Pētījuma nosaukums: Analogo elementu pētījumi, kas izmantoti Hi-End audio produktu ražošanā

Pētījuma īstenotājs: ALFA RPAR + Rīgas Tehniskā universitāte

Pētījuma mērķis: 

Pētījuma mērķis ir iegūt zināšanas un veikt eksperimentālās izstrādes par augstas kvalitātes (Hi-End) audio iekārtu ražošanu un analogā skaņas signāla pārveidošanas un pastiprināšanas elementiem un to uzlabošanu.

Galvenās aktivitātes:

• iegūt zināšanas par DAC (digital-analog converter) uzlabošanu;
• iegūt zināšanas par hibrīdo audio operacionālo pastiprinātāju (OP) uzlabošanu;
• iegūt zināšanas par vakuuma tranzistora izveidi, izmantojot jaunu elementu – stimulēts aukstais katods.

Pētījuma rezultāti: 

Pētījuma galvenie uzdevumi un sasniedzamie rezultāti:

1. operacionālā pastiprinātāja (OpAmp) izstrāde pielietošanai Hi-End audio;
2. digitālā-analogā pārveidotāja (DAC) izstrāde pielietošanai Hi-End audio;
3. vakuuma tranzistora izstrāde pielietošanai audio.

Darba gaitā tika izstrādāts operacionālais pastiprinātājs Hi-End lietojumiem. Tika izveidoti divi operacionālo pastiprinātāju kristāli un vairākas hibrīda versijas. Iegūtie parametri ir līmenī un pārsniedz dažus labāko pasaules paraugu parametrus:

• zems ieejas sprieguma troksnis (mazāk nekā 2 nV/√Hz);
• izteikti zemi kopējie harmoniskie traucējumi un troksnis (Rl = 600, OhmCl = 330 pF): 0,00015% pie 20 kHz; 0,00036% pie 40 kHz;
• Unity-gain stabils pie Rl=600, Ohm Cl=1000 pF;
• Fāzes robeža pie G=+1 & Rl = 600 Ohm bez ārējas korekcijas: 125° pie Cl=100 pF, 60° pie Cl=330 pF;
• sprieguma maiņas ātrums G=+1, 30 V/μS & Rl = 600 Ohm, Cl = 330 pF;
• zems ieejas offset spriegums (ne vairāk kā 250µV);
• joslas platums > 35MHz;
• plašs barošanas diapazons +9V to +36V (±4,5 V -±18 V));
• ieejas strāva < 1uA;
• lineārs izejas līmenis A klase;
• zems mazā signāla pārsitiens ar kapacitatīvo slodzi (100mV izejas solis):
  • 8% Rl=600 Ohm, Rsl=0  Ohm, Cl=100 pF,
  • 10% Rl=600 Ohm, Rsl=0 Ohm, Cl=250 pF,
  • 30% Rl=600 Ohm, Rsl=0 Ohm, Cl=1000 pF,
  • 15% Rl=600 Ohm, Rsl=25 Ohm, Cl=1000 pF bez fāzes pagriešanās.

Darba gaitā tika izstrādāts digitāls-analogs kodols/kontrolieris, kas ļauj izstrādāt 20-24 bit digitālo-analogo Hi-End pārveidotāju ar uzstādīšanas laiku līdz 100-150 nsek. Darba gaitā tika izstrādāti četri rezistīvās matricas kristālu varianti un divi kristālu varianti.

Izstrādājot vakuuma tranzistoru, darba mērķis bija izveidot emitējošas iekārtas ar nelielu strāvas blīvumu un ar integrācijas iespējām ar pusvadītāju struktūrām.

Darba gaita tika izmēģināti dažādi materiāli un struktūras –  vertikāla un horizontāla-vertikāla (tika izstrādāti un izgatavoti 6 varianti dažādos kristālos).

7 FOTO