Хабрахабр

[Перевод] Опыты с аналогом туннельного диода

Он подобен эмулятору на медленном железе: и квантовых эффектов настоящих нет, и быстродействие не то. Помимо туннельного диода, интересно провести ряд экспериментов с его функциональным аналогом, известным уже несколько десятилетий. Но ВАХ аналогична, как и поведение устройства в схеме.

Вот она: Из КДПВ можно сделать вывод, что аналог представляет собой двухполюсник, внутри которого находится некая несложная схема.

Свойства аналога можно варьировать, подбирая резистор R6. Автор пробовал применять транзисторы 2N3904 и 2N2222, но оказалось, что 2N4401 работают лучше. Схема импровизированного характериографа — всё та же:

Падение напряжения только на «диоде» можно определить вычитанием. И всё так же она измеряет по одному каналу суммарное напряжение на «диоде» и резисторе, а по другому — только на резисторе. А зная напряжение на резисторе, можно рассчитать ток.

Частоту автор выставил порядка 100 Гц. Характериограф работает одинаково независимо от формы вырабатываемых генератором колебаний. Характеристика получилась следующей: Аналог значительно «крепче» настоящего туннельного диода: можно не бояться вывести его из строя статикой, слегка превышенным напряжением с генератора, слишком долгой пайкой.

Ток при увеличении напряжения в этих пределах падает от 27,2 до 4,4 мА. Отрицательное сопротивление на том практически линейном участке ВАХ, где оно есть (от 1,55 до 3,0 В), приблизительно равно -64 Ом. При дальнейшем увеличении напряжения ток слегка возрастает.

Генератор на аналоге туннельного диода получается, если просто включить последовательно с ним колебательный контур и подать питание:

Генератор работает в диапазоне напряжений питания от 1,6 до 3,6 В, наилучшая форма колебаний получается при 3,6 В. Расчётная частота получилась равной 5,033 кГц, реальная — 5,11 кГц. Амплитуда колебаний превышает напряжение питания: при 3,5 В она равна 4,3 В. Но при напряжении выше 2,6 В генератор не самозапускается, то есть, надо сначала запустить его при меньшем напряжении, которое затем плавно увеличить до оптимального.

Конденсатор параллельно питанию при такой низкой частоте необязателен.

Чтобы получить такой усилитель, достаточно добавить к устройству два резистора: 51-омный уменьшает выходное сопротивление генератора до 25 Ом, 30-омный — нагрузочный: Усилитель напряжения на аналоге туннельного диода совсем необычен: он питается усиливаемым сигналом, и амплитуда на выходе получается чуть больше, чем на входе.

Подаём прямоугольные импульсы, подстраиваем амплитуду, и внезапно видим:

Амплитуда на входе — 1,26 В, на выходе — 1,84 В.

Очевидно, в имеющемся у него генераторе есть функция смещения сигнала вверх добавлением к нему постоянной составляющей. Конечно, чуда не произошло, автор добавил к входному сигналу и отрегулировал некий «offset». Но усиление по переменной составляющей налицо. За счёт этого выходная амплитуда и получилась больше входной, хотя в схеме отсутствуют любые ёмкости и индуктивности, кроме паразитных.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть