — [19]. В рамках технологии АБМК полученные теоретические результаты позволяют увеличить предельно достижимый коэффициент ослабления синфазного сигнала Коая< в симметричных каскадах с ДН. На рисунке 6 приведена одна из

предложенных в работе схем симметричного ДК, содержащая компенсирующий контур (глава 2) в источнике тока. В этом случае интеграция этого контура обратной связи с предложенной цепью компенсации К н в структуре ДН на транзисторах VT9 и VT10

позволяет увеличить К^ до 134 дБ (рисунок 7).

Рисунок б - Симметричный ДК на базе Рисунок 7 - Интеграция принципов компонентов АБМК компенсации в симметричном ДК

Таким образом, как показано в работе, интеграция предложенных принципов компенсации структурно дополняет принцип следящего питания и позволяет проектировать симметричные и несимметричные ДК с высокими качественными показателями, а также МОУ, в том числе и с учетом ограничений техники АБМК. В этом случае действие вводимых цепей компенсации Кщ распространяется на любое количество параллельно работающих на общую ДН каналов преобразования [22]. При этом применение рассмотренных обратных связей без увеличения напряжения источников питания связано с использованием симметричной структуры МОУ [15]. В этом случае наблюдается взаимная компенсация ЭДС смещения как на выходах отдельных каскадов, так и на выходе МОУ

У а = :

Е,-Ег

(6)

12 12

а также увеличение усиления общего контура отрицательной обратной связи. Это позволяет, в отличие от несимметричной структуры МОУ [16], избежать применения режимных цепей на базе дополнительных активных элементов.

В работе предложена схемотехника симметричного МОУ на базе компонентов АБМК с учетом накладываемых ограничений. В конфигурациях симметричных ДК интегрированы предложенные в главах 2 и 3 цепи обратных связей, что подтверждает их непротиворечивость. Результаты моделирования подтверждают сделанные выводы.

В четвёртой главе для дальнейшей минимизации напряжения дрейфа нуля и увеличения К предложен метод структурного синтеза ИУ с МОУ [14]. Проведено детальное изучение свойств ОС электронных устройств на базе МОУ (рисунок 8).

Рисунок 8 - ОС на базе МОУ

Рисунок 9 - Сигнальный граф ОС

(7)

Данная ОС описывается матрично-векторной системой уравнений, физический смысл компонент которой поясняется векторным сигнальным графом (рисунок 9)

х~ = А~л0 + В7У, = А'2х0 + У,

х^ = А*.т0+в'у, х; =А;*0

у=к+{к к+{к- к+{к*

у0 = ТУ, , = Щ

Сигнальный граф показывает, что ОС обладает свойством структурной полноты, поэтому любое физически реализуемое устройство на базе двухканальных МОУ может быть получено посредством усечения локальных передач пассивной подсхемы.

Показано, что из выходных координат ОС с учетом (7) определяются дифференциальный коэффициент усиления и передаточная функция устройства

КЛ=ТВ"'А, (8)

ТВ 'А,

где в = вг-в:+{*„/*„}• (в;-в;), а = {*„/*„]*,.

Приращение передаточной функции вызванное влиянием частоты единичного усиления МОУ на диапазон рабочих частот и влиянием статического коэффициента усиления /-го МОУ на дифференциальный коэффициент усиления, определятся следующим образом

"■п-т&'Ь

1 11.1'.

где Я, = 2я/ь - площадь усиления / -го МОУ, а локальные передаточные функции определяются соотношениями

Я, = ТВ"Ч, Г, = у(В-'А , Г„ = \',В"'и,, (12)

где и, = [о ... 1 ... о] г, V,. = [о ... 1 ... 0] г.

Приведенные локальные передаточные функции имеют глубокий физический смысл. Как следует из структуры векторов и,, и V,, которые имеют только одну единицу на /-ой позиции, локальная передаточная функция /■"„ реализуется на выходе /-го МОУ при использовании источника входного сигнала на неинвертирующем входе первого канала этого активного элемента. При аналогичном подключении источника на выходе схемы определяется локальная функция Н1. Локальная функция ^ реализуется на выходе /-го МОУ при использовании источника сигнала на входе схемы. Эти функции достаточно строго определяют вклад активных элементов (МОУ) в основные качественные показатели устройств.

В первую очередь |Я,| определяет нижний уровень динамического диапазона схемы

где С,Дш), С2((су) — выходная и приведенная к неинвертирующим входам пер-

вого и второго каналов / -го МОУ спектральные плотности шума активных элементов.

Численное значение этой функции на постоянном токе определяет вклад ЭДС смещения конкретного МОУ в дрейф нуля схемы

Л* = ^u+(KjKu)-ev), (14)

i . i

где eu, еп — ЭДС смещения первого и второго канала /-го МОУ.

Из (7) следует вектор, определяющий напряжение дрейфа нуля на выходе каждого МОУ Y4.=b'<,J=[fe}-B1-fc,M„}B2r(E1+EJ), (15)

где векторы ЭДС смещения нуля активных элементов следуют из соотношений

Е, = [еи el2... еи... eL,f, Е2 е*-e2J. (16)

Соотношение (14) показывает, что теоретически возможна взаимная компенсация влияния ЭДС смещения нуля как отдельных МОУ, так и их каналов. Для этого необходимо чередование знаков в последовательности локальных коэффициентов усиления Я,. При этом в общей процедуре проектирования необходимо создание таких параметриче-

ских степеней свободы, которые обеспечивают минимизацию ряда (14) при сохранении иных качественных показателей и, в первую очередь, требуемого значения дифференциального коэффициента усиления и коэффициента передачи синфазного напряжения

Ко, =т(к„(), (^ЙкЛ-в, -К/к„}-в2]-' (а,аг(17)

который, в основном, определяется локальными коэффициентами ослабления этого сигнала А,.

Таким образом, повышение качественных показателей ИУ связано с минимизацией Н1, при этом уменьшение Ри также увеличивает и диапазон рабочих частот. Для минимизации этих локальных функций и приращений передаточной функции (10), дифференциального коэффициента усиления (11), при фиксированных функциях Кд и /Г идеализированной схемы, необходимо в структуре устройства использовать дополнительную компенсирующую обратную связь, связывающую дифференциальный вход /-го активного элемента с дополнительным входом схемы (рисунок 10).

Таким образом, введение вектора \У обеспечивает изменение только локальных функций Я, и Г„, сохраняя при этом неизменными Кд и ^ . Как показано в работе, такая обратная связь является достаточной и единственной.

Реализация полученных теоретических принципов для класса ИУ на двух МОУ [ 12] представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 - Собственная компенсация влияния параметров МОУ 1 в ИУ Здесь для минимизации напряжения дрейфа нуля при сохранении неизменным Кд на выходе МОУ 1, являющегося и выходом всего ИУ,

С

где ДЯ, =ТВ"ЧУ, \У=[о... га*... о]г, га* =га£ -га*.

Рисунок 10 — Векторный сигнальный граф ОС с собственной компенсацией

)\„Р =^"{еп+е21К2,/К11)-~"{е 12 + е71К22/К12),

Р.

(19)

дк

Ки = рГ

К»

Кп

(20)

выполнены следующие структурные условия для векторов и матриц системы (7) Ьп =0, а, = 1, а2 = — 1,

а;=[1 0]г-[0 1]т, э,=(1-р,),

(21)

1.0к 10к ЮОк Ргечиепсу, Н/.

1.0М ЮМ 100М

Рисунок 12 —Дифференциальный коэффициент усиления Кд

в этом случае происходит и минимизация передачи синфазного напряжения

=

(22)

(?, " ки " к,2 ■

При этом согласно принципу собственной компенсации влияния частоты единичного усиления и статического коэффициента передачи МОУ, показанному на векторном сигнальном графе (рисунок ) 0), введение компенсирующей обратной связи (реализация вектора \У ) осуществляется соединением инвертирующего входа первого канала МОУ 1 с неинвертирующим входом первого канала МОУ2 посредством резистивного четырехполюсника, что обеспечивает расширение диапазона рабочих частот ИУ (рисунок 12). Тогда для сохранения полученных условий взаимной компенсации (19) и (22), как показано в работе, необходимо в рассматриваемую цепь обратной связи ввести разделительный конденсатор (рисунок 11). Теоретические результаты подтверждаются результатами моделирования ИУ (рисунок II) на двух симметричных МОУ (глава 3) в среде РЭрюе с имитацией воздействия ДФ (таблица 2).

Таблица 2 - Параметры ИУ на двух симметричных МОУ (К0 =20 дБ)

~........— параметр воздействие --- К.. дБ 1.т л. МГц дБ кГц С*. мкВ V , В/мкс /„, МКС В мВ В

нормальные условия Т = +27°С 20,002 1,54 -120 226 6,4 +7,1 1,2 -5 -240.3 -2,383

-9.6 1,0 +2 +203,4 +2,029

Г, =5 10"н/см- 20,004 1,54 -120 186 9,7 +7,1 1,2 -5 -240,3 -2,381

-9,3 1,2 +1,85 +200,0 + 1,999

О = 300 храд 20,003 1,54 -120 211 7,8 +7,1 1,2 -5 -240,3 -2,385

-9,3 1,2 +2 +203,4 +2,029

О = 1 Мрад 20,005 1,56 -120 177 11,5 +7,0 1,3 -5 -240,3 -2,377

-9,2 1,3 +2 +203,4 +2,026

Г =-40°С 20,007 1,62 -120 180 9,4 +7,0 1,2 -5 -226,9 -2,245

-9,5 1,1 +2,1 +202,5 +2,026

Г = +85°С 19,998 1,46 -120 221 5,4 +7,1 1,2 -5 -240,3 -2,392

-9,4 1.1 +1,75 + 160,5 + 1,603

Р. = 5 Ю13 и/си2, О = 1 Мрад, Г = -40°С 20,006 1,65 -111 147 26,9 +6,8 1,2 -5 -240,3 -2,334

-9,1 1,4 +2,15 +208,4 +2,079

Г, = 5'1013 н/см2, О = 1 Мрад, Г = +85°С 20,001 1,51 -120 156 13,0 +7,0 1,2 -5 -240,3 -2,379

-9,3 1,1 + 1,65 + 162,2 + 1,612

Примечание: V - скорости нарастания выходного сигнала по положительному (+) и отрицательному (-) фроотам, '„ ~ время переходного процесса, У„_„ - входные граничные напряжения при подаче на вход усилителя синфазного сигнала, £/" „ и С/"_,„х - входные и выходные граничные напряжения при подаче на вход усилителя дифференциального сигнала, напряжения шины питания Еп = ±5 В, токи потребления 1П = ±14 мА.

В пятой главе приведены результаты разработки на базе интегрируемых принципов собственной и взаимной компенсации как на компонентном, так и на функциональном уровнях набора из шести завершенных устройств (СФ блоков) на базе МОУ с высокими качественными показателями в условиях раздельного и комплексного воздействия ДФ, в том числе:

■ ИУ на базе несимметричного МОУ (табл. 3) с Кд = 20 дБ (имитация ДФ: £> до 0,5 Мрад, ^ до 5 10" н/см2, Гот минус 40°С до плюс 85°С);

Таблица 3 — ИУ на базе несимметричного МОУ

5А'„, /„_„• VI . V,

% МГц дБ кГц ыкВ В мВ иВ в В В/икс МКС

< от 2,4 -106 7,9 -340 -2,5 -300 -160 +3 -1,6 +60 0,49

0,05 до 3,1 -147 0,1 +330 +5 +350 +300 -3,5 +3 -56 0,56

Примечание: £„ =±5 В, /„ =±15 мА

■ ИУ на базе трех несимметричных МОУ [9], [10] (табл. 4) с К„ =60 дБ (О до 0,5 Мрад, до 510" н/см2, Т от минус'40°С до плюс 85°С);

Таблица 4 — ИУ на базе трех несимметричных МОУ

% кГц дБ кГц икВ В и; „, мВ чВ В (/* , В V , В/икс /„, МКС

5 0,1 от 43 -140 1,4 -287 -2,5 -3 -1 +2,96 -1 +0,45 15

до 63 2.6 +163 +5 +1,5 +3 -1,5 +2,95 -0,7 14

Примечание: - ±5 В, 1 я = ±45 мА

■ ИУ на базе двух симметричных МОУ с К„ = 20 дБ (см. глава 4);

■ ИУ и аналоговый интерфейс [13] на базе парафазного МОУ [8] и сумматора с К0 = 60 дБ, результаты моделирования которых согласуются с вариантом ИУ на трех МОУ, но характеризующиеся меньшим энергопотреблением за счет уменьшения количества используемых компонентов ЛБМК: £„ = ±5 В, /„ = ±35 мА. При этом проектирование ограничителей спектра для АИ может осуществляться с применением МОУ [26].

Полученные качественные показатели усилителей не уступают их не радиацион-но-стойким аналогам, а выдерживаемый уровень ДФ соответствует требованиям, предъявляемым к этому классу ИС. Это позволяет или увеличить моральный срок базовых космических технологий, либо уменьшить толщину защиты экрана КА.

Патентная чистота представленных схемотехнических решений позволила оформить три патента РФ [32] — [34]. В рамках выполнения программы «Мониторинг-СГ» на базе радиационно-стойкой техники АБМК выпущены опытные образцы ИУ на одном и трех несимметричных МОУ, результаты лабораторных испытаний показали, что ИУ характеризуются прогнозируемыми качественными показателями, что подтверждается актом внедрения. Сформулированы рекомендации по применению ИУ и АИ, функционирующих в условиях воздействия ДФ, и созданы их Эрке-модели, позволяющие осуществлять моделирование в рамках используемой среды. Создание этих устройств показало, что предложенные в работе методы собственной компенсации влияния малосигнальных параметров активных элементов в ДН на К6 и в ДК на КС1,, а также метод

структурного синтеза ИУ с МОУ интегрируются в предложенных схемах, поэтому их совокупность обеспечивает оптимальность рассмотренных схемотехнических решений.

В заключении обобщаются полученные в диссертации результаты.

В приложениях представлены компонентные, структурные и параметрические особенности техники АБМК; результаты исследования воздействия ДФ на малосигнальные параметры активных компонентов АБМК; результаты моделирования различных структур ДН, МОУ и ИУ; приведены Зрше-модели набора МОУ и ИУ; представлены акты, подтверждающие внедрение и использование результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Анализ принципов построения инструментальных усилителей для аналоговых интерфейсов показал, что использование «классической» структуры ИУ в радиационно-стойких АИ не позволяет получить высокие качественные показатели конечного устройства в условиях воздействия ДФ и требует применения относительно нового класса активных элементов — МОУ.

2. Детальное исследование малосигнальных дифференциальных параметров активных компонентов на базе адекватных моделей техники .АБМК с имитацией воздействия ДФ позволило заключить, что наибольшей стойкостью обладают полевые РАБ^е! транзисторы и биполярные 2вС п-р-п транзисторы, а использование биполярных РЫР№е1 р-п-р транзисторов возможно только во вспомогательных узлах схемы.

3. Предложен схемотехнический метод увеличения дифференциального коэффициента передачи усилительных каскадов, связанный с использованием дополнительных компенсирующих обратных связей, что позволяет повысить предельно достижимый дифференциальный коэффициент усиления ИУ и уменьшает его погрешность в условиях воздействия ионизирующего излучения и температуры.

4. Предложен схемотехнический метод минимизации коэффициента передачи синфазного сигнала в симметричных и несимметричных дифференциальных каскадах МОУ, структурно дополняющий принцип следящего питания.

5. Показаны дополнительные преимущества использования симметричной структуры МОУ, обладающей свойством взаимной компенсации ЭДС смещения нуля, при более низкой чувствительности к коэффициенту передачи синфазного сигнала.

6. Разработан метод структурного синтеза ИУ с МОУ, обеспечивающий взаимную компенсацию ЭДС смещения нуля и коэффициента передачи синфазного сигнала, а также собственную компенсацию влияния частоты единичного усиления и статического коэффициента передачи МОУ. Показано, что данный метод легко алгоритмизируется.

7. Предложена схемотехника ИУ и АИ, адаптированных к радиационно-стойкой технике АБМК (ОАО «Интеграл», г. Минск) и сформулированы рекомендации по их применению, созданы их 8р1се-модели. Совокупность предложенных схемотехнических решений дает широкие возможности для производства конкурентоспособных аналоговых микросхем, и позволяет решить проблему импоргозамещения для данного класса ИС (ИМС) с использованием широко распространенной и относительно недорогой микронной технологии.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК

[1] Крутчинекий, С.Г. Структурный синтез инструментальных усилителей на базе МОУ [Текст] / С.Г. Крутчинекий, А.Е. Титов // Известия ЮФУ. - Таганрог : Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. -№ 5 (94).-С. 72-80.-ISSN 1999-9429.

[2] Крутчинекий, С.Г. Входные каскады дифференциальных и мультидифференци-альных операционных усилителей с высоким ослаблением синфазного напряжения [Текст] / С.Г. Крутчинекий, А.Е. Титов, М.С. Цыбин // Проблемы разработки перспективных микро- и нано-элегаронных схем: Сборник трудов. - М.: ИППМ РАН, 2010. - С. 537-542. - ISSN 2078-7707.

[3] Крзтчинский, С.Г. Мультидифференциальный ОУ в режиме инструментального усилителя [Текст] / С.Г. Крутчинекий, А.Е. Титов // Научно-технические ведомости СПбГПУ.-СПб : СПбГПУ, 2010. -№ 3 (101). - С. 200-203. - ISSN 1994-2354.

[4] Крутчинекий, С.Г. Прецизионные инструментальные усилители [Текст] / С.Г. Крутчинекий, А.Е. Титов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектрон-ных схем : Сборник трудов. - М.: ИППМ РАН, 2010. - С. 533-536. - ISSN 2078-7707.

[5] Титов, А.Е. Двухканальные прецизионные инструментальные усилители для радиационно-стойких систем на кристалле [Текст] / А.Е. Титов // Известия ЮФУ. -Таганрог : Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. - № i (Ю2). - С. 64-70. - ISSN 1999-9429.

[6] Титов, А.Е. Двухканальный инструментальный усилитель с минимальным дрейфом нуля [Текст] / А.Е. Титов // Известия ЮФУ. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. —№ 2 (115). С. 73-78.-ISSN 1999-9429.

[7] Крутчинекий, С.Г. Особенности схемотехнического проектирования радиационно-стойких ИС на АБМК [Текст] / С.Г. Крутчинекий, А.Е. Титов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных схем : Сборник трудов. - М. : ИППМ РАН, 2012. - С. 274-279. - ISSN 2078-7707.

[8] Крутчинекий, С.Г. Радиационно-стойкий инструментальный усилитель на базе парафазного мультидифференциального ОУ [Текст] / С.Г. Крутчинекий, А.Е. Титов, В.А. Радченко // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - СПб. : СПбГПУ, 2012. -Ла 2 (145) - С. 151—154.-ISSN 1994-2354.

[9] Титов, А.Е. Радиационно-стойкие инструмиггальные усилители на АБМК [Текст] / А.Е. Титов, О.В. Дворников // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных схем - 2012 : Сборник трудов. - М.: ИППМ РАН, 2012. С. 284-287. - ISSN 2078-7707.

[10] Титов, А.Е. Радиационно-стойкий двухканальный инструментальный усилитель на базе МОУ [Текст] / А.Е. Титов / Известия ЮФУ. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2012.-№ 2 (127). С. 82-87. - ISSN 1999-9429.

[11] Титов, А.Е. Цепи собственной и взаимной компенсации в симметричных каскадах КМОП операционных усилителей [Электронный ресурс] / А.Е. Титов, Г.А. Свизев, А.Г. Юдин, H.H. Прокопенко // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». - 2012. - №3. - Режим доступа: http:/Avww.ivdon.ru/magazine/archive/n3v2012/1041. свободный. - ISSN 2073-8633.

[12] Крутчинекий, С.Г. Прецизионные аналоговые интерфейсы на базе двух мульти-дифференциальных операционных усилителей [Текст] / С.Г. Крутчинекий, А.Е. Титов [и др.] //.

Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона» СКНЦ ВШ ЮФУ. — 2013.—№ 3. Режим доступа: http^/ivdoaru/magazine/archive/n3v2013/1802. свободный. — ISSN 2073-8633.

[13] Титов, А.Е. Применение прецизионных аналоговых интерфейсов в задачах экстремальной робототехники [Текст] / А.Е. Титов, И.О. Шаповалов. // Известия ЮФУ. - Таганрог : Изд-во ЮФУ, 2013. - № 2 (139). - С. 82-88. - ISSN 1999-9429.

[14] Крутчинский, С.Г. Оптимизация структур инструментальных усилителей с мультидифференциальными операционными усилителями [Текст] / С.Г. Крутчинский, А.Е. Титов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем — 2014 : Сборник трудов. - М.: ИППМ РАН, 2014. -Часть III. - С. 9-14. - ISSN 2078-7707.

[15] Крутчинский, С.Г. Особенность схемотехники радиационно-стойких усилителей на базе БиМОП АБМК [Текст] / С.Г. Крутчинский, А.Е. Титов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - 2014 : Сборник трудов. -М.: ИППМ РАН, 2014. - Часть III. - С. 105-110. - ISSN 2078-7707.

[16] Титов, А.Е. Проектирование симметричных усилителей с минимальным напряжением дрейфа нуля [Текст] / А.Е. Титов // Известия ЮФУ. - Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2014,-Xs 5 (154).-С. 92-99.-ISSN 1999-9429.

Публикации в изданиях, входящих в реферативную базу SCOPUS

[17] Krutchinsky, S.G. Common-mode signal minimizalion in differential stage [Text] / s.G. Krutchinsky, A.E. Titov, M.S. Tsibin // Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium. - Russia, St. Petersburg. - September, 2010. - P. 222-226. - ISBN 978-1-4244-9555-9.

[18] Krutchinsky, S.G. Structural optimization of differential stage operational amplifiers [Text] / S.G. Krutchinsky, A.E. Titov, M.S. Tsibin II International Conference on Signal and Electronic System. - Poland: Institute of Electronics, Silesian University, 2010. — P. 205208. - ISBN 978-1-4244-5307-8.

[19] Krutchinsky, S.G. Improvement of Common-Mode Rejection Ratio in Symmetrical Differential Stages with Dynamic Load [Text] / S.G. Krutchinsky, A.E. Titov, G.A. Svizev // Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium. — Russia, Rostov-on-Don. - 2013. - P. 247-250.-ISBN 978-1-4799-2095-2.

Публикации в других изданиях

[20] Титов, А.Е. Инструментальные усилители с глубоким ослаблением синфазного напряжения [Текст] / А.Е. Титов / Сборник трудов МНПС «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». - Шахты : ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2009. - 4.1. — С. 3-7.-ISBN 978-5-93834-522-5.

[21] Цыбин, М.С. Входные дифференциальные каскады с расширенным диапазоном рабочих частот [Текст] / М.С. Цыбин, А.Е. Титов // Сборник трудов МНПС «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». — Шахты : ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2010.-4.2. - С. 78-94.-ISBN 978-5-93834-522-5.

[22] Цыбин, М.С. Входные каскады мультидифференциальных операционных усилителей [Текст] / М.С. Цыбин, А.Е. Титов // Сборник трудов МНПС «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». — Шахты : ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2010. — 4.2. - С. 58-78. - ISBN 978-5-93834-522-5.

[23] Титов, А.Е. Радиационно-стойкие инструментальные усилители для MEMS мостового типа [Текст] / А.Е. Титов // Сборник трудов МНПС «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». - Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011.-С. 79-81. -ISBN 978-5-93834-696-3.

[24] Титов, А.Е. Радиационно-сгойкий инструментальный усилитель [Текст] /' А.Е. Титов // Материалы Всероссийской научной конференции «Информационные технологии, системный анализ и управление».-Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. - Т. 1. - С. 95-38.

[25] Титов, А.Е. Радиационно-стойкий инструментальный усилитель [Текст] / А.Е. Титов // Сборник конкурсных НИР в области стратегического партнерства вузов и предприятий радиоэлектронного комплекса. - СПб. : ЛЭТИ, СПбАПР, 2011. - С. 327-332.

[26] Титов, А.Е. Ограничители спектра аналоговых интерфейсов [Текст] / А.Е. Титов, Г.А. Свизев // Сборник трудов МНПС «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники» -Шахты : ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2012. -С. 93-96.-ISBN 978-5-93834-801-1.

[27] Крутчинский, С.Г. Входные каскады дифференциальных и мультидиффе-ренциальных операционных усилителей с высоким ослаблением синфазного напряжения [Текст] / С.Г. Крутчинский, А.Е. Титов, М.С. Цыбин // Сборник трудов МНПС «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». - Шахты : ИСОиП ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2013. - 4.1. - С. 364-370. - ISBN 978-5-93834-865-3.

[28] Крутчинский, С.Г. Увеличение коэффициента ослабления синфазного сигнала в симметричных дифференциальных каскадах с динамической нагрузкой [Текст] / С.Г. Крутчинский, А.Е. Титов, Г.А. Свизев. // Сборник трудов МНПС «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». - Шахты : ИСОиП ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2013. - Ч. 1. - С. 375-379. - ISBN 978-5-93834-865-3.

[29] Титов, А.Е. Компьютерное моделирование основных динамических параметров и статических характеристик транзисторов аналогового базового матричного кристалла АБМК_1_4 в условиях температурных и радиационных воздействий [Текст] / А.Е. Титов, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский, И.В. Пахомов // Сборник трудов МНПС «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». - Шахты : ИСОиП ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2013. - Ч. 1. - С. 257-260. - ISBN 978-5-93834-865-3.

[30] Krutchinskv, S.G. Self-Compensation of Influence of Parasitic Gate-Drain Capacitances of CMOS Transistors in Analog Microcircuitry [Text] / S.G. Krutchinskv, A.E. Ti-tov, G.A. Svizev // Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium. - Ukraine. Kharkov. - 2012. - P. 204-207.

[31 ] Krutchiaskv, S.G. Symmetrical Differential Stages on CMOS Transistors with Circuits-of Self-Compensation and Cancellation [Text] / S.G. Krutchinsky, A.E. Titov, G.A. Svizev // Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium. - Ukraine, Kharkov. -2012. - P. 241-244.

