2016-1(18)

Проектирование, изготовление и ввод в эксплуатацию оборудования объектов атомной отрасли

Наименование публикацииМНОГОКАНАЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ДАТЧИКОВЫХ СИСТЕМ И АНАЛОГОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ ОТВЕТСТВЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ (1)
Авторы© 2016 Н.Н. Прокопенко, Н.В. Бутырлагин, А.В. Бугакова, А.А. Игнашин
Адреса авторов

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия

АннотацияВ статье рассматриваются особенности проектирования инструментального усилителя (ИУ) для датчиковых систем при его реализации на основе радиационно-стойких микросхем базовых матричных кристаллов АБМК_1_4, АБМК_2_1 (ОАО «МНИПИ», г. Минск). Разработана новая архитектура ИУ, которая может работать без резисторов общей отрицательной обратной связи с классическими мостовыми измерительными схемами и обеспечивает повышенный коэффициент ослабления входного синфазного сигнала. В ИУ допускается цифровое управление коэффициентом передачи за счет коммутации элементов матрицы «R-2R» КМОП-транзисторами. Особенности предлагаемого ИУ состоят в использовании в его входном каскаде транзисторов различной физической природы – биполярных и полевых с управляющим p-n переходом. Перспективно применение во входном каскаде ИУ комплементарных КМОП-транзисторов, один из которых должен иметь встроенный, а второй – индуцированный каналы. Для предлагаемой схемы ИУ характерны малые напряжения смещения нуля и отсутствие классических источников опорного тока, устанавливающих статический режим входного дифференциального каскада. ИУ допускает существенное увеличение числа входов для обработки сигналов большого количества датчиков. Предлагается также модификация ИУ, имеющая повышенное быстродействие в режиме большого сигнала, что обеспечивается за счет применения входных дифференциальных каскадов с расширенным диапазоном активной работы.
Ключевые словаинструментальный усилитель, датчиковые системы, аналоговые интерфейсы, радиационная стойкость, мультидифференциальный усилитель
ЯзыкРусский
Список литературы

1. Verbeeck J.  A MGy, low-offset programmable instrumentation amplifier IC for nuclear applications / J. Verbeeck, Y. Cao, M. Van Uffelen, L. Mont Casellas, C. Damiani, E. Ruiz Morales, R. Ranz Santana, R. Meek, B. Haist, W. De Cock, L. Vermeeren, M. Steyaert, P. Leroux // 15th Eur. Conf. Radiat. Its Eff. Components Syst. (RADECS), Moscow, 2015, pp. 1–4. DOI: 10.1109/RADECS.2015.7365579.

2.   Kugelstadt T. Getting the most out of your instrumentation amplifier design / T. Kugelstadt // Analog Applications Journal, 2005, pp. 25-29.

3.   Wurcer S., et al. Instrumentation Amplifiers Solve Unusual Design Problems / Scott Wurcer, et al. // EDN Electrical Design News, vol. 28, No. 16, Aug. 1983, pp. 133-145.

4.   Авербух, В. Инструментальные усилители [Текст] / В.  Авербух // Схемотехника. – 2001. - № 1 (3). – С. 26-29; Схемотехника. – 2001. - № 2 (4). – С. 22-24.

5.   Kitchin C. A Designer’s Guide to Instrumentation Amplifiers 3ND Edition / C. Kitchin, L. Counts // Analog Devices, Inc., 2006.

6.   Säckinger E. A versatile building block: the CMOS differential difference amplifier / E. Säckinger,  W. Guggenbühl // IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-22, pp. 287-294, Apr. 1987. DOI: 10.1109/JSSC.1987.1052715

7.   Huang S.-C. A wide range differential difference amplifier: A basic block for analog signal processing in MOS technology / S.-C. Huang, M. Ismail, S. R. Zarabadi // IEEE Trans. Circuits Syst.-II, vol. 40, pp. 289-301, May 1993. DOI: 10.1109/82.227369

8.   Prokopenko N.N. The Main Connection Circuits of the Radiation-Hardened Differential Difference Amplifier Based on the Bipolar and Field Effect Technological Process / N. N. Prokopenko, O. V. Dvornikov, N. V. Butyrlagin, A. V. Bugakova // 12th International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE-2014), October 2-4, 2014, Novosibirsk, Russia, Volume 1, pp. 29–34. DOI: 10.1109/APEIE.2014.7040870

9.   Дворников, О. Особенности аналоговых интерфейсов датчиков. Часть 2 [Текст] / О. Дворников, В. Чеховский, В. Дятлов, Н. Прокопенко // Современная электроника. – 2013. – № 3. – С. 58–63.

10. Дворников, О. Интерфейсы датчиков для систем на кристалле [Текст] / О. Дворников, В. Чеховский, В. Дятлов, Н. Прокопенко  // Современная электроника. – 2013. – № 8. – С. 40–47.

11. Dvornikov O.V.  Influence of Ionizing Radiation on the Parameters of an Operational Amplifier Based on Complementary Bipolar Transistors / O.V. Dvornikov, V.A. Tchekhovski, V.L. Dziatlau, N.N. Prokopenko // Russian Microelectronics, 2016, vol. 45, No. 1, pp. 54-62, DOI: 10.1134/S10 63739716010030.

12. Дворников, О.В. Изменение параметров комплементарных биполярных транзисторов при воздействии ионизирующих излучений [Текст] / О.В. Дворников, В.А. Чеховский, В.Л. Дятлов, Ю.В. Богатырев, С.Б. Ластовский // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2015. – № 3. – С. 17–22.

13. Buchner S. The Effects of Low Dose-Rate Ionizing Radiation on the Shapes of Transients in the LM124 Operational Amplifier / S. Buchner, D. McMorrow, L. Dusseau and R.L. Pease // Nucl. Sci. IEEE Trans., vol. 55, no. 6, pp. 3314–3320, 2008. DOI: 10.1109/TNS.2008.2007952

14. Franco F. J.  Degradation of Power Bipolar Operational Amplifiers in a Mixed Neutron and Gamma Environment / F. J. Franco, Y. Zong, and J.A. Agapito // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 54, no. 4, pp. 982–988, Aug. 2007. DOI: 10.1109/TNS.2007.892183

15. Прокопенко, Н.Н. Элементная база радиационно-стойких информационно-измерительных систем: монография [Текст] / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский ; под общ. ред. д.т.н., проф. Н.Н. Прокопенко; ФГБОУ ВПО «Южно-Рос. гос. ун-т. экономики и сервиса». – Шахты : ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011. – 208 с.

16. Holenarsipur P. Three is a Crowd for Instrumentation Amplifiers [Текст] / Maxim Integrated Products, Application Note 4034. – 2007. - pp. 1-12

17. Szynowski J. CMRR analysis of instrumentation amplifiers / J. Szynowski // Electron. Lett., vol. 19, no. 14, pp.547 -549, 1983. DOI: 10.1049/el:19830371

18. Pallis-Areny R. Common Mode Rejection Ratio in Differential Amplifiers / R. Pallis-Areny, J.G. Webster // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 1991, vol. 40, No. 4. pp. 669 – 676. DOI: 10.1109/19.85332

19. Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Бугакова А.В., Пахомов И.В. Операционный усилитель: заявка на патент Рос. Федерация.  № 2015143966/08; заявл. 13.10.15

20.         Prokopenko N.N. Maximum ratings of voltage feedback and current feedback operational amplifiers in linear and nonlinear modes / N.N. Prokopenko, A.S. Budyakov, E.M. Savchenko, S.V. Korneev // 4th European Conference on Circuits and Systems for Communications, 2008 (ECCSC 2008), pp. 205–210. WOS:000259024700035

Страницы76 - 86
URL cтраницыАдрес статьи
 Открыть публикацию