1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2023-28-1-96-111621.3.049.774.3Интегральные радиоэлектронные устройстваБыстродействующие широкополосные операционные усилители на базовом матричном кристаллеДворников Олег ВладимировичДворниковОлег ВладимировичDvornikovOleg V.Oleg V. DvornikovЧеховский Владимир АлексеевичЧеховскийВладимир АлексеевичTchekhovskiVladimir A.Vladimir A. TchekhovskiПрокопенко Николай НиколаевичПрокопенкоНиколай НиколаевичProkopenkoNikolay N.Nikolay N. ProkopenkoЧумаков Владислав ЕвгеньевичЧумаковВладислав ЕвгеньевичChumakovVladislav E.Vladislav E. ChumakovОАО «Минский научно-исследовательский приборостроительный институт», г. Минск, БеларусьБелорусский государственный университет, г. Минск, БеларусьДонской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия; Институт проблем проектирования в микроэлектронике Российской академии наук, г. Москва, РоссияДонской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия 96111http://ivuz-e.ru/issues/1-_2023/bystrodeystvuyushchie_shirokopolosnye_operatsionnye_usiliteli_na_bazovom_matrich_nom_kristalle/

В квантово-оптических системах, аппаратуре регистрации быстрых импульсов широко используются быстродействующие операционные усилители. Высокий уровень параметров таких изделий обеспечивается за счет применения современных техноло-гических маршрутов изготовления микросхем, содержащих комплементарные биполярные транзисторы с высокой граничной частотой и малой паразитной емкостью коллектора. В настоящее время в России и Беларуси указанные технологические маршру-ты изготовления микросхем отсутствуют. В работе для удовлетворения существующей потребности отечественного рынка радиоэлектронной аппаратуры представлены два опе-рационных усилителя на базовом матричном кристалле МН2ХА031 с унифицированными каскадами и возможностью изменения параметров с помощью выбора сопротивлений токозадающих резисторов и емкости корректирующего конденсатора. Описаны электрические схемы и приведены результаты схемотехнического моделирования двух изделий: быстродействующего операционного усилителя OAmp9 с произведением коэффициента усиления напряжения на ширину полосы пропускания (gain bandwidth product) более 600 МГц, скоростью нарастания выходного напряжения более 400 В/мкс при статических параметрах, соответствующих операционным усилителям общего применения, и прецизионного малошумящего усилителя OAmp10 с усилением около 2·106, напряжением смещения менее 50 мкВ и спектральной плотностью напряжения шума, отнесенной ко входу, около 1 нВ/Гц0,5. Сформулированы направления дальнейшей модернизации разработанных усилителей, в частности уменьшение паразитной коллекторной емкости транзисторов конструктивно-технологическим путем и подачей обратного напряжения смещения, применение нелинейных корректирующих цепей, позволяющих приблизить быстродействие усилителей в режиме большого сигнала к малосигнальному.

быстродействующий операционный усилительпрецизионный операционный усилительбазовый матричный кристаллкомплементарные биполярные транзисторыработа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 22-29-00637). Smith D., Koen M., Witulski A. F. Evolution of high-speed operational amplifier archi-tectures // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1994. Vol. 29. Iss. 10. P. 1166–1179. https://doi.org/10.1109/4.315199Bowers D. F., Wurcer S. A. Recent developments in bipolar operational amplifiers // Pro-ceedings of the 1999 Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (Cat. No. 99CH37024). Minneapolis, MN: IEEE, 1999. P. 38–45. https://doi.org/10.1109/BIPOL.1999.803521Close J. High speed op amps: performance, process and topologies // 2012 IEEE Bipo-lar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (BCTM). Portland, OR: IEEE, 2012. P. 1–8. https://doi.org/10.1109/BCTM.2012.6352648Bowers D. F. A precision dual “current feedback” operational amplifier // Proceedings of the 1988 Bipolar Circuits and Technology Meeting. Minneapolis, MN: IEEE, 1988. P. 68–70. https://doi.org/10.1109/BIPOL.1988.51047Bowers D. F. A 6.8 mA closed-loop monolithic buffer with 120 MHz bandwidth, 4000 V//spl mu/S slew rate and /spl plusmn/12 V signal compatibility // Proceedings of IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting. Minneapolis, MN: IEEE, 1994. P. 23–26. https://doi.org/10.1109/BIPOL.1994.587846Bales J. A low-power, high-speed, current-feedback op-amp with a novel Class AB high current output stage // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1997. Vol. 32. Iss. 9. P. 1470–1474. https://doi.org/10.1109/4.628768Bowers D. F. A fast precision operational amplifier featuring two separate control loops // 2014 IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (BCTM). Coronado, CA: IEEE, 2014. P. 72–75. https://doi.org/10.1109/BCTM.2014.6981288Прокопенко Н. Н., Дворников О. В., Бугакова А. В. Проектирование низкотемпера-турных и радиационно-стойких аналоговых микросхем для обработки сигналов датчиков: монография. М.: СОЛОН-Пресс, 2021. 200 с.Проектирование аналоговых микросхем для экстремальных условий эксплуатации на основе базового матричного кристалла МН2ХА031 / О. В. Дворников, В. А. Чеховский, Н. Н. Прокопенко и др. // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2021. № 2. С. 37–46. https://doi.org/10.31114/2078-7707-2021-2-37-46Радиационно стойкие компоненты полузаказных аналоговых микросхем / О. В. Дворников, В. А. Чеховский, Н. Н. Прокопенко и др. // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 3. С. 308–321. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-3-308-321Koen M., Smith D., Damitio P. A very high speed operational amplifier array // 1993 Proceedings of IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting. Minneapolis, MN: IEEE, 1993. P. 153–156. https://doi.org/10.1109/BIPOL.1993.617488Analog devices: ultralow distortion, ultralow noise op amp AD797 // Datasheetspdf [Электронный ресурс]. URL: https://datasheetspdf.com/pdf-file/1186795/AnalogDevices/AD797/1 (дата обращения: 30.11.2022).Moraveji F. A wide-band, low-power, high slew rate voltage-feedback operational am-plifier // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1996. Vol. 31. Iss. 1. P. 10–16. https://doi.org/10.1109/4.485839Дворников О. В. Схемотехника биполярно-полевых аналоговых микросхем. Ч. 3: Источники тока, управляемые током с нерегулируемым коэффициентом передачи // Chip News: Инженерная микроэлектроника. 2005. № 1. С. 12–15.Пат. 2168263 РФ. Повторитель напряжения / И. Е. Старченко; заявл. 25.04.2000, опубл. 27.05.2001.Дворников О. В. Схемотехника биполярно-полевых аналоговых микросхем. Ч. 7: Интегральные дифференциальные каскады // Chip News: Инженерная микроэлектроника. 2005. № 8. С. 38–47.Прокопенко Н. Н. Нелинейная активная коррекция в прецизионных аналоговых микросхемах: монография. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2000. 223 с.