3.6. Автогензратори на тунельних діодах.

Принцип генерації коливань в схемах АГ на тунельних діодах використовує введення “негативного” опору в коло коливального контуру. На рисунку 3.8 зображені вольтамперні характеристики для "позитивного" опору, який визначає відношення приросту напруги ∆U до приросту струму ∆I , тобто R₊= ∆U /∆I (для цього опору, характеристика якого зображена на рис.3.8а, дотримується закон Ома для кола, де збільшення напруги приводить до збіль­шення струму). Якщо збільшення напруги ∆U приводить до зменшення струму ∆I, то для характеристики, яка зображена на мал.3.8б вводиться поняття "негативного" опору R-= ∆U /∆I . Якби такий опір існував, наприклад, в вигляді резистора, то генерацію коливань можна було б реалізувати досить легко, наприклад, введенням такого "негативного" опору в коло коливального контуру (рис.3.9а,б).

Рис. 3.8. Вольтамперна характеристика при „позитивному”

і негативному опорі.

Рис. 3.9. Використання "негативного" опору в схемі

коливального контура.

Якщо при допомозі постійного джерела живлення Е (рис.3.9а) зарядки індуктивність L_к і ємність С_к, а потім вимкнути з кола, замкнувши його клеми, куди він був включений, то в кон­урі будуть виникати затухаючі коливання із-за розряду ємності С_к на індуктивність і навпаки, оскільки наявність опору r_к, приводить до витрат енергії в контурі. Якщо ж в схему ввімкнути "негативий" опір -R (рис.3.96), то він зкомпенсує опір втрат r_к коливання в контурі будуть незатухаючими.

В реальному паралельному контурі компенсація r_к може бу­ти проведена ввімкненням паралельно контуру шунтуючого "негативного опору –R_ш. Тоді цей опір може бути перерахований в контур, як внесений -r_вн= ²/-R_ш (рис. 3.9в). Тому цей внесений опір -r_вн може скомпенсувати опір втрат в контурі r_к і в такому контурі при попередньому заряді С_к можливі незатухаючі коливання (рис.3.9г)

"Негативним" опором, як відомо, володіє тунельний діод на ділянці АВ (рис.3.10а) вольтамперної характеристики.

Рис. 3.10.Вольтамперна характеристика тунельного

діода і практичні схеми АГ на тунельному діоді.

В практичних схемах АГ тунельні діоди ввімкнені паралельно контуру L_к C_к . Тим самим, при реалізації "негативного" опору шляхом виведення робочої точки діода на ділянку AВ в коливальний контур вноситься -r_вн , який компенсує опір втрат контура r_к . В схемі АГ на тунельному діоді з послідоним живленням діода (рис.3.10б) джерело живлення Е, яке призначене для виведення робочої точки діода на ділянку негативного опору, коливальний контур і тунельний діод відносно джерела живлення Е ввімкнені послідовно. Резистивний дільник R1R2 призначений для підбору необхідної напруги, щоб струм діода відповідав розташуванню робочої точки на ділянці негативного опору, оскільки така напруга U_g ≈ 0,2...0,5В потребує зменшення напруги живлення Е. З рис. З.10б видно, що по змінній складовій струму тунельний діод ввімкнений паралельно кон­туру чи його частині за рахунок блокуючого конденсатора С_бл, який заземлює анод на корпус.

В схему АГ з паралельним живленням тунельного діода (рис.3.10 в) загороджуючий дросель L_др блокує закорочення змінної напруги контура на корпус. В обох схемах АГ використовується часткове ввім­кнення тунельного діода в контур, що дозволяє зменшити його вплив на параметри контура. Одначе це не зменшує можливість компенсацій опору втрат r_к. Оскільки в контурах опір втрат r_к=0,001…10 Ом, а негативний опір, визначений для типових тунельних діодів на ділянці негативного опору, лежить в межах -r_вн ≈ 60…180 Ом. Тому зменшення внесеного опору в контур при частковому ввімкненні тунельного діоду в контур із-за малого r_к дозволяє синусоїдальні коливання на контурі, які можуть бути зняті як при допомозі розділювального конденсатора, так і індуктивності зв’язку.