Рассматривается делитель частоты на 2 на основе схемотехники токовой логики, в котором за счет токовых зеркал стабильных к напряжению питания и работе транзисторов в активном режиме реализуется повышенная надежность и стойкость к дестабилизирующим факторам. Приводится схемотехническая реализация делителя на 2 и результаты моделирования на 0,25 мкм КМОП техпроцессе. Дополнительно, в разработанном устройстве реализуется регулировка тока потребления и выходного напряжения с помощью резистора источника опорного тока и резистора нагрузки.

Ключевые слова: делитель частоты, токовая логика, линейная алгебра

05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Предлагается развитие метода электрохимической импедансной спектроскопии в области высокочастотных сигналов при помощи амплитудно-фазового подхода к анализу параметров биологических датчиков различной природы. В отличие от стандартных высокочастотных аналоговых интерфейсов систем электрохимической импедансной спектроскопии на основе квадратурной демодуляции использование пикового и фазового детекторов позволяет улучшить основные метрологические показатели, равно как и упростить аналоговый интерфейс при широкой полосе частот сигнала опроса биологических датчиков. Рассмотрено схемотехническое проектирование фазового детектора, как части общей системы, на компонентах технологического процесса TSMC 0.35um SiGe. Ключевой особенностью данного блока является предельное быстродействие за счёт отказа от обратных связей. Большой диапазон выходных напряжений и малая скорость их изменения позволяет использовать стандартные модули ввода аналоговых величин для ввода сигналов фазового детектора в ЭВМ для последующей цифровой обработки. Итоговая точность определения фазы сигнала биологического датчика сохраняется на приемлемом уровне за счёт введения в базовую схему дополнительных элементов и представленных в работе цифровых алгоритмов корректировки результатов. Показанный вариант проведения корректировки обладает иммунитетом к нелинейностям выходной характеристики фазового детектирования при больших отклонениях фазы сигнала биологического датчика. Использованный при проектировании техпроцесс относится к классу экономичных, что позволяет потенциально удешевить производство и внедрение в массовое применение систем электрохимической импедансной спектроскопии.

Ключевые слова: биологический датчик; импедансная спектроскопия; фазовый детектор; квадратурное представление сигнала, цифровая коррекция, алгоритм обработки данных, SiGe-технология, система на кристалле, СВЧ диапазон, аналоговый интерфейс

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Рассматривается последовательный периферийный интерфейс SPI (serial-to-parallel interface) на основе токовой логики, в котором за счет токовых зеркал стабильных к напряжению питания и работе транзисторов в активном режиме реализуется повышенная надежность и стойкость к дестабилизирующим факторам. Приводится схемотехника D-триггеров и результаты моделирования на 0,25 мкм КМОП техпроцессе. В разработанном устройстве реализуется регулировка тока потребления с помощью резистора источника опорного тока, а внешние резисторы нагрузки позволяют подобрать необходимую амплитуду выходного сигнала.

Ключевые слова: токовая логика, SPI интерфейс, последовательный периферийный интерфейс, линейная алгебра

05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения , 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

Рассматривается математические основы неклассического подхода к логическому синтезу k-значных цифровых структур, основанный на замене классического математического аппарата логического синтеза (булевой алгебры) предлагаемым математическим аппаратом – линейной алгеброй. Рассматриваются ограничительные свойства булевой алгебры, препятствующие дальнейшему улучшению технических характеристик интегральных логических схем. Одним из возможных направлений преодоления указанных свойств является переход к многозначной логике. Предлагается новая в логическом синтезе концепция линейного синтеза цифровых структур. Приводится строгое определение линейной алгебры и определяются ее основные свойства. Рассматривается процесс логического синтеза двузначных и многозначных цифровых структур в линейной алгебре, в том числе формирование базисов линейного пространства, исходного представления реализуемой логической функции, получения разложения логической функции по системе базисных векторов.

Ключевые слова: многозначная логика, булева алгебра, линейная алгебра, линейный логический синтез, линейные цифровые структуры, базисы линейного пространства, разложение логических функций, логическая переменная, логический синтез, цифровые логические элементы

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

На основе решения уравнения усилителя на лавинно-пролетном диоде при воздействии СВЧ-амплитудно-модулированного оптического сигнала на p-n переход диода определяется АЧХ усилителя, одновременно являющаяся детекторной характеристикой устройства. Исследуется влияние многочисленных параметров системы на продукт детектирования.

Ключевые слова: амплитудно-частотная характеристика; лавинно-пролетный диод; усилитель; детектор; СВЧ-амплитудно-модулированное оптическое колебание.

05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии

Предложен аналитический метод расчёта индукционных и индуктивных свойств проводящего цилиндра с азимутальной плотностью вихревого тока. Метод позволяет: рассчитать радиальные распределения азимутальной компоненты вектора напряженности вихревого электрического поля, плотности токов Фуко, удельной тепловой мощности, выделяемой в локальной области проводника; определить зависимости среднего значения ЭДС в кольце, индукционного тока и интегрального омического сопротивления от приведённого радиуса полости цилиндра; вычислить из энергетических соображений индуктивность, вносимую проводящим цилиндром, для электромагнитных полей, в которых между током и потоком существует конечный фазовый сдвиг. Оценки, проведённые для существующих проводников и полупроводников, указывают на то, что больших значений индуктивности можно добиться на низких частотах для материалов с малым удельным сопротивлением и малых значений индуктивности – на СВЧ и КВЧ для материалов с большим удельным сопротивлением.

Ключевые слова: вносимая индуктивность, индукция, вихревое электрическое поле, переменный ток, поток магнитного поля.

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В работе излагаются особенности реализации и результаты тестирования компьютерной модели зрительных механизмов второго порядка, специфичных к пространственным модуляциям контраста. В основе модели лежат представления о ранних стадиях зрительной обработки как двух последовательных операциях линейной фильтрации с промежуточными нелинейными преобразованиями сенсорных сигналов (принцип «фильтрация-выпрямление-фильтрация»). Избирательность моделируемого механизма к пространственным модуляциям контраста достигается благодаря особой организации его тормозных флангов, неизбирательных к ориентации и пространственной частоте элементов текстуры.

Ключевые слова: Зрительные механизмы второго порядка, фильтрация изображений, текстура, пространственная модуляция, компьютерное моделирование

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассматриваются основные недостатки темных цифровых изображений и альтернативный алгоритм повышения качества темных изображений. 

Ключевые слова: предварительная обработка, анализ цифрового изображения, улучшение цифровых изображений, цифровой шум Гаусса, темные изображения

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

Рассмотрены методы и результаты проектирования инструментальных усилителей на двух МОУ которые позволяют существенно уменьшить как напряжение дрейфа нуля схемы, так и ее коэффициент передачи синфазного напряжения. В практическом отношении данные методы позволяют решить важную задачу построения прецизионных аналоговых интерфейсов для мостовых резистивных датчиков, функционирующих в широком температурном диапазоне. Также появляется возможность использовать многоразрядные АЦП с существенно более низким опорным напряжением.   

Ключевые слова: смешанные системы на кристалле, инструментальные усилители, синфазный сигнал, мультидифференциальный ОУ, напряжение дрейфа нуля, температурный диапазон, многоразрядные АЦП.

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Предлагается метод повышения быстродействия дифференциальных и недифференциальных драйверов (выходных каскадов транзисторной логики, эмиттерных и истоковых повторителей, схем на операционных усилителях с обратной связью и т.п.). Рассматриваются условия синтеза корректирующих цепей, которые компенсируют влияние паразитной емкости нагрузки на диапазон рабочих частот и время установления переходного процесса.

Ключевые слова: драйверы, эмиттерные и истоковые повторители, операционные усилители, корректирующая цепь, быстродействие, верхняя граничная частота, время установления переходного процесса, устойчивость.

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Приведены результаты измерений основных характеристик электронного модуля, созданного на базе двух специализированных аналоговых микросхем, при регистрации сигналов кремниевых детекторов разной площади от источника альфа- частиц 239Pu

Ключевые слова: кремниевый детектор, зарядочувствительный усилитель, спектрометр, детектор, радиометрическая система, ионизирующее излучение

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Рассмотрены LC нагрузки коллекторных цепей дифференциальных каскадов, а так же оптимизация их добротности. Показано, что возможна оптимизация формы микрополосковой линии с целью увеличения ее добротности.   

Ключевые слова: резонансный контур, SiGe, КВЧ диапазон, БиКМОП, монолитная интегральная схема

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Сведения об авторах выпуска №4 (2013)

Ключевые слова: авторы

Классическое построение активных избирательных усилителей (ИУ) связано, как правило, с необходимостью создания достаточно сложных активных элементов (операционных усилителей), потребляющих относительно большую мощность из за своей универсальности. В данной работе рассматривается активный ИУ на основе аналогового базового матричного кристалла АБМК_1_3, имеющего повышенный уровень радиационной стойкости к потоку нейтронов и накапливаемой дозе радиации. Архитектура ИУ реализована на основе преобразователя напряжение-ток с минимальным числом транзисторов и значением потребляемого ими статического тока. Приводятся основные аналитические выражения, устанавливающие взаимосвязь параметров ИУ и характеристик активных и пассивных компонентов. Получены соотношения, которые позволяют минимизировать чувствительности параметров ИУ к нестабильности свойств активных и пассивных компонентов. Приведены результаты моделирования ИУ в среде PSpice. 

Ключевые слова: избирательный усилитель, полосовой фильтр, активный RC-фильтр, аналоговый базовый матричный кристалл, радиационная стойкость

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Обсуждается метод измерения индуктивностей (L) порядка 1 нГн и меньше, заключающийся в проведении двух измерений L: первый раз - на длине шлейфа l0, а второй раз – на длине шлейфа, укороченной в N раз. Получена формула для расчета погрешности неизвестной индуктивности, в которой подбором параметров удается добиться определения L с погрешностью, близкой к погрешности прибора. Показано, что требуемая погрешность измерения начальной длины шлейфа для N=2 и N=5 находится в диапазоне десятков микрометров. Рассмотрены методы ее уменьшения. Сделана оценка базовой длины шлейфа, которая для N=2 и N=5 составляет значения 6,6 мм и 8,3 мм соответственно.

Ключевые слова: индуктивность, метод наименьших квадратов, приборная погрешность, база шлейфа

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления