Generator basierend auf einem Analogon einer Tunneldiode. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer

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In [1] wird ein Transistoranalogon einer Tunneldiode (ATD) betrachtet. Ein Diagramm eines solchen Analogons ist in Abb. dargestellt. 1.

Fig. 1

Die Zenerdiode VD1 ist im Basiskreis des Transistors VT1 enthalten. VT1 ist zunächst geschlossen, da VD1 geschlossen ist und an der Basis von VT1 keine Vorspannung vorhanden ist und VT2 offen ist. Wenn die an den Anschlüssen A und B angelegte Spannung zunimmt, steigt der Strom durch VT2 ziemlich schnell an. Dadurch wird ein „aufsteigender“ Zweig der Strom-Spannungs-Kennlinie (Volt-Ampere-Kennlinie) des ATD gebildet. Nachdem die Durchbruchspannung der Zenerdiode VD1 erreicht ist, beginnt der Basisstrom VT1 schnell anzusteigen, und dementsprechend öffnet dieser Transistor allmählich und VT2 schließt. Dies führt zu einer Verringerung des Stroms durch den ADT, d. h. Es entsteht ein „abfallender“ Zweig der Strom-Spannungs-Kennlinie mit negativem Widerstand.

Im zweiten, „ansteigenden“ Zweig der Strom-Spannungs-Kennlinie wird der ADT-Strom hauptsächlich durch den Strom bestimmt, der durch VD1 und R1 fließt. Allerdings erlaubt die Verwendung von Niederfrequenztransistoren in Schaltung [1] nicht, dass ein solcher ADT bei ausreichend hohen Frequenzen betrieben werden kann. Dieser Nachteil kann durch den Einsatz von HF-Transistoren behoben werden. Die im Durchbruchmodus arbeitende Zenerdiode VD1 ist eine starke Rauschquelle und daher erweist sich der ADT selbst als ziemlich laut. Wenn Sie die Zenerdiode durch eine in Reihe geschaltete Diodenkette ersetzen (Abb. 2), wird das Rauschen der Schaltung deutlich reduziert.

Fig. 2

Der Betrieb des Generators an einem ADT (Abb. 3) erfordert aufgrund des Vorhandenseins eines Abschnitts mit negativem Widerstand Strom aus einer Spannungsquelle (mit niedrigem Innenwiderstand). Bei den Messungen stellte sich heraus, dass die meisten Tester an der Strommessgrenze von bis zu 50 mA einen sehr hohen Innenwiderstand haben und eine Messung der I-V-Kennlinien des ADT nicht zulassen. Daher verwendet der Autor eine Stromsonde – einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 1 Ohm. Zur Strommessung wird der Spannungsabfall an diesem Widerstand ermittelt.

Fig. 3

Auf dem „fallenden“ Zweig der Strom-Spannungs-Kennlinie beginnt sich aufgrund der parasitären Reaktivität häufig die ATD zu bilden. Um eine solche parasitäre Erzeugung zu verhindern, ist das Voltmeter über zwei 10-kOhm-Widerstände, die an die Enden des Sondenwiderstands gelötet sind, mit der Stromsonde verbunden. Aber auch solche Maßnahmen schließen das Auftreten von Hysterese-Phänomenen nicht völlig aus. Es besteht ein gewisser Unterschied zwischen der Strom-Spannungs-Kennlinie in Vorwärtsrichtung (mit einem Anstieg der Spannung am ADT) und der Strom-Spannungs-Kennlinie, die durch Verringern der entsprechenden Spannung erhalten wird.

In Abb. Abbildung 4 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie des ADT bei steigender Spannung. Wie Sie sehen, hat diese Strom-Spannungs-Kennlinie eine N-förmige Form. Die Spannung am ADT, bei der es zu Schwingungen im LC-Kreis kommt (Abb. 3), hat einen recht engen Bereich (ca. 0,2 V). In Abb. In Abb. 4 ist diese Zone hervorgehoben. Aus Sicht der Schwingungserzeugung ist die schmale Schwingungszone von Nachteil, da zur Schwingungserzielung eine genaue Einstellung der Versorgungsspannung erforderlich ist. Allerdings ist dieser Nachteil auf der anderen Seite auch ein klarer Vorteil, da es möglich wird, die Erzeugung mit einer relativ kleinen Änderung der Versorgungsspannung zu steuern.

Basierend auf der in Abb. gezeigten Grafik. 4 können Sie eine Reihe von Parametern des ADT bestimmen, beispielsweise den Wert seines negativen Widerstands.

Fig. 4

Unter der Annahme, dass der Graph zwischen den Punkten 1 und 2 eine gerade Linie ist, werden wir in diesem Abschnitt näherungsweise den differentiellen negativen Widerstand bestimmen:

Rд=dU/dI=(4,8-4,3)/((6,7-24,8)*10^-3) = 5 * 10^-1/(-1,81*10^-2) = -27,6 (Ohm)

Zurück zur Betrachtung der in Abb. dargestellten Schaltungen. 1 und 2 ist zu beachten, dass die Spitzenspannung für solche Schaltungen mit ausreichender Genauigkeit berücksichtigt werden kann, um gleich der Durchbruchspannung der Zenerdiode oder der Einschaltspannung der Diodenkette zu sein.

Die Talspannung ist etwa 0,5 V (Abb. 1) bzw. 1 V (Abb. 2) höher als die Spitzenspannung, was offenbar mit der Sättigungsspannung der Transistoren zusammenhängt. Die HF-Spannung im Schaltkreis wurde im Modus zur Reduzierung der Versorgungsspannung mithilfe eines hochohmigen HF-Voltmeters entfernt, das direkt an den LC-Schaltkreis angeschlossen war. Das Diagramm der Änderungen der HF-Spannung am Generatorkreis (Effektivwert) ist in Abb. dargestellt. 5 (B – verlässlicher Teil des Diagramms, A – zu klärender Zweig).

Fig. 5

Literatur

1. Telezhinsky P. Ein Analogon einer Tunneldiode. - Radio, 1977, N4, S. 30.
2. Gonorovsky I.S. Funktechnische Schaltkreise und Signale. - M.: Sowjetisches Radio, 1977.

Autor: V.Artemenko, UT5UDJ, Kiew.

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