双极运算放大器在不同电子能量下的辐射效应和退火特性

合集下载

双极型运算放大器瞬时电离辐射效应实验研究

双极型运算放大器瞬时电离辐射效应实验研究

d i f f e r e n t b i p o l a r o p e r a t i o n a l a mp l i f i e r s wi t h d i f f e r e n t b a n d wi d t h s a n d s l e w r a t e s we r e
马 强, 范如玉, 陈 伟, 林东生, 杨善潮, 金晓明, 龚建成, 王桂珍, 齐 超
( 西北 核 技 术 研 究 所 , 陕 西 西 安 7 1 0 0 2 4 )
摘要 : 建 立 了运 算 放 大 器 瞬 时 电离 辐 射 效 应 在 线 测 试 系 统 , 选 取不 同带宽 、 不 同压 摆 率 的 3种 双 极 型 运
i r r a d i a t e d u s i n g t h e Qi a n g g u a n g — I a c c e l e r a t o r i n No r t h we s t I n s t i t u t e o f Nu c l e a r
Te c hn o l og y . Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e r e s p on s e t i me d e c r e a s e s ,a s t he ba n dwi dt h a nd t he s l e w r a t e o f t he bi po l a r o p e r a t i on a l a mp l i f i e r s i nc r e a s e f o r t h e s a me do s e r a t e . Ana l y s i s i nd i c a t e s t h a t t he s l e w r a t e i s r e l a t e d t o t he c omp e ns a t i on c a pa c i t o r f or t h e bi po l a r op e r a t i o na l a mp l i f i e r wi t h i ns i d e c o mp e ns a t i o n c a pa c i t o r . The s ma l l e r t h e c o mpe ns a t i o n c a p a c i t o r i s,t he g r e a t e r t he s l e w r a t e i s . Ke y wo r ds : bi p o l a r o pe r a t i o na l a mpl i f i e r;s l e w r a t e;t r a ns i e n t i o ni z i ng r a d i a t i on e f f e c t ;

实验三、双极型运算放大器特性参数测量

实验三、双极型运算放大器特性参数测量

实验三、双极型运算放大器特性参数测量一、实验设备(1)集成运算放大器测试仪(BJ3190A),(2)BJT 运算放大器(LM741、OP07)二、实验目的1、熟悉运算放大器特性参数测试原理;2、掌握使用集成电路特性测试仪测量运算放大器特性参数的方法;3、学会利用手册的特性参数计算运算放大器直流特性宏模型参数的方法。

三、算放大器特性参数的测试原理运算放大器的符号如图35.1,它有两个输入端,一个是反相输入端用“—”表示,另一个位同相输入端,用“+”表示。

可以单端输入,也可以双端输入。

若把输入信号接在“—”输入端,而“+”端接地,或通过电阻接地,则输出信号与输入信号反相,反之则同相。

若两个输入端同时输入信号电压为V_和V+时,其差动输入信号为VID=V_—V+。

开环输出电压Vo=Avo VID,Avo为开环电压放大倍数。

运算放大器在实际使用中,为了改善电路的性能,在输入端和输出端之间总是接有不同的反馈网络。

通常是接在输出端和反相输入端之间。

1、开环电压增益开环电压增益是指放大器在无反馈时的差模电压增益,其值为输出电压变化量⊿V o和输入电压变化量⊿VI之比Avo = ⊿Vo/⊿VI 由于Avo很大,输入信号VI很小,加之输入电压与输出电压之间有相位差,从而引入了较大的测试误差,实际测试中难以实现。

测试开环电压增益时,都采用交流开环,直流闭环的方法。

直流通过RF实现全反馈,放大器的直流增益很小,故输入直流电平十分稳定,不需进行零点调节。

取CF足够大,以满足RF >>1/ΩCF,使放大器的反相端交流接地,以保证交流开环的目的。

这样只要测得交流信号和电压VS和VO和,就能得到Avo = Vo/VI= Vo/[R1/(R+R2) Vs]=(R1+R2)/R1•(Vo/VS) 在讯号频率固定的条件下,增加输入信号电压幅度,使输出端获得最大无失真的波形。

