Основные результаты диссертационной работы формулируются следующим образом:
1. Предложены модифицированные обобщённые показатели качества быстродействующих операционных преобразователей, позволяющие оценить уровень их схемотехники в нелинейных режимах, статические, динамические и энергетические параметры, что позволило выполнить сравнительный анализ ОУ отечественных и зарубежных фирм.
2. Проведён сравнительный анализ способов построения быстродействующих операционных преобразователей и их входных квазилинейных дифференциальных каскадов с цепями нелинейной коррекции. Показано, что все квазилинейные ДК разделяются на К и Н-группы, КР, КС и НС-подгруппы, отличающиеся статической точностью, совмещением или разделением каналов усиления большого и малого сигналов, а также на U, I и S-классы, отличающиеся друг от друга способами формирования квазилинейной проходной характеристики.
3. Определены области линейной работы решающих усилителей с нелинейными входными и выходными каскадами. Показано, что зона линейной работы ОУ, в которой отсутствуют нелинейные искажения сигнала, представляет собой сложный многоугольник, характеризующийся частотой сопряжения участков перегрузки и обобщённым коэффициентом перегрузочной способности входного и выходного каскадов. Получены соотношения, устанавливающие взаимосвязь параметров нелинейности входного и выходного каскадов ОУ, величины напряжения питания, сопротивления и мощности в нагрузке, параметров цепи отрицательной обратной связи, частотных свойств ОУ, с его быстродействием, верхней границей динамического диапазона, частотным диапазоном и амплитудой усиливаемых сигналов.
4. В результате исследования переходных процессов в наиболее распространённых операционных преобразователях с нелинейной коррекцией Sи I-классов (решающие усилители на основе ОУ, активные преобразователи амплитудных значений) получены аналитические выражения, позволяющие осуществить выбор параметров их основных элементов по критерию максимального быстродействия.
5. Разработана и исследована схемотехника, методики проектирования основных функциональных узлов микроэлектронных ОП с улучшенными качественными показателями (защита входных транзисторов от пробоя, защита выходных транзисторов от короткого замыкания в нагрузке, повышение линейности амплитудной характеристики в области малых входных сигналов, улучшение параметров переходного процесса в области средних амплитуд входных импульсных сигналов, минимизация дрейфа э.д.с. смещения нуля, и т. д.), базирующиеся на использовании самовыключающихся S-коммутаторов тока применительно к технологии аналоговых базовых матричных кристаллов.
6. Рассмотрены составные транзисторы на основе управляемых коммутаторов тока. Получены соотношения, характеризующие их автономные и неавтономные параметры, определён диапазон изменения данных параметров в различных режимах работы, что позволяет провести расчёт различных операционных преобразователей на базе S-коммутаторов тока.
7. Впервые исследованы свойства дифференциальных усилителей с НКЦ I-класса, получены их основные уравнения и определены параметры, характеризующие нелинейность проходной характеристики в широком диапазоне изменения входных сигналов. Исследованы предельные возможности линеаризации проходной характеристики дифференциальных усилителей с НКЦ I-класса. Получены основные соотношения, позволяющие обеспечить выбор параметров элементов входных каскадов быстродействующих ОП с НКЦ 1-класса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
1. Волгин Л. И. Аналоговые операционные преобразователи для измерительных приборов и систем. М., 1983. Юс.
2. Крутчинский С. Г. Структурный синтез аналоговых электронных схем. Ростов-на-Дону, издательство СКНЦВШ, 2001.-183с.
3. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов. В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко, Ю. М. Соколов.-Л., 1979.-148с.
4. Прокопенко Н. Н. Нелинейная активная коррекция в прецизионных аналоговых микросхемах. Ростов-на-Дону, издательство СКНЦ ВШ, 2000.-224с.
5. Никуличев Н. Н. Обобщённые показатели качества быстродействующих операционных усилителей.// Труды международного научно-практического семинара «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». Шахты-Минск, 2001 г.-159с.
6. ПрокопенкоН.Н., Никуличев Н. Н. Схемотехника S-коммутаторов тока и дифференциальных усилителей на их основе. // Электронный журнал «Исследовано в России», 2001 г. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articls/2001/017.pdf.
7. Хлыпало Е. И. Расчет и проектирование нелинейных корректирующих устройств в автоматических системах. -Л.: Энергоиздат, Ленингр. Отд-ние, 1982.-272 с.
8. Ю. Прокопенко Н. Н., Никуличев Н. Н. Нелинейная коррекция в амплитудных детекторах.// Электронный журнал «Исследовано в России», 2001 г. http:// zhurnal. аре. relarn .ru/articls/2001 /017. pdf.
9. Анисимов В. И. и др. Маломощные быстродействующие операционные усилители / В. И. Анисимов, Н. Н. Прокопенко, М. В. Капитонов и др. // Активные избирательные системы: Межвузовский научно-технический сборник. Таганрог: ТРТИ, 1978. — № 4. С. 119−122.
10. Букреев С. С. Силовые электронные устройства: Введение в автоматизированное проектирование. -М.: Радио и связь, 1982.-256 с.
11. И. Полянин К. П. Интегральные стабилизаторы напряжения.-М. .'Энергия, 1979.192 с.
12. Волгин Л. И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. -М.:Советское радио, 1977.-240с.
13. Анисимов В. И., Капитонов М. В., Прокопенко Н. Н. Сравнительная характеристика входных каскадов дифференциальных усилителей //Автоматика и телемеханика: Журнал АН СССР. 1975. — № 6. — С. 152−160.
14. П. Капитонов М. В., Прокопенко Н. Н., Соколов Ю. М. Быстродействие операционных усилителей с квазилинейными входными каскадами // Известия ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина).- Л., 1976. Вып. 195. С.27−32.
15. Полонников Д. Е. Операционные усилители: принципы построения, теория, схемотехника.-М.:Энергоатомиздат, 1983.-216с.
16. Херпи М. Аналоговые интегральные схемы.-М.:Радио и связь, 1983.-417с.
17. Аналоговые интегральные схемы. Под ред. Д. Конелли.-М., 1977. 439 с.
18. Пальтов И. П. Качество процессов и синтез корректирующих устройств в нелинейных автоматических системах.-М.:Наука, 1975. 368 с.
19. Прокопенко Н. Н., Тытарь А. Д. Оценка верхней границы динамического диапазона активных RC-фильтров на операционных усилителях // Активные избирательные системы: Межвузовский научно-технический сборник. -Таганрог: ТРТИ, 1976. № 3. С.89−93.
20. Прокопенко Н. Н., Старченко Е. И., Ковбасюк Н. В. Параметрический синтез дифференциальных каскадов с нелинейной отрицательной обратной связью по току //Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Техн.науки. 1999. — № 3. — С.96−98.
21. Прокопенко Н. Н., Никуличев Н. Н. Дифференциальный каскад с расширенным диапазоном активной работы.// Изв. Вузов. СевероКавказский регион.Техн. науки. 2001. № 2. с. 18−19.
22. Hight-speed operational amplifier LT1815 (Linear Technology), http://www.linear-tech.com/prod/prod home. html?product family=opamp.
23. Hight-speed buffer amplifier BUF600 (BURR-BROWN), http://www.burr-brown.com.
24. Dual Variable-Gain Amplifier With Low Noise Pre-Amp VCA2612 (BURR-BROWN), http://focus.ti.com/docs/prod/productfolder.jhtml?genericPartNumber= VCA261.
25. Fully Differential Input/Output High Slew Rate Amplifier THS4151 (National Semiconductor), http://www.national.com.
26. High-Slew-Rate Operational Amplifier MAX4492 (MAXIM), http://dbserv.maxim-ic.com/quick view2. cfm?qv pk=2082.
27. High Slew Rate, Precision Operational Amplifier HA-2548 (Harris Semiconductor) http ://www. intersil.com/data/fn/fn2/fh2901/index, asp.
28. Алексеенко А. Г. Основы микросхемотехники.-М.:Советское радио, 1977.-410с.
29. Банк М. У. Аналоговые интегральные схемы в радиоаппаратуре.-М., 1981.-256с.
30. Прокопенко Н. Н. Дифференциальный усилитель с повышенным быстродействием // Приборы и техника эксперимента: Журнал АН СССР. -М., 1978. № 2. — С.153−154.
31. Hight-speed buffer BUF04 (ANALOG DIVICES), http://www.analog.com.
32. Капитонов М. В., Прокопенко Н. Н., Соколов Ю. М. Быстродействие операционных усилителей с квазилинейными входными каскадами // Известия ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина).- Л., 1976. Вып. 195. С.27−32.
33. High slew rate operational amplifier NE/SE531 (Philips semiconductors), http://www.semiconductors.philips.com/pip/ne se531.
34. Wide-Bandwidth operational amplifier OPA622 (BURR-BROWN), http ://focus .ti .com/docs/prod/productfolder. jhtml? genericPartNumber^OP A622.
