Деякі схеми на тунельних діодах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Різні електронні пристрої

 Коментарі до статті

Найбільш просто із застосуванням тунельних діодів будуються схеми автогенераторів. Так як тунельний діод є двополюсником з негативним опором, стійким за напругою, то при підключенні до нього паралельного коливального контуру він може генерувати. При цьому негативний опір діода компенсуватиме втрати, і в контурі можуть виникнути і підтримуватися коливання. Звичайні низькочастотні тунельні діоди добре працюють на частотах, що дорівнює одиницям мегагерц.

Більш високочастотні діоди, в яких зменшено ємність переходу та індуктивність висновків, генерують на частотах тисячі мегагерц. Однак через невеликі величини ділянки вольтамперної характеристики діода з негативним опором потужність, що віддається їм на будь-яких частотах, становить частки мВт. Щоб форма коливань, що генеруються, не спотворювалася, як правило, застосовують часткове підключення діода до контуру генератора. У цьому випадку опір втрат, наведений до висновків діода, повинен дорівнювати його негативному опору. У реальних схемах наведений опір втрат обирають більше за негативний. опору тунельного діода з тим, щоб гарантувати надійне збудження генератора при зміні температури, напруги живлення і частоти.

Враховуючи, що паралельне опір втрат у реальних коливальних контурах значно перевищує опір тунельного діода, відведення доводиться робити від незначної частини витків контуру (рис. 1). На внутрішньому опорі джерела усунення виділятиметься частина коливальної потужності, тому воно має бути якнайменше.

Рис. 1

Зазвичай тунельні діоди живляться від дільника напруги, що призводить до неекономного витрачання потужності живлення. Дійсно, для германієвих діодів напруга зміщення в режимі генерації дорівнює 0,1-0,15, а мінімальна напруга переважної більшості хімічних джерел струму становить 1,2-2 В, тому і необхідно застосовувати в ланцюзі живлення дільники напруги. При цьому приблизно 80-90% всієї споживаної потужності розсіюється на дільнику. Виходячи з міркувань економічності, для живлення тунельних діодів доцільно застосовувати джерела з можливо нижчою напругою. Вихідний опір дільника напруги вибирають в межах 5-10 Ом, і тільки в пристроях, де потрібна найбільша економічність, його підвищують до 20-30 Ом. Негативний опір тунельного діода повинен перевищувати опір дільника в 5-10 разів. Шунтувати настільки малі опори конденсаторами для зменшення втрат високочастотної енергії недоцільно, так як у ряді випадків це може призвести до нестійкої роботи генератора, особливо якщо режим його підбирався по максимуму потужності, що віддається.

Негативний опір тунельного діода сильно залежить від положення робочої точки, так що при зміні напруги живлення на 10% нормальна робота генератора може повністю порушитися. Тому при живленні діодів від хімічних джерел струму - батарей, акумуляторів, забезпечити їхню стабільну роботу дуже важко. Найбільш доцільно живити їх від окисно-ртутних елементів, напруга яких трохи змінюється в процесі роботи, а в ряді випадків доводиться використовувати попередньо стабілізовану напругу або застосовувати в дільнику нелінійні опори - у верхньому плечі, що стабілізують струм, а в нижньому - напругу. Так, якщо в схемі автогенератора (рис. 2 а) замість опору R2 застосувати германієвий діод Д11 у прямому включенні, як це показано на рис. 2, б, стабільність роботи генератора покращиться і при зміні напруги живлення від 1,5 до 1 ніяких регулювань не буде потрібно.

Рис. 2

У наведених схемах автогенераторів на частоту 465 кГц котушка L1 намотана на 4-секційному полістироловому каркасі діаметром 4 мм із сердечником з фериту Ф-1000 діаметром 2,8 та довжиною 12 мм. Обмотка котушки містить 220 витків дроту ПЕВ 0,13 з відведенням від 18 витка. Напруга високої частоти на контурі становить 1 Вефф.

Всі вищезгадані способи стабілізації дещо ускладнюють схеми, а в ряді випадків і збільшують споживану потужність, тому широкого застосування вони не знайшли. В апаратурі тунельні діоди найчастіше застосовуються разом із транзисторами. Відомо, що у транзистора струм емітера порівняно мало залежить від напруги живлення колектора, особливо якщо усунення транзистора стабілізовано будь-яким способом. Тому, при живленні діодів емітерним струмом транзистора, можна отримати виграш у стабільності, а й у економічності. Остання підвищується тут через те, що втрати на верхньому плечі дільника усуваються, а додаткова потужність, яку споживає тунельний діод, невелика.

Крім генераторів, налаштованих на фіксовану частоту, тунельні діоди можна застосувати і діапазонних генераторах. Щоправда, при цьому доводиться ретельніше підбирати зв'язок діода з контуром, щоб у всьому діапазоні, що перекривається, підтримати амплітуду коливання і потужність у навантаженні на заданому рівні. Прикладом такого використання тунельного діода може бути схема гетеродина для супергетеродинного приймача, описаного в журналі "Радіо" № 5 за 1962 р. Схема гетеродина виходить при цьому навіть простіше, ніж на транзисторі (рис. 3).

