Исследователи из Донского государственного технического университета (ДГТУ) представили инновационные схемотехнические решения для дискретно-аналоговых фильтров (ДАФ), которые позволяют изменять амплитудно-частотные параметры без необходимости изменения частоты коммутации. Данная работа была выполнена при поддержке Российского научного фонда в рамках программы «Приоритет 2030».
Дискретно-аналоговые фильтры широко используются для частотной обработки сигналов, фильтрации нежелательных помех и выделения нужных частот. В традиционных фильтрах на переключаемых конденсаторах частота среза обычно зависит от тактового сигнала. Однако команда ДГТУ разработала новые архитектуры, где основные параметры фильтров могут изменяться независимо, что позволяет сохранить постоянными частоту коммутации, затухание полюса и коэффициент передачи. Это открывает новые горизонты для создания отечественной альтернативы решениям таких мировых лидеров, как Texas Instruments, Maxim, Cypress и Analog Devices, что, в свою очередь, поможет снизить зависимость от зарубежной компонентной базы.
Разработанные решения имеют высокий спрос в производстве специализированных электронных устройств для различных отраслей, включая промышленность, автомобилестроение, медицину, аэрокосмическую сферу и системы связи. Применение данных технологий исключает необходимость в катушках индуктивности и резисторах больших номиналов, что значительно упрощает интеграцию ДАФ в компактные микросхемы.
Исследование проводилось в период с 2023 по 2026 год в рамках проекта под названием «Дискретно-аналоговые фильтры для адаптивных измерительных систем и задач аналого-цифровой обработки сигналов с широкодиапазонной независимой перестройкой основных параметров». В проекте принимали участие специалисты ДГТУ и Южного федерального университета, включая молодых ученых. Руководитель проекта, кандидат технических наук и старший научный сотрудник Управления научных исследований ДГТУ, Дарья Денисенко, отметила, что команда исследовала широкий класс дискретно-аналоговых фильтров на переключаемых конденсаторах. Разработанные устройства обладают расширенными функциональными возможностями и могут изменять параметры в широком диапазоне.
В течение трех лет ученые сформировали банк схемотехнических решений ДАФ, включая результаты компьютерного моделирования. В 2025 году материалы были направлены профильным предприятиям России, среди которых такие компании, как Новосибирский завод полупроводниковых приборов «Восток», ООО «НМ-Тех» в Зеленограде и АО «НИИЭТ» в Воронеже.
Также команда исследовала пять новых подклассов дискретно-аналоговых фильтров с широкодиапазонной независимой перестройкой основных параметров. Для проверки новых решений был разработан измерительный стенд и макет универсального ДАФ второго порядка, использующий современную электронную компонентную базу.
Министр промышленности и энергетики Ростовской области, Андрей Савельев, подчеркнул практическое значение результатов проекта. Он отметил, что Ростовская область укрепляет свои позиции в сфере микроэлектроники, создавая не только образовательную базу, но и реальную научно-техническую среду, где возникают прорывные идеи. Разработка донских ученых — это не просто теоретическое исследование, а прикладной инструмент, который закладывает основу для развития высокотехнологичного приборостроения в масштабах всей страны. Такие достижения подтверждают, что донская научная школа готова отвечать на самые сложные вызовы, обеспечивая отечественную промышленность конкурентоспособными компонентами.
Отдельное направление работы связано с оценкой схемной надежности. Разработчики исследовали поведение компонентов и возможность выявления потенциальных слабых мест на этапе проектирования. Команда из ДГТУ предложила перспективный метод оценки схемной надежности, который позволяет более точно моделировать поведение компонентов в реальных условиях эксплуатации, выявлять потенциальные «слабые звенья» на этапе проектирования и оптимизировать параметры фильтров, сохраняя их надежность.
Полученные результаты формируют научно-техническую базу для дальнейшей разработки отечественных дискретно-аналоговых фильтров и специализированных микросхем для систем обработки сигналов.
Контактное лицо по вопросам информации: Олеся Фарберович, управление информационной политики, isdstu@mail.ru.