Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

для получения пилообразного тока можно применить также схе­ мы, в которых генератор напряжения требуемой формы управ­

этом принципе, показан на рис. 8.28. Здесь использован рассмот­ ренный ранее генератор пилообразного напряжения с начальным скачком (рис. 8.26). Выходное напряжение последнего через эмиттерный повторитель Т2 подается на базу транзистора Т3 вы­ ходного каскада, в цепь коллектора которого включена катушка. Благодаря наличию резистора R33, включенного в цепь эмиттера Т3, создается отрицательная обратная связь по току в выходном

каскаде. При этом выходное сопротивление схемы, подключен­ ной к отклоняющей катушке, оказывается весьма большим, что позволяет рассматривать данную схему как близкую по своим свой­ ствам схеме с генератором тока. Источник напряжения Е служит для запирания транзистора Т2 в исходном состоянии. Т3 в это время заперт благодаря Напряжению, снимаемому с делителя і?эз#эз.

Основным недостатком данной схемы является трудность по­ лучения достаточно глубокой отрицательной обратной связи. Для этого необходимо увеличивать сопротивление R33. Однако при за­ данной амплитуде тока в отклоняющей катушке это потребовало бы увеличения амплитуды напряжения на резисторе R33. Послед­ нее ограничено допустимым напряжением £/кздопКроме того, при увеличении амплитуды напряжения на R3 3 и, следовательно, на' коллекторе Д увеличивается коэффициент нелинейности напря­ жения, подводимого к выходному каскаду.

Вследствие этого коэффициент нелинейности пилообразного тока в данной схеме оказывается сравнительно высоким. Сниже­ ние коэффициента нелинейности тока в катушке может быть до­ стигнуто применением многокаскадного усилителя, охваченного глубокой ООС. В менее ответственных случаях используется опи­ санная выше схема, в которой резистор R3 3 имеет небольшое со­ противление (5 -т- 10 Ом).

9

И м п ул ь с н ы е у с т р о й с тв а н а п о л у п р о в о д н и ко в ы х п р и б о р а х с о тр и ц а те л ь н ы м с о п р о ти в л е н и е м

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В настоящей главе рассматриваются импульсные устройства на полупроводниковых приборах, вольтамперные характеристики которых содержат участок отрицательной крутизны, т. с. уча-

ди . п

сток, где -^т- < U.

б )

Различают два типа таких приборов: приборы, обладающие характеристикой УѴ-типа (рис. 9.1а), и приборы, обладающие ха­ рактеристикой 5-типа (рис. 9.16). Иногда говорят, что приборы с характеристикой УѴ-типа управляются напряжением, так как у

418

Устройства на туннельных диодах используются в наносекунд­ ной импульсной технике; устройства на тиристорах чаще всего применяются для формирования и преобразования мощных им­ пульсов.

9.2. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ТУННЕЛЬНЫХ ДИОДАХ

9.2.1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТД

При помощи ТД (условное изображение его дано на рис. 9.2а) можно создать импульсные устройства со временем переключения

порядка единиц и даже долей наносекунд. Следует отметить та­ кие важные свойства ТД, как малую зависимость его параметров от температуры, от влияния ядерного излучения, а также малое потребление энергии. Однако при проектировании устройств на ТД сталкиваются с рядом трудностей, обусловленных главным об­ разом тем, что ТД — двухполюсник. Это приводит к необходи­ мости использования специальных методов, обеспечивающих одно^ направленную передачу сигналов.

Рассмотрим сначала основные свойства и режимы работы ТД. В импульсных устройствах ТД работают в режиме больших сигналов, т. е. при значительных изменениях величин токов и на­ пряжений. Эквивалентная схема ТД в режиме больших сигналов

во многих случаях параметрами Ls, Cs можно пренебречь и свести эквивалентную схему реального ТД к схеме идеального ТД («внутреннего» ТД), обведенной на'рис. 9.26 пунктиром.

Емкость Сд зависит от напряжения цд на диоде; однако в ди­ апазоне рабочих напряжений на диоде можно с незначительной погрешностью (не превышающей 20 4-30%) считать величину Сд постоянной, у различных ТД Сд колеблется от единиц до де­

рис. 9.2е; основными ее параметрами являются: Д — пиковый (мак­

основным классификационным параметром ТД; в импульсных

С возрастанием температуры в несколько раз увеличивается минимальный ток диода Д и незначительно уменьшается раствор характеристики СД3 = СД— СД. Туннельные диоды из арсенида галлия обладают лучшей температурной стабильностью парамет­ ров, чем германиевые. Если учесть, что диоды из арсенида галлия имеют также и больший раствор характеристики, что упрощает их согласование с другими полупроводниковыми приборами, ста­ новится понятной предпочтительность их применения во многих импульсных устройствах.

состоящей из последовательно включенных ТД, источника пита­ ния Е, резистора R и индуктивности L; последняя может быть специально включена в схему или является индуктивностью ввода

420

Ls; статическое, равновесное состояние схемы описывается урав­ нениями:

графически путем определения точки пересечения нагрузочной ли­ нии (9.1) со статической характеристикой (9.2).

В зависимости от величин Е и R возможна одна или три точки равновесия. В свою очередь, точка равновесия, если она един­ ственная, может находиться на участке отрицательной проводи­

рез R_ обозначено отрицательное сопротивление в рабочей точке С (рис. 9.3ß), практически равное среднему значению отрицатель­ ного сопротивления.

Характеристическое уравнение, соответствующее дифферен­ циальному уравнению, описывающему схему рис. 9.4а, имеет вид

ТСд| R_ |р2 + (Сд/?| R_ I — L) p + (I I — R) = 0. (9.3)

Для устойчивости схемы необходимо и достаточно, чтобы все коэффициенты в ур-нии (9.3) были положительны (при этом кор­ ни уравнения — отрицательные или комплексные с отрицатель-

421