35. Dual High Speed/Low Power Operational Amplifier LM6142/44(National Semiconductor), http://www.national.com.
36. Прокопенко H.H., Никуличев Н. Н. Нетрадиционное применение повторителей тока в аналоговой микросхемотехнике. // Электронный журнал «Исследовано в России», 2001 г. http://zhurnal.mipt.rssi.ru /articles/2001/036.pdf.
37. Прокопенко Н. Н., Ставцев В. А., Капитонов М. В. Синтез цепей нелинейной коррекции управляемых источников тока //Активные избирательные системы: Межвузовский тематический сборник. Таганрог: ТРТИ, 1987. -Вып. 7.-С.90−95.
38. Анисимов В. И. Топологический расчет электронных схем.-JI.'Энергия, 1977. 240 с.
39. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем.-М.:Сов.радио,. М., 1977. 265с.
40. Прокопенко Н. Н., Никуличев Н. Н. Дифференциальные каскады с выключаемым выходным током при больших уровнях сигнала рассогласования. // Радиоэлектронные средства: разработка и сервис: Сб. науч. трудов / ДГАС Шахты, 1999.-Вып.35.
41. Прокопенко Н. Н., Рогач А. И. Нелинейная коррекция дифференциальных усилителей //Элементы радиоприемных устройств: Межвузовский сборник. Таганрог: ТРТИ, 1978, — № 2. С.70−73.
42. Дворников О. В., Чеховский В. А. Аналоговый биполярно-полевой БМК с расширенными функциональными возможностями // Chip News. 1999, N2. -С. 21−24.
43. Круглов Ю. В. Оценка схемных конфигураций КМОП операционных усилителей в сигма-дельта-модуляторах. Тезисы докладов НТК «Электроника и информатика 21 век». Зеленоград, 22−24 ноября 2000 г. с.389−390.
44. Никуличев Н. Н. Параметрический синтез дифференциальных усилителей с нелинейными корректирующими цепями I-класса. //Труды международного научно-практического семинара «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники». Шахты-Минск, 2001 г.-с.20−26.
45. Прокопенко Н. Н. Нелинейная коррекция дифференциальных усилителей //Элементы приемо-усилительных устройств. Таганрог: ТРТИ, 1984. — № 2.-С.89−91.
46. Прокопенко Н. Н. Схемотехнические методы расширения динамического диапазона дифференциальных каскадов //Радиоприемные и усилительные устройства: Межвузовский сборник. Таганрог: ТРТИ, 1984. -Вып.З.
47. Прокопенко Н. Н., Соколов Ю. М., Марчук В. И. Эффективность нелинейной коррекции дифференциальных операционных усилителей //Изв. СКНЦ ВШ. Сер. Технические науки. Ростов-на-Дону, 1979. — № 3. — С. 14−17.
48. Анисимов В. И. и др. Нелинейная коррекция быстродействующих операционных усилителей/ В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. //Электронная техника в автоматике/ Под ред. Ю. И. Конева. М.:Сов. радио, 1980. — Вып. 11. — С.214−220.
49. Анисимов В. И. и др. Входные каскады быстродействующих операционных усилителей / В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. //Радиотехника: Журн. ЦП НТО им. А. С. Попова. М., 1980. — № 5. — С.91−92.
50. Капитонов М. В., Прокопенко Н. Н., Сипягин О. Н. Быстродействующий операционный усилитель //Микроэлектроника и приборостроение: Сборник. -Л.:ВНИИЭП, 1977.-Вып. 33.-С.6−13.
51. Прокопенко Н. Н. и др. Быстродействие маломощных операционных усилителей в режиме большого сигнала / Н. Н. Прокопенко, М. В. Капитонов, А. И. Рогач и др. //Радиотехника: Журн. ЦП НТО РЭС им. А. С. Попова. -М., 1979.-№ 8 (Т. 34).- С.56−57.
52. Капитонов М. В., Прокопенко Н. Н., Соколов Ю. М. Быстродействующий микромощный операционный усилитель //Известия ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина).- 1977. Вып. 220. С.37−40.
53. Erdi G. Common mode rejection of monolitic operational amplifiers. IEEE J. Solid-State circuits, 1999, v. sc-3, N4.
54. Gilbert B. A new wide-band technique. IEEE J. Solid-State circuits, 1999, v. sc-5, N6.
55. Hearn W.E. Fast slewing monolitic operational amplifiers. IEEE J. Solid-State circuits, 1998, v. sc-6, N1.
56. Harris E.L. Hight-speed performance from operational amplifiers. Proc. of the IEEE, 2000, v.33, N.5.
57. Middlebrook R.D. Differential amplifiers. Wiley and Sons.Inc., N.Y., 1963.
58. Narayanamurthi E.S. New hight-speed monolitic operational amplifiers. IEEE J. Solid-State circuits, 1999, v. sc-6, N2.