Рис. 3

Загальна кількість витків в котушці L1 зберігається, а для зв'язку з тунельним діодом поверх L1 з боку її заземленого кінця намотується обмотка L2, що містить 10 витків проводу ПЕЛШО 0,15. Ємності конденсаторів C3 і С1 залишаються без зміни, живиться тунельний діод від загального джерела В цьому випадку опір R2 має дорівнювати 2 кім. живлення діода застосувати згадану вище схему стабілізації за допомогою транзистора.. Для цього підсилювач НЧ переробляють за схемою, наведеною на рис.1,2. Зміщення на базу транзистора Т1,5 знімається з емітера і опору R4, R1, що виникає при цьому негативний зворотний зв'язок по струму підтримує струм емітера, а значить, і напруга на опорах R2 і R4, майже постійним при зниженні напруги живлення на 1-2% від номінальної величини (величину напруги живлення краще підвищити до 3 У).

Ріс.4

Для живлення тунельного діода використовується напруга 2 в подане на дільник через опір R2 (рис. 3), яке в цьому випадку береться рівним 430 Ом. Налагодження починають з перевірки того, як змінюється напруга на емітері транзистора Т2 при зменшенні напруги живлення з 6 до 4,5 В або з 9 до 6 В. Якщо при цьому напруга зміниться не більше, ніж на 5-10%, то встановивши напругу живлення рівним 5,2 (або 7,5 при 9 В), переходять до налаштування генератора. Для цього ротор змінного конденсатора С2 ставлять у середнє положення і, регулюючи величини опорів R1 або R2 (рис. 3), досягають максимальної амплітуди коливань. Потім перевіряють рівномірність генерації по всьому діапазону. Якщо в яких-небудь ділянках коливання зриваються, слід на кілька витків збільшити обмотку котушки L2 і знову перевірити рівномірність генерації при перебудові. Закінчивши налаштування гетеродина, підбирають число витків обмотки гетеродина зв'язку з перетворювачем L3 до отримання оптимальної чутливості.

При проектуванні генераторів на тунельних діодах слід прагнути отримати максимальну добротність коливального контуру, щоб збільшити потужність, що віддається в навантаження. Для збільшення потужності можна також включити два або більше діодів у схему генератора. При цьому, як випливає з розгляду енергетичних співвідношень, діоди вигідно з'єднувати по постійному струму послідовно. Тоді напруга на нижньому опорі дільника буде вдвічі більшою, ніж для тунельного діода, і втрати на верхньому плечі зменшуються. Потрібно мати на увазі, що опір нижнього плеча повинен обов'язково складатися з двох однакових опорів, а їхня середня точка повинна бути з'єднана по постійному струму із середньою точкою двох діодів (рис.5). В іншому випадку стійка робота двох послідовно з'єднаних діодів неможлива. По змінному струму можна з'єднати діоди паралельно чи послідовно. У схемі наведеної на рис. 5 кожен діод підключений до окремої обмотки. Щоб отримати максимальну потужність, зв'язок кожного тунельного діода з контуром слід регулювати індивідуально.

Ріс.5

Можна використовувати тунельні діоди і в схемах аперіодичних підсилювачів. Однак, як вказується в літературі, такі аперіодичні підсилювачі в діапазонах довгих і середніх хвиль виявляються мало практичними через труднощі у розділенні навантаження та джерела сигналу. Потрібно врахувати і те, що транзистори при порівнянному споживанні потужності живлення мають велике посилення в реальних схемах порівняно з тунельними діодами.

Резонансні підсилювачі на тунельних діодах будувати нескладно. Вони можуть бути виконані, наприклад, за схемою автогенератора, в якому коефіцієнт зворотного зв'язку недостатній для порушення коливань. Таким схемам притаманні всі недоліки регенеративних підсилювачів: нестабільність порогу регенерації, можливість порушення при зміні навантаження, звуження смуги пропускання у разі підвищення посилення. Однак такі підсилювачі можуть працювати досить стійко, якщо не прагнути отримати від них максимальне посилення. Схема з застосуванням тунельного діода наведено на рис. 6. На малюнку показано схему вхідної частини приймача прямого посилення з феритової антеною. Відомо, що для узгодження опору контуру антени з вхідним опором транзистора коефіцієнт трансформації трансформатора, утвореного обмотками котушок L1 і L2 робиться набагато менше одиниці.

Рис. 6. Верхня обкладка конденсатора C1 має бути заземлена.

Це призводить до того, що напруга сигналу з урахуванням транзистора виявляється у 15- 20 разів менше, ніж напруга на контурі L1C1. У схемі показаної рис. 6 коефіцієнт зв'язку обраний значно більше від звичайного і відведення до бази транзистора Т1 зроблено від 1/5 загального числа витків котушки L1. У цьому випадку контур L1C1 виявляється сильно шунтованим, смуга розширюється і чутливість приймача падає. Однак при підключенні тунельного діода до додаткової обмотки L3 контур частково "розвантажується", його згасання та смуга пропускання повертаються до нормальної величини. Таким способом вдається отримати виграш у чутливості приймача у 4-5 разів. Число витків обмотки L3 вибирається з таким розрахунком, щоб згасання контуру компенсувалося не повністю, і підсилювач не збуджувався. Однак, щоб отримати максимальну чутливість, потрібно підійти до порога збудження якомога ближче, тому зміщення тунельного діода зроблено регульованим. Обмотка котушки L1 містить 200 витків дроту ПЕЛШО 0,15, намотаних в один шар виток до витка на феритовому стрижні довжиною 110 мм, діаметром 8,4 мм з відведенням від 44 витка. Обмотка котушки L3 містить 8-10 витків дроту ПЕЛШО 0,15, вона намотана поблизу заземленого кінця котушки L1. Недоліком запропонованої схеми є те, що коефіцієнт перекриття вхідного ланцюга зменшується, так як через збільшений коефіцієнт зв'язку сильніше позначається вхідна ємність транзистора T1. Крім того, до ємності контуру додасться перерахована ємність тунельного діода. Тому, якщо потрібно велике перекриття, доцільно тунельний діод застосовувати з мінімальною ємністю.

Більш вигідно застосовувати регенеративні підсилювачі на фіксовану частоту, наприклад, у підсилювачі ПЧ супергетеродина (рис. 7). Для цього на один із контурів ПЧ намотують додаткову обмотку для тунельного діода. Зміщення діода краще зробити стабілізованим. Це дозволить підійти досить близько до порога регенерації та отримати виграш у посиленні у 8-10 разів. Слід враховувати, що смуга пропускання підсилювача ПЧ різко звужується, якщо включення тунельного діода був заздалегідь передбачено. У ряді випадків при підключенні діода підсилювач може порушити, хоча коефіцієнт зв'язку недостатній для генерації. Це тому, що коефіцієнт посилення каскаду з підключеним тунельним діодом стає більше максимальної стійкої величини.

Ріс.7

При монтажі слід враховувати, що тунельні діоди схильні до збудження на реактивних паразитних опорах. Тому висновки діода та пов'язаних з ним деталей роблять мінімальної довжини, а монтаж здійснює так, якби схема призначалася для роботи на дуже високих частотах. Не слід у низькочастотних схемах застосовувати тунельні діоди з високою граничною частотою.

Експериментуючи з тунельними діодами, потрібно уникати кидків струму та напруги, інакше діод може вийти з ладу. Підключати та вимикати діод слід лише при вимкненому живленні.

література

1. С. Г. Мадоян, Ю. С. Тиховцев. О. Ф. Трутко – Тунельний діод. Збірник "Напівпровідникові прилади та їх застосування" за редакцією Федотова Я. А. Вип. 7.
2. Ржевкін "Туннельний діод" Масова радіобібліотека" випуск 452, Держенерговидав, 1962 р.
3. Акчурін Е. А., Стіблік В. А. Генератори на тунельних діодах з підвищеною потужністю, Радіотехніка, 1963 т. 18, № 11.
4. Williams, Hamilton Як зробити tunnel diodes even more useful, Electronics, June 7. 1963, V 36. № 23.

Автор: В.Морозов; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Різні електронні пристрої.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Системи рідинного охолодження ASUS ROG Strix LC II 23.05.2021 ASUSTeK Computer розпочала постачання необслуговуваних систем рідинного охолодження ROG Strix LC II. Ця лінійка представлена ​​п'ятьма моделями з радіаторами типорозміру 240, 280 і 360 мм, а також світлодіодним ARGB-підсвічуванням вентиляторів і без неї. В основі процесорних СЖО ROG Strix LC II лежить платформа Asetek CLC 7-го покоління. Вендор застосував водоблок з мідною основою та вбудованою помпою, шланги в нейлоновому обплетенні та алюмінієві радіатори товщиною 27 мм. Заявлено підтримку платформ Intel LGA115x, LGA1366, LGA1200, LGA20xx, AMD AM4 і TR4. Кришка водоблоку у всіх моделей має логотип ASUS ROG з підсвічуванням. Вентилятори, що поставляються в комплекті 120-мм, працюють на швидкості 800-2500 об/хв, створюють тиск до 5,0 мм вод. ст. і повітряний потік до 81 CFM (137,6 м3/год) при рівні шуму трохи більше 37,6 дБА. Модель з 280-мм радіатором комплектується двома 140-мм вертушками. Їх характерний робочий діапазон 700-2100 об/хв, статичний тиск до 3,1 мм вод. ст. та максимальний повітряний потік 102,3 CFM (173,8 м3/год). Шум не перевищує 35,7 дБа.

Інші цікаві новини:

▪ Асфальт на олії

▪ Логічна зброя Пентагону

▪ Мозок злочинця як доказ

▪ Сонячний катамаран

▪ У просторах космосу виявлено метил

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Телебачення. Добірка статей

▪ стаття Аварійні ситуації у природі, запобіжні заходи та першочергові дії. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Що людині потрібно для щастя? Детальна відповідь

▪ стаття Робота на друкарсько-висікальному автоматі зі спеціальним пристроєм для гарячого тиснення золотом та барвистою фольгою. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Виготовлення зварювального трансформатора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Мережний блок живлення для цифрової фотокамери Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024