книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства [учебник]

напряжения в прямоугольные импульсы (колебания прямоуголь­ ной формы), а также в качестве пороговых сравнивающих устройств. Различные варианты схем симметричных и несимметричных тран­ зисторных триггеров рассматриваются в книгах [12, 15, 109—111]; там излагаются основы теории и методы расчета таких устройств.

4. Ламповый триггер по своему построению не отличается от

Рис. 22. Рис. 23.

зисторах (см. § 11.2, п. 2), Триггеры, построенные на транзисторах наиболее совершенных типов, не уступают ламповым триггерам по-

к проникающей радиации. Ламповые триггеры позволяют получать высокие рабочие перепады напряжения — в 100 В й выше.

Теория работы и методы расчета ламповых триггеров изла­ гаются в книгах [5, 9—15, 114].

ГЛ А В А П Я Т Н А Д Ц А Т А Я

ИМ П У Л Ь С Н ЫЕ УСТРОЙСТВА

НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ

СОТРИЦАТЕЛЬНЫМ .СОПРОТИВЛЕНИЕМ

§15.1. УСТРОЙСТВА НА ТУННЕЛЬНЫХ ДИОДАХ (УТД)

1.Общая характеристика УТД. Туннельный диод (ТД)—

типичный нелинейный прибор с /Ѵ-образной вольтамперной характеристикой; на падающем участке характеристи­ ки дифференциальное сопротивление диода р = dUIdl < 0.

39]

Это дает возможность построения на основе ТД разнооб* разных импульсных устройств: мультивибраторов, тригге­ ров, логических схем и др. Параметры ТД (особенно из арсенида галлия) слабо зависят от температуры и отличаются устойчивостью к проникающей радиации. Однако сильный разброс характеристик ТД одного и того же типа заметно влияет на стабильность работы УТД.

Основное достоинство УТД заключается в их высоком быстродействии; они позволяют формировать импульсы дли­

щены, то возникают трудности в однонаправленной пере­ даче сигналов и приходится изыскивать схемные решения для разделения входного и выходного сигналов.

Отмеченные особенности определили ограниченное при­ менение УТД в основном при работе с импульсами дли­ тельностью менее 10 не и й качестве пороговых элементов'

ражения, хорошо аппроксимирующие характеристику ТД [159—161].

Основными параметрами ТД являются (рис. 1):

392

Значения параметров ТД зависят в основном от мате­ риала полупроводника. На рис. 2 изображены типовые ха­ рактеристики ТД из германия и арсенида галлия. ТД из арсенида галлия отличается большим раствором характе­ ристики, что является достоинством. Но в ТД этого типа

галлия обычно оговаривается наибольший допустимый ток на диффузионной ветви. Это ограничивает возможности ис­ пользования таких ТД.

теристики ТД с изменением температуры меняются мало. Температурная нестабильность параметров ТД проявля­ ется сильнее у германиевых ТД. По этой причине, а. также

393

ввиду большего раствора характеристики у ТД из арсенида галлия такие ТД применяются более широко.

1 мГ); Гб — объемное сопротивление базы диода (несколько Ом); Ra — нелинейное сопротивление ТД; протекающий

Рис. 3.

через это сопротивление ток определяется вольтамперной характеристикой диода (см. рис. 1); С д — барьерная ем­ кость р/г-перехода; ее величина у ТД различных типов варьирует от единиц до де­ сятков пикофарад (разброс этой величины у различ­ ных образцов ТД одного и того же типа значительно превосходит изменение ем­ кости рд-перехода от на­

пряжения).

4. Режимы работы УТД. Большинство устройств раз­ ного типа строится по представленной на рис. 4 схеме. Здесь Ег — const — источник питания; Rr— активное со­ противление (учитывающее внутреннее сопротивление ис­ точника тока); L r — индуктивность, которая-совместно с со­ противлением RP являются времязадающими элементами ге­ нератора импульсов; С п = С д + Си — суммарная емкость системы, учитывающая емкость нагрузки.

При заданной вольтамперной характеристике ТД со­ стояния равновесия рассматриваемой системы зависят толь­ ко от величин Ег и Rr (ибо при равновесии UL = 0 и іс — 0).

394

Устойчивость же состояния равновесия в некоторых слу­ чаях зависит и от реактивных параметров.

Можно различить четыре случая равновесия данной си­ стемы.

Вслучаях, иллюстрируемых приведенными на рис. 5, а,

бпостроениями, величины Ег и Rr выбраны так, что нагру­ зочные прямые DA и DB пересекают вольтамперную ха^

раметров системы [21—251. Как это будет показано, в таких случаях можно на основе представленной на рис. 4 схемы

тивления диода в точке С. Практически это будет выпол­ няться при

Можно показать [159—161], что рассматриваемое состояние

Если же последнее неравенство не выполняется, то состоя­

то возникающие колебания носят релаксационный характерИменно этот случай представляет интерес для импульсных

395

(см. рис. 4) точкам А и В соответствуют устойчивые состоя­ ния, а точке С — неустойчивое состояние равновесия. В данном случае на основе рассматриваемой схемы можно

анализ их работы и возможности технического применения детально описаны в литературе [12, 15, 111, 158—161а].

ЖДУЩИЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

5.Схема и режим работы. На рис. 6 изображена схема генератора импульсов. Он содержит ТД и индуктивную катушку; сопротивление Rt включает в себя активное со-

воздействии управляющего сигнала. Выходной импульс сни­

396

ния изображающих точек в точку'Л/ ток іс = 0. Следова­

так как в результате изменения напряжения и индуктив­

но медленного изменения напряжения и в этой стадии можно

влияния на последующие процессы в генераторе. При таком положении по мере уменьшения тока iL, определяемом выражением (6), изображающая точка скользит (вниз) по ветви NB характеристики ТД. В соответствии с этим умень­ шается ток і — it (рис. 8, б) и несколько, уменьшается на­ пряжение и (рис. 8, в). В момент Ів, когда изображающая точка достигает точки В (см. рис. 7), формирование верши­ ны импульса заканчивается. Но напряжение на индуктив­

398

бражающей .точки на ветвь OA характеристики. В насту­ пившей стадии среза выходного импульса изображающая

399