Патенты на изобретение

[32] Избирательный усилитель для прецизионного аналого-цифрового интерфейса [Текст] : пат. 2490783 Cl Рос. Федерация : МПК H03F 3/45 / Крутчинский С.Г., Титов А.Е., Прокопенко Н.Н., Пугачев И.Б.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС». 2012132337/08; заяв. 27.07.2012; опубл. 20.08.2012, Бюл. № 23.-21 с. : ил.

[33] Мультидифференциальный операционный усилитель [Текст] : пат. 2513489 С2 Рос. Федерация : МПК H03F 3/00 / Кругчинский С.Г., Прокопенко H.H., Свизев Г.А., Юдин А.Г., Титов А.Е.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ЮР-ГУЭС». -№ 2012136531/08; заяв. 24.08.2012; опубл. 20.04.2014, Бюл. № 11. - 19 с.: ил.

[34] Инструментальный усилитель [Текст] : пат. 2519032 С1 Рос. Федерация : МПК H03F 3/45 / Прокопенко H.H., Кругчинский С.Г., Титов А.Е.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС». - №2012154311/08; заяв. 14.12.2012; опубл. 10.06.2014, Бюл. № 16. - 27 с.: ил.

В работах, написанных в соавторстве, личный вклад автора состоит в следующем: в каждой из работ автором проводилось моделирование в БиМОП или КМОП базисе, кроме этого в [1] проведено исследование свойств МОУ; в [2], [17], [17], [20], [22] выполнен анализ обобщенной структуры электронных усилителей, определены условия введения дополнительных контуров обратных связей, сделаны обобщающие выводы; в [7], [21] предложено структурное обобщение принципа собственной компенсации емкости коллекторного перехода активных элементов для случая компенсации выходной проводимости транзисторов в ДН, выполнен анализ схем; в [4] исследована обобщенная структура с ОУ, предложено применение МОУ в структуре сумматора прецизионных ИУ; в [1] исследована обобщенная структура с МОУ, предложено использовать МОУ в качестве базисной структуры; в [8], [31] предложено применение цепей собственной компенсации для увеличения коэффициента усиления дифференциального и уменьшения коэффициента передачи синфазного сигналов в ДК; в [19], [20] предложен принцип компенсации коэффициента передачи синфазного сигнала в симметричных ДК с ДН; в [20] проведен анализ схем; в [29] выполнен детальный анализ изменения малосигнальных параметров активных компонентов АБМК под воздействием ДФ; в [32] предложена структура МОУ с компенсирующими контурами обратных связей во входных цепях; в [15], [16] предложено применение симметричной структуры МОУ с взаимной компенсацией ЭДС смещения нуля; в [14], [12] выполнено детальное исследование обобщенной структуры с МОУ, получены условия взаимной компенсации напряжения лрекфа нуля, коэффициента передачи синфазного сигнала и собственной компенсации влияния частоты единичного усиления, статического коэффициента передачи ИУ; в [9] предложена структура ИУ на одном и трех МОУ с применением цепей компенсации на компонент-ком уровне, сделаны обобщающие выводы; в [13] предложен аналоговый интерфейс на базе парафазного ИУ; в [8] выполнено проектирование парафазного МОУ и ИУ на его основе, проведено исследование структуры; в [26] предложено применение МОУ в структуре ограничителей спектра; в [32] предложена структура ИУ на трех МОУ, выполнен ее анализ; в [34] предложена структура ИУ и АИ на базе парафазного МОУ, проведен анализ.

Соискатель

Титов А.Е.

Подписано в печать 08.12.2014 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 247 Отпечатано в Секторе обеспечения полиграфической продукцией в г. Таганроге отдел полиграфической, корпоративной, и сувенирной продукции ИПК КИБИ МЕДИА ЦЕНТРА ЮФУ _ ГСП 17А, г. Таганрог, 28, Энгельса, 1, тел.: (8634)371717