<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">bsuir</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Доклады БГУИР</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Doklady BGUIR</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1729-7648</issn><issn pub-type="epub">2708-0382</issn><publisher><publisher-name>БГУИР</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.35596/1729-7648-2023-21-4-46-53</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">bsuir-3681</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Схемотехническая модернизация операционных усилителей для увеличения скорости нарастания выходного напряжения</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Circuit Design Modernization of Operational Amplifiers for Increasing Slew Rate of Output Voltage</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Галкин</surname><given-names>Я. Д.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Galkin</surname><given-names>Ya. D.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Галкин Ярослав Денисович - аспирант Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, мл. н. с. лаборатории электронных методов и средств эксперимента НИУ «Институт ядерных проблем» Белорусского государственного университета</p><p>220013, Минск, ул. П. Бровки, 6</p><p>Тел.: +375 25 725-07-75</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Galkin Yaroslav Denisovich - Postgraduate BSU of Informatics and Radioelectronics, Junior Researcher at the Electronic Methods and Experiment Means Laboratory of the NRU “Research Institute for Nuclear Problems” BSU.</p><p>220013, Minsk, P. Brovki St., 6. Tel.: +375 25 725-07-7</p></bio><email xlink:type="simple">galkinyaroslav@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Дворников</surname><given-names>О. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Dvornikov</surname><given-names>O. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник</p><p>Минск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Oleg V. Dvornikov - Dr. of Sci. (Tech.), Associate Professor, Principal Researcher.</p><p>Minsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Чеховский</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Tchekhovski</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Заведующий лабораторией электронных методов и средств эксперимента НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ</p><p>Минск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vladimir A. Tchekhovski - Head of the Electronic Methods and Experiment Means Laboratory of the NRU “Research Institute for Nuclear Problems” BSU.</p><p>Minsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Прокопенко</surname><given-names>Н. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Prokopenko</surname><given-names>N. N.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информационных систем и радиотехники</p><p>Ростов-на-Дону</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Nikolay N. Prokopenko - Dr. of Sci. (Tech.), Professor, Head of the Department of Information Systems and Radioelectronics Department.</p><p>Minsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-4"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники; Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics; Institute for Nuclear Problems of Belarusian State University</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>ОАО «Минский научно-исследовательский приборостроительный институт»</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>JSC “Minsk Research Instrument-Making Institute”</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Institute for Nuclear Problems of Belarusian State University</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-4"><aff xml:lang="ru"><institution>Донской государственный технический университет</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Don State Technical University</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>29</day><month>08</month><year>2023</year></pub-date><volume>21</volume><issue>4</issue><fpage>46</fpage><lpage>53</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Галкин Я.Д., Дворников О.В., Чеховский В.А., Прокопенко Н.Н., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Галкин Я.Д., Дворников О.В., Чеховский В.А., Прокопенко Н.Н.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Galkin Y.D., Dvornikov O.V., Tchekhovski V.A., Prokopenko N.N.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3681">https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3681</self-uri><abstract><p>Для удовлетворения существующей потребности отечественного рынка радиоэлектронной аппаратуры в быстродействующих широкополосных операционных усилителях ранее было предложено использование базового матричного кристалла МН2ХА031, содержащего комплементарные биполярные транзисторы, совместно с разработанными схемами быстродействующего операционного OAmp9 и прецизионного операционного OAmp10 усилителей с унифицированными каскадами и возможностью программирования таких параметров, как ток потребления, максимальный выходной ток, полоса пропускания, скорость нарастания выходного напряжения. В статье рассмотрено увеличение быстродействия указанных операционных усилителей за счет уменьшения паразитной коллекторной емкости транзисторов подачей обратного напряжения смещения в OAmp9 и применения корректирующих цепей в OAmp10, что позволило увеличить скорость нарастания выходного напряжения на 29 % в первом случае и в 3,1 раза во втором. Приведены электрические схемы и результаты схемотехнического моделирования модернизированных усилителей, названных OAmp9M и OAmp10M, которые соответственно характеризуются напряжением смещения нуля 0,35 и 0,03 мВ, коэффициентом усиления напряжения 2,7 · 103 и 3 ·105, произведением коэффициента усиления напряжения на ширину полосы пропускания 161 МГц и 68 МГц, скоростью нарастания выходного напряжения 708 и 64,5 В/мкс.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>To meet the existing needs of the domestic market of radio electronic equipment in high-speed wideband operational amplifiers, it was previously proposed to use the MH2XA031 master slice array containing complementary bipolar transistors, together with the developed circuits of the OAmp9 high-speed operational amplifier and the OAmp10 precision operational amplifier with unified cascades and the ability to program parameters such as current consumption, maximum output current, bandwidth, slew rate. The article discusses the increase in the performance of these operational amplifiers by reducing the parasitic collector capacitance of transistors by applying a reverse bias voltage to OAmp9 and using correction circuits in OAmp10, which made it possible to increase the output voltage slew rate by 29 % in the first case and 3.1 times in the second. The electrical circuits and the results of circuit simulation of the upgraded amplifiers, called OAmp9M, OAmp10M, are presented, which are respectively characterized by a zero offset voltage of 0.35 and 0.03 mV, a voltage gain of 2.7 · 103 and 3 · 105, the gain bandwidth product 161 and 68 MHz, output voltage slew rate 708 and 64.5 V/µs.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>быстродействующий операционный усилитель</kwd><kwd>прецизионный операционный усилитель</kwd><kwd>базовый матричный кристалл</kwd><kwd>комплементарные биполярные транзисторы</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>high speed operational amplifier</kwd><kwd>precision operational amplifier</kwd><kwd>master slice array</kwd><kwd>complementary bipolar transistors</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Быстродействующие широкополосные операционные усилители на базовом матричном кристалле / О. В. Дворников [и др.] // Известия вузов. Электроника. 2023. Т. 28, № 1. С. 96–111. DOI: 10.24151/15615405-2023-28-1-96-111.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dvornikov O. V., Chekhovsky V. A., Prokopenko N. N., Galkin Y. D., Kunts A. V., Chumakov V. E. (2023) High-Speed Wideband Operational Amplifiers on Master Slice Array. Izvestiya vuzov. Electronika. 28 (1), 96–111. DOI: 10.24151/1561-5405-2023-28-1-96-111 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bowers, D. F. Recent Developments in Bipolar Operational Amplifiers / D. F. Bowers, S. A. Wurcer // Proceedings of the 1999 Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting, Cat. No 99CH37024, 28–28 Sept. 1999. Р. 38–45. DOI: 10.1109/BIPOL.1999.803521.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bowers D. F., Wurcer S. A. (1999) Recent Developments in Bipolar Operational Amplifiers. Proceedings of the 1999 Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting, Cat. No 99CH37024, 28–28 Sept. 1999. 38–45. DOI: 10.1109/BIPOL.1999.803521.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Close, J. High Speed OP Amps: Performance, Process and Topologies / J. Close // 2012 IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (BCTM). Р. 1–8. DOI: 10.1109/BCTM.2012.6352648.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Close J. (2012) High Speed OP Amps: Performance, Process and Topologies. 2012 IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (BCTM). 1–8. DOI: 10.1109/BCTM.2012.6352648.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Прокопенко, Н. Н. Проектирование низкотемпературных и радиационно-стойких аналоговых микросхем для обработки сигналов датчиков / Н. Н. Прокопенко, О. В. Дворников, А. В. Бугакова. М.: СОЛОН-Пресс, 2021.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Prokopenko N. N., Dvornikov O. V., Bugakova A. V. (2021) Designing Low-Temperature and RadiationHardened Analog Circuits for Processing Sensor Signals. Moscow, SOLON-Press Publ. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Проектирование аналоговых микросхем для экстремальных условий эксплуатации на основе базового матричного кристалла МН2ХА031 / О. В. Дворников [и др.] // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2021. № 2. С. 37–46. DOI: https://doi.org/10.31114/2078-77072021-2-37-46.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dvornikov О. V., Tchekhovsky V. A., Prokopenko N. N., Galkin Y. D., Kunts A. V., Chumakov V. E. (2021) Analog Integrated Circuits Design for Extreme Environmental Conditions on the Base of Master Slice Array MH2XA031. Problems of Development of Advanced Micro- and Nanoelectronic Systems (MES). (2), 37–46. DOI: https://doi.org/10.31114/2078-7707-2021-2-37-46 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дворников, О. В. Схемотехника биполярно-полевых аналоговых микросхем. Ч. 3. Источники тока, управляемые током с нерегулируемым коэффициентом передачи / О. В. Дворников // ChipNews. 2005. № 1. С. 12–15.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dvornikov O. V. (2005) Schematics of Bipolar-Field Analog Microcircuits. Part. 3 Current Controlled Current Sources with Unregulated Transfer Ratio. Chip News. (1), 12–15 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Прокопенко, Н. Н. Дифференциальный операционный усилитель с повышенным быстродействием / Н. Н. Прокопенко // Приборы и техника эксперимента. 1978. № 2. С. 153–154.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Prokopenko N. N. (1978) Differential Operational Amplifier with Increased Performance. Pribory i Tehnika Eksperimenta. (2), 153–154 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