保持输入电压不变,增加输入电压频率,当输出电压的幅值降低到低频率值的0.707倍,此时频率为开环带宽。

双极型集成运算放大器

双极型集成运算放大器
1. 高放大倍数
双极型集成运算放大器的电压放大倍数一般在1000倍以上,甚至可达到10万倍以上。
2. 高输入电阻
双极型集成运算放大器的输入级采用差分放大电路,其输入电阻高达兆欧级别,可以减少 信号源的负担。
定义与特点
3. 低输出电阻
双极型集成运算放大器的输出级采用 推挽电路,其输出电阻极低,使得负 载对放大器性能的影响较小。
积分和微分运算
通过适当的外接元件,双极型集成运 算放大器可以实现信号的积分和微分 运算,用于模拟电路中的滤波器和控 制系统。
有源滤波器
低通滤波器
利用双极型集成运算放大器和适当的外接元件,可以构成低通滤波器,用于滤除信号中的高频噪声。
高通滤波器
同样利用双极型集成运算放大器和外接元件,可以构成高通滤波器,用于提取信号中的高频成分。
噪声性能
双极型集成运算放大器的噪声性能 通常优于单极型,特别是在低频范 围内。
与场效应管放大器的比较
线性范围
双极型集成运算放大器的线性范 围更广,适用于多种信号处理任 务。场效应管放大器则线性范围
相对较小。
频率响应
场效应管放大器通常具有更好的 频率响应特性,适用于高频应用。
双极型则适用于中低频应用。
温度稳定性与封装选择
温度稳定性
双极型运算放大器的性能受温度影响较大, 因此应选择具有良好温度稳定性的型号。同 时,可以在电路设计中加入温度补偿元件, 以减小温度对放大器性能的影响。
封装选择
在选择双极型运算放大器时,应考虑其封装 形式。合适的封装可以减小外部干扰,提高 放大器的可靠性。常见的封装形式有DIP、
输出电阻是指运算放大器输出端的等 效电阻,反映了输出信号的负载能力。
带宽增益乘积

双极型晶体管介绍

双极型晶体管介绍

双极型晶体管品体管的极限参数品体管的极限参数双极型晶体管(BipolarTransistor)由两个背匏背型空构成的具有电流放大作用的晶体三极管。

起源于1948年发明的点接触晶体三极管,50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管。

双极型晶体管有两种基本结构:PNP型和NPN型。

在这3层半导体中,中间一层称基区,外侧两层分别称发射区和集电区。

当基区注入少量电流时,在发射区和集电区之间就会形成较大的电流,这就是晶体管的放大效应。

双极型晶体管是一种电流控制器件,电子和空穴同时参与导电。

同场效应晶体管相比,双极型晶体管开关速度快,但输入阻抗小,功耗大。

双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可竟性高,已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、臼控装置、电子仪器、家用电器等领域,起放大、振荡、开关等作用。

晶体管:用不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域,并形成两个PN结,就构成了晶体管.晶体管分类:NPN型管和PNP型管输入特性曲线:描述了在管乐降UCE一定的情况下,基极电流iB与发射结压降uBE之间的关系称为输入伏安特性,可表示为:硅管的开启电压约为0.7V,铸管的开启电压约为0.3V。

输出特性曲线:描述基极电流旧为一常量时,集电极电流iC与管乐降uCE之间的函数关系。

可表示为:双击型晶体管输出特性可分为三个区♦截止区:发射结和集电结均为反向偏置。

IE@0,IC@0,UCE@EC,管子失去放大能力。

如果把三极管当作一个开关,这个状态相当于断开状态。

♦饱和区:发射结和集电结均为正向偏置。

在饱和区IC不受IB的控制,管子失去放大作用,UCE@0,IC=EC/RC,把三极管当作一个开关,这时开关处于闭合状态。

♦放大区:发射结正偏,集电结反偏。

放大区的特点是:♦IC受IB的控制,与UCE的大小几乎•无关。

因此三极管是一个受电流IB控制的电流源。

♦特性曲线平坦部分之间的间隔大小,反映基极电流IB对集电极电流IC控制能力的大小,问隔越大表示管子电流放大系数b越大。

双高速低噪声运算放大器AD8022

双高速低噪声运算放大器AD8022

双高速低噪声运算放大器AD8022关键字:放大器功耗电流1概述AD8022由两个低噪声的高速电压反馈放大器组成。

它的两个输入端产生的电压噪声只有2.5nV/√Hz。

同时具有带宽宽,失真小等特性。

当驱动电容负载时,AD8022具有较高的输出电流和较好的稳定性。

它的功耗较小,在5V到±12V的电源下工作时,每个放大器仅消耗4.0mA的静态电流。

AD8022采用8脚microSOIC和SOIC封装。

由于其过电压恢复时间短,带宽宽,所以它可以作为非对称数字用户线(ADSL:Asymmetric Digital Subscriber Line)、超高速数字用户线(VDSL:Very-high-data-rate Digital Sub-scriber Line)以及其它xDSL收发信机的接收信道前端。

另外,AD8022中的两个独立的电压反馈放大器也可以作为线路变压器的差动接收器或xDSL线路接口电路的有源滤波器。

图1所示为AD8022的引脚排列图。

2 特性参数及性能2 .1 最大功率损耗AD8022的最大功耗受外壳结温的限制。

对于塑料封装的器件,它的最大安全结温大约为150℃。

一旦超过这个限制,会使外壳与基底的应力发生改变,从而引起性能参数的漂移。

若长时间地使结温高于175℃,则会造成器件的失灵。

虽然AD8022具有短路保护功能,但这仍不能充分保证器件在各种条件下都没有超过结温。

为了确保器件的安全,必须根据最大功率降额曲线来进行操作。

2.2电源和退耦为了使AD8022能够发挥较好的技术性能,应提供高质量的±12V电源。

同时在工作中,必须注意对电源引脚端的退耦。

对于低频信号,应在AD8022附近放置一对10μF 的电容。

另外,在每个引脚旁,也应尽可能近地连接一个0.1μF的退耦电容。

AD8022具有低噪声、低失真、低功耗、高速度等性能。

表1给出了AD8022的主要性能参数(工作条件为T=25℃,Vs=±12V,RL=500Ω,G=1)。

jhhe

jhhe

目录前言 (2)第一章 运算放大器简介§1.1 运算放大器概述 (3)§1.2 几种不同结构的运算放大器 (5)§1.3 研究GPCAD优化方法的理由 (6)第二章 MOS场效应管模型以及二级运放工作原理介绍§2.1 MOS场效应管模型 (6)§2.2 两级运放的性能参数与约束分析 (8)第三章 设计和仿真结果§3.1 运放性能指标 (19)§3.2 基本单元的设计和仿真结果§3.2.1 工艺参数近似值的测定 (20)§3.2.2 二级运放的设计 (26)§3.2.3 参数规格的手工验证 (30)§3.2.4 spice仿真结果 (33)§3.3 运放性能指标的对比(手工vs.Hspice仿真) (37)第四章 运放的几何方法优化概论§4.1 GPCAD介绍 (38)§4.2 GP模型介绍 (39)第五章 设计讨论§5.1 二级运放的补偿问题 (42)§5.2 设计中的不足与计划 (45)结束语 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录一 (49)附录二 (50)前言我的论文题目是《CMOS运算放大器的设计和优化》。

我们可以知道无论在数字还是模拟电路中,运算放大器运用之广泛是显而易见的。

信号中包含有某种类型的信息,例如声波是由说话的人发出的,它包含了一个人向另一个人传达的信息。

我们身体的感觉,如听觉、视觉和触觉等都是模拟信号。

模拟信号可以用温度、压力和风速之类的参数来代替。

这里我们感兴趣的是电子信号,如来自CD的输出信号、来自麦克风的信号或者来自心律监视器的信号等。

这些电子信号的形式是时变电流或者时变电压。

模拟信号的幅值是任意的,并且在时间上是连续的。

处理模拟信号的电子电路成为模拟电路。

线性放大器放大输入信号,输出一个比输入信号大常数倍的信号。

双极运算放大器LM158电离总剂量与重离子协同辐射效应研究

双极运算放大器LM158电离总剂量与重离子协同辐射效应研究

第44卷第5期2021年5月V ol.44,No.5May2021核技术NUCLEAR TECHNIQUES双极运算放大器LM158电离总剂量与重离子协同辐射效应研究蔡娇1,2,3姚帅2,3,4陆妩1,2,3于新2,3王信2,3李小龙2,3刘默寒2,3孙静2,3郭旗2,31(新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046)2(中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011)3(新疆电子信息材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011)4(中国科学院大学北京100049)摘要为研究双极运算放大器电离总剂量与单粒子瞬态的协同效应,选取双极运算放大器LM158分别在高剂量率0.1Gy·s−1(Si)和低剂量率1×10−4Gy·s−1(Si)条件下进行60Coγ射线辐照试验,累积电离总剂量至1000Gy (Si)后,再进行重离子类型为钽(Ta)离子的协同辐照试验。

试验结果表明:电离总剂量会导致运算放大器LM158的单粒子瞬态脉冲幅值减小和脉冲展宽,同时,相比于高剂量率辐照条件,低剂量率辐照条件下双极运算放大器LM158的瞬态脉冲宽度展宽50%。

研究发现,电离总剂量在双极晶体管中累积的界面陷阱电荷是产生电离总剂量与单粒子瞬态协同效应的根本原因。

关键词双极运算放大器,电离总剂量,单粒子瞬态,协同效应中图分类号TL99DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.050502Synergistic effect of total ionization dose and single event transient in bipolaroperational amplifier LM158CAI Jiao1,2,3YAO Shuai2,3,4LU Wu1,2,3YU Xin2,3WANG Xin2,3LI Xiaolong2,3LIU Mohan2,3SUN Jing2,3GUO Qi2,31(School of Physical Science and Technology,Xinjiang University,Urumqi830046,China)2(Key Laboratory of Special Environment Functional Materials and Devices,Xinjiang Institute of Physics and Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Urumqi830011,China)3(Xinjiang Key Laboratory of Electronic Information Materials and Devices,Urumqi830011,China)4(University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China)Abstract[Background]Bipolar devices used in space radiation environment for a long time are simultaneously threatened by the total ionization dose(TID)effect and single event transient(SET),and there is a synergistic effect国家自然科学基金青年基金(No.11805270)、自治区天池博士计划项目(新科政字[2018]111号)、中科院西部之光(No.2017-XBQNXZ-B-008)资助第一作者:蔡娇,女,1995年出生,2018年毕业于成都理工大学,现为硕士研究生,研究方向为空间辐射环境下双极电子元器件的辐射效应通信作者:陆妩,E-mail:收稿日期:2021-01-04,修回日期:2021-03-11Supported by National Natural Science Foundation of China Youth Foundation(No.11805270),The Doctor Program of Tianchi Autonomous Region (No.[2018]111),The Western Light of Chinese Academy of Sciences(No.2017-XBQNXZ-B-008)First author:CAI Jiao,female,born in1995,graduated from Chengdu University of Technology in2018,master student,focusing on radiation effect of bipolar electronic components in space radiation environmentCorresponding author:LU Wu,E-mail:Received date:2021-01-04,revised date:2021-03-11蔡娇等:双极运算放大器LM158电离总剂量与重离子协同辐射效应研究between TID and SET.The enhanced low dose rate sensitivity(ELDRS)effect unique to bipolar devices may affect the synergistic effect.[Purpose]This study aims to investigate the physical mechanism of TID's impact on the SET in bipolar operational amplifier LM158.[Methods]First of all,the LM158samples were irradiated by60Coγ-ray of a high dose rate of0.1Gy·s−1(Si)and a low dose rate of1×10−4Gy·s−1(Si).Then,the heavy ion(Tantalum)irradiation test was performed after the total dose was accumulated to1000Gy(Si).The output single event transients of irradiated LM158were observed by oscilloscope,and all the collected SETs were saved in computer and processed by MATLAB programming.[Results]The experimental results show that the TID of bipolar operational amplifier LM158causes the SET pulse amplitude to decrease and pulse width to expand.At the same time,compared with the high dose rate irradiation condition,the SET pulse width of LM158is expanded by50%under the low dose rate irradiation condition.[Conclusions]The study indicates that the interface trap charge accumulated in the bipolar transistor is the fundamental reason for the synergistic effect of TID and SET.Key words Bipolar operational amplifier,Total ionization dose,Single event transient,Synergistic effect太空中存在的高能粒子和宇宙射线会在半导体器件中沉积能量,使电子器件产生辐射效应,影响电子系统正常工作,是星用电路可靠性面临的最主要问题。

