Các nhà nghiên cứu kỹ thuật điện của trường Đại học Arkansas, Mỹ, vừa thiết kế và thử nghiệm thành công một bộ khuếch đại micro điện tử có thể hoạt động trực tiếp trong môi trường vũ trụ mà không cần được bảo vệ bằng một hộp cách nhiệt.

Có khả năng hoạt động với độ ổn định và bền ở các nhiệt độ khắc nghiệt, từ 125^oC tới âm 180^oC, bộ máy khuếch đại này tiết kiệm năng lượng và không gian cần thiết cho mạch điện tử và cũng sẽ đóng góp vào sự phát triển và sản xuất thương mại linh kiện điện tử và các hệ thống máy tính vốn không đòi hỏi sự bảo vệ ở các môi trường và điều kiện khắc nghiệt.

Alan Mantooth, Giáo sư Khoa Kỹ thuật Điện của Công ty Mixed-Signal IC Design and CAD và là nhà nghiên cứu chính của công trình, cho biết, bản thiết kế này và nhiều bản thiết kế khác tập trung vào các tính chất hoạt động ở phạm vi nhiệt độ rộng của các mạch xử lý tín hiệu dựa trên cảm ứng. Nhưng thiết bị của nhóm nghiên cứu là một mạch khuếch đại sai động hoàn chỉnh đầu tiên được thiết kế để dùng cho các mức nhiệt độ khắc nghiệt, gồm những mức nhiệt ở các vùng đông lạnh. Một số bản thiết kế của nhóm đã được thử nghiệm hoạt động hoàn chỉnh ở nhiệt độ 2 Kelvin hay âm 271^oC.

Thiết bị này, được chế tạo bằng một quy trình xử lý chất bán dẫn đã có trên thị trường, có một nguồn cung điện 3,3 vôn và sử dụng hai mạch phản hồi kiểu thông thường để kiểm soát tốt hơn điện thế của cả tầng ra và tầng vào một cách độc lập. Sử dụng những kỹ thuật này, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra một bộ khuếch đại có khả năng tạo ra một hằng số tăng ích vi phân lớn đối với cả nhiệt độ và tần số rộng. Hằng số tăng ích vi phân là một thừa số để đo khả năng tăng điện hoặc biên độ một tín hiệu của một mạch điện.

Dưới sự lãnh đạo của Mantooth, nhóm nghiên cứu đã phát triển một thiết bị có ba phần phân biệt. Bản thiết kế bao gồm một tầng vào, một tầng ra và các mạch phản hồi kiểu thông thường tương ứng với chúng. Tầng vào nối trực tiếp với hai tín hiệu điện áp cùng chung chức năng. Sự khác biệt giữa các tín hiệu đầu vào được khuếch đại ở tầng vào và sau đó được khuếch đại thêm ở tầng ra. Do chỉ có sự khác biệt ở hai tín hiệu đầu vào là cần thiết, nên bất cứ tín hiệu nào tương tự, hoặc "thông thường" giữa hai hai tín hiệu này sẽ bị loại bỏ.

Mạch phản hồi kiểu thường đảm bảo cả tầng vào và tầng ra chỉ khuếch đại sự khác biệt của tín hiệu đầu vào và loại bỏ bất cứ tín hiệu nào tương tự như chúng. Sử dụng các mạch phản hồi kiểu thường cho tầng vào và tầng ra cho phép đạt được tín hiệu đầu ra chất lượng cao hơn và được điều chỉnh tốt hơn.

NACESTI (Theo Newswise, 9/03/2009)