..:: | Назад | Содержание | Далее | ::..
Если в дециметровом и длинноволновой части сантиметрового диапазонов используются рассмотренные транзисторные автогенераторы, то в короткой части сантиметрового и миллиметровом диапазонах широко применяются диодные генераторы. Диоды, используемые в этих генераторах, обладают на рабочих частотах отрицательным сопротивлением. К таким диодам относится туннельный диод (ТД), имеющий вольт-амперную характеристику с падающим участком, а также лавинно-пролетные диоды (ЛПД) и диоды Ганна (ДГ) - по имени американского ученого, создавшего их в 1963 г. Туннельный диод был открыт японским физиком Эсаки в 1959 г., ЛПД — советским физиком А.С. Тагером в 1964 г.
На рисунке 2.16 представлена ВАХ туннельного диода, представляющая зависимость его прямого тока от положительного напряжения смещения.
Рисунок 2.16 - ВАХ туннельного диода
На падающем участке а - б дифференциальное сопротивление туннельного диода отрицательно:
где γ - угол наклона касательной к кривой ВАХ в рабочей точке Р.
При подключении туннельного диода к колебательной цепи возможна генерация высокочастотных колебаний и полученная схема превращается в автогенератор с внутренней обратной связью. Упрощенная схема автогенератора на туннельном диоде показана на рисунке 2.17, а.
Рисунок 2.17 - Генератор на туннельном диоде:
а – упрощенная схема; б – схема замещения
В этой схеме колебательная цепь состоит из физической индуктивности L и собственной емкости туннельного диода C0. rk - эквивалентное сопротивление потерь; Е0 – напряжение смещения. Блокировочные дроссель Lбл и конденсатор Cбл( Cбл << C0) препятствуют протеканию тока высокой частоты через цепи постоянного тока. Схема замещения колебательного контура генератора показана на рисунке 2.17, б. Контур шунтирован отрицательным дифференциальным сопротивлением туннельного диода, по отношению к которому переменное напряжение uк, действующее на колебательном контуре, можно рассматривать как ЭДС. В результате этого действия через диод протекает ток iД=-uк / R. Токи в ветвях контура и напряжение связаны между собой соотношениями, определяемыми первым и вторым законами Кирхгофа и законом Ома:
В то же время ток диода
Приравняв выражения для тока диода можно получить следующее дифференциальное уравнение:
Определим условия возникновения, нарастания и затухания высокочастотных колебаний в генераторе на туннельном диоде. Для того чтобы в колебательной системе возникли высокочастотные колебания и их амплитуда нарастала, коэффициент при первой производной должен быть отрицательным. Находим условие возникновения колебаний в автогенераторе:
где R0 - резонансное сопротивление; Q - добротность;
характеристическое сопротивление колебательного контура.
Когда сопротивление туннельного диода достигнет значения |R_|= R0, то в автогенераторе установится стационарная амплитуда колебаний. С физической точки зрения работу такого генератора можно трактовать следующим образом: отрицательное сопротивление R_ туннельного диода вносит в контур генератора больше энергии, чем выделяется энергии в сопротивлении нагрузки. Туннельный диод — маломощный полупроводниковый прибор, генерируемая мощность составляет 20...30 мкВт.
..:: | Назад | Содержание | Далее | ::..