两级运放的自激现象 微波eda

两级运放的自激现象 微波eda

《两级运放的自激现象及微波EDA分析》近年来,两级运放的自激现象及微波EDA分析逐渐成为学术界和工程界关注的热点。

两级运放(Two-Stage Operational Amplifier)作为一种重要的电子元件,在各种电路和系统中得到广泛应用,因此对其自激现象和微波EDA的研究显得尤为重要。

在本文中,我们将深入探讨两级运放的自激现象以及微波EDA分析,并提出个人观点和理解,希望能对读者有所启发。

1. 两级运放的自激现象让我们一起来了解两级运放的自激现象。

两级运放作为一种重要的放大电路结构,它具有较高的增益、宽带和良好的动态特性,因此在各种电子系统中得到广泛应用。

然而,在实际应用中,由于器件非理想性、布局、工艺等因素的影响,两级运放可能出现自激现象。

自激现象会导致两级运放的输出频谱发生畸变,甚至会对整个电路系统的稳定性和性能造成严重影响。

对两级运放的自激现象进行深入研究和分析,对于电子系统的设计和优化具有重要意义。

2. 微波EDA分析我们来讨论微波EDA分析在两级运放自激现象研究中的应用。

微波EDA(Microwave Electronic Design Automation)是一种系统化的设计方法,可以帮助工程师和研究人员在微波频段进行电路和系统的设计、分析和优化。

在两级运放的自激现象研究中,微波EDA可以帮助我们快速建立电路模型,进行仿真和分析,发现潜在的自激问题并提出解决方案。

通过微波EDA工具,我们可以更加全面地理解两级运放的自激机制,加深对其内在特性的认识,并为系统的稳定性和性能提供保障。

3. 个人观点和理解在我看来,对于两级运放的自激现象及微波EDA分析的研究,不仅需要深入理论,更需要结合实际应用进行探讨。

只有将理论知识与实际工程问题相结合,才能更好地指导工程实践并推动技术的进步。

在未来的研究中,我希望能够更加注重两级运放自激现象在实际系统中的应用,并结合微波EDA工具进行深入分析。

通过不断实践和总结,不断完善和拓展相关理论和方法,为电子系统的设计和应用提供更加可靠和高效的技术支持。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

