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恭喜梁迎新"一种低温STM中测量隧道结电流信号的跨阻放大器电路"专利获国家实用新型专利权

龙图腾网恭喜梁迎新申请的专利一种低温STM中测量隧道结电流信号的跨阻放大器电路获国家实用新型专利权,本实用新型专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN214851152U

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2021-11-23发布的实用新型授权公告中获悉:该实用新型的专利申请号/专利号为:202120524906.9,技术领域涉及:H03F3/45(20060101);该实用新型一种低温STM中测量隧道结电流信号的跨阻放大器电路是由梁迎新;梁方豪设计研发完成,并于2021-03-13向国家知识产权局提交的专利申请。

一种低温STM中测量隧道结电流信号的跨阻放大器电路在说明书摘要公布了:本实用新型公开了一种低温STM中测量隧道结电流信号的跨阻放大器电路,它属于STM测量技术和放大器技术的交叉领域。这个电路的核心是由HEMT场效应晶体管构成的大带宽专用前置放大器,它以具有稳流功能的单电源供电,使HEMT得以安全、稳定地工作,特别是把HEMT放置到离STM隧道结非常近的低温区,减小了信号馈线的电容CI,增大了电路的带宽,解决了STM工作频率提高时电容CI使电路的噪声急剧增大的严重问题,使STM能够高速度、高精度完成扫图和测谱工作,还使STM能避开低频段1f噪声的干扰来测量隧道结散粒噪声等微弱信号,这就为运用低温STM发现微观物质运动的新现象、新规律提供了条件。

本实用新型一种低温STM中测量隧道结电流信号的跨阻放大器电路在权利要求书中公布了:1.一种低温STM中测量隧道结电流信号的跨阻放大器电路,其特征在于:1该电路包括四个部分,即“专用前置放大器”部分、“后置运放电路”部分、“反馈电路”部分、“信号输入电路”部分;1.1所述“专用前置放大器”部分,简称“专用前放”,它包括两部分,即“差分电路”和向差分电路供电的“恒流电源”;所述专用前放的“差分电路”,其结构如下:用一对规格相同的“高电子迁移率场效应晶体管”H1和H2,做如下连接:场效应管H1和H2的两个源极连接在一起,再连接一个电阻Rg,这个电阻的另一端接地,在这个电阻上又并联一个5μF以上的电容Cg;场效应管H1和H2的两个漏极,分别连接漏极负载电阻R1和R2,这里R1=R2=RL,R1和R2的另一端分别记作L1和L2,L1和L2分别连接电容C1和C2,C1和C2的另一端接地,这里C1=C2=Cu,Cu为5μF以上;L1和L2又连接在一起,连接点作为差分电路的“供电电流输入端”;两个场效应管H1和H2的两个漏极分别称为专用前放的“正相输出端”和“反相输出端”,而H1和H2的两个栅极分别称为专用前放的“反相输入端”和“正相输入端”,此正相输入端接地;所述专用前放的“恒流电源”,它包括一个由晶体管和电阻构成的“稳流网络”和向该稳流网络供电的“正电压源”,正电压源的负极接地,正极接该稳流网络,稳流网络的“电流输出端”连接到差分电路的供电电流输入端,经稳流网络的调控向差分电路输入稳恒电流;差分电路仅由此恒流电源供电;该单电源供电的前置放大器,其等效输入电容记作CA,其等效输入电阻记作RA;1.2所述“后置运放电路”部分,其构成如下:一个现成的运算放大器,称为“后置OPA”,其等效输入电容和等效输入电阻分别记作Ca和Ra,从后置OPA的输出端接一个反馈电阻Rf到其反相输入端,又在后置OPA的两个输入端分别连接两条电缆线;与后置OPA的正相输入端连接的电缆线,它对地的电容记作Ci1,该电缆线的端头称为“后置运放电路的正相输入端”,它连接于专用前放的正相输出端;与后置OPA的反相输入端连接的电缆线,它对地的电容记作Ci2,该电缆线的端头称为“后置运放电路的反相输入端”,它连接于专用前放的反相输出端;这里Ci1=Ci2=Ci;后置OPA的输出端即后置运放电路的输出端;所述“专用前放”与“后置运放电路”相连接而成的电路称为“宏运算放大器”,简称为“宏运放”;专用前放的反相输入端和正相输入端又分别称为此宏运放的反相输入端和正相输入端,后置运放电路的输出端又称为此宏运放的输出端;此宏运放的正相输入端相对于反相输入端的电压称为“宏运放的输入电压”,而此宏运放的输出端相对于地的电压称为“宏运放的输出电压”,后者与前者的比称为“宏运放的开环电压增益”,记作aA或aAf;1.3所述“反馈电路”部分,其构成为:一个反馈电阻RF连接一个由电阻和电容组成的“带宽补偿网络”,该带宽补偿网络有另一端连接于所述宏运放的输出端,而反馈电阻RF的另一端连接于该宏运放的反相输入端;反馈电路的阻抗作为信号频率f的函数记作ZF=ZFf;宏运放与反馈电路连接所成的电路称为“跨阻放大器”,简称为“TIA”;1.4所述“信号输入电路”部分,其构成如下:STM的针尖与样品间为隧道结,“偏压-调制信号电压源”简记作BMS,BMS的一端接地,另一端连接到隧道结的样品一端,隧道结的针尖一端又接“信号馈线”,信号馈线的另一端作为该“信号输入电路”的信号输出端,它与所述TIA中宏运放的反相输入端相连接;这里信号馈线对地的电容记作CI;信号输入电路与TIA连接所成的电路称为“带输入的TIA”,又简称为“TIA电路”或“跨阻放大器电路”;2信号输入电路中的针尖-样品处于低温STM为其设置的低温区,差分电路中的所有场效应管以及两个漏极负载电阻R1和R2,还有反馈电路中的反馈电阻RF,都放置在针尖-样品所处的低温区。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人梁迎新,其通讯地址为:455000 河南省安阳市文峰区平原路439号园鼎苑小区;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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