CC BY
10
УДК 537.311.33
ill УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ И ■ СТАБИЛИЗАЦИИ ЁМКОСТИ MДП li СТРУКТУРЫ для снятия И ВОЛЬТФАРАДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
А.Д Тулегулов, Т.А. Кокета йтеги, В. M Юров
Карагандинский государственный университет им. ЕЛ. Букетова
¡111 Maiça/iada МДП структуралардыц волътфарадалыц тнездемеяе^н
||§§ царастырылады. Оларды алу ушш арнайы цурылыс к,ажетт1.
1||| Вольтфарадальщ м¡нездемелерш алган жагдайда ец циын мэселе
§§|| сьшымдыльщты турацтандыру.
В данной статье рассматриваются вольтфарадные характеристики МДП структур. Для их полугения требуется специальная установка. Наиболее сложным в процессе получения вольтфарадных характеристик является вопрос поддержания ёмкости МДП структур неизменной. На практике для решения этой проблемы необходимо иметь устройство регулирования и стабилизации ёмкости.
Voltfaradfeatures MDP (the metall-dielectric-semiconductor) of the structures pertain to count most important parameter, defining in general use MDP structures in that or other device. In persisting work is offered device of the removing voltfarad features in mode constant capacity MDP structures.
Вольтфарадные характеристики МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) структур относятся к числу важнейших параметров, определяющих вообще использование МДП структуры в том или ином устройстве[1,2].
В настоящей работе предложено устройство снятия вольтфарадных характеристик в режиме постоянной ёмкости МДП структуры. Система содержит в себе стандартные приборы:
- генератор синусоидальных сигналов частотой 60 кГц;
- селективный усилитель У2-8 (выходная шкала до 1В);
- двухкоординатный самописец, нестандартные узлы.
С генератора сигнал величиной 20 мВ через разделительный конденсатор подается на делитель, включающий в себя МДП структуру и резистор номина-
№4, 2004 г
85
ла 1КОм. С резистора переменный сигнал подается на селективный усилитель. С селективного усилителя выпрямленный сигнал подается на координату «У» самописца и усилитель рассогласования.
Усилитель рассогласования находится в одном корпусе с блоком питания и устройством ручного регулирования напряжения, подаваемого на МДП структуру.
Блок питания выполнен по симметричной схеме (рис.1). Два напряжения ~ 71В подаются на выпрямительные диодные мосты и вырабатывается постоянное напряжение 61-70В, регулируемое стабилизаторами в узких пределах. Конденсатор С, производит предварительную фильтрацию. Цепь элементов V3, V4, R2 подает стандартное рассогласование на инвертирующий вход регулирующего дифференциального каскада V5, V6, R4 Делитель R6, R?, Rg подает задающее напряжение на конвертирующий вход этого же каскада.
Резистор R4 осуществляет отрицательную обратную связь по току. Для предотвращения от высокочастотного самовозбуждения цепь кгалектор-база транзистора V5 зашунтирована конденсатором емкостью 0,1 мкФ. С коллектора инвертирующего транзистора сигнал подается на инвертирующий каскад V7 Нагрузкой по постоянному току для V5 служит резистор R4 . который питается от эталонного напряжения, снимаемого с делителя R,, V, Каскад V7 нагружен на регулирующий транзистор V8, причем V7 , Vg образуют каскад, повторяющий напряжение на базе Vr Таким образом, между отрицательным выводом моста и коллектором транзистора Vg образуется одно плечо стабилизатора. Для дальнейшего сглаживания применен конденсатор С2 Резистор R(() задает совместно с делителем R6, R?, Rg начальный ток через стабилизатор. Транзистор V9 предохраняет от пробоя цепь дифференциального каскада, RtJ ограничивает ток регулирующего элемента, предохраняя его от пробоя. Коллекторные цепи регулирующих транзисторов являются общим проводом в двухполярном стабилизаторе, второе плечо которого выполнено на транзисторах и диодах противоположной струюуры. Пульсации выходного напряжения стабилизатора не более 2 мВ при нагрузке по каждому плечу 1кОм.
Устройство ручного регулирования включено в блок питания через резисторы 10 кОм по каждому плечу и представляет собой переменный резистор 330 К с включенным параллельно движку конденсатором 10,0 мкФ Напряжение снимается через резистор 36К.
Усилитель рассогласования (рис.2) выполнен на трех каскадах. Первый каскад - инвертирующий (может быть отменен, если селективный усилитель имеет положительную полярность выхода). Входное сопротивление каскада на ОУ А1 типа 544УД1Б равное 150 кОм дается резисторами R3, R5 Коэффициент усиления по постоянному току 1= ~ Вход зашунтирован резистором R4=3 кОм. Напряжение смещения подается" с делителя R|: R2 по неинвертирующему
входу. Резистор нагрузки 1?. =ЗкОм. Напряжение рассогласования подается на сравнивающий делитель II Д Д где сравнивается с - Ц1ИТ операционного усилителя. Для изображения С-У кривой применены два резистора Я10 (10 КОм) для нахождения С-У кривой и для прочерчивания наклонного её участка. Основное усиление по напряжению производится двумя каскадами, имеющими одну общую ОС (обратную связь) по напряжению Я|4, И15, Ы16, Сг
На вход ОУ А2 подается сигнал с движка резистора И]0 через резистор 1112. Он усиливается и подается через ограничительный резистор Н17 на базу У3, который осуществляет усиление с коэффициентом К=1, но отсчет теперь ведется от -66В. Напряжение с резистора Я19 усиливается усилителем напряжения на транзисторе У4. Для предотвращения от самовозбуждения вне замкнутой систе-мы имеется конденсатор Ср цепь С2,1113, конденсатор С4. Питание ^ 66В поступает только на выходной транзисторный каскад. Питание ОУ осуществляется от параметрических стабилизаторов Я23, Ух, С5 и И24, У2, С6.
Чтобы обеспечить точность слежения 1% при стекании С-У кривой на 10В (по оси X) от первичной установки выбран коэффициент усиления интег-рирую-щего звена более 5000 (конкретно до 15тыс.). Это определяется диапазоном ивых селективного усилителя. Он выбран ЮОчЗОО мВ, тогда 1% - это 2 мВ.
к> \ОВ_ Ш6 + Л15 " 2тВ Д14
Однако пропорциональное усиление по ОУ А2 и У3, V, равное с допустимым размахом перерегулирования по X (чтобы кривая не выглядела как на рис.3.) оказалось возможно лишь 600.
Дальнейшее усиление до 5000 (выбор диапазона) производится с запаздыванием (интегрирующее звено Я^., С, в цепи ООС системы) с посго-янной времени овгаоЗсекуцц. Это позволяет прочерчивать С-У кривую с допустимым перерегулированием по X.
АХ ш а-0,01-С
(1и 0,01 -с-аи
,где; а =-АХ =-
йС (1С
Полученные результаты подгаерждаюг предварительные теоретические расчёты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Караханян Э.Р., Шилин В.А. Динамические интегральные схемы памяти с МДП-структурой. М.: Радио и связь, 1984, 246с.
2. Носов Ю.Р, Шилин В.А. Основы физики приборов с зарядовой связью. М.: Наука, 1986, 319 с.
