Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 44
Вопрос. Если через источник постоянного тока подать 4-6мА на туннельный диод, ВАХ которого приведена в статье, какое падение напряжения будет на диоде? Или возникнет колебательный процесс?
Тем не менее, подать постоянный ток можно, включив источник напряжения последовательно с источником тока и последовательно с туннельным диодом.
Источник тока без приложенного к нему напряжения не работает, правильней сказать что это не источник а стабилизатор тока.
В данном вопросе имеется ввиду идеальный источник тока, в котором ЭДС равна бесконечности, и сопротивление тоже. Ток на выходе источника в идеале не зависит от сопротивления нагрузки. Реальный от идеального будет отличаться тем, что в данном случае сопротивлением нагрузки либо можно пренебречь, либо в определенном диапазоне ток от источника не будет меняться.
С любым другим диодом, или стабилитроном ответить на этот вопрос было бы очень просто. На диоде установится напряжение либо прямое, от десятых долей вольта, до единиц вольт, либо, при обратном включении, напряжение лавинного пробоя, несколько не постоянное (дробовый шум), которое может быть разным в широких пределах.
А вот с туннельным диодом будет куда интереснее. Генерация должна возникнуть при наличии резонансного контура. А с источником тока установиться одно напряжение, а на каком из участков графика, будет зависеть от того, дошел ли ток до участка отрицательного сопротивления (обратите внимания, если подключать диод к источнику напряжения, то на участке от 0.2 до 0.6 вольт напряжение растет, а ток падает, что называют участком с отрицательным сопротивлением). На графике мы этот участок не видим, слишком быстро он пролетел, но именно на этом участке, в этой рабочей точке, работают усилители и генераторы.
С любым другим диодом, или стабилитроном ответить на этот вопрос было бы очень просто. На диоде установится напряжение либо прямое, от десятых долей вольта, до единиц вольт, либо, при обратном включении, напряжение лавинного пробоя, несколько не постоянное (дробовый шум), которое может быть разным в широких пределах.
А вот с туннельным диодом будет куда интереснее. Генерация должна возникнуть при наличии резонансного контура. А с источником тока установиться одно напряжение, а на каком из участков графика, будет зависеть от того, дошел ли ток до участка отрицательного сопротивления (обратите внимания, если подключать диод к источнику напряжения, то на участке от 0.2 до 0.6 вольт напряжение растет, а ток падает, что называют участком с отрицательным сопротивлением). На графике мы этот участок не видим, слишком быстро он пролетел, но именно на этом участке, в этой рабочей точке, работают усилители и генераторы.
Картина маслом: неучи плюсуют Незнайку. Ребята, вы не в теме.
Википедия, это конечно хорошо, но…
Источник тока, это двухполюсник, создающий ток, который является строго постоянной величиной и никак не зависит от значения сопротивления на подключенной нагрузке, а внутреннее сопротивление его приближается к бесконечности. Вот это определение источника тока, с указанием его основного свойства, а именно, бесконечного внутреннего сопротивления. На ВИКИ про это не слова. Не стоит забывать, что идеальный источник тока это абстракция. В ВИКИ же источник тока описывается как некая нагрузка, ток через которую не зависит от приложенного напряжения. Что в некоторых случаях верно, но кто занимается техникой, и не владеет теорией, откроет эту страницу, и не поймет, как мы можем подключить источник тока к диоду. Нагрузку к нагрузке. И главное зачем. Возможно поэтому Вы и увидели неучей, плюсующих Незнайку.
Источник тока, это двухполюсник, создающий ток, который является строго постоянной величиной и никак не зависит от значения сопротивления на подключенной нагрузке, а внутреннее сопротивление его приближается к бесконечности. Вот это определение источника тока, с указанием его основного свойства, а именно, бесконечного внутреннего сопротивления. На ВИКИ про это не слова. Не стоит забывать, что идеальный источник тока это абстракция. В ВИКИ же источник тока описывается как некая нагрузка, ток через которую не зависит от приложенного напряжения. Что в некоторых случаях верно, но кто занимается техникой, и не владеет теорией, откроет эту страницу, и не поймет, как мы можем подключить источник тока к диоду. Нагрузку к нагрузке. И главное зачем. Возможно поэтому Вы и увидели неучей, плюсующих Незнайку.
На самом деле, если вспомнить ТОЭ (или как там назывался курс теоретических основ электротехники у Вас в ВУЗе), то все, что Вы сказали про идеальный источник тока, можно сказать и про идеальный источник напряжения, надо лишь ток и напряжение поменять местами, а сопротивление заменить на проводимость. Оба этих понятия являются идеализированным абстрактным представлением несуществующих в природе устройств. Реальные источники напряжения и тока могут стремиться к идеалу только в некотором ограниченном диапазоне условий, а именно внешних нагрузок. Источник напряжения, из за ограничения максимально возможного отдаваемого выходного тока, может считаться таковым лишь при сопротивлении нагрузки не менее определенного предельного значения. Источник тока, наоборот, из за ограничения максимального выходного напряжения, может оставаться источником тока при сопротивлении нагрузки не более определенного предельного значения.
На практике мы чаще сталкиваемся с источниками электроэнергии и режимами их работы, соответствующими источнику напряжения. Но чаще — не значит всегда, например, из того, что первым пришло в голову — это измерительный трансформатор тока. Для корректной работы, он должен использоваться в режиме, близком к КЗ вторичной обмотки, именно как источник тока, а не напряжения.
На практике мы чаще сталкиваемся с источниками электроэнергии и режимами их работы, соответствующими источнику напряжения. Но чаще — не значит всегда, например, из того, что первым пришло в голову — это измерительный трансформатор тока. Для корректной работы, он должен использоваться в режиме, близком к КЗ вторичной обмотки, именно как источник тока, а не напряжения.
Идеальный источник напряжения обладает несколько другими свойствами. У него нулевое внутреннее сопротивление, или, как Вы указали, бесконечная проводимость. Мой ВУЗ, это Дальневосточный энергетеческий техникум (заочно с отличием, после 20 лет работы в связи), а электроника, это хобби всей жизни, потому владею как и практикой, так и теорией (может несколько неупорядоченно). По части практики, при поверхностном взгляде, это так. Но это видимая сторона. В любой микросхеме есть очень много источников тока, как минимум, это каскады операционных усилителей. Просто мы пользуемся самим ОУ, питаем его источником напряжения, не особо задумываясь, что там внутри. А источников тока, реальных, не абстрактных, на практике немало. Второй пример на поверхности, светодиоды. Третий, неоновые лампы, ЛДС, либо другие, с тлеющим разрядом. Кроме того стабилизация по току это один из режимов работы инверторного сварочного аппарата.
Нулевое, или даже отрицательное, внутреннее сопротивление может иметь не только идеальный источник напряжения, но и вполне реальный. Пример источника напряжения с отрицательным выходным сопротивлением — стабилизатор частоты вращения коллекторного электродвигателя.
Насчет достаточно широкого применения источников тока в схемотехнике Вы абсолютно правы.
Насчет достаточно широкого применения источников тока в схемотехнике Вы абсолютно правы.
Что Вам мешает подавать стабильный ток и измерять падение напряжения?
Изначально в вопросе упоминался источник тока. Источник тока — это официальный электротехнический термин. Его модель — источник большой (стремящийся к бесконечности) ЭДС Е, соединенный последовательно с большим сопротивлением R, так, чтобы их частное E/R давало нужный по величине ток I. Так что подстраивать ничего не надо, все уже подстроено)
Ну можно запилить вот такой прибор
Изменяя сопротивление R1 получаем на выходе стабильный ток.
В данной схеме напряжение само подстраивается.
А вообще, есть источники напряжения, которые создают постоянную разность потенциалов на выводах, и источники тока, которые создают постоянный ток в замкнутой цепи. И оба этих вида замечательно существуют в электронике (правда с некоторым отличием от идеальных).
Изменяя сопротивление