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

постоянным, как в ранее рассмотренных

схемах и за время дейст­

вия запускающего импульса существенно

меняется. Сопротивление

Ri включает, кроме Ri, внутреннее сопротивление

источника

за ­

пускающих импульсов (3.4).

Предположим, что в исходном состоянии рабочая

точка

находит­

ся в точке А на вольтамперной характеристике

Т Д

(рис. 3.9е). За ­

пускающий импульс отрицательной

полярности

с амплитудой

U и?

длительностью tu3 перемещает рабочую

точку в точку А' (рис. 3.9е).

Конденсатор

Ct за время tn3 з а р я ж а е т с я

током

i3 = I — 1 Д

до н а п р я ­

жения uo=U'0,

а напряжение на С 2

за время tK3

полагаем

неизмен­

ным. По мере

з а р я д а конденсатора

Ct ток диода несколько возрас ­

гера

ничем не отличается от уравнения,

описывающего ее для триг­

гера

на рис. 3.5а

(3.33). Д л я момента окончания

запускающего им­

пульса Ы з а п = 0,

1 = 1A, UQ=U'0

,11 Ut)2=UA.

Е'СЛИ

П.р'И « д = £ Л 1 д > / ь

то Т Д переключается. При - этих условиях

из

(3.33) получаем

IARir*

+ U'Qrn + UARi~UARi

+

r»)

^

г

>

(7* -

! А ) Re - и

л ~ + "г ( — + l ) •

(3.48)

При выполнении

условия

(3.48)

после

окончания

действия за­

пускающего

импульса

Т Д переключается

и рабочая

точка скачком,

перейдет в точку

В'

(рис. 3.9s).

В зависимости от величины u0i=U'0

точка

В'

может

л е ж а т ь в ы ­

ше или ниже точки At,

в которой

ток 1Д=1=1А.

Если

U'0 <C.UAi, то-

точка В' оказывается

ниже

точки

Ai

и конденсатор С4

п р о д о л ж а е т

з а р я ж а т ь с я ,

а ток диода £д

увеличивается

(для такого случая п о к а ­

зана форма импульса на диоде) .

Если U'0 >UAi,

рабочая

точка

будет

л е ж а т ь

выше

точки А^ и

после переключения

Т Д конденсатор

С4

начнет

р а з р я ж а т ь с я , в ре­

зультате чего ток диода будет

уменьшаться .

Росту

тока диода в

ку, который во время действия импульса

мы считали неизменным,,

поэтому результирующий ток через диод

после переключения вна­

чале растет, но, не доходя до значения

= I А = IAi, начнет умень­

шаться

вследствие уменьшения тока через катушку до тех пор, по­

ка рабочая точка не займет положение точки В.

При

переключении Т Д в состояние с низким уровнем напряже ­

нагрузки

вниз.

Если она окажется ниже нижнего изгиба х а р а к т е ­

ристики

ТД, т.

е. при u!X=U2

/ д < / 2 , то диод переключится. В мо~

мент

появления

запускающего импульса изап=

— U,

UQ\ =

U02=UB,

1 = 1 в,

тогда

из

(3.33)

получим

1В

+ Uв № + r») -

UrH - Ut

(Ri + гн)

1 - =

w *

<

откуда минимальная амплитуда запускающего импульса

U =

Umin

> (IB

-

h) Rt

+

UB

($L

+

i ) _

U2

(

+

1) .

(3.49)

В

результате

переключения

Т Д

рабочая

точка

скачком

перехо­

дит в точку

А"

(рис. 3.9в), конденсатор С£ подзаряжается ,

а

ток

диода

растет. К

моменту

окончания

запускающего

импульса

кон­

денсатор Ci подзарядится до напряжени я u0i=U

, а напряжени е

на

С2

полагаем

неизменным

uuo = UB.

Подставив эти значения

u0i

и

им

в

(3.33), при

« 3 a n = 0 находим

RirH

Поскольку

после

переключения

Т Д

и окончания

запускающего

импульса конденсаторы С{ и

С 2

начинают

р а з р я ж а т ь с я через

Т Д ,

возникает опасность

обратного

переключения

Т Д

в

состояние с

высоким уровнем напряжения . Чтобы этого не

произошло,

линия

нагрузки не д о л ж н а

подниматься

выше верхнего

изгиба

характери ­

стики ТД, т. е. при

uK=Ui

г д < / ь

тогда

и"о <

~ 1 в ) ^ + № ~ и в ) — + <Л-

( 3 - 5 ° )

После этого вследствие увеличения тока катушки и уменьшения

разрядного

тока

конденсаторов С, и С2 , рабочая

точка

возвращает ­

ся в точку

А,

а

конденсаторы

р а з р я ж а ю т с я

до

напряжени я

«oi=

= « 0 2 =

UA.

Д л я

определения

величин U'0

и

U"c

рассмотрим

схему

рис. 3.9г,

на которой Т Д в общем

случае замещен сопротивлением г д

и источ­

ником

вд, а

источник

питания,

как

и прежде,

представлен

генера­

тором тока

/. Схема

описывается

операторными

уравнениями:

±ijp)

= 1л{р) +

t„(p)

— / ;

*н (Р)

ia(p)rn

+

en — Uo_ .

±Ц

+

Ц,-ел

Г , ;

1 г Л

pC.Rr-

ц„ (р) —

U 0

~

<з (р)

PCi J

где U0 — начальное

напряжение

на

конденсаторах

Ci и С2 ,

а

знак

« ± » соответствует

полярности

запускающего

импульса.

Р е ш а я

эту

систему

относительно

н а п р я ж е н и я

и0

и переходя

к

оригиналу,

получаем

U a

=

U 0 +

/ Г

д Г " ~

(£А> — е д ) —

[± U (гл

+ r„)]

(j

_

~

~т^\

°

Гц +

Гн

\

/

'

где

(3.51)

тс

= с

М

+

г " Г д

) .

(3.52)

Н а й д е м напряжение U'0 на конденсаторе

С1! при t=<tm,

п о л а г а я

при этом Uo= UА, •/"д=|Гь / = Л А

и е д = 0 , тогда

« . ( U =

t / 0

= ^ + ^ - L / e Т с .

(3.53)

Когда диод переключается

в состояние с низким уровнем

напря ­

жения, к моменту окончания запускающего

импульса

конденсатор

Ci успевает зарядиться до напряжения U"0,

которое

получим

из

{3.51) при U0=UB,

1 = 1в, rR—ti

и е д = 0, при этом

U--U

,

У^-гУн + ц^ + г,,) | ]

_ р

\

]

( 3 5 4 )

° ~ в

1

г1 + гн

V

/

мой получим 'из

(3.33),

подставив

и з а

п = £ / , «о1 = И о 2 = £ У 1=1

А ,

тогда

lARiRH

+ UA(,Ri

+

rll)

+ Url{-uR(Ri

+

rH)

(3.55)

1 Д =

R

-

.

Д л я переключения Т Д

необходимо,

чтобы

при и д

= £Л выполня­

л о с ь условие £ д

> / ь тогда

из

(3.55)

получаем

U>{h-IA)Rl

+ {U1-UA)^-

+

l)j.

(3.56)

Допустимое

напряжение

U'0

на конденсаторе Си

при котором

не произойдет возвратного переключения

Т Д

после

окончания за­

пускающего импульса, получим

из

(3.51), взяв U со знаком •« + » и

положив •Uo—<UA

и 1 = 1А-

Так

как

диод

находится

в состоянии

с

высоким уровнем

напряжения, то г д

= т 3

и е д = ез, при этом

/

/..на

(3.57)

где UAI — напряжение

на

диоде,

соответствующее точке

Ai

(рис.

3.9в). При линейной аппроксимации

Условие, исключающее обратное переключение Т Д после

оконча­

ния действия

запускающего

импульса, получим

из (3.33),

положив

« з а п = 0 , U0I=UQ

, u-02=UA,

1 =

1А и

полагая, что

переключение

не

произойдет, если при uR=U2,

' : д > / г ,

тогда

U 0 < ( I A - I ^ ) ^

+ U A — - U

4 — + 0 -

( 3 - 5 9 )

После окончания запускающего импульса конденсаторы С 4 и Сг

начинают з а р я ж а т ь с я ,

ток диода растет, но одновременно

начинает

уменьшаться

ток через

катушку L . В результате

процесса

установ­

фузионной ветви характеристики . В момент прихода

следующего

импульса положительной полярности конденсатор С4

вновь

начи­

нает п о д з а р я ж а т ь с я .

Подставив

в

(3.51) U0=UB,

г д

= г 3

, е д = е 3 ,

/

=

= /в, найдем напряжение, до которого

конденсатор С4 зарядится

за

время действия запускающего импульса. При этом знак перед U

нужно брать « + »:

' и з

u0(ta3)=U;

=

UB~U

+ U е

Х

с .

(3.60)

Необходимое

для

переключения

Т Д напряжение

на

конденсато­

ре Cj найдем из

ур-ния

(3.33),

подставив

в

него

и з а п = 0 ,

/ = / в ,

UOI — U'Q И UQ2=UB,

тогда,

решая

его

относительно

U"0

и

полагая

при этом мд =С/2,

' д < / 2 , находим

и~0>{1в-1*)Ъ+ив

—

- и

* ( —

+ 1)

•

( 3

' 6

1 )

Т а к им образом, условия (3.59) и (3.61) позволяют

по

ф-лам

(3.58) и (3.60) найти необходимые параметры цепи

запуска,

при

которых обеспечивается переключение диода импульсами

положи­

тельной полярности и исключается возвратное переключение

Т Д

в

момент окончания запускающего импульса.

Физически процесс переключения триггера

на Т Д

'импульсами

через катушку L

большой (1 = 1А ) , Т О следующий

за

ним отрица­

тельный импульс

не в состоянии переключить Т Д

в

исходное со­