Создан электронный усилитель для экстремальных температур

Ученые-электротехники из университета Арканзаса провели успешные испытания электронного микроусилителя, который способен функционировать в открытом космосе без защитного кожуха.

Работа подобного оборудования в космосе сопряжена с необходимостью наличия «теплой» защиты, которая предохраняет электросхемы от экстремальных температур и воздействия радиации. Теперь это не проблема.

Новый усилитель стабильно работает при диапазоне температур от 125 до -180 градусов по Цельсию. Он экономит мощности и пространство, а также непременно поспособствует коммерческому производству электроники и вычислительной техники, не требующей особых мер предохранения в экстремальных условиях, как в свое время произошло с привычными сегодня тепловыми завесами.

„Проект сосредоточен на разработке электроники с температурными характеристиками эксплуатации широкого диапазона“, сообщил профессор Алан Мантус. „Кроме того, наша разработка — принципиально новый и полностью отличный усилитель, созданный специально для работы в экстремальных температурах, включая криогенную область. Некоторые из наших проектов были успешно испытаны при температуре -271 градус по Цельсию“.

Устройство имеет источник питания 3,3 вольт и использует две цепи, чтобы контролировать напряжение на входе и выходе независимо. Используя эти методы, ученым удалось спроектировать усилитель, который обеспечивает большой по диапазону коэффициент усиления и с учетом частоты, и с учетом температуры.

Усилители в электронике — это малые устройства цепи, которые повышают амплитуду сигнала (обычно напряжение или ток). Дифференциальные же усилители — это специальный тип, который умножает разности напряжения и тока между двумя входами на постоянный коэффициент. Последний называют дифференциальным усилением, которое является критерием способности цепи увеличивать мощь или амплитуду сигнала.

Дифференциальные усилители используются во множестве электронных систем, включая аналогово-цифровые конверсионные приложения. Они являются стандартом в проектировании и разработке интегрированных радиосхем и чипов.

Под руководством Мантуса группа ученых, куда вошли аспиранты-электротехники Кимберли Корнет и Ивон Эскорциа, а также докторант Гуоян Фу, разработали устройство с тремя секциями. Проект включал фазу входа, выхода и соответствующие обратные цепи.

Входная фаза напрямую соединялась с двумя сигналами напряжения. Разность между ними усиливалась как во входной фазе, так и в фазе выхода. А поскольку необходима в итоге именно разница между ними, то остальные данные исключались.

Обратная цепь служит гарантом того, что входная и выходная фазы усиливают лишь разность и отсекают все остальное. А две независимых обратных цепи позволяют производить более точную настройку и получать на выходе более качественный сигнал.

На днях результаты исследования были представлены на аэрокосмической конференции в Монтгомери.

10.03.2009