Ab s t r a c t :Ra d i a t i on r e s p ons e s a nd v a r i a t i on c ha r a c t e r i s t i c s o f bi p o l a r o pe r a t i o na l a mpl i — ie t r LM 8 3 7 un de r t he di f f e r e nt e n e r gy a nd i nt e ns i t y of e l e c t r o n be a ms ,a nd t he d i f f e r e nt i n t e n s i t y bu t t h e s a me e n e r gy o f e l e c t r o n be a m i r r a d i a t i o n we r e i n v e s t i ga t e d . Th e p a r a — me t r i c f a i l ur e me c ha ni s m o f LM 83 7 c a u s e d by t o t a l d o s e r a di a t i o n und e r d i f f e r e nt bi a s e s wa s di s c u s s e d t hr ou gh a n a l yz i n g t he c ha r a c t e r i s t i c s o f LM 8 3 7 po s t — i r r a d i a t i o n a n ne a l i n g
3 . Xi n j i a n g Ke y La b o r a t o r y o f El e c t r o n i c I n fo r ma t i o n Ma t e r i a l s a n d De v i c e s,Ur u mq i 8 3 0 0 1 1,C h i n a)
第4 7 卷第 4 期
2 0 1 3 年4 月







Vo 1 . 4 7, NO . 4
Ap r .2 01 3
At o mi c Ene r g y Sc i e n c e a n d Te c hn ol o g y
双 极 运 算 放 大 器 在 不 同 电子 能 量 下 的 辐射 效 应 和 退火 特 性
H U Ti a n — l e ,LU W u ' ' 。 ,HE Che n g — f a ,XI Sha n— b i n ,
Z H OU Do n g 。 ,XU J i a — l i n g ,W U Xu e , 。
( 1 . Co l l e ge o f Ph y s i c a l Sc i e n c e a n d Te c h n o l o g y,xi n j i a n g Un i v e r s i t y,Ur u mq i 8 3 0 0 4 6 ,C h i n a; 2 . Xi n j i a n g T e c h n i c a l I n s t i t u t e o fPh y s i c s& C h e mi s t r y,C h i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s ,U r u mq i 8 3 0 0 1 1 ,C h i n a;
增长直接相关 。
关键 词 : 双极运算放大器 ; 电子辐照 ; 偏置条件 ; 退 火
中 图分 类 号 : T N7 9 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 — 6 9 3 1 ( 2 0 1 3 ) 0 4 — 0 6 5 7 — 0 7
d o i : 1 0 . 7 5 3 8 / y z k . 2 O 1 3 . 4 7 . 0 4 . 0 6 5 7
I r r a d i a t i o n Ef f e c t s o f Di f f e r e nt En e r g y El e c t r o ns a nd Ann e a l i ng Cha r a c t e r i s t i c s o n Ope r a t i o na l Am p l i f i e r
胡天乐 。 , 陆 妩 , 何承发 , 席善斌 , 周 东。 , 胥佳灵 。 , 吴 雪

( 1 . 新 疆 大 学 物理 科 学 与 技 术 学 院 , 新 疆 乌 鲁木 齐
2 . 中 国科 学 院 新 疆 理化 技 术 研 究 所 , 新疆 乌鲁木齐
3 . 新 疆 电子 信 息 材 料 与 器 件 重 点 实 验 室 , 新疆 乌鲁木齐
8 3 0 0 1 1 )
摘要 : 介绍了 L M8 3 7双极 运 算 放 大 器 分 别 在 不 同 能 量 ( 1 . 8 、 1 Me V) 不 同束 流 、 相 同能 量 不 同束 流 电子 辐 照环 境 中 的 响应 特 性 及 变化 规 律 。分 析 了 不 同 偏 置 状 态 下 其 电 离 辐 照 敏 感 参 数 在 辐 照 后 3种 退 火 温 度( 室温 , 1 0 0 、 1 2 5℃ ) 下随时间的变化 , 并 讨 论 了 引起 电 参 数 失 效 的 机 理 。结 果 表 明 : 与1 Me V 辐 照 相 比, 1 . 8 Me V 电子 辐 照 引起 的 L M8 3 7 辐 射 损 伤 更 明显 ; 辐 照 过 程 中 正 偏 条 件 下 的 偏 置 电 流 变 化 较 零 偏 时 的稍 大 ; L M8 3 7 辐 照后 的退 火行 为 与 温 度 有 较 大 的 依 赖 关 系 , 而 这 种 关 系 与 辐 照 感 生 的 界 面 态 密 度
相关文档
最新文档