Розробка та аналіз роботи тригерної схеми Шмітта в радіаційному середовищі
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.220101Ключові слова:
тригер Шмітта, операційні підсилювачі, порогові рівні, радіаційна обстановка, електронна схема, гамма-випромінювання.Анотація
Об'єктом дослідження є вплив гамма-випромінювання на характеристики операційного підсилювача і, як наслідок, на поведінку форм вихідної напруги триггерної схеми Шмітта. Одним з найбільш проблемних місць є вплив елементів схеми, опорної напруги, вхідної частоти, вхідної постійної напруги та напруги зсуву на роботу пропонованої триггерної схеми Шмітта. В ході дослідження використовувався операційний підсилювач, який може піддаватися впливу різних видів випромінювання. В результаті досліджень показано, що порогові рівні критичної схеми Шмітта підвищуються при роботі в середовищі ядерного випромінювання.
На підставі проведених експериментів, комп'ютерного моделювання та аналізу результатів можна зробити висновок, що при роботі операційних підсилювачів в середовищі гамма-випромінювання спостерігаються серйозні зміни їх електричних характеристик. В результаті дослідження триггерна схема Шмітта, що піддається впливу гамма-випромінювання, знаходиться в діапазоні від 3 до 20 кГр при частоті 10 Гц, при цьому форми вихідних сигналів напруги не залежать від дози гамма-випромінювання. З іншого боку, на частоті 4,0 кГц спостерігається серйозний ефект, коли нижній пороговий рівень (VLTL) збільшується з –5,35 В до –3,58 В, а верхній граничний рівень напруги (VUTL) трохи збільшується з 4,21 В до 5 в, в залежності від тих же доз гамма-випромінювання. Показано, що отримані експериментальні результати добре узгоджуються з результатами, отриманими при програмуванні рівнянь тригера Шмітта на комп'ютері.
В майбутньому пропоновані підходи показують, що всякий раз, коли схеми операційного підсилювача використовуються в середовищі гамма-випромінювання, краще працювати на низьких рівнях частоти, коли показано, що форма вихідної напруги схеми тригера Шмітта не залежить від дози гамма-випромінювання, але при високій частоті ефект посилювався в залежності від тієї ж дози гамма-випромінювання.
Посилання
- ECE 3274 LAB Project 3, “Digital Applications of the Op-Amp” (2004). Available at: https://www.courses.ece.vt.edu/ece3274/Project3.pdf
- Als, A. (1999). Schmitt Trigger.
- Schmitt Trigger using Op-Amp. Available at: https://www.circuitstoday.com/schmitt-trigger-using-op-amp
- Electronics-Lab: Electronic Projects, Embedded News and Online Community. Available at: https://www.electronics-lab.com/
- Abrar, M. M. (2017). Design and Implementation of Schmitt Trigger using Operational Amplifier. International Journal of Engineering Research and Applications, 7 (1), 5–9. doi: http://doi.org/10.9790/9622-0701040509
- Leach, D. P., Malvino, A. P., Goutam, S. (2011). Digital Principles and Applications. New Delhi: Tata McGraw Hill, Special Indian Edition, 250–252.
- Godse, A. P., Godse, U. A. (2016). Analog & Digital Electronics. Pune: Technical Publications, 3, 15–30.
- Vardhan, K. V., Santhoshini, K. M., Musala, S., Pabbisetty, V. N. L. (2019). Schmitt Trigger Circuits using Various Active Devices. International Journal of Engineering and Advanced Technology, 9 (1S5), 143–146. doi: http://doi.org/10.35940/ijeat.a1035.1291s52019
- Schmitt, O. H. (1938). A thermionic trigger. Journal of Scientific Instruments, 15 (1), 24–26. doi: http://doi.org/10.1088/0950-7671/15/1/305
- Kundra, S., Soni, P. (2012). Low Power Schmitt Trigger. Innovative Systems Design and Engineering, 3 (2), 43–51.
- Carpenter, S. R. (1991). Electronic Design. Redwood city: Benjamin Cummings publishing company, Inc, 1024.
- Sophomore Physics Laboratory (2002). Analog Electronic. Ch. 5. Virginio de Oliveira Sannibale.
- Millman, J. (1979). Microelectronic: Digital and Analog Circuits and systems. Mc Graw-Hill, Inc. 881.
- Theodre, F., Bogart, J. R. (1991). Electronic Devices and Circuits. Singapore: Prentice Hall.
- Using Schmitt Trigger for Low Slew-Rate Input (2002). Available at: www.actel.com/documents/SchmittTrigger_AN.pdf
- Bernard, M. F., Dusseau, L., Buchner, S., McMorrow, D., Ecoffet, R., Boch, J. et. al. (2007). Impact of Total Ionizing Dose on the Analog Single Event Transient Sensitivity of a Linear Bipolar Integrated Circuit. IEEE Transactions on Nuclear Science, 54 (6), 2534–2540. doi: http://doi.org/10.1109/tns.2007.910229
- Xiaoming, J. et. al. (2013). Transient Ionizing Radiation effect of Bipolar Operational Amplifiers to Pulsed X-rays. Proceedings of IPAC. Shanghai, 3687–3689.
- Ashry, H. A., Soliman, F. A. S., Swidan, A. M., El-Ghanam, S. M., Abdel Rahman, W. A. (2007). Gamma Radiation Effects on the Electrical Parameters of Some Operational Amplifiers. The Second All African IRPA Regional Radiation Protection Congress. Ismailia.
- Soliman, F. A. S., El-Ghanam, S. M. R., Abd El-Maksood, A. M. (2016). Impact of Outer Space Environment on Electronic Devices and Systems. Lambert Academic Publishing, Omni Scriptum GmbH and Co. KG., 142421.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Abd El-Maksood Ashraf Mosleh
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
