Разработка и исследование схемотехнических методов улучшения основных динамических параметров BJT IP модулей и аналоговых микросхем для устройств автоматики и вычислительной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Будяков, Петр Сергеевич

• Будяков, Петр Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Будяков, Петр Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ПРЕДЕЛЬНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ ПО НАПРЯЖЕНИЮ И ДИАПАЗОНЫ РАБОЧИХ ЧАСТОТ КЛАССИЧЕСКИХ КАСКАДОВ

1.1 Схема с общим эмиттером и общей базой

1.2 Схема с общим коллектором

1.3 Каскодный усилитель

1.4 Симметричный дифференциальный усилитель с резисторами коллекторной нагрузки

1.5 Двухкаскадный дифференциальный усилитель с несимметричным выходом

1.6 Двухкаскадный дифференциальный усилитель с парафазным выходом

1.7 Дифференциальные усилители с обратной связью по синфазному сигналу

1.8 Выводы

ГЛАВА 2 СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСШИРЕНИЯ ДИАПАЗОНА РАБОЧИХ ЧАСТОТ КЛАССИЧЕСКИХ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ

2.1 Динамические параметры и устойчивость широкополосных усилителей с цепями компенсации выходной паразитной емкости Со

2.1.1 Постановка задачи

2.1.2 Синтез цепи компенсации паразитного импеданса С0

2.1.3 Пример построения функциональной схемы цепи компенсации

2.1.4 Частотные свойства широкополосного усилителя с цепью компенсации

2.1.5 Устойчивость скорректированного широкополосного усилителя

2.1.6 Результаты компьютерного моделирования обобщенной схемы

2.1.7 Методика компьютерного моделирования с инерционными активными элементами в среде МАТЬАВ

2.2 Анализ чувствительности электронных схем с собственной и взаимной компенсацией и методов ее улучшения

2.2.1 Разновидности функций чувствительности

2.2.2 Случай билинейного разложения функций цепи

2.2.3 Чувствительность в цепях с собственной компенсацией

2.2.4 Взаимная компенсация двух проводимостей

2.3 Цепь компенсации на базе повторителя тока и повторителя напряжения

2.4 Цепь компенсации на базе усилителя напряжения

2.5 Цепь компенсации на базе усилителя тока

2.6 Выводы

ГЛАВА 3 МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ПО НАПРЯЖЕНИЮ КЛАССИЧЕСКИХ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ

3.1 Метод собственной компенсации доминирующих импедансов

3.1.1 Анализ метода собственной компенсации доминирующих импедансов

3.1.2 Каскад с общей базой и общим эмиттером

3.1.3 Каскодные усилители

3.1.4 Дифференциальные усилители с парафазным выходом

3.1.5 Дифференциальные усилители с отрицательной обратной связью по синфазному сигналу

3.2 Методики проектирования цепей с взаимной компенсацией доминирующих импедансов

3.2.1. Цепь компенсации на основе токового зеркала и повторителя напряжения

3.2.2 Цепь компенсации на основе двух токовых зеркал и усилителей тока и напряжения

3.2.3 Цепь компенсации на основе токового зеркала с двумя выходами и усилителя рассогласования

3.2.4 Цепь компенсации с «заземленной» моделью доминирующего импеданса

3.2.5 Цепи компенсации на основе двух токовых зеркалах

3.2.6 Практические схемы усилителей с взаимной компенсацией импедансов

3.3 Выводы

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЯ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АНАЛОГОВЫХ IP МОДУЛЕЙ С ЦЕПЯМИ КОМПЕНСАЦИИ ДОМИНИРУЮЩИХ ИМПЕДАНСОВ

4.1 Сверхбыстродействующие параллельные АЦП с дифференциальным входом

4.2 Модифицированная перемножающая ячейка Гильберта с расширенным диапазоном рабочих частот

4.3 Смесители сигналов с повышенным коэффициентом усиления

4.3 Широкополосные аттенюаторы с управляемым коэффициентом передачи

4.4 Широкополосная цепь смещения статического уровня

4.5 Фотодионые датчики с расширенным диапазоном рабочих частот

4.6 Малошумящие трансимпедансные преобразователи сигналов лавинных фотодиодов с расширенным диапазоном рабочих частот

4.7 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 - Практические схемы каскадов с собственной и взаимной

компенсацией импедансов

Приложение 2 - Акты внедрения результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование схемотехнических методов улучшения основных динамических параметров BJT IP модулей и аналоговых микросхем для устройств автоматики и вычислительной техники»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Активные аналоговые компоненты современных устройств автоматики и вычислительной техники (микросхемы операционных и нормирующих усилителей, 1Р 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 (ОК), определяющие качественные показатели устройств в целом. При проектировании микросхем и СФ блоков на основе базовых матричных и структурных кристаллов используются так же типовые аттестованные 1Р модули на основе этих каскадов, что сокращает сроки проектирования.

Проблема повышения верхней граничной частоты (/¡) (площади усиления) в рамках заданных технологических процессов, без ухудшения энергопотребления широкополосных транзисторных усилителей и преобразователей сигналов является одной из центральных в современной микросхемотехнике. Именно верхняя граничная частота и площадь усиления определяют качественные показатели многих устройств автоматики и приборостроения. В этой связи исследования, направленные на разработку архитектурных и схемотехнических методов повышения /в в 1Р модулях и аналоговых микросхемах следует отнести к числу актуальных [1-4]. Предельный диапазон частот усиления по току (/^) современных, например, 8Юе 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, оказывается достаточно низкочастотной. Например, при

эквивалентной выходной емкости 0,1 пФ и выходном эффективном сопротивлении 0,1-^1 МОм, диапазон рабочих частот ТК не выше чем 1,6-16 МГц.

Таким образом, постоянная времени выходной цепи транзисторных каскадов с пассивными и активными нагрузками - основное «проклятие» аналоговой микросхемотехники, которое не разрешимо в рамках традиционных схемотехнических решений.

Следует также отметить, что специальные требования к транзисторам, например, по радиационной стойкости, высоковольтности, рассеиваемой на коллекторе мощности, приводят (иногда) к существенному технологическому увеличению паразитной ёмкости [5] в выходной цепи классических транзисторных каскадов. В этой связи, в рамках данного класса ТК повышенные значения верхней граничной частоты, близкие к (0,01+ 0,1) /т, физически не реализуются.

В ряде статей зарубежных авторов обращается внимание на возможность расширения диапазона рабочих частот в конкретных схемах ВЧ и СВЧ-усилителей за счет введения слабой положительной обратной связи. Однако, данные решения носят частный характер и не дают общего представления о более широких возможностях предлагаемого в настоящей работе метода. Нужны системные исследования не только в области схемотехники [73-77], но и синтеза таких цепей компенсации (ЦК), определение чувствительности их передаточных функций к нестабильности (разбросу) параметров элементов, оценки устойчивости ТК с цепями компенсации.

В настоящей диссертационной работе отмеченные выше технические противоречия предлагается разрешить путем подключения к выходу обобщенной схемы ТК специальной цепи компенсации паразитной ёмкости, которая, в зависимости от её построения и ожидаемого выигрыша по основным динамическим параметрам ТК, должна иметь строго определенную передаточную функцию.

При использовании низковольтного питания, возникает задача повышения Ку каждого каскада в структуре многокаскадных устройств автоматики. Сейчас

для повышения Ку применяются так называемые динамические нагрузки (ДН), например, на биполярных (BJT) транзисторах, которые требуют для обеспечения линейного режима работы UdH = 0,8 -н 1,6 В статического напряжения между источником питания и выходом ДН. Причем численные значения UdH равны 0,8 В для простейших динамических нагрузок, имеющих, к сожалению, невысокое выходное сопротивление, определяемое через напряжение Эрли выходного р-п-р транзистора и его статический ток эмиттера: R^^U . Для современных

SiGe р-п-р транзисторов U3pm =20-^30 В. Следовательно, при токе /0 = 1 мА

применение классических динамических нагрузок не позволяет получить /Г^>200-г300. Более высокие выходные сопротивления RdH реализуется в

токовых зеркалах Уилсона или каскодных схемах. Однако, такие схемы работают только в том случае, когда статическое напряжение UdH между выводами ДН более чем 2£/эб>1,6 В. При низковольтном питании это неприемлемо. Использование активных нагрузок на р-п-р транзисторах так же ограничено или невозможно из-за их отсутствия во многих современных технологических процессах. При этом стоимость изготовления микросхем по техпроцессам без р-п-р транзисторов при прочих равных условиях меньше, что позволяет удешевить конечное изделие. Для других технологий применение р-п-р транзисторов не рекомендуется в условиях радиационного воздействия. Решение этой проблемы лежит в использовании цепей собственной и взаимной компенсации отрицательного влияния относительно низкоомных резисторов коллекторной нагрузки, позволяющих повысить коэффициент усиления по напряжению ТК.

Прикладные вопросы собственной и взаимной компенсации паразитных импедансов применительно к аналоговым и аналогово-цифровым устройствам 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 диссертационной работе 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.

Цели и задачи. Целью данной 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 в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Провести анализ ограничений на предельные динамические параметры базовых транзисторных каскадов современной электроники (ОЭ, ОБ, ОК) -верхнюю граничную частоту (/в) 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 Со, в том числе паразитных емкостей нагрузки, ограничивающих предельный диапазон рабочих частот классических транзисторных каскадов (ОЭ, ОК, ОБ) и IP модулей на их основе.

3. Определить основные динамические характеристики предлагаемых ТК с цепями компенсации Со, 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 (BJT) функциональных узлов и IP 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.

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 полученных результатов подтверждается результатами математического анализа, включая анализ функционально полного набора практических схем, логическими выводами, компьютерным моделированием, публикациями, патентами, апробацией работы на международных и всероссийских научно-технических конференциях и семинарах, научно-технических выставках инновационных работ.

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

1. Разработан метод компенсации паразитных емкостей в высокоимпедансных узлах типовых транзисторных каскадов (повышения /в), 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 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 аналоги, реализованные с применением известных технических решений.

Основные результаты диссертационной работы, 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 1Р 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 1Р 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.

Практическая значимость работы состоит в разработке новой схемотехники и рекомендаций по проектированию интегральных схем и 1Р модулей устройств автоматики с улучшенными основными динамическими параметрами (/в, Ку) при низковольтном питании и ограничениях на токопотребление.

Апробация результатов 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» (И1111М 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 «НЛП «Пульсар», 2010 г., 2011 г.), симпозиума Нанотехнологии (г. Таганрог, 2009 г., 2010 г.).

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 №П507 «Теоретические основы собственной и взаимной компенсации импедансов и их практические приложения в прецизионных аналоговых микросхемах технической диагностики и телекоммуникаций», 20092011гг.;

- 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», 20122013 гг.;

- проект Минобрнауки РФ №14.740.11.0545 «Разработка архитектуры, схемотехники и топологии СФ блоков операционных усилителей на базе техпроцесса 8СВ25УБ для систем связи и телекоммуникаций», 2010-2011 гг.;

- проект Минобрнауки РФ №14.740.11.1236 «Разработка и исследование специализированных микросхем и кристаллов 1Р модулей для перспективных изделий микросистемной техники, функционирующих в условиях радиационных воздействий», 2011-2012 гг.;

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

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

- проект Минобрнауки РФ №8.3383.2011 «Теоретические основы проектирования нового поколения СФ блоков систем связи, телекоммуникаций и технической диагностики на основе радиационно-стойких технологий ^¡ве, АБМК_1_3/4 и др.)», 2012-2013 гг.;

- проект Минобрнауки РФ №14.В37.21.0173 «Разработка и исследование аналоговой электронной компонентной базы нового поколения для систем связи, радиоэлектроники и технической кибернетики», 2012 г.;

- проект Минобрнауки РФ №2477 «Теоретические основы проектирования нового поколения радиационно-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 диссертации внедрены в ОАО «МНИЛИ» .(г. Минск) при разработке малошумящих трансимпедансных преобразователей сигналов лавинных фотодиодов и кремниевых фотоумножителей 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-производственном предприятии

ОАО «НЛП «Пульсар» (г. Москва).

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, индексируемых базой Web of Science.

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.

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 ЦК влияния паразитных ёмкостей, подключенные к высокоимпедансному выходу обобщенного классического ТК. Назначение ЦК - расширение частотного диапазона ТК, прежде всего, при высокоомных, в том числе активных нагрузках. Рассматриваются три основных варианта практической реализации ЦК в базисе неинвертирующих повторителей напряжения и тока. Проводится анализ устойчивости скорректированного широкополосного усилителя (ШУ), а так же анализ чувствительности параметров получающихся схемотехнических решений к нестабильности параметров элементов. Анализируются конкретные схемотехнические решения скорректированных ШУ на основе классических каскадов схемы с общим эмиттером, общей базой, общим коллектором, каскодных и дифференциальных усилителей. Приводятся аналитические выражения для основных параметров разработанных схем, позволяющие оценить предельный выигрыш по диапазону рабочих частот и времени установления переходного процесса, а так же результаты их компьютерного моделирования.

В третьей главе рассматриваются метод, обеспечивающий повышение коэффициента усиления по напряжению в диапазоне средних частот при сравнительно низкоомных резисторах коллекторной нагрузки транзисторов в классических транзисторных каскадах. Разработанный метод основан на идее собственной и взаимной компенсации отрицательного влияния данных пассивных компонентов на коэффициент усиления по напряжению. Приводятся новые схемотехнические решения, разработанные по данному методу, аналитические выражения для основных динамических параметров, позволяющие осуществить параметрический синтез элементов.

Четвертая глава посвящена разработке, исследованию и компьютерному моделированию типовых функциональных узлов и 1Р модулей средств

автоматики с улучшенными динамическими параметрами: смесителей сигналов, входных аналоговых секций аналого-цифровых преобразователей, фотодиодных датчиков, широкополосных делителей напряжения и аттенюаторов с управляемым коэффициентом передачи, трансимпедансных преобразователей сигналов. Приводятся результаты компьютерного моделирования в средах Cadence Virtuoso и P-Spice, показывающие эффективность предлагаемых методов и конкретных схемотехнических решений.

ГЛАВА 1 ПРЕДЕЛЬНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ ПО НАПРЯЖЕНИЮ И ДИАПАЗОНЫ РАБОЧИХ ЧАСТОТ КЛАССИЧЕСКИХ КАСКАДОВ

В современных устройствах автоматики используются не более 10-15 базовых функциональных узлов, определяющих качественные показатели достаточно широкого класса изделий. В данном разделе исследуются проблемы обеспечения предельных коэффициентов усиления по напряжению и расширению верхней граничной частоты классических транзисторных каскадов на биполярных (ВГГ) транзисторах.

1.1 Схема с общим эмиттером и общей базой

В современной микроэлектронике широкое применение находят классические широкополосные усилители с включением входного транзистора УТ1 по схеме с общим эмиттером (ОЭ) (рисунок 1.1) и общей базой (ОБ) (рисунок 1.2). Данные архитектуры является базовыми и на их основе выполняются многие классы современных усилительных устройств автоматики и вычислительной техники.

Коэффициент усиления по напряжению схем (рисунок 1.1, рисунок 1.2) зависит от эквивалентного сопротивления в коллекторной цепи Ян экв транзистора УТ1 и его статического тока эмиттера I = /0 [6]:

_и_ Я. _/„

^ "« Гэ\ Ф Т

_ вых ^ н экв ^ Н экв 0 ^

где фг « 25 мВ - температурный потенциал; гэХ « — - сопротивление эмиттерного

Ь

перехода транзистора УТ1. В общем случае:

(1.2)

гДе гвых 1 ^^эрли/Ь ~ выходное сопротивление транзистора УТ1 в схеме с

общим эмиттером и общей базой; щ = 10_3 -И О-4 - коэффициент внутренней обратной связи транзистора УТ1; 11эрш ~фг/|1 - напряжение Эрли транзистора УТ1.

-о +

Е«

С„,

ик6,

Вх о-

Скб1

Вых —о — -

С

"1 Л_

сп,

ик61

И.1

-о + Е<+>

|1о

Ян

УТ1

+ЕБС

СК61

Вых —о - -

Вх

о—

с

1

X.

И«

УТ1

1 вых 1

1*8ЫХ 1

ф"

Рисунок 1.1- Усилительный каскад по Рисунок 1.2 - Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером схеме с общей базой

Если пренебречь влиянием гвых.1 и Ян, то при малых амплитудах ивых:

К

Я,/,, _ ^п Цэб.р

у.тах

(1.3)

Ф Т Фг

где иэбр « 0,6 - 0,8 В - статическое напряжение эмиттер-база УТ1.

Если задана максимальная амплитуда выходного отрицательного напряжения и^ ~ IIкб 1з то предельный Ку схемы (рисунок 1.1):

К

утах

Е -и к -и(~}

п эо.р т

Фт■

(1.4)

Однако, при использовании в качестве Ю активных (не резистивных) нагрузок, для которых =гвьаХ и при Ян = оо предельный Ку ограничивается глубиной внутренней обратной связи (ц,) транзистора УТ1 [6]:

К

у.тах

< ^«А=Чш^ = ^ < ю3 - ю4

(1.5)

Фг Фг

Если внутренняя обратная связь в транзисторе мала, то максимальный

коэффициент усиления ограничивается на уровне:

К

у шах

(1-6)

Л,ф^

где к221 = гк]1 - выходная проводимость транзистора УТ1 в схеме с общей базой и с общим эмиттером.

Поэтому для повышения Ку применяются так называемые динамические нагрузки (ДН), например, на биполярных транзисторах, которые требуют для обеспечения линейного режима работы 17дн = 0,8 1,6 В статического напряжения. Причем 17дн = 0,8 В необходимо для простейших токовых зеркал, имеющих к сожалению невысокое выходное сопротивление:

*д„*иэрш/10. (1.7)

Для интегральных транзисторов ОАО «НПП «Пульсар» иэрт =204-30 В. Следовательно, при /0 = 1 мА применение активных нагрузок позволяет получить К < 400 500. Более высокие выходные сопротивления реализуются в активных

нагрузках Уилсона или каскодных схемах [7]. Однако они работают только в том случае, когда статическое напряжение между выводами такой активной нагрузки более чем 217 эб =1,6 В. При низковольтном питании это не приемлемо. Так же многие современные технологические процессы имеют в наличии только п-р-п транзисторы, что усложняет применение таких активных нагрузок.

При резистивных двухполюсниках коллекторной нагрузки Ю и ограничениях на напряжение питания (Еп), характерных для БЮе технологических процессов (Е^ < 2,0 н-2,5 В), коэффициент усиления по напряжению (Ку) схем (рисунок 1.1 и рисунок 1.2) получается небольшим. В первую очередь это обусловлено ограничениями на сопротивления коллекторной

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Будяков, Петр Сергеевич, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Крутчинский, С. Г. Структурный синтез аналоговых электронных схем [Текст] / С. Г. Крутчинский. - Ростов н/Д : Изд-во СКНЦ ВШ, 2001. - 180 с.

2. Крутчинский, С.Г. Компенсация паразитных емкостей активных элементов в электронных устройствах [Текст] / С.Г. Крутчинский, H.H. Прокопенко, Е.И. Старченко // Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем - 2006. Сборник научных трудов / под общ. ред. Академика РАН А.Л. Стемпковского. - М.: Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН, 2006. - С. 194-199.

3. Прокопенко, H.H. Архитектура и схемотехника аналоговых микросхем с собственной и взаимной компенсацией импедансов: монография [Текст] / Прокопенко H.H., Ковбасюк Н.В. - Шахты: ЮРГУЭС, 2007. - 326 с.

4. Прокопенко, H.H. Каталог разработок Российско-Белорусского центра аналоговой микросхемотехники [Текст] / H.H. Прокопенко, С.Г. Крутчинский, Е.И. Старченко, П.С. Будяков и др. - Шахты: ЮРГУЭС, 2010. - 479 с.

5. Аронов, В.Л. Модельное исследование эффектов неравномерной работы многокристального СВЧ LDMOS транзистора в полосе частот [Текст] / В. Л. Аронов, С.М. Романовский // Электронная техника. Серия 2 Полупроводниковые приборы. - 2013. - № 2(231) . - С. 25-34.

6. Прокопенко, H.H. Схемотехника широкополосных усилителей [Текст] : монография / H.H. Прокопенко, Н.В. Ковбасюк // Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2005.- 218 с.

7. Прокопенко, H.H. Архитектура и схемотехника быстродействующих операционных усилителей [Текст]: монография / Н. Н. Прокопенко, А. С. Будяков. - Шахты: ЮРГУЭС, 2006. - 231 с.

8. Пат. 2460206 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/34. Каскодный СВЧ-усилитель с малым напряжением питания [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО

«Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2011102642/09; заявл. 24.01.2011; опубл. 27.08.2012, Бюл. № 24. - Юс.: ил. .

9. Пат. 2519419 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/50. Широкополосный повторитель напряжения [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Пахомов И.В., Суворов В.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2013107430/08; заявл. 19.02.2013; опубл. 10.06.2014, Бюл. № 16. - 11с.: ил..

10. Пат. 2530263 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/50. Быстродействующий истоковый повторитель напряжения [Текст] / Прокопенко H.H., Бутырлагин Н.В., Будяков П.С., Пахомов И.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2013124354/08; заявл. 27.05.13; опубл. 10.10.14, Бюл. № 28. - 9с.: ил. .

11. Прокопенко, H.H. Исследование обобщенных архитектур классических транзисторных каскадов (ОЭ, ОБ, OK) с расширенным частотным диапазоном [Текст] / О.В. Дворников, H.H. Прокопенко, И.В. Пахомов, П.С. Будяков // X Междунар. научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-2 окт. <2013 г. : материалы / редкол.: H.H. Прокопенко (гл. ред.), В.Г. Немудров, С.Г. Русаков [и др.]. - Шахты : ИСОиП ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2013. - Ч. 1.- С. 153-157

12. Прокопенко, H.H. Метод расширения диапазона рабочих частот истоковых и эмиттерных повторителей напряжения [Электронный ресурс] / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, И.В. Пахомов, и др. // «Инженерный вестник Дона» (ВАК), 2013, №1- Режим доступа http//www.ivdon.ru/magazine/archive/nly2013/1559 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

13. Прокопенко, H.H. Метод расширения диапазона рабочих частот классических транзисторных каскадов с общей базой и общим эмиттером [Текст] / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, Н.В. Бутырлагин // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2013. - Т. 2 . - С. 72-77.

14. Разработка и исследование технологических, топологических и архитектурно-схемотехнических основ проектирования функциональных блоков крайне высокого диапазона частот и их практического использования в высокоскоростных системах связи и телекоммуникации (Отчет о НИР) [Текст] : отчет о НИР (итоговый) ЮРГУЭС-21.12 / (ЮРГУЭС); рук. Будяков П.С.; исп. Серебряков А.И., Пахомов И.В. [и др.] Шахты, ЮРГУЭС, 2013. -4.1 - 102 с.

15. Теоретические основы собственной и взаимной компенсации импедансов и их практические приложения в прецизионных аналоговых микросхемах для систем управления, технической диагностики и телекоммуникаций нового поколения [Текст]: отчет по НИР (промежуточ.): № ГР 01200906197, рук. Прокопенко Н. Н.; исполн.: Божич В.И., Крутчинский С.Г., Будяков П.С. [и др.] Шахты, ЮРГУЭС, 2010. - 4.2 - 708 с.

16. Гайдук А.Р. Теория автоматического управления: Учебник [Текст] / А.Р. Гайдук, - М.: Высшая школа, 2010. - 415 с.

17. Гехер, К. Теория чувствительности и допусков электронных цепей [Текст] / К. Гехер. - М.: Сов. радио, 1973. - 315 с.

18. Теоретические основы проектирования нелинейных и управляемых СФ-блоков для СВЧ систем связи и телекоммуникаций нового поколения [Текст] : отчет о НИР (промежуточный): ЮРГУЭС - 1.09.Ф (2.1.2/9532 (2.1.2/1127)) / (ЮРГУЭС); рук. Прокопенко H.H.; исп. Крутчинский С.Г., Будяков П.С. [и др.] Шахты, ЮРГУЭС, 2011. - 4.2 - 494 с.

19. 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 // «Инженерный вестник Дона», 2012, ' №3. - Режим доступа http//www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1041 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

20. Манжула, В.Г. Вариативный синтез схемы операционного усилителя с пониженным напряжением смещения нуля [Электронный ресурс] / В.Г. Манжула, И.Б. Пугачев, H.H. Прокопенко // «Инженерный вестник Дона», 2012, №3. -

Режим доступа http//www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1037 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

21. Пат. 2416147 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2009139593/09; заявл. 26.10.2009; опубл. 10.04.2011, Бюл. № 10. -9с.: ил..

22. Пат. 2416146 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Романов В.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2009138961/09; заявл. 21.10.2009; опубл. 10.04.2011, Бюл. № 10. -9с.: ил..

23. Пат. 2420864 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/45, 1/32. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2009140101/09; заявл. 29.10.2009; опубл. 10.06.2011, Бюл. № 16. -15с.: ил.

24. Пат. 2400924 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/45 Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Воронин В.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2009140499/09; заявл. 02.11.2009; опубл. 27.09.2010, Бюл. № 27. -10с.: ил.

25. Пат. 2419191 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/34, 3/45. Дифференциальный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский

государственный университет экономики и сервиса». - № 2009145896/09; заявл. 10.12.2009; опубл. 20.05.2011, Бюл. № 14. - 14с.: ил.

26. Пат. 2421890 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010116568/09; заявл. 26.04.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

27. Пат. 2421893 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010119384/09; заявл. 14.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

28. Пат. 2421878 Российская Федерация, МПК8 H03F 1/22, 3/42. Каскодный широкополосный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Крутчинский С.Г., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010116767/09; заявл. 27.04.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

29. Пат. 2421895 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/45, 3/34. Дифференциальный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010117929/09; заявл. 04.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

30. Пат. 2421892 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с парафазным выходом [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010117996/09; заявл. 04.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

31. Пат. 2421881 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/189, 1/42, 3/45. Дифференциальный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский

государственный университет экономики и сервиса». - № 2010118880/09; заявл. 11.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - Юс.: ил.

32. Пат. 2421879 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 1/42, 3/45. Дифференциальный усилитель с высокочастотной коррекцией [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010118688/09; заявл. 11.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. -Юс.: ил.

33. Пат. 2421887 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 3/45. Дифференциальный усилитель с парафазным выходом [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010121697/09; заявл. 27.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 14с.: ил.

34. Пат. 2421880 Российская Федерация, МПК8 Н 03 F 1/42, 1/22, 3/189. Широкополосный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010119325/09; заявл. 13.05.2010; опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17. - 8с.: ил.

35. Пат. 2427071 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/45. Широкополосный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010121636/09; заявл. 27.05.2010; опубл. 20.08.2011, Бюл. № 23. - 11с.: ил.

36. Пат. 2432669 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/50. Широкополосный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010142332/09; заявл. 15.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 30. - 9с.: ил.

37. Пат. 2432665 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/34, 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания

[Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010142375/09; заявл. 15.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 30. - Юс.: ил.

38. Пат. 2432667 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/34, 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Наумов М.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010143382/09; заявл. 22.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 10. - 14с.: ил.

39. Пат. 2432666 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/34, 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2010142553/09; заявл. 18.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 20. - 9с.: ил.

40. Пат. 2432668 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/34, 3/45. Дифференциальный операционный усилитель с парафазным выходом [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Белич С.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». -№ 2010144112/09; заявл. 27.10.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 20. - 8с.: ил.

41. Пат. 2439780 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/45. Каскодный дифференциальный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2011101718/08; заявл. 18.01.2011; опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1,- 11с.: ил.

42. Пат. 2439783 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/45. Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления по напряжению [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный

университет экономики и сервиса». - № 2011102673/08; заявл. 24.01.2011; опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1. -9с.: ил.

43. Пат. 2468503 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/45. Каскодный усилитель [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Серебряков А.И.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2011139549/08; заявл. 28.09.2011; опубл. 27.11.2012, Бюл. № 33. - 15с.: ил.

44. Будяков, П.С. Архитектура SiGe операционных усилителей с повышенным усилением при низковольтном питании [Текст] / П.С. Будяков // Симпозиум «Нанотехнологии-2009»: Тезисы докладов Всероссийской молодежной школы-семинара «НАнотехнологии и инНОвации» (НАНО-2009). -Таганрог:, 2009. - С. 38-39.

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

46. Манжула, В.Г. Метод повышения коэффициента усиления SiGe-операционных усилителей с низковольным питанием [Текст] / В.Г. Манжула, H.H. Прокопенко, П.С. Будяков // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Информатика, телекоммуникации, управление. - 2010. - № 4 . - С. 58-62.

47. Прокопенко, H.H. Метод повышения коэффициента усиления каскадов с общим эмиттером в аналоговых микросхемах с низковольтным питанием [Текст] / 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.

48. Прокопенко, H.H. Метод повышения коэффициента усиления по напряжению дифференциальных каскадов с пассивной коллекторной нагрузкой при малых напряжениях питания [Текст] / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, Н.В.

Бутырлагин // IX Международный научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-3 нояб. 2012 г. : материалы / редкол. : H.H. Прокопенко (гл. ред.), В.Г. Немудров, С.Г. Русаков [и др.]. - Шахты : ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2012. - С.47-49.

49. Прокопенко, H.H. Метод повышения коэффициента усиления по напряжению классического каскада с общей базой в аналоговых микросхемах с низковольтным питанием [Текст] / 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.

50. Прокопенко, H.H. Методы повышения коэффициента усиления классических каскадов на биполярных транзисторах при малых напряжениях питания [Текст] / 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

51. Прокопенко, H.H. Перспективная высокочастотная коррекция в дифференциальных и широкополосных усилителях на базе SiGe субмикронной технологии [Текст] / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, П.С. Будяков // Труды Международной научно-технической конференции и молодежной школы-семинара «Нанотехнологии-2010». - Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. - С. 111-113.

52. Прокопенко, H.H. Предельные возможности токовой ВЧ-коррекции в дифференциальных каскадах [Текст] / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, И.В. Пахомов // IX Международный научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-3 нояб. 2012 г. : материалы / ред. кол. : H.H. Прокопенко (гл. ред.), В.Г. Немудров, С.Г. Русаков [и др.]. -Шахты : ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2012. - С.43-47.

53. Прокопенко, H.H. Собственная компенсация импедансов пассивной коллекторной нагрузки и емкости коллектор-база выходных транзисторов [Текст] / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, П.С. Будяков // Материалы X научно-

технической конференции молодых специалистов «Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА», 2011. - С. 137-140

54. Прокопенко, H.H. Способ усиления сигналов в структуре дифференциальных каскадов с цепями взаимной компенсации импедансов низкоомных резисторов [Текст] / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, C.B. 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

55. Прокопенко, H.H. Архитектура СВЧ дифференциальных операционных усилителей с парафазным выходом [Текст] / H.H. 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.

56. Пат. 2450353 Российская Федерация, МПК8 G06G 7/12 H03F 3/45. Аналоговый смеситель двух сигналов с выходным каскодом [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Бутырлагин Н.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2011114536/08; заявл. 13.04.2011; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13. - 13с.: ил.

57. Пат. 2519440 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/08. -Трансимпедансный преобразователь сигналов лавинных фотодиодов и кремниевых фотоумножителей [Текст] / Прокопенко H.H., Дворников О.В., Будяков П.С., Бугакова A.B.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2012151329/08; заявл. 29.11.2012; опубл. 10.06.2014, Бюл. № 16. -9с.: ил.

58. Пат. 2523122 Российская Федерация, МПК8 H03F 3/68, G01R 15/00. Быстродействующий датчик физических величин с потенциальным выходом [Текст] / Прокопенко H.H., Дворников О.В., Будяков П.С.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2012153048/08; заявл. 07.12.2012; опубл. 20.07.2014, Бюл. № 20. - 6с.: ил.

59. Пат. 2517698 Российская Федерация, МПК8 Н01Р 1/22. Широкополосный аттенюатор для быстродействующих аналоговых и аналого-цифровых интерфейсов [Текст] / Прокопенко H.H., Будяков П.С., Бутырлагин Н.В., Бугакова A.B.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ЮжноРоссийский государственный университет экономики и сервиса». - № 2013114509/08; заявл. 01.04.2013; опубл. 27.05.2014, Бюл. № 15. - Юс.: ил.

60. Пат. 2535458 Российская Федерация, МПК H03F 1/36. Сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. Бутырлагин Н.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2013116177/08; заявл. 09.04.2013; опубл. 10.12.2014, Бюл. № 34. - 12с.: ил.

61. Пат. 2523960 Российская Федерация, МПК8 Н03М 1/36. Сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С., Бутырлагин Н.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ЮжноРоссийский государственный университет экономики и сервиса». - № 2013120247/08; заявл. 30.04.2013; опубл. 27.07.2014, Бюл. № 21. - 11с.: ил.

62. Пат. 2536377 Российская Федерация, МПК H03F 1/36. Сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом [Текст] / Прокопенко H.H., Серебряков А.И., Будяков П.С. Бутырлагин Н.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ЮжноРоссийский государственный университет экономики и сервиса». - № 2013119662/08; заявл. 26.04.2013; опубл. 20.12.2014, Бюл. № 35. - Юс.: ил.

63. Прокопенко, H.H. Архитектура широкополосных аттенюаторов с переменным коэффициентом передачи [Текст] / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, Н.В. Бутырлагин // 23-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2013) . - Севастополь, 8—13 сен-тября 2013 г. : материалы конф. в 2 т. - Севастополь : Вебер, 2013. — Т.2. - С. 720-721

64. Прокопенко, H.H. Метод высокочастотной коррекции резистивных делителей напряжения [Текст] / H.H. Прокопенко H.H., Будяков П.С., Бутырлагин Н.В., Пахомов И.В. // X Междунар. научно-практический семинар «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 1-2 окт. 2013 г. : материалы / редкол.: H.H. Прокопенко (гл. ред.), В.Г. Немудров, С.Г. Русаков [и др.]. - Шахты : ИСОиП ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2013. -Ч.1.- С.140-143.

65. Серебряков, А.И. Метод повышения быстродействия параллельных АЦП [Текст] / А.И. Серебряков, Е.Б. Борохович // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА: Материалы научно-технической конференции. - М.: МНТОРЭС им. А.С.Попова, 2012. - С. 150-155.

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

67. Дворников, О.В. Метод расширения диапазона частот трансимпедансных преобразователей сигналов лавинных фотодиодов и кремниевых фотоумножителей [Текст] / О.В. Дворников, H.H. Прокопенко, П.С. Будяков // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Методы и средства адаптивного управления в электроэнергетике». - 2013. - № 2 . - С. 62-67.

68. Прокопенко, H.H. Методы высокочастотной коррекции аналоговых секций в сверхбыстродействующих параллельных АЦП с дифференциальным входом [Текст] / H.H. Прокопенко, А.И. Серебряков, Н.В. Бутырлагин // Проблемы разработки перспектив-ных микро- и наноэлектронных систем - 2014. Сборник трудов. Часть 3 / под ред. под общ. ред. академика Р. А.Л.Стемпковского. - М.: ИППМ РАН, 2014. - С. 117-122.

69. Прокопенко, H.H. Архитектура и схемотехника управляемых усилителей и смесителей сигналов (монография) [Текст] / H.H. Прокопенко, П.С. Будяков, Под общ. Ред. д.т.н., проф. H.H. Прокопенко. - М.: Издательский дом Академиии Естествознания, 2013. - 242 с.

70. Пат. 2513716 Российская Федерация, МПК8 Н03М 1/36. Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом [Текст] / Н.Н. Прокопенко, А.И. Серебряков, П.С. Будяков, Бутырлагин Н.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса». - № 2013118969/08; заявл. 23.04.2013; опубл. 20.04.2014, Бюл. № 11. - 13с.: ил.

71. Чернов, Н.И. Логические элементы с входными и выходными токовыми координатами [Текст] / Н.И. Чернов, В.Я. Югай, Н.Н. Прокопенко, и др. // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА: Материалы научно-технической конференции. - М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, 2012. - С. 106-110.

72. Прокопенко, Н.Н. Элементная база радиационно-стойких информационно-измерительных систем : монография [Текст] / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский // под ред. под общ. ред. д. т. н. проф. Н.Н. Прокопенко. Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011.-208 с.

73. Samadi, R. Uniform Design of Multi-Peak Bandwidth Enhancement Technique for Multistage Amplifiers [Text] / R. Samadi, A.I. Karsilayan // IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap. - 2007. - T. 54. - № 7 . - C. 1489-1499.

74. Vadipour, M. Capacitive feedback technique for wideband amplifiers [Text] / M. Vadipour // IEEE J. Solid State Circuits. - 1993. - T. 28. - № 1 . - C. 90-92.

75. Wakimoto, T. A low-power wide-band amplifier using a new parasitic capacitance compensation technique [Text] / T. Wakimoto, Y. Akazawa // IEEE J. Solid-State Circuits. - 1990. - T. 25. - № 1 . - C. 200-206.

76. Centurelli, F. A bootstrap technique for wideband amplifiers [Text] / F. Centurelli, R. Luzzi, M. Olivieri, и др. // IEEE Trans. Circuits Syst. I Fundam. Theory Appl. - 2002. - T. 49. - № 10. - C. 1474-1479.

77. Vasilopoulos, A. A Low-Power Wideband Reconfigurable Integrated Active-RC Filter With 73 dB SFDR [Text] / Vasilopoulos A., Vitzilaios G., Theodoratos G., и др.// IEEE J. Solid State Circuits. - 2006. - T. 41. - № 9 . - C. 19972008.

78. Razavi, В. Design of Analog CMOS Integrated Circuits [Text] / B. Razavi, - Tata McGraw-Hill, 2001. - 684 c.

79. Close, J. High speed op amps: Performance, process and topologies [Text] / J. Close // 2012 IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (BCTM), IEEE, 2012.-C. 1-8.

80. Budyakov, A. Design of bipolar differential opamps with unity gain bandwidth up to 23 GHz [Text] / A. Budyakov, K. Schmalz, N.N. Prokopenko, и др. // 2008 4th European Conference on Circuits and Systems for Communications. : IEEE, 2008.-C. 105-108.

81. Prokopenko, N.N. Circuit Design of Classical Stages with Bandwidth Enhancement Technique [Text] / N.N. Prokopenko, P.S. Budyakov, I. V. Pakhomov // 2014 Sixth International Conference on Computational Intelligence, Communication Systems and Networks (CICSyN2014), Tetovo, Rep. of Macedonia 2014. - C. 202-206.

