Российский операционный усилитель КМОП с архитектурой rail-to-rail

№ 8’2003
Одной из основных тенденций рынка ИС операционных усилителей в настоящий момент является появление и широкое распространение так называемых rail-to-rail ОУ. Данным термином в зарубежной литературе принято классифицировать ОУ, диапазоны изменений выходного и синфазного входного напряжений которых занимают весь спектр значений, лежащих между уровнями питающих напряжений. Де-факто название rail-to-rail стало общепринятым и в отечественной литературе (см., например, [1]). Использование этого термина в предлагаемой статье применительно к ИС отечественного производства обусловлено стремлением авторов к привлечению внимания разработчиков, использующих импортные комплектующие и привыкших к терминологии зарубежных поставщиков.

С переходом на все более прогрессивные технологические процессы изготовления цифровых СБИС, с уменьшением минимального топологического размера происходит неизбежное снижение напряжения питания, а поскольку построить законченную систему только на цифровых элементах практически невозможно, то соответственно возрастают требования и к элементной базе аналого-цифрового интерфейса, основным компонентом которого был и остается ОУ. Стандартным ОУ общего назначения, как известно, присущи ограничения на диапазоны входных и выходных напряжений, из-за которых 2–3 В из номинала напряжения питания фактически оказываются потерянными при определении динамического диапазона системы. При двуполярном питании ±15 В это обстоятельство не создает заметных проблем, однако при построении современных аналого-цифровых систем используется однополярное питание 2,5, 3,3 и 5 В, что диктует применение только ОУ архитектуры rail-to-rail. В дальнейшем эта тенденция приведет к переходу на рабочие напряжения питания на уровне 1 В. Фирма Xilinx, например, уже объявила о выпуске нового семейства ПЛИС Spartan-3, изготавливаемого на пластинах диаметром 300 мм по технологии с топологическими нормами 90 нм и напряжением питания 1,2 В. Цена таких изделий составляет около $20 за кристалл с 1 миллионом вентилей (http://www.xilinx.com/spartan3), что фактически знаменует собой начало перехода на качественно новый уровень в области элементной базы сложных систем. Для работы в таких системах обычных ОУ rail-to-rail уже недостаточно, и становятся актуальными так называемые ОУ beyond-the-rails, работоспособные при входных синфазных сигналах, выходящих за рамки уровней шин питания [2].

Помимо фактора, обусловленного тенденцией к снижению напряжения питания цифровых СБИС, необходимо отметить, что неуклонно расширяется область экономичных низковольтных применений ОУ, таких, как портативная аппаратура с батарейным питанием, слуховые аппараты, тонометры, кардиостимуляторы и другие приборы медицинского назначения, портативные аудиоустройства, а также аппаратура специального применения.

Учитывая перечисленные факторы и тенденции, ФГУП «НЗПП с ОКБ» разработало на основе архитектуры rail-to-rail серию счетверенных КМОП ОУ, состоящую из четырех ИС: К1476УД1Т, К1476УД2Т, К1476УД3АТ, К1476УД3БТ. Каждая ИС содержит четыре программируемых КМОП ОУ с раздельными входами и выходами, имеющих общую цепь программирования рабочего режима и общий вход для перевода ИС в ждущий режим с малым потреблением (функция Standby). Программирование осуществляется выбором сопротивления одного внешнего резистора, включаемого между входом R ИС и положительным выводом источника питания.

Структурная схема одного ОУ ИС, отражающая общие признаки архитектуры rail-to-rail применительно к КМОП-технологии, приведена на рис. 1. Основной чертой, характерной для всех КМОП rail-to-rail ОУ, является построение входного дифференциального каскада на основе параллельного включения комплементарных дифференциальных пар МОП-транзисторов, за счет чего обеспечивается работоспособность ОУ в диапазоне синфазных входных напряжений, который может даже превышать пределы, установленные напряжениями шин питания (то есть обеспечивается режим beyond-the-rails), но на величину, не превышающую прямое падение напряжения на диодах входной защиты. По аналогичной структурной схеме реализованы отечественные КМОП ОУ серии 1446 [3], в состав которой входит счетверенный ОУ 1446УД3, являющийся ближайшим отечественным аналогом ОУ серии К1476УД…Т. Основным преимуществом ИС серии К1476УД…Т по отношению к ИС 1446-й серии являются улучшенные функциональные возможности (за счет программирования рабочего режима ОУ и наличия функции Standby). Первый фактор обеспечивает:

  • универсальный характер ИС, ОУ которой, в зависимости от номинала одного внешнего резистора, может быть как микромощным, так и быстродействующим, причем переход от одного режима к другому может происходить в процессе работы ИС под воздействием внешнего управляющего сигнала;
  • расширение области применения ОУ за счет новых нестандартных схемотехнических решений.
структураня схема одного ОУ ИС К1476УД...Е

Второй из перечисленных выше факторов позволяет оптимизировать мощность потребления в системах с активным и пассивным режимами работы, например, в приемниках систем персонального радиовызова. Вопросам применения ИС серии К1476УД…Т, в том числе и нестандартным, имеющим определенные преимущества перед типовыми, посвящена отдельная статья, которая будет предложена вниманию читателей в ближайшее время.

Ближайшими зарубежными аналогами ИС серии К1476УД…Т являются ИС TLV2465 фирмы Texas Instruments и AD8594 от Analog Devices. Оба аналога совместимы с ИС серии К1476УД…Т по выводам, имеют функцию Standby, но, поскольку возможность программирования в данных аналогах не предусмотрена, вывод № 8 16-выводного корпуса в них не используется (обозначен как NC — no connect). К1476УД…Т проигрывает названным зарубежным аналогам по единственному параметру — максимальному выходному току, но превосходит их по диапазону допустимых питающих напряжений, коэффициенту усиления по постоянному току и коэффициенту подавления синфазного сигнала. Это обусловлено тем, что для производства зарубежных аналогов используется КМОП-технология с меньшими топологическими нормами, на основе которой проще обеспечить большой выходной ток, но труднее сохранить точностные показатели и которая к тому же является более низковольтной. Недостатком серии К1476УД…Т является также планарный металлокерамический корпус типа 402.16, однако предприятие-изготовитель планирует переход на более современное конструктивное исполнение.

Структурная схема ИС К1476УД...Т

Структурная схема ИС К1476УД…Т приведена на рис. 2. Рабочий режим каждого ОУ ИС задается четырьмя напряжениями, которые вырабатывает общий для всех каналов блок BIAS. Назначение выводов описано в таблице 2.

Таблица 1. Электрические характеристики ИС серии К1476УД…Т при Uсс=5 В и Т=25 °С (предварительные) и предельно допустимые режимы работы
аблица 1. Электрические характеристики ИС серии К1476УД…Т при Uсс=5 В и Т=25 °С (предварительные) и предельно допустимые режимы работы
Примечания:
* При емкости нагрузки CL=50 пФ
** ΔUout — разность между уровнем напряжения любой из шин питания и соответствующей границей диапазона линейности выходного напряжения.
Таблица 2. Назначение выводов ИС серии К1476УД…Т
Таблица 2. Назначение выводов ИС серии К1476УД…Т

Основные технические характеристики ОУ серии К1476УД…Т приведены в таблице 1, а на рис. 3–5 приведены амплитудно-частотные характеристики ОУ с разомкнутой цепью обратной связи для трех значений программирующего тока.

ИС К1476УД1Т является базовым вариантом ОУ архитектуры rail-to-rail серии К1476УД…Т и изготавливается на основе стандартного технологического процесса КМОП. ИС К1476УД2Т выполнена по идентичной с ИС К1476УД1Т электрической принципиальной схеме, однако в технологический процесс ее изготовления введена дополнительная операция, что привело к заметному увеличению коэффициента усиления по постоянному току, но также и к ухудшению динамических параметров. ОУ ИС К1476УД3АТ, К1476УД3БТ отличается от базового варианта тем, что во входном дифференциальном каскаде работает только пара транзисторов одного типа, что, строго говоря, должно приводить к тому, что данное устройство не является rail-to-rail ОУ по входу. Однако благодаря тому, что входные дифференциальные пары спроектированы с учетом возможности работы в подпороговом режиме, практически трудно зафиксировать заметное отличие данного ОУ от остальных по диапазону синфазного входного сигнала. С другой стороны, существенным преимуществом этой ИС является заметно меньшее напряжение смещения, — у ИС К1476УД3АТ этот параметр не превосходит величины 1 мВ для всех четырех ОУ, расположенных на кристалле ИС.

Таким образом, анализ электрических характеристик ИС серии К1476УД…Т и их сравнение с параметрами отечественных и зарубежных аналогов свидетельствуют, что ОУ данной серии являются современными КМОП rail-to-rail ОУ, которые могут составить конкуренцию аналогичным изделиям ведущих мировых фирм-производителей на внутреннем рынке, особенно в тех областях, где имеются требования функционирования в жестких условиях эксплуатации.

Возвращаясь к вопросам системного характера, уже затронутым в начале статьи, отметим, что в последнее время наметилась тенденция к проектированию систем на кристалле на основе так называемых IP-модулей, под которыми понимаются законченные функциональные фрагменты системы, выполняющие типовые функции и имеющие тот или иной уровень реализации (алгоритмический, программный, уровень HDL-описания, схемотехнический, топологический). Такой подход позволяет пользователю библиотеки IP-модулей компоновать разрабатываемую им систему из этих модулей как их «черных ящиков», абстрагируясь от их структуры и используя интеллектуальные ресурсы, воплощенные в IP-модулях, сократить сроки и стоимость проектирования системы, а также снизить его риск. Поскольку уже сейчас более четверти всех проектируемых систем на кристалле являются аналого-цифровыми, а к 2006 году прогнозируется, что их доля достигнет 70% [4], то возрастающая актуальность аналоговых и аналого-цифровых IP-модулей, совместимых с идеологией «система на кристалле» (а значит, и с современными технологиями цифровых КМОП СБИС), становится очевидной. В этом аспекте, учитывая тот факт, что ОУ серии К1476УД…Т изготавливаются по стандартной цифровой технологии КМОП, данные ОУ могут рассматриваться как апробированные на практике IP-модули схемотехнического и топологического уровней, имеющие известный уровень параметров. Как топологический IP-модуль этот ОУ может использоваться при проектировании сложных аналого-цифровых БИС на основе технологии предприятия-изготовителя ИС серии К1476УД…Т, как схемотехнический IP-модуль ОУ может применяться в СБИС типа «система на кристалле», разрабатываемых на основе более прогрессивных технологий.

xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88

Комментарии на “Российский операционный усилитель КМОП с архитектурой rail-to-rail

    • Похоже что очередной обман и воровство бюджета. На сайте НЗПП с ОКБ (или НЗПП Восток) такого нет.

      • На е-файнде посмотрел — К1476УД1Т продают.
        Самое странное, их продают еще и китайские фирмы, это я вообще объяснить ен могу…

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *