Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Воскресенский В.В. Применение туннельных диодов в импульсной технике

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.89 Mб
Скачать

ж ен о б л а д а т ь малым выходным

сопротивлением.

Если

амплитуда

запускающих импульсов велика,

то отношение

ЕЩ

.необходимо

выбирать меньше, но при этом

сужается область значений U и

становится необходимой повышенная стабильность амплитуды по­

даваемых на

вход делителя

импульсов.

и L)

 

Элементы

базовой дели

транзистора (Ci

д о л ж н ы обеспе­

чить необходимую з а д е р ж к у с р а б а т ы в а н и я

Т Д П

и транзистора .

Чтобы Т Д „ запускался последним, необходимо емкость 'Конденса­

тора С\ выбрать из соотношения

 

 

С х Х б ч - Ю ) ^ ,

 

 

(5.22)

но при этом

проверять неравенство

 

 

C i r i < ( 0 , 0 5 - j - 0 , l ) C £ , .

 

(5.23)

Выполнение этого условия свидетельствует о том, что во время действия запускающего импульса н а п р я ж е н и е на конденсаторе С]

будет нарастать, в то в р е м я как н а п р я ж е н и е

на С практически не

изменится. В противном случае з а время 1т

конденсатор С нес­

колько подзарядится и ток диодов уменьшится,

поэтому потребует­

ся большая амплитуда з а п у с к а ю щ и х импульсов

для

переключения

Т Д „ , а зона допустимых значений U окажется уже .

 

Индуктивность L д о л ж н а сформировать импульс,

необходимый

д л я насыщения транзистора в течение времени переключения всех

диодов в исходное состояние. Длительность

этого импульса

приб ­

лиженно определяется

выражением

 

 

 

П р а к т и к а показывает, что для переключения транзистора из

зак­

рытого состояния в насыщенное для высокочастотных

транзисто­

ров целесообразно индуктивность L брать

п о р я д к а сотен микро­

генри, а для низкочастотных — единиц генри.

 

 

5.2. Д Е Л И Т Е Л Ь Ч А С Т О Т Ы

С И С Т О Ч Н И К О М

П О С Т О Я Н Н О Г О Т О К А

 

 

 

Рассмотренный в ы ш е делитель частоты имеет

срав­

нительно узкую зону

в о з м о ж н ы х значений

амплитуды

запускаю ­

щих импульсов, к о т о р а я быстро сужается при увеличении внутрен­ него сопротивления источника запускающих импульсов и их ам­ плитуды. Увеличение сопротивления резистора R несколько улуч­ шает условия запуска делителя, но при этом требуется источник питания высокого н а п р я ж е н и я . П о э т о м у делители подобного типа применяют, как правило, только в тех случаях, когда коэффициент деления не превышает п=5. б о л е е устойчиво работает делитель, у которого источник постоянного н а п р я ж е н и я заменен источником постоянного тока. В качестве такого источника используют тран­ зистор, включенный п о схеме с общей - базой .

110 •

Рис. 5.3. Делитель частоты следования

импульсов с источником

 

постоянного

тока:

 

 

 

 

 

 

 

а) принципиальная схема; б) временные диаграммы; в)

эквива­

 

лентная схема для стадии переключения

 

 

 

 

 

Р а с с м о т р им

рис. 5.3а. Транзистор Т2

типа

р-п-р,

включенный

по схеме с общей базой,

является

источником

.постоянного тока

/:

I = h,162(E3/R3).

 

 

 

 

 

(5.24)

 

где /«2162 коэффициент

усиления

эмнттерного

тока транзистора

Т2,

Источник Е |(рис. 5.3а) на величину

тока

делителя

не влияет

и

необходим только дл я создания нормального

р е ж и м а

работы-тран­

зистора Т2. Его напряжение приближенно может быть определено выражением

E>nU3.

 

 

 

(5.25)

Когда все диоды находятся в исходном

состоянии,

напряжение

илв = пг\Т.

Первый запускающий

импульс

переводит

один из Т Д в

состояние с высоким уровнем напряжения,

и и д в повышается. П о с ­

ледний -.(/1-й)

импульс переключает ТД„,

транзистор

открывается

и насыщается,

переводя все Т Д в состояние с .низким

уровнем на­

пряжения .

Выходное 'напряжение,

снимаемое с коллектора тран­

зистора Т\, из-за наличия источника Е все время оказывается от­

рицательным, изменяясь только по величине. Временные

диаграм ­

мы

напряжений, характеризующие работу генератора,

приведены

на

рис. 5.36.

 

ш

Особенностью работы

такого делителя является то, что после

каждого 'переключения

через

цепочку диодов протекает

один и тог

ж е ток /,

не зависящий

от состояния

диодов. Б л а г о д а р я этому

к

амплитуде

запускающих

импульсов

предъявляются

значительно

менее

жесткие требования, чем в делителе рис. 5.1а. Делители та­

кого

типа

можно

делать

с

коэффициентом

деления

10 и д а ж е

больше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентная

схема

делителя рис. 5.3а во многом

аналогична

схеме

рис. 5.1 е. Отличие

заключается

только

в том, что вместо

источника .постоянного напряжения Е и резистора R

в схеме

на

рис. 5.3в включен

источник тока /. Н а п р я ж е н и е

на 'конденсаторе

С,

до которого он з а р я ж а е т с я в промежутке между импульсами, на­

ходится из очередного

состояния

 

Uam = U № m - E

,

(5.26)

где £ / д 3 7 п установившееся между двумя запускающими

импуль­

сами напряжение на двухполюснике, соответствующее числу т

туннельных

диодов,

'находящихся

в

состоянии

с высоким уровнем

напряжения .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентная

схема

на рис. 5.3в описывается

уравнениями:

 

 

' с т

=

(",,„ +

Ua

,„ -

« д

в

„, -Ь Е)1Ъ;

 

 

 

 

 

 

(5.28)

 

 

"двш =

?'дт Rm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.29)

Р е ш а я совместно

эти

уравнения

относительно

тока

£ д ш

с

уче­

том

(5.26),

получим

 

 

ет I Ri

 

 

 

 

 

 

 

 

/ г о п \

 

 

 

 

 

 

ц з а п ~ ^ ДН т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'Д"1 —

 

 

г,Hi -;-

Кт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(О.ОН)

 

К ак и при исследовании

условий

работы

делителя

частоты

сле­

дования

импульсов

с источником

постоянного

напряжения

(рис.

5.1а), для определения

 

минимальной

амплитуды

запускающего

импульса

положим

в в ы р а ж е н и и

(5.30)

т = п—1, тогда

при ы з а п =

= Umin

и

iKm=J1

 

с

учет-ом'(5.9),

(5.10) и (1.8)

из (5.30)

находим

 

 

 

U > UMin

= ( Д - 1 ) Rc + U1 +

(п -

1) U3

-

и я в ,„_„ ,

 

(5.31)

где

^'дв(п-1)

определяется

точно

так, как напряжение

U0(n-i) в ра­

нее

рассмотренном

делителе. Д л я этого

необходимо

построить эк­

вивалентные

вольтамперные

характеристики

двухполюсника

 

для

т=п—1

 

и т=0,

но вместо

линии

нагрузки провести линию

тока I.

Точки

пересечения

характеристик

с

линией

тока

/

д а ю т

напряже ­

ния

на двухполюснике

перед

приходом

/i-го импульса

и

первого

ИМПуЛЬСа ' ( [ / д в ( п - 1 )

И 'f/дво).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я

определения

условий,

 

исключающих

одновременное

пере ­

ключение двух диодов, необходимо в

ур - и и и

(5.30)

положить

т=\,

а дл я н а х о ж д е н и я

напряжения,

до -которого

з а р я ж а е т с я

конден­

сатор

С, принять т=0,

тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

иль*

= пгх1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.32)

112

И ТфИ U^an iUmax И 1 д т

= Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

Umax Ч~ U д. во

ея ~Ь / Ri

 

 

 

 

 

 

 

ggy

1 _

Ц { + ( П - 1 ) Г 1 + Га

 

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш а я

(5.33) относительно

-Umax,

с учетом

(5.14),

(5.15)

и

(1.8),

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U <

Umax

= (Л -

Г) Rt +

(п -

1) (Л +

U3

-

и л в

0 .

 

(5.34>

Н а рис. 5.4а

построены эквивалентные

характеристики

двухпо­

люсника £ д ц = / . ( И д в . ) д л я

значений

т = 0 и т = п—1

при я ='10

и /г = 5,.

для того же типа диодов, что на

рис. 5.2а,

и

приведены линии то-

Рнс. 5.4. К 'анализу

работы делителя:

 

 

а) эквивалентные

вольтампериые

характеристики двухполюсника

при /г=б in /г = 10 с линиями тока

/;

б)

области возможных значении

U=f(iRi) делителя

с источником

постоянного

тока

ка / для двух значений /=</' = 4,5

мА

и

/ = / " = 2,5 мА, точки пе ­

ресечения 'которых с характеристиками двухполюсника дают зна ­

чения

Ы д в = ' с / д В 0

и

 

И д В = | £ / д в ( п - 1 ) -

Эквивалентные

характеристики,

двухполюсника построены н о

ф - лам (5.19) и (5.21).

 

 

 

 

На .рис. 6.46 построены зоны возможных значений амплитуд за ­

пускающих

импульсов

U=((Ri)

для приведенных на рис. 5.4а

ха­

рактеристик

двухполюсника,

токов

/ = 4,5

мА

и

/ = 2 , 5

мА

при.

/1=6

и п=Л0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

рассмотрения

этих зон

можно сделать

следующие

выводы:

1.

При

питании

делителя

от источника постоянного тока ши­

рина

зон

не

зависит

от величины сопротивления Ri,

но

становится

уже с уменьшением тока / и увеличением

коэффициента

деления п.

2.

Чем

'больше

ток

•/, тем

меньше влияет

увеличение

к о э ф ф и ­

циента деления п на ширину зоны, поэтому при проектировании

делителей

с большим

коэффициентом п

нужно п р и б л и ж

а т ь

его

величину

к величине / ь

учитывая при. этом

нестабильность

тока

11

113

при изменении температуры и возможный разброс параметро в диодов.

Следует отметить, что при анализе рассмотренных делителей не учитывалось влияние нагрузки на их работу. Наличие тока на­ грузки в общем случае сужает зону возможных значений U, по­ этому необходимо выбирать Т Д с током / ь значительно превы­ шающи м ток нагрузки. Можно считать, что ток нагрузки /„ суще­ ственно не влияет на работу делителя, если максимальна я его ве­ личина будет как минимум на порядок меньше тока 1\ (/,,^0,1/)) .

5.3. В А Р И А Н Т Ы СХЕМ Д Е Л И Т Е Л Е Й

В зависимости от предъявляемых к делителям требований используют раз­ личные варианты схем, принцип действия которых в основном аналогичен рас­ смотренным выше. Например, для изменения полярности ступенек напряжения, снимаемого с делителя, необходимо изменить полярность включения туннельных диодов, источников питания и запускающих импульсов, а транзисторы одного ти­ па проводимости заменить транзисторами другого типа.

Рассмотрим схему

рис. 5.5. Она отличается от рассмотренной выше тем, что

все ТД переключаются

в исходное состояние не после переключения ТД«, а тог­

да, когда результирующее напряжение на двухполюснике достигнет такой вели­

чины, при которой эмиттерный

ток транзистора 7\ станет равным току

переключе­

ния

диода ТД, находящегося в состоянии

с низким

уровнем

напряжения.

Диод

ТД

переключается

в состояние

с высоким

уровнем

напряжения,

и транзистор Т2

отпирается и насыщается. В результате

чего все ТД в цепочке

делителя

обеспо-

чиваются и возвращаются в исходное

состояние. При этом

7"(

закрывается, ток

ij = 0 и диод ТД

также

возвращается

в исходное состояние,

запирая

Т2.

Индук­

тивность L и в данном

случае

предназначена для того,

чтобы

несколько

задер­

жать .момент запирания

Г 2 и дать возможность

переключиться

всем диодам. Для

получения максимального при данных

условиях

коэффициента

деления п необхо­

димо так подобрать величину

резистора Ян, чтобы

эмиттерный

ток

транзистора

7\ переключал ТД в состояние

с высоким

уровнем

напряжения

только после то­

 

 

 

 

го, как в

таком

состоянии

окажутся все

 

 

 

 

диоды цепочки делителя. Выходной импульс

 

 

 

 

снимают с диода ТД.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

Ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•л 1-

 

6) U

Рис. 5.5. Вариант схемы пере­ ключения ТД в исходное со­ стояние напряжением на всем двухполюснике

- I - К делителю

-0

Рис. 5.6. Делитель:

а) один из вариантов подачи питаю­ щего напряжения па делитель; б) де­ литель напряжения амплитуды запус­ кающих импульсов

Благодаря такой системе переключения, диодов в исходное состояние очень легко изменять коэффициент деления делителя, изменяя соответствующим обра­ зом сопротивление резистора Яо или напряжение источника £ i и заставляя

114

срабатывать ТД раньше, чем переключится а—1 диод цепочки делителя. Если на^ добности в изменении коэффициента п нет, то в качестве источника Ei можно использовать общий источник питания делителя. Достоинством такой схемы яв­

ляется и то, что выходные импульсы снимают с ТД и нагрузка

не

шунтирует

основную

цепочку туннельных диодов. Чтобы базовый ток транзистора

7"i

су­

щественно не влиял

на работу делителя, необходимо дкоды ТД\—ТДп

выбирать,

с током

переключения Л, значительно превышающим ток базы транзистора

7\.

 

Для

уменьшения времени восстановления делителя и тем самым

увеличения;

его

быстродействия

параллельно резистору i ^ i включают диод Д

(см. рис.

5.5).

Во

время

действия

входного импульса конденсатор С разряжается

через

сравни^

телыю большое сопротивление Ri и напряжение на нем практически остается не-, измененным. В промежутке между импульсами конденсатор С через малое со-- протнвлеиие г д диода в прямом направлении быстро заряжается до нового уста-, повившегося напряжения на двухполюснике. Благодаря этому можно увеличить,

частоту следования запускающих импульсов, не нарушая условия

(5.2),

в

кото­

рое вместо сопротивления Ri,

определяемого

из (3.4), необходимо

подставить

В ряде случаев возникает затруднение в применении дополнительного источ-.

пика питания, необходимого для нормальной работы

делителя

рис. 5.3а. Чтобы;

избавиться от этого источника, можно осуществлять

питание делителя

не

через,

транзистор, включенный

по схеме с общей

базой, а

так,

как

показано

на

рис.

5 6а. Если делитель на

сопротивлениях Rt,

R2

выбран

так,

что

напряжение

U R 2

на резисторе R2 обеспечивает

выполнение условия

 

 

 

 

 

 

UR2>nU3,

 

 

 

 

 

 

 

(5.35);

то необходимость в дополнительном источнике отпадает. Однако выходное со­ противление такого усилителя оказывается значительно меньше, чем у транзис­ тора по схеме с общей базой, в результате чего ток делителя в процессе пере­ ключения не будет оставаться постоянным и условия запуска ухудшатся. Д л я увеличения выходного сопротивления в таком усилителе необходимо обеспечить, выполнение условия

RB

» гбэ +

R1R2/(Rl

- f Ri),

 

(5.36)

но это увеличивает

потерн

мощности

на малых

по величине резисторах Ri и R2,

а источник

£ э заставляет делать сравнительно высоковольтным.

Иногда

амплитуда запускающих

импульсов

может оказаться значительно,

больше той, на которую рассчитан делитель. В этом случае определив в резуль-.

тате

расчета

значения

сопротивления R;

п

амплитуду запускающих

импульсов

W,

рассчитывают

делитель

напряжения

на

сопротивлениях

(рис.

5.66). Схема,

описывается

уравнениями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U R

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

= , I

в

 

_1

о

 

 

 

 

(5-37).

 

 

ri +

R3

 

+

R2

 

 

 

 

 

 

 

(fti

+

rt)

R2

Ri.

 

 

 

(5.38),

 

 

ri +

Ra +

R*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обычно

выбирают

RDI!^

« (0,1—0,2)Rt

так, чтобы R3+R2

незначительно шун­

тировали генератор импульсов. Совместное решение ур-ний (5.37) и (5.38) отно-.

сителыю^з

и R2 приводит к следующему результату:

Ra =

R3K*U/U' n;

(5.391

R2

=

RSKBU (U-W).

(5.40).

 

 

5.4. П О Р Я Д О К

Р А С Ч Е Т А

Схема делителя и используемые в ней полупроводниковые приборы опреде­ ляются коэффициентом деления п, наличием источников питания, требованиями, к полярности получаемых ступенек напряжения в тех случаях, когда делитель ис­ пользуется для получения напряжения ступенчатой формы, характеристикой гене-.

115

ратора запускающих

импульсов, в частности, его выходным

сопротивлением и

амплитудой, а также

нагрузкой.

 

 

Схема

рис. 5.1а обычно используется в тех случаях,

когда

коэффициент деле­

ния /!=£^5

н имеется

одни источник питания, а выходное

сопротивление источника

запускающих импульсов небольшое. Полярность получаемых ступенек определяет

выбор типа транзисторов и полярность

запускающих импульсов. Если необходи­

мо получить ступеньки положительной

полярности, то запускающие импульсы н

источник Е должны быть тоже положительны. Транзистор 7'i в этом случае при­

меняют типа п-р-п.

Для получения отрицательных ступенек

напряжения в схеме

делителя рис. 5.1а

необходимо

изменить

полярность

включения ТД, источника £

и запускающих импульсов и

применить

транзистор

типа

р-п-р. Делитель рис.

5.3о может обеспечить коэффициент деления до десяти, но требует два источника питания различной полярности. При наличии только одного источника можно

.использовать схему питания рис. 5.5а. Выходное сопротивление источника запус­

кающих

импульсов в этом

случае

может быть сравнительно

большим, так как

ширина

зоны возможных

значений

U практически

не зависит

от Ri (рис. 5.46),

однако при этом относительно уменьшается ширина

зоны:

 

 

 

 

б U = (Umax

Umi„)/Umax<

 

 

 

 

 

 

поскольку с увеличением

Ri растет

необходимая

для

запуска

амплитуда

им­

пульсов. Кроме того, при больших

Ri

на ширине зоны

начинает

сказываться

то,

что источник тока, питающий делитель, неидеален и его сопротивление небескоиечно.

При выборе типа ТД следует исходить из того, что чем больше величина

U3

диода, тем шире зона возможных значений U, поэтому целесообразно применять

диоды с большим

U3. Ток 1\

диодов

должен значительно превышать ток / о п

ба­

зы насыщенного

транзистора

7*1, в

протишюм случае транзистор будет сильно

шунтировать диод ТД„ и он может не переключиться. Транзистор Тг в делителе рис. 5.3а необходимо выбирать с большим выходным сопротивлением, а транзис­ тор 7"i должен иметь большое hi\ J .

Во всех случаях

необходимо выбирать ТД с минимальным

разбросом

пара­

метров, так как из-за

этого сужаются зоны возможных значений

U=>f(<Ri) и при

большом разбросе ширина зоны .может оказаться -близкой к .нулю. Для

повыше­

ния быстродействия

делителя параллельно резистору

Ri включают диод

Д

(см.

рис. 5.5а), а в качестве

Tt применяют высокочастотный

транзистор.

 

 

Обычно для расчета бывают заданы: коэффициент деления п, параметры за­

пускающих импульсов

/ , , э , 7\i, U, внутреннее сопротивление источника запускаю­

щих импульсов и напряжение источников питания.

 

 

 

 

1. Выбрав схему

делителя и полупроводниковые

приборы в

соответствии с

указанными выше рекомендациями, задаются отношением Е/'R для схемы дели­ теля р»с. 5.1а .и ей подобных шли током / для схемы рис. 5.3а.

2. Величины E/R и / целесообразно выбирать вблизи значения тока Л. Учи­

тывая

возможный разброс

параметров

ТД

и

нестабильность

тока / ь

мож-

ло рекомендовать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ = £ / £ « ( 0 , 8 5 - ^ 0 , 9 5 ) / ! ,

 

 

 

 

 

 

 

(5.41)

 

что обеспечивает устойчивое

деление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Используя характеристику ТД и ф-лу (5.17) или аналитически по ф-лам

(5.19) и (5.21) строят эквивалентные характеристики двухполюсника

для

гп=0

и

m—n—1 и на них проводят нагрузочную

прямую

(5.20), соответствующую

задан­

ному значению £ и выбранному значению R

(рис. 5.2а)

или линию

тока

/

(рис.

5.4а). Определив напряжение

в точках пересечения линии

нагрузки

(линии

тока)

с эквивалентными характеристиками двухполюсника, по

известным

параметрам

ТД строят зоны возможных значений амплитуд

запускающих

импульсов

(рис.

5.26 или 5.46"). В зависимости от г,- выбирают положение рабочей

точки

в

зоне

таким,

чтобы ее абсцисса

лежала правее значения

Rt—fj

и была

равноудалена

от

верхней и нижней границ

зоны. По положению

рабочей точки определяют Ri и

U, а по известному г,- находят сопротивление резистора Rt,

включаемого последо­

вательно с конденсатором

(3.4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По заданной амплитуде 0 находят точку, соответствующую U и равиоуда-

.ленную от границ зоны. Если

при этом окажется,

что /?,-<г,-, то

между генерато-

116

рами запускающих импульсов и делителем необходимо включить согласующее устройство типа эмиттерного повторителя. Если амплитуда запускающих импуль­ сов окажется значительно больше той, которая требуется для 'нормальной работы делителя, то рассчитывают делитель паи ряжения на сопротивлениях по ф-лам (5.39) и (5.40). После этого определяют сопротивление резистора Rt:

Ri

= Ri — Яэкв-

(5.42)

Следует

иметь в виду, что величина Ri имеет минимальный

предел, ниже

которого переключение ТД не произойдет. Этот минимум определяется для случая переключения первого ТД. Если же хотя бы один ТД переключился в состояние с высоким уровнем напряжения, то эквивалентное сопротивление, нагружающее

следующий

переключающийся

ТД, оказывается

больше

2\

и диод

переключит­

ся

при любом

Ri.

Чтобы

определить

значение

iRi=Ri

m i n .

для

делителя

на

рис. 5.1а воспользуемся ф-лой

(3.5), а для делителя на рис. 5.3а —

ф-лой

(3.33).

Полагая в

этих

выражениях u0i = Uoo, / п = оо,

U — 0 и

ил = илв~иг+

 

(п—l)/2rt

и

учитывая, что при этом ток /д для устойчивого переключения

должен

быть

боль­

ше

/ о , находим

соответственно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ri

>

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.43)

 

 

R

i <

[ U . - U 0 0 + I 2 {

n - i ) r i

]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{ ъ л а )

 

4. Емкость конденсатора С для простой схемы делителя выбирается из усло­

вий

(5.1)

и

(5.2),

при

этом в

неравенство

(5.1)

необходимо

подставлять

зна­

чение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я ш

=

Я ( 0 ) =

лг 1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.45)

 

а в неравенство

(5.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я т

=

#(„ _ !)

= ' i

+ ( я - 1 ) / V

 

 

 

 

 

 

 

 

[(5.46)

 

Если оба эти неравенства удовлетворить невозможно, то

резистор

Ri

шунти­

руют диодом

 

(см. рис. 5.5а),

а .в неравенство

(5.2) 'следует

подставлять

вместо

Ri

значение

сопротивления

гя.

Если

при

этом

одновременно

выполнить

условия

(5.1) и (5.2)

невозможно, то необходимо выбрать рабочую точку в зоне

возмож­

ных значений

U,

соответствующую большему значению

Ri,

а

следовательно,

и

R.

 

Для делителя с источником постоянного тока в условиях

(5.1)

и

(5..2)

пола­

гают R = oo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Емкость конденсатора Ci определяется из

условия (5.22) и при

выбранном

значении Ci

проверяется выполнение условия

(5.23). Индуктивность

L

для

высо­

кочастотных транзисторов выбирают порядка сотен микрогенри, а для низкочас­ тотных — единицы генри.

Пример. Рассчитать

делитель частоты

следования

импульсов

по следующим

данным: n = 5, U = 5 В,

/,,з = 0,1 ,мкс, 7\,=-:0

мс, г;=а0О

Ом, £ = 3 0

В.

1. В соответствии с рассмотренными выше рекомендациями выбираем схему (рис. 5.1а). Используем тот же условный тип диода, что и во всех примерах, и транзистор типа П103.

2. Задаемся отношением E/R — 0,9 /1=4,5 мА, тогда

F-

30

5 = 6,67 кОм.

R = - г - г т - =

 

0,9/j

0,9 - 5 - Ю~

3

Принимаем /?=6,8 кОм.

3. Строим эквивалентные характеристики двухполюсника по ф-лам (5.17) и (5.21). Формула (5.17) с учетом (5.19) и параметров туннельных диодов прини­ мает вид

" д в ( „ _ , ) = 20/д

\

Г

t . / o - i u -

117

а ф-ла (5.21) записывается так:

" д в ( 0 ) = 1 0 0 ' Д -

Графики рис. 5.1а построены по данным формулам. На эквивалентных харак­

теристиках двухполюсника проводим

.пинию «ад-рузки 1(5.20):

 

 

 

 

£ — ил

30 Од

 

 

 

 

 

 

 

' д =

 

R

= 6 , 8 - 1 0 ~ 3

 

 

 

 

 

 

Для R — 6,8 кОм в точках

пересечения линии нагрузки

с

характеристиками

двухполюсника

получаем напряжения

 

 

 

 

 

 

 

U(

„ _ „ - ' / 0 , „ _ „ =

4,65 В; c' w , ( 0 ) =

L / 0 ( 0 )

= 0,4

В.

 

Подставив в (5.12) и (5.16)

значения (Л(о),

^o(,i-i)

и другие

известные вели­

чины,

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U>Umi„

=

1,32 - Ю - 3

Ri •• U.25;

 

 

 

 

 

 

U < Umax

= 0,837-10~3 Ri +

1 ,2.

 

 

 

 

 

Строим графики

Umin=}(Ri)

и

Umax=f(Ri)

рис 5.26. Из графиков видно,

что при заданной

амплитуде с/ = 5 В

невозможно обеспечить

требуемый режим

деления. Необходимо

увеличить R, что сужает

зону допустимых

значений U =

=[(Ri)

«ли снимать .импульсы запуска с делителя .напряжения на сопротивлениях..

Рассчитываем

делитель напряжения, выбирая амплитуду запускающих импульсов,,

задавшись положением рабочей точки правее точки с координатой Л<=/,-. Выби­

раем

рабочую

 

точку (точка

Р на

рис. 5.26)

с

координатами

U=.\,25 В, Ri =

=500

Ом и по

 

ф-лам

(5.39)

и (5.40) рассчитываем сопротивления делителя, за­

даваясь / ? э к в = 0,2 Ri =

100 Ом, тогда

 

 

 

 

 

 

 

R.t =

R3KBU

,

ri =

100-5

— 100 = 300 Ом.

 

 

 

 

U

 

 

 

 

1,25

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем

 

/?3

= 290 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

По ф-ле (5.42)

 

находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ro =

 

R3KBU

=

 

100-5

 

=

133 Ом.

 

 

 

 

— —

5—1,25

 

 

 

 

 

 

U L

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем ^ 2 =13 0 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Определяем

 

емкость

конденсатора С. Из

(5.1) с учетом

(5.45) получаем!

 

R1 = Ri — R3KB

= 500 100 =

400

Ом.

 

 

Принимаем

 

# 1 = 3 9 0 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

Из (5.2) с учетом

(5.46)

определяем

 

 

 

 

 

С >

 

(5-10) < и з

 

 

(5-10)

0,1-10~6

 

 

 

 

 

 

Rnrj

 

-

 

 

6,8-103 -5-20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ri +

~zr~,

 

500 +

6,8-103 -f

5-20

 

 

 

 

 

 

R + nrt

 

 

 

 

 

 

= ( 0 , 8 3 - 1 , 6 7 ) - Ю - 9 Ф,

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем

С = 1000 пФ.

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Емкость

конденсатора С\ выбираем из условия (5.22),:

 

 

 

 

 

 

(0,1^-0.2) Г 3

 

 

 

(0,l-0,2) - 10 - . 10 -G

 

 

^

Ri + ^ + in—

1)г3

 

-

500 +

2 0 + (5— 1) 126

 

(0,98-1,96)-10~9

Ф.

 

 

 

 

 

 

 

118

Проверяем выполнение условия (5.23).

 

 

d

> (54-10) С д = (5^-10) • 1010~1 2

=

(504-100) пФ.

Сг

(0,054-0,1)С£,-

(0,05—0, !)• 10-9 -500

• I

 

20

 

--= (1,254-2,5)- Ю - 9 Ф.

Принимаем С1 = 100 пФ.

Поскольку транзистор выбран высокочастотным, индуктивность L выбираем :200 мкГ.

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. А к ч у р и и Э. А. и др. Туннельные диоды в технике связи. М., «Связь», 1971, 137 с.

2. Б е л о в а Н. А. и др. Туннельные диоды. М., «Энергия», 1970, 142 с.

3.Б р и л л и а н т о в Д. П. и др. Импульсные схемы на полупроводниковых при­ борах. М., «Советское радио», 1970. 238 с.

4. Г а р я и н о в

С. Н. и А б е з г а у з И. Д. Полупроводниковые приборы с от­

рицательным

сопротивлением. М., «Энергия», 1970. 320 с.

5.Г о л ь д е н б е р г Л. М. Теория и расчет импульсных устройств на полупро­ водниковых приборах. М., «Связь», 1969. 755 с.

6.

Г о р ю н о в

Н. Н. и др. Схемы

на туннельных диодах. М., «Энергия», 1965.

 

88 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Д и т к и и В. А.,

П р у д н и к о в

А. П. Справочник

по операционному

исчис­

 

лению. М., «Высшая

школа», 1965. 46G с.

 

 

 

8.

Д о р о й

к и и Е. Ф.,

В о с к р е с е н с к и й В. В.

Транзисторные

генераторы

 

импульсов. М., «Связь», 1968. 322 с.

 

 

 

9.

И л ь и н

В. А. О

генерировании

импульсных колебании стабильной частоты.

 

Доклады Академии наук СССР, т. 132, 1960, № 2, с. 323—325.

 

 

10. И л ь и н

В. А. Импульсные устройства с мостовыми элементами,

М ,

«Энер­

 

гия», 1965.

72 с.

 

 

 

 

 

 

11.К л и м о в В. В. Электронные счетчики иа туннельных диодах. М., «Энергия», 1968. 64 с.

12. К о т е л ь н и к о в В. А., Н и к о л а е в

А. М. Основы радиотехники. Ч. I I . М.,

Связьиздат, 1954. 306 с.

 

13. К о т т В. М. и др. Туннельные диоды

в вычислительной технике. М., «Совет­

ское радио», 1967. 216 с.

 

14.М о р v г н н Л. А. Импульсные схемы па туннельных диодах. М., «Советское радио», 1966. 272 с.

15.Н о с о в Ю. Р. Полупроводниковые импульсные диоды. М., «Советское радио», 1965. 224 с.

16.С и д о р о в А. С. Теория и проектирование ТД-схем. М., «Советское радио», 1974. 263 с.

17.

С т е п а и е н к о И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем.

 

М., «Энергия», 1967. 615 с.

18.

Ф и с т у л ь В. И., Ш в а р ц Н. 3. Туннельные диоды. — «УФЫ», т. X X V I I ,

 

вып. I , 1962, с. 109.

19.

Ф р о л к и и В. Т. Импульсные устройства. М., «Машиностроение», 1966. 447 с.

20.Ч ж о у В. Ф. Принципы построения схем на туннельных диодах. М., «Мир*, 1966. 446 с.

21. Я к о в л е в В. Н. Импульсные генераторы иа транзисторах. Киев, «Техника», 1968. 443 с.

22.Справочник по импульсной технике. Под ред. В. Н. Яковлева. Киев, «Техни­ ка», 1970. 654 с.

23.Туннельные диоды и их применение в схемах переключения и в диапазоне СВЧ. Пер. с англ. под ред. А. А. Визеля. М., «Советское радио», 1965. 184 с.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