4. Свойства лямбда-диодов. Режимы работы

В данной работе разрабатывается частотномодулированный автогенератор, в котором применен АГ с внутренней обратной связью. Автогенераторами с внутренней обратной связью называются генераторы, построенные на приборах с отрицательным сопротивлением.

Рис.1. ВАХ диода

Рис.2.Лямбда–диод: а)принципиальная схема; б) ВАХ диода.

На рис. 2.б. показана вольтамперная характеристика диода (ВАХ) – зависимость прямого тока (I) от положительного напряжения (U), дифференциальное сопротивление диода на падающем участке а – б отрицательно:

,

где - угол наклона касательной к кривой ВАХ в р.т. при .

Такой характеристикой обладают туннельные диоды (ТД), лавинно – пролетные диоды (ЛПД), диоды Ганна (ДГ), - диоды.

Автогенераторы с внутренней обратной связью имеют мало элементов, просты в настройке, такие схемы расширяют возможности схемотехники, позволяют создавать необычные технические решения.

Устройства на лямбда-диодах и транзисторах могут использова­ться для построения генераторов релаксационных колебаний микросекундно­го диапазона длительностей и выше. Теория негатронов с лямбда- или N-образными ВАХ показывает, что релаксаторы на них должны иметь индуктивный на­копитель энергии. На рис. 3, а представлена типовая схема генератора на лямбда-диоде. В зависимости от режима работы она может выполнять функции как LC-генератора синусоидальных колебаний, так и релаксатора.

Для автоколебательного режима работы линия нагрузки резистора R дол­жна пересекать ВАХ в одной точке на падающем участке.

Рис. 3.

Для того, чтобы в колебательной системе (рис.3) возникли высокочастотные колебания и их амплитуда нарастала, необходимо выполнение условия:

где - абсолютная величина отрицательного сопротивления диода,

- эквивалентное (резонансное) сопротивление колебательной системы (КС),

Q – добротность КС

- характеристическое сопротивление КС

Когда , в автогенераторе устанавливается стационарная амплитуда колебаний, с физической точки зрения отрицательное сопротивление R_ диода вносит в контур генератора больше энергии, чем выделяется энергия во вносимом сопротивлении нагрузки .

Рис.4

Практическая схема генератора представлена на рис. 4. Преиму­щества этой схемы заключаются в том, что для нее не требуется изготавли­вать катушки индуктивности с отводами от части витков и соблюдать опреде­ленную фазировку включения их выводов. Этот генератор устойчиво работа­ет в диапазоне частот от нескольких Гц до 10—15 МГц. Частоту генератора можно перестраивать как изменением индуктивности катушки, так и изме­нением емкости С2.

Подобные генераторы устойчиво работают одновременно на двух частотах, например ВЧ и ЗЧ, что позволяет строить на их основе вы­сокочастотные генераторы с амплитудной модуляцией.(см.рис.5)

Схема высокочастотного генератора представлена на рис. 5. Частота колебаний ВЧ определяется параметрами контура а частота колебаний ЗЧ - параметрами контура L2C3. Напряжение соответствующих колебаний снимается с гнезд XI или Х2. Включать или выключать генератор ЗЧ, а зна­чит модулировать колебания ВЧ или нет, можно выключателем SA1 Поскольку генератор устойчив при напряжении 2 В, батарея GB может быть из двух последовательных диско­вых аккумуляторов Д-0,06, Д-0,03.

Рис.5.