Файл: Воскресенский В.В. Применение туннельных диодов в импульсной технике.pdf

случая / ф з ^ п е р -

Время

из общего времени

переключения

м о ж н о

исключить, так как изменение

н а п р я ж е н и я на этом участке

невели­

ко и практически

не влияет на

быстродействие

триггера. П о л о ж и м ,

Е

Рте. 3.4. К анализу процесса .•переключения ТД:

а) траектория движения рабочей точки при

переключении; б) эквивалент­

ная схема триггера для стадии формирования

фронта импульса

>=U-

t

(3.11)

k-bi-^ii£*.-L:.J ^фэ

тогда из (3.5) при г н

= со получим

(3.12)

л.

01

|

RiR

R

Ri

tr^zRi

+

з а д е р ж к и

при переключении Т Д в со­

В ы р а ж е н и е дл я времени

стояние с высоким уровнем н а п р я ж е н и я

(t^+\

получим, подставив

в

(3.12) и 0 1 = UА, «д='£Л и iR=Ii

и решая

его относительно

t=tu,+).

Учитывая полярность запускающего импульса, находим

^з(+) —

liRtR-ERt-UAR

+ UiiR

+ Rt)

t

(ОАО)

UR

1 фз-

Чтобы

определить время

з а д е р ж к и

tf3(_) дл я случая переключе­

ния Т Д в состояние

с низким

уровнем

н а п р я ж е н и я

(участок BE

на

рис. 3.4а),

в

в ы р а ж е н и е (3.12)

подставим u0i—UB,

ид=И%,

1 д = / г

и

"зап = — U ,

тогда

tз

ERt

+ UBR-U2{R

+

Rt)-URiR

( - )

UR

'фз-

v ^ - 1 4 )

Д л я нахождения

времени

воспользуемся эквивалентной схе­

мой триггера, приведенной на рис. 3.46. Схема описывается

следую­

щими операторными

уравнениями:

±

i c

(р) =

i (Р) + /Зап (Р) ~

/д (Р);

(3-15)

ия{р)

= и01 + - 'с (Р)

(3.16)

РСЦ[

З н а к

« ± » в

этих в ы р а ж е н и я х

соответствует полярности

запус­

кающих импульсов и направлению тока

ic-

Пр и переключении

Т Д

в состояние с высоким уровнем

н а п р я ж е н и я необходимо брать

знак « + », а при обратном

переключении «—».

lc(t),

Р е ш а я

полученную систему уравнений

относительно

тока

находим

_Е

«01 (R + гд)

I

R

1 - е

(3.20)

где

Яэквгд

(3.21)

RtR

+

(Rt + R)rn

^экв + '-д

м

Н а й д е м еще зависимость тока

ic=f(t,

гд , ы д ), дл я

чего

решим

совместно

ур-ния (3.15), (3.17) и

(3.18), з а м е н я я р

на

lit,

тогда

+

=

2м

+

- J

_

t

(3.22)

где /?экв определяется

ф-лой

(3.6)

при

г н = с о .

Пусть за время tt

р а б о ч а я точка

переместится

в положение Д'

(рис. 3.4а), при этом

ток i c

получит

приращение 1С\, тогда, считая

UOI=,UA,

un

= Uz

и 1я—1ъ

из

(3-.22) получаем

Е

UA

и

(3.23)

~~R

+~RT

Очевидно, и в ур-нии

(3.20)

при t=ti

ic—Ic\,

тогда, подставив

зна­

чение 1а

в

(3.20), после преобразования

с учетом

того, что на

этом

участке характеристики Т Д г д = — \г2\

и е д = е г , получим

•

-R

+ Ri

Яэкв

Е

uA(R-rt)

во

Хл

. Л .

(3.24)

~R~

R\r2\

где

Т 1 = СД

(3.25)

Участок Д'Д

рабочая

точка проходит

за

время

4.