59. Schoemaker W.E. Operational Amplifier Nonlinearities. Instruments and controlsystems, 1972, February. 68. Springer J.R. Common-mode voltage rejection. Instruments and control systems, 1971, February.
60. Welling B. Add-on network improves op-amp bandwidth and slew rate. Electronic Engeneer., 1968, v.27, N6.
61. Hearn W.E. Fast slewing O.P. Amp. Патент США № 3 668 538, кл.330−9.
62. A.C. 1 628 184 СССР, МКИ Н 03 °F 3/45. Дифференциальный усилитель / В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. (СССР).
63. А.С. 469 975 СССР, МКИ G06 G 7/12. Операционный усилитель / В. И. Анисимов, В. М. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. (СССР).
64. А.С. 500 574 СССР, МКИ G 06 G 7/12. Операционный усилитель / В. И Анисимов, В. М Капитонов, Н. Н Прокопенко и др. (СССР).
65. А.С. 515 251 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Дифференциальный операционный усилитель / В. И Анисимов, В. М Капитонов, Н. Н Прокопенко и др. (СССР).
66. А.С. 527 003 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Прокопенко Н. Н., Капитонов В. М., Соколов Ю. М. Дифференциальный усилитель. (СССР).
67. А.С. 538 475 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель со следящей обратной связью / В. И Анисимов, Н. Н Прокопенко, В. М Капитонов и др. (СССР).
68. А.С. 614 525 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Анисимов В. И., Капитонов В. М., Прокопенко Н. Н. Дифференциальный усилитель. (СССР).
69. А.С. 678 640 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель / В. И. Анисимов, В. М. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. (СССР).
70. А.С. 690 612 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Прокопенко Н. Н., Редько В. М., Марчук В. И. Дифференциальный усилитель. (СССР).
71. A.C. 720 688 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель / Н. Н. Прокопенко, В. Е. Мешков, К. Е. Чаадаев и др. (СССР).
72. А.С. 746 570 СССР, МКИ G 06 G 7/12. Операционный усилитель / Н. Н. Прокопенко, В. М. Редько, А. И. Рогач и др. (СССР).
73. А.С. 924 824 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Прокопенко Н. Н., Бородина Л. И., Напрасник М. В. Дифференциальный усилитель. (СССР).
74. А.С. 1 069 133 СССР, МКИ Н 03 °F 3/45. Прокопенко Н. Н., Капитонов М. В., Соколов Ю. М. Дифференциальный усилитель. (СССР).
75. A.C. 1 069 134 СССР, МКИ Н 03 °F 3/45. Дифференциальный усилитель /Н.Н.Прокопенко, В. А. Домбровский, М. В. Капитонов и др. (СССР).
76. A.C. 1 072 060 СССР, МКИ G06 G 7/12. Операционный усилитель / Ю. М. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. (СССР).
77. А.С. 1 084 962 СССР, МКИ Н 03 °F 3/ 45. Дифференциальный усилитель / Н. Н. Прокопенко, М. В. Капитонов, В. А. Домбровский и др. (СССР).
78. А.С. 1 084 963 СССР, МКИ Н 03 °F 3/45. Дифференциальный усилитель /Н.Н.Прокопенко, В. А. Домбровский, М. В. Капитонов и др. (СССР).
79. А.С. 1 084 965 СССР, МКИ Н 03 °F 3/45. Дифференциальный усилитель /Н.Н.Прокопенко, В. А. Домбровский, М. В. Капитонов и др. (СССР).
80. А.С. 1 107 279 СССР, МКИ G 03G 3/30. Дифференциальный усилитель /В.И.Анисимов, Н. Н. Прокопенко, М. В. Капитонов и др. (СССР).
81. А.С. 1 107 280 СССР, МКИ Н 03 °F 3/45. Дифференциальный усилитель/ Н. Н. Прокопенко, В. А. Домбровский, М. В. Капитонов и др. (СССР).
82. А.С. 1 107 281 СССР, МКИ Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель /В.И.Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. (СССР).
83. A.C. 1 133 651 СССР, МКИ Н 03 F 3/50. Эмитерный повторитель /Н.Н.Прокопенко, В. И. Марчук, В. Г. Ленев и др. (СССР).
84. А.С. 1 137 565 СССР, МКИ G06 G 7/12. Операционный усилитель / В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. (СССР).
85. А.С. 1 137 566 СССР, МКИ G06 G 7/12. Операционный усилитель / В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. (СССР).
86. A.C. 1 180 799 СССР, МКИ G 05 °F 1/56. Прокопенко Н. Н., Шевченко Ю. П. Пиковый детектор. (СССР).
87. А.С. 1 401 566 СССР, МКИ Н 03 F 3/50. Прокопенко Н. Н., Капитонов М. В., Ставцев В. А. Эмиттерный повторитель. (СССР).
88. А.С. 1 628 184 СССР, МКИ Н 03 °F 3/45. Дифференциальный усилитель / В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко и др. (СССР).
89. Патент РФ 2 007 020, МКИ Н 03 F 3/50. Эмиттерный повторитель/ Н. Н. Прокопенко, А. Э. Попов, В. А. Ставцев и др. (СССР).
90. Патент РФ 2 012 126, МКИ Н 03 F 3/50. Прокопенко Н. Н., Попов А. Э., Соколов Ю. М. Эмиттерный повторитель. (СССР).
91. Патент РФ 2 012 127, МКИ Н 03 F 3/50. Эмиттерный повторитель /Н.Н.Прокопенко, Н. Н. Ковбасюк, Ю. М. Соколов и др. (СССР).
92. Патент РФ 2 012 128 МКИ Н 03 F 3/50. Эмиттерный повторитель /Н.Н.Прокопенко, Н. Н. Ковбасюк, Ю. М. Соколов и др. (СССР).
93. Патент РФ 2 019 019 МКИ Н 03 °F 3/45. Дифференциальный усилитель /Н.Н.Прокопенко, В. Г. Манжула, А. Э. Попов и др. (СССР).
94. Патент РФ 2 025 892 МКИ Н 03 F 3/50. Эмиттерный повторитель Н. Н. Прокопенко, В. Г. Манжула, А. Б. Исаков и др. (СССР).
95. Патент РФ 2 078 397 МКИ Н 03 F 3/50. Повторитель напряжения /Н.Н.Прокопенко, А. Э. Попов, Н. Н. Ковбасюк и др. (СССР).
96. Капитонов М. В., Прокопенко Н. Н. Нестабильность нуля операционного усилителя со следящей связью во входном каскаде //Известия ЛЭТИ им В. И. Ульянова (Ленина).- 1974. Вып. 160. С. 58−59.
97. Прокопенко Н. Н. Повышение быстродействия дифференциальных операционных усилителей с входными каскадами Дарлингтона // Известия ЛЭТИ им ВИ Ульянова (Ленина).- 1974.-Вып. 176.-С.103−105.
98. Анисимов В. И., Капитонов М. В., Прокопенко Н. Н. Об одной модификации каскодных дифференциальных усилителей со следящей связью // Приборостроение. М., 1976. — № 1. — С.81−83.
99. Анисимов В. И., Капитонов М. В., Прокопенко Н. Н. О построении дифференциальных усилителей со следящей связью во входном каскаде // Электронная техника в автоматике /Под ред. Ю. И. Конева.- М.:Сов.радио, 1976. Вып.8. — С.235−239.
100. Прокопенко Н. Н., Ковбасюк Н. И. Каталог схем нелинейной коррекции усилительных каскадов //Тез.докл.областной научно-техн.конф., посвящ. Дню Радио. Ростов-на-Дону, 1992.
101. Прокопенко Н. Н. Нелинейная коррекция транзисторных каскадов в режиме большого сигнала // Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Техн.науки. Ростов-на-Дону, 1999. — № 3. — С. 108−110.
102. Прокопенко Н. Н. Динамика компенсационных стабилизаторов при перегрузке подсхемы сравнения //Электронная техника в автоматике /Под ред. Ю. И. Конева.- М.:Сов.радио,. М., 1977. -Вып.9. С.137−142.
103. Дворников О., Чеховский В., Солин А. Комплект аналоговых БИС для работы с емкостными источниками сигналов // Chip News.-1997. N11−12 (20−21).-С.28−30.
104. Дворников О. В. Влияние рассогласования параметров полупроводниковых компонентов на основные характеристики дифференциальных каскадов // Передовой опыт. -М.: ЦООНТИ «ЭКОС». 1988. Вып. 3. С. 31−36.
105. Глиндзич С. А., Дворников О. В. Методика создания библиотек параметров моделей для пакета прикладных программ PSPICE. Тезисы докладов НТК «Современные проблемы радиотехники, электроники и связи». Минск, 4−5 мая 1995 г. с. 370−371.1. УТВЕРЖДАЮ.
106. Шкарупин А. Я. №// Савелов Н.С.1. Лачин В.И.