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隧道二极管脉冲电路原理及应用电路
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-07 11:21:32



由于隧道二极管的脉冲电路,结构简单,变化速度快,功耗小,因此在高速脉冲技术中得到广泛的应用,可以用隧道二极管构成双稳电路,单稳电路,多谐振荡电路,以及用作整形和分频电路等。

一、隧道二极管的伏安特性及其参数
隧道二极管的伏安特性[见图一(a)]是一条S型特性曲线。曲线中最大电流点P,称为峰点;最小电流点V,称为谷点,隧道二极管的主要参数:
(1)峰点电压Up,约几十毫伏,谷点电压Uv,约几百毫伏
(2)峰点电流Ipi,约几毫安,谷点电流Iv约几百微安
(3)峰谷电流比,约为5-6,越大越好
(4)谷点电容Cv,几微法至几十微法,越小越好,国产2BS4A:Up=80毫伏,Ip=4毫安,峰谷电流比≥5,Cv=10~15微法,Uv=280毫伏。

                 图一、隧道二极管的伏安特性 
图一(b)是常用的隧道二极管脉冲电路,若选取R、E的不同数值,可作三种具有代表性的直流负载线:
负载线Ⅰ图一(a)与伏安特性交于低压正阻区a点,它是稳定点,用于构成单稳电路。
负载线Ⅱ与伏安特性相交于负阻区的b点,它是不稳定点,用于构成多谐振荡电路。
负载线Ⅲ与伏安特性交于C、D、E三点,C、E为稳定点,D为不稳定点,用于构成双稳电路,因此,选取不同的静态工作点负载线,就可获得不同类型的脉冲电路。

二、隧道二极管单稳态电路

                图2、隧道二极管单稳态电路 
图2(a)是单稳态是路,若调节电位器R1,使由R1//R2及R2E/(R1+R2)作出的负载线I处于低压正阻区内,其静态工作点Q是稳定点(图2(b),这时若无触发脉冲作用,电路处于稳定状态。但在触发脉冲us作用下,负载线从I移至II,由于隧道不能停留在负阻区,及电感不允许电流突变,所以当电流I增至峰点电流时,就发生如下的恒流跃变: 


 
各点变化的电压组成的输出波形如图2(C)所示,脉冲宽度为:
ts=(L/RΣ)In[(ET-IvRΣ)/(ET-IpRΣ)](适用于工作在特性曲线低压段)
式中:RΣ=RT+R1//R2,RT=Up/Ip
ET=E[R2/(R1+R2)
L≈UFts/2(Ip-Iv)
脉冲前沿:tr≈Cs[(Uv-UA)/Iv]
Cs为隧道二极管的结电容和分布电容

三、隧道二极管多谐振荡电路

                 图三、隧道二极管谐振荡器 
图三(a)为自激多谐振荡电路。静态工作点Q置于负阻区(见图3(b))。当接通电源后,电流I从零开始增至峰点电流,Ipo但由于静态点不稳点,加上电感不允许电流突变,所以电流增至Ip后,周而复始地进行,从而产生了快速的矩形脉冲[见图3(C)]。其参数如下:
脉冲宽度:T1≈(L/RΣ)In[(UF-ET+IpRΣ1)/(Uv-ET+IvRΣ1)]
脉冲间隔:T2≈(L/RΣ2)In[(ET-IvRΣ2)/ET-IpRΣ2)]
式中:RΣ1=R1//R2+(UF-Uv)/(Ip-Iv)
RΣ2=R1//R2+(Up/Ip),ET=E[R2/(R1+R2)]

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