Abstract
A multi-differential operational amplifier, called OAmp3, designed for operation at temperatures up to minus 197 °С and developed on bipolar transistors and junction field-effect transistors of the master slice array МН2ХА030, is considered in the article. The circuitry features of the OAmp3 allow, due to the use of various negative feedback circuits, to implement a set of functions necessary for signal processing on a single amplifier: amplification (or current – voltage conversion), filtering, shift of the constant output voltage level. The performed measurements of OAmp3, connected as instrumentation amplifier circuit, showed that all manufactured products retain their performance in the temperature range from minus 150 °С to 20 °С, and individual samples – at minus 197 °С. It was found that the main reason for the loss of OAmp3 performance is an increase of the resistance of semiconductor resistors by almost 5.4 times at minus 197 °С compared to normal conditions and decrease in the junction field-effect transistor drain current. Together, these factors lead to decrease in the current consumption of the OAmp3 by almost 31 times at minus 180 °С compared to normal conditions. To reduce the temperature dependence of the current consumption and, thus, save the OAmp3 operability at low temperatures without changing the technological route of integrated circuits manufacturing, it is proposed to replace high-resistance semiconductor resistors with “pinch-resistors” formed on a small-signal p-junction field-effect transistor. The article presents the OAmp3 connection circuit in the form of an instrumental amplifier, the method and results of low-temperature measurements of experimental samples.
Highlights
Однако относительно невысокая потребность в криогенных аналоговых микросхемах приводит к чрезмерно большим затратам на изготовление и обеспечение воспроизводимости параметров CJFET интегральных микросхем (ИМС) и стимулирует поиск иных способов изготовления таких изделий
Basic Parameters and Characteristics of the Op-Amp Based on the BiJFet Array Chip MH2XA030 Intended for the Design of Radiation-Hardened and Cryogenic Analog ICs. 2018 14th International Scientific technical Conference On Actual Problems Of Electronic Instrument Engineering (APEIE) – 44894
Prokopenko N.N., D.Sc., Professor, Head of the Information Systems and Radioelectronics Department of Don State Technical University
Summary
В статье рассмотрен мультидифференциальный операционный усилитель, названный OAmp, предназначенный для работы при температуре до минус 197 С и разработанный на биполярных и полевых транзисторах, управляемых p-n-переходом, базового матричного кристалла МН2ХА030. Установлено, что основной причиной потери работоспособности OAmp является увеличение сопротивления полупроводниковых резисторов почти в 5,4 раза при минус 197 С по сравнению с нормальными условиями и уменьшение тока стока полевого транзистора, управляемого p-n-переходом. Совместно указанные факторы приводят к уменьшению тока потребления OAmp почти в 31 раз при минус 180 С по сравнению с нормальными условиями. Для уменьшения температурной зависимости тока потребления и, таким образом, сохранения работоспособности OAmp при низких температурах без изменений технологического маршрута изготовления интегральных микросхем предложено заменить высокоомные полупроводниковые резисторы на «пинч-резисторы», сформированные на малосигнальном p-канальном полевом транзисторе, управляемом p-n-переходом.
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
