Особенности применения приборов с отрицательным сопротивлением

 

В реальных схемах усилителей и генераторов, использующих двухполюсники - и -типов (см. ВАХ на рис. 5.15) положение рабочей точки определяется пересечением ВАХ нелинейного элемента с нагрузочной прямой, как, например, на рис. 5.17. Рабочую точку выбирают на падающем участке ВАХ, чтобы можно было осуществить режим усиления или генерации. Сопротивление реального прибора - или -типа не является чисто активным из-за наличия паразитных индуктивностей и емкостей в эквивалентной схеме прибора. При достаточно большой амплитуде колебаний мгновенные значения и на какую-то часть времени периода колебаний могут выходить за пределы падающего участка, ограниченного экстремальными точками и на рис. 5.15. При прохождении этих точек в приборах -типа медленным изменениям тока со временем соответствуют быстрые изменения напряжения. Тогда на эквивалентной схеме прибора (см., например, рис. 5.18) необходимо учесть паразитную емкость , включенную параллельно сопротивлению прибора, так как ток через нее может быть значительным. В приборах -типа в окрестности экстремальных точек и медленным изменениям напряжения со временем соответствуют быстрые изменения тока. Тогда на эквивалентной схеме прибора необходимо учесть паразитную индуктивность , включенную последовательно сопротивлению прибора, так как напряжение на ней может быть значительным.

Как уже отмечалось, чтобы облегчить выполнение условия (5.38) устойчивости по постоянному току (стабильности положения рабочей точки в положении на рис. 5.17), практически в схемах автогенераторов с приборами типа используют источник напряжения с малым значением внутреннего сопротивления как источник питания (см. рис. 5.18). Значение должно быть столь малым, чтобы нагрузочная прямая, имея крутой наклон к оси абсцисс, пересекала ВАХ только в одной точке неустойчивого равновесия. Тогда положения устойчивого равновесия и (см. рис. 5.19, а) не реализуются. Из них генерация автоколебаний под действием флуктуаций, в отличие от положения неустойчивого равновесия , невозможна.

 

 

Рис. 5.19

 

Эквивалентная схема автогенератора на приборе типа, обобщающая схему автогенератора на (см. рис. 5.18), показана на рис. 5.20.

 

 

 

Рис. 5.20

 

Комбинируя условие устойчивости по постоянному току (5.38) и условие неустойчивости по переменному току, обратное к (5.39), получаем условия, при которых возможна генерация автоколебаний:

 

(5.40)

 

Из рис. 5.20 видно, что цепь, подключенная к прибору типа, должна быть параллельным колебательным контуром.

Аналогичные рассуждения применим к автогенератору на приборе типа (см. рис. 5.19, б). Если внутреннее сопротивление источника питания автогенератора сделать достаточно большим, то можно обеспечить, чтобы нагрузочная прямая пересекала ВАХ нелинейного элемента только в одной точке, соответствующей состоянию неустойчивого равновесия . Значит, источник питания автогенератора на приборе типа должен быть источником тока. К прибору типа в качестве нагрузки подсоединяется колебательный контур как резонансная система для генератора гармонических колебаний. Его сопротивление должно быть малым по сравнению с внутренним сопротивлением источника питания. Иначе источник не будет источником тока. Значит, колебательный контур должен быть последовательным. Эквивалентная схема автогенератора на приборе типа показана на рис. 5.21.

 

 

 

Рис. 5.21