82. Prokopenko, N.N. The Synthesis of the Correction Circuit of the High Speed Sensors of the Physical Quantities and Current-Voltage Converters with the Parasitic Capacitance [Text] / N.N. Prokopenko, A.R. Gaiduk, P.S. Budyakov, и др. // 11th East-West Design & Test Symposium (EWDTS 2013), 2013. - C. 161-164.

83. Пат. 8779859 B2 США, H03F1/22. Multi-cascode amplifier bias techniques [Text] / Su W., Narathong C., Yin G., и др.; заявитель и патентообладатель Qualcomm Incorporated - № US 13/570,062; заявл. 08.08.2012; опубл. 15.07.2014.

84. SiGe:C BiCMOS technologies, IHP [Электронный ресурс]. URL: http://www.ihp-microelectronics.com/en/services/mpw-prototyping/sigec-bicmos-technologies.html (дата обращения: 01.12.2014).

85. Prokopenko, N.N. Methods of increasing voltage gain of the low-voltage classical stages [Text] / 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

86. Prokopenko, N.N. Perspective high-frequency correction in differential and broadband amplifiers [Text] / N.N. Prokopenko, A.I. Serebryakov, P.S. Budyakov // 5th European Conference on Circuits and Systems for Communications (ECCSC'10) November 23-25, 2010, Belgrade, Serbia. - P. 135-139

87. Prokopenko, N.N. Architecture of the microwave differential operating amplifiers with paraphrase output [Text] / N.N. Prokopenko, P.S. Budyakov, A.I. Serebryakov // International Conference on Signals and Electronic Systems, ICSES'10 -Conference Proceeding, 2010. - C. 165-168.

88. Prokopenko, N.N. The methods of the bandwidth enhancement of the flash ADC with the differential input [Text] / 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, doi: 10.1109/COMCAS.2013.6685296.

89. Borokhovych, Y. 4-bit, 16 GS/s ADC with new parallel reference network [Text] / Y. Borokhovych, H. Gustat, C. Scheytt // 2009 IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronics Systems, COMCAS 2009, 2009, C. 1-4.

90. Razavi, B. Principles of Data Conversion System Design [Text] / B. Razavi, - IEEE Press. New York, 1995.

91. Пат. DE 102009002062A1, Германия, H03M1/36, Analog-Digital-Umsetzer mit breitbandigem Eingangsnetzwerk [Text] / Y. Borokhovych, J.C. Scheytt, заявитель и патентообладатель IHP Gmbh - Innovations For High Performance Microelectronics / Leibniz-Institut Für Innovative Mikroelektronik. - № DE200910002062; заявл. 31.03.2009; опубл. 07.10.2010.

92. Glisic, S. A fully integrated 60 GHz transmitter front-end in SiGe BiCMOS technology [Text] / S. Glisic, K. Schmalz, F. Herzel, и др. // 2011 IEEE 11th Top. Meet. Silicon Monolith. Integr. Circuits RF Syst. - 2011 . - С. 149-152.

93. Пат. 7054609 B2, США, H03D7/14, Linearity improvement of Gilbert mixers [Text] / Magnus Wiklund, Sven Mattisson; заявитель и патентообладатель

Telefonaktiebolaget Lm Ericsson. - № US 10/400,114; заявл. 26.03.2003; опубл. 30.05.2006.

94. Пат. US20080113644 A1 США, H04B1/40. Low Noise Mixer [Text] / Saverio Trotta, Bernhard Dehlink; заявитель и патентообладатель Infineon Technologies Ag. - № US 11/559,705; заявл. 11.11.2006; опубл. 15.05.2008.

95. Klaassen, K.B. Electronic measurement and instrumentation [Text] / K.B. Klaassen, - Cambrifge University Press, 1996. - 352 c.

' 96. Пат. US 7453305 B2 США, H03L5/00. Voltage level shifting circuit, a differential input stage circuit, and a method for providing a level shifted differential signal to a differential input buffer circuit [Text] / Moane B.A., Ronan C.P., Twomey J.; заявитель и патентообладатель Analog Devices, Inc. - № US 11/494,168; заявл. 27.07.2006; опубл. 18.11.2008.

97. Xing, G. A flat gain and higher linearity UWB active variable attenuator [Text] / G. Xing, W. Zhang, H. Xie, и др. // 2012 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT): IEEE, 2012. - C. 1-3.

98. Пат. 8653905 B2 США, H03H7/24. High-voltage wideband pulse attenuator having attenuation value self-correction function [Text] / Ryu S.K., Lee K.H.; заявитель и патентообладатель Electronics And Telecommunications Research Institute,-№ US 13/167,894; заявл. 24.06.2011; опубл. 18.02.2014.

99. Prokopenko, N.N. The high-frequency correction circuit for resistive voltage dividers with capacitive load [Text] / N.N. Prokopenko, P.S. Budyakov, N.V. Butyrlagin // 11th East-West Design & Test Symposium (EWDTS 2013). - Rostov-on-Don, Russia, September 27-30, 2013. - Kharkov National University of Radioelectronics. - C. 154-157.

100. Пат. 5448207 США, H03H11/24, H03H7/24. Attenuator circuit apparatus [Text] / Kohama Kazumasa; заявитель и патентообладатель Sony Corporation, - № US 08/305,565; заявл. 14.09.1994; опубл. 05.09.1995.

101. Toumazou, С. Analogue 1С Design: The Current-mode Approach [Text] / C. Toumazou, F.J. Lidgey, D. Haigh, - Presbyterian Publishing Corp, 1990. - 646 c.