при

этом

ток

ic получает

отрицательное

приращение,

по

абсолютной

вели­

чине равное

leu

тогда, учитывая параметры

линеаризованной

ха ­

рактеристики

Т Д на этом

участке

(rR=rs

и ел=ез),

получаем

и,

+

h

Е

U (т, —12 )

Ri

Е

UA

(R + г3)

+

и

( 3 . 2 6)

~R~

Rr3

Гя

где

to

Сп

Rs

(3.27)

R3

Уравнения

(3.24)

и (3.26) трансцендентные и могут

быть

реше­

ны

графически. О б щ а я длительность фронта

выходного

импульса

при

переключении Т Д в состояние

с высоким

уровнем

н а п р я ж е н и я

Поступая аналогично, можно найти и длительность фронта им­

пульса при

переключении

Т Д

в состояние с

низким

уровнем

на­

пряжения . Н а

участке EF'

ток i c

отрицателен, поэтому

и его

при­

ращение будет

отрицательным . Тогда за время h

ток i c

изменится

на

величину — Усг (рис. 3.4а). Учитывая, что полярность

запускаю ­

щего импульса

в этом случае

отрицательна,

a « O I = ^ B ,

получаем

Е_

Un

. .

(3.28)

С2

Подставив

значение

ic = Ici

в (3.20) и учитывая, что на этом

участ ­

ке г д = — | г 2 | и е д = б 2 , после преобразований

находим

Е_ ^

UB_ _

Ui +

ЛЯэкв

U (t» -

<3)

_

R

1

Ri

RSKB

E

UB(R-\r2\)

(3.2Э)

~~R

R\r2\

\r2\ 1

i

t^Ri

где т з = Т 1 и определяется

по ф-ле (3.25).

Н а участке F'F ток ;'с

получает приращение положительное,

рав ­

ное

по абсолютной

величине

1съ

тогда

с учетом

е д

= 0 и rR=ri

по­

лучаем

и

(г,-и)

Е

+ Ut +

ЛЯэкв

tibeRi

~R

Ri

Е

UВ (R + ri)

_tj_

+

и- UbsRi J

(3.30)

Rri

где

т 4

^ Э К В Г 1

(3.31)

#экв ~h ri

О б щ а я длительность фронта

при

переключении в состояние с

низким уровнем н а п р я ж е н и я t^-)

= t3

+ t,t.

чения.

Если

выражение

д л я тока ic

(3.20)

подставить

в (3.16),

за­

менив

р на

\/t, то легко

убедиться,

что ии

содержит

линейную

и

пределах, поэтому

п,

определяемое

ф-лой

(3.25J, м о ж е т

принимать

как положительные,

так

и отрицательные

значения.

П р и

\г2\>

Л

>Л?экп т > 0 « д = е

т ' и

н а п р я ж е н и е

на диоде нарастает с

отрица-

t,

тельным ускорением. При \г2\ < 1 ^ э к

в T I = 0 И % = e ' T l 1

. В этом слу­

чае ускорение, с которым нарастает

Ыд, положительно,

что

как

раз

и свидетельствует

о лавинном характере процесса. Таким

образом,

на участок, где

выполняется условие | r 2 | fa,RaKB.

Однако для

упрощения анализа и учитывая незначительное от­

личие в положении этих точек от положения точек максимума

или

минимума характеристики Т Д , в дальнейшем будем считать,

что

ской

нагрузочной

прямой, чтобы

для нее

выполнялись условия:

при

un=Ui £ д > / 1 ,

или при ил=1/2

i)i<h-

Д л я увеличения

тока з а р я д а емкости диода

и уменьшения

вре­

мени переключения

целесообразно

выбирать

R

и Ri большими,

что­

Некоторого увеличения 1С и

уменьшения

времени

переключения

можно добиться, включая последовательно с R катушку индуктив­

ности (рис.

3.5а). Величину

L необходимо

выбирать

так, чтобы за

a)

R

6)