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

Скачать файл (4,66Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.07.2024

Просмотров: 83

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

r'2	=	( L	U -	^ ) / ( / о б 2 -	Л) = - ( У о в в -	W i -		/ о в 2 ) ;	(1.18)
<	=	+ a I /-;[,							( i . i 9 )
а при У о б г ^ И д ^ У г				'
1 д	=	( е ; - и . д ) / \| / - ; \| ;							(1.20)
/J =		( £ / B - t / o 6 a ) / ( / 2 - / o 6			2 ) = - ( C / 2 - L / O	6 2	) / ( / O 6	2 - / 2 ) ;	(1.21)
e; = Uz + Iu\r"2\.									(1.22)
На третьем			участке характеристики для £ / 2				^ и д : ^ £/0 д 3
£я =		( «	д -	^ ;				0-23)
r'3{Uo63-U,Wo63-[2);									(1.24)
^=1/3 - /^3 ,									(1.25)

а для		и0вз^ия^иА
£д	=	( и д - е з ) / Г з ;						(1.26)
r;	=	( t / s - ^ 6 8 ) / ( / i - / o f i 3 ) ;				,		(1-27)
е 3 - = 6 / 3 - / 1 Г з .							(1.28)
Н а п р я ж е н и я			£ / 0 б 2	и	С70б з находятся из		выражения	(1.10) под
становкой значения / 0				б 2 или / 0 б з при у = 3:
t / o 6 2		= < Л - (U3		-	(/а ) ( / o 6	2 - / 2 ) / ( / i - / 2	) ;	(1.29)
^ о б з		= Uu	+ (U3	~	U2) K ( / o 0	3 - /,)/(/, _	/ 2 ) .	(1.30)

Эквивалентные схемы диода для соответствующих участков ха

рактеристики	аналогичны схемам рис. 1.4в, г. Это дает				основание
анализировать	схемы,	используя	простую	линейную	аппроксима
цию, а затем уточнять		значение	входящих	в аппроксимацию вели

чии, выбирая наиболее удобные общие точки. Поскольку эквива лентная схема рис. 1.4г является более общей, то при анализе це лесообразно использовать ее и, если необходимо, дл я первого уча стка в окончательном выражении полагать ei = 0. Кроме того, та кая аппроксимация позволяет после анализа выделить только нуж

ный	участок	характеристики и представить	его в виде одного или
двух	отрезков прямой.
В	общем	случае можно рекомендовать	аппроксимацию каждой

ветви характеристики двумя отрезками, имеющими общие точки с координатами / 0 б i = 0,8 h, / о б 2 = / о б з = 4/г, при этом

Uo61	= 0,55С/1 ;		(1.31)
Uo*	= V-V-U*)¥	3 / a / ( / i - / 2 ) ;	(1.32)
Uo63	= UU + (U3 - U2) Y	3/ a /(/i - / 2 ) .	(1.33)

t l

На рис. 1.6а, б приведены реальная характеристика одного об

разца	Т Д типа З И 2 0 1 Б	и графики,	аппроксимирующие ее первый:
и третий участки, для всех трех рассмотренных					способов аппрокси
мации,	а на рис. l.Qe, г	— графики		ошибок по	напряжению ДЛЯ
		£А,мА	I	I
		• Аппроксимации:

~ линейная

-кусочно-линейная •кубическая

			0,04 0,08		ил,8
	40					би(1.)
	40								\
	20								*> \
	20								\
	О			5Г=			А		\
	О						А			\\
	-20						г			\\
	-20					/у	\.		.	\
	-40					/у	\.		.	\
	-40						Ч			\
	-SO						Ч
	-SO
	«	И	:
			04	08		0,1	03		V	l2u„S
	Рис. 1.6. К описанию ТД:
	а),	б)	различные способы аппроксимации восходящих участков							тун
	нельной и диффузионной ветвей характеристик; в),							г)	соответствую
	щие ошибки аппроксимации по напряжению
каждой		аппроксимации			(при кусочно-линейной			аппроксимации об
щие	точки		соответствовали			/ 0 б i = 0 . 8 / i , / 0 б з = 4 / 2 ) . Ошибки				аппрок
симации		вычислялись			по	формуле 8u=(Up—Uun)/Uv%			при 1 д = / р ,
где	Up и / р		—	координаты		точки	реальной вольтамперной			характе

ристик и Т Д , a Uan — координата аппроксимирующей кривой, соот ветствующей / р . Из графиков видно, что при кусочно-линейной ап проксимации ошибка да имеет в среднем величину 10 + 20% и зна чительно меньше, чем соответствующие ошибки для простой линей ной аппроксимации. Ошибки по току несколько больше, чем по на-

п р я ж е н ию (на участках с минимальным током), однако в большин стве практических случаев л е ж а т в допустимых пределах.

Довольно часто встречаются устройства, в которых два или бо лее Т Д включены последовательно. Эквивалентная схема такого

а)		6)
т	©
	1	д ;
	к	-1	4	/	х/
	к	-1	ч /		«у
	1г	Ч	V		У	/	/	/	*У
	~ет	I		/		/	/		///
	+
J	о-	I? Н		/	/	/	/ /	S
J	о-		2е,				(п-1)е. пе3
			2е,				(п-1)е. пе3
Рис. '1.7. Последовательно				соединенные ТД:

а) эквивалентная схема; б) вольтампериая характеристика стой линейной аппроксимации характеристики каждого ТД

при про

включения диодов при линейной аппроксимации		представлена на
рис. 1.7а,	где
Rm	= r1{n — m) + пгг3;	(1.34)
em	= <?i (п — т) + те3;	(1.35)

п — общее число ТД , включенных последовательно; т — количест во ТД, находящихся в состоянии высокого уровня напряжения . При

этом полагается, что ни один диод не имеет устойчивого		состояния
в области с отрицательным сопротивлением. Н а рис. 1.76		показана
вольтампериая	характеристика такого соединения Т Д при простой
а)	6)

	и		и	и
Рис. 1.8. Эквивалентные		вольтамперные характеристики:
а) параллельно соединенных ТД и			резистора; б) последовательно	соединен
ных	ТД и резистора; в)	параллельно	соединенных ТД и транзистора	при раз
ных	токах базы

линейной аппроксимации		(ej = 0)	без учета участков с отрицатель
ным сопротивлением, которая описывается выражением
1 Д = ( « д	в т — me^/R,				(1.36)
на участках изменения u w		m , л е ж а щ и х в пределах
[п — т)	+ ml)г < идвт < {п — т) Ux +			mU3,	(1.37)
в которых ток двухполюсника			h^in^h-
Рассмотрим	результирующие		вольтамперные		характеристики,
получаемые при соединении Т Д с			резисторами	и с	транзистором.
К а к известно,	при параллельном		соединении	двух	элементов их

результирующую вольтамперную характеристику получают сложе


нием токов,	а при	последовательном соединении — напряжений .
Н а рис. 1.8а,	б, в показаны		схемы соединения Т Д с	другими эле
ментами, их	вольтамперные		и результирующие	характеристики
(штрих-пунктирные		кривые) .

Г Л А В А В Т О Р А Я

Генераторы импульсов

•

2.1. П Р И Н Ц И П П О С Т Р О Е Н И Я

Составными элементами генератора являются: двухполюсник с отрицательным сопротивлением, реактивный эле мент (накопитель энергии) и источник питания (рис. 2.1). Общее правило, которое необходимо соблюдать при построении генерато ров на элементах с отрицательным сопротивлением, следующее. Ес-

Рис. 2.1. Варианты эквивалентных схем генераторов, содержа щих двухполюсник с отрицательным сопротивлением:

а) генератор с двухполюсником N-типа и источником постоян ного напряжения; б) генератор с двухполюсником Л'-типа и источником постоянного тока; в) генератор с двухполюсни

ком S-типа и источником постоянного напряжения;		г)	генера
тор с двухполюсником S-типа и источником постоянного тока
ли используется двухполюсник с	отрицательным	сопротивлением
Л'-типа, в котором возможны скачки напряжения		при	практически
неизменном токе, то и реактивный накопитель должен			обеспечивать
возможность скачков напряжения	при неизменном	токе. В качестве

таких накопителей используют катушки индуктивности или отрезки длинных линий, замкнутых на конце.


Если ж е двухполюсник		имеет	вольтамперную				характеристику
S-типа, которая обеспечивает возможность скачков тока при прак
тически неизменном напряжении, то такими					ж е	свойствами				должен
обладать и реактивный элемент (конденсатор или							разомкнутый на
конце отрезок	длинной линии).		Соответствующие				эквивалентные
схемы приведены на рис. 2.1а, б, в, г.
Соединение между собой реактивного элемента и двухполюсни
ка определяется типом источника питания. Если						питание			подается
от источника постоянного напряжения, то все основные									элементы
схемы включаются последовательно с ним					(рис. 2.1а,			г),	а при ис
пользовании	источника-	постоянного		тока	— параллельно					(рис.
2Л6, в). Наличие в схемах		рис. 2.16, г		резисторов			R	обусловлено

условиями самовозбуждения генераторов, о чем будет сказано ни

же .	Схемы генераторов на	рис. 2.1а, в дуальны, то ж е молено			ска
зать	и о схемах на рис. 2.16,	г.
Поскольку в настоящей работе рассматриваются генераторы					на
Т Д	с вольтамперными характеристиками		А?-типа,	ограничимся	ис
следованием генераторов, эквивалентные			схемы	которых приведе
ны на рис. 2.1а и б.

Реальные схемы генераторов обычно несколько отличаются от изображенных на рис. 2.1а и б, хотя бы потому, что не существует идеальных генераторов н а п р я ж е н и я и тока. Источник напряжения всегда обладает внутренним сопротивлением, а сопротивление источника тока не бесконечно велико. Кроме того, л ю б а я катушка индуктивности имеет активное сопротивление. Дополнительные эле менты включают в генератор т а к ж е д л я улучшения формы генери руемых импульсов, ограничения тока и т. д.

2.2. П Р И Н Ц И П Р А Б О Т Ы

Рассмотрим рис. 2.2а. Резистор R на этой схеме включает в себя сопротивление источника питания и катушки . Иногда такое сопротивление включают для обеспечения заданной длительности импульса или ее регулировки. П р е ж д е чем рассмот реть работу генератора, составим дифференциальное уравнение данной цепи, для простоты пренебрегая паразитными п а р а м е т р а м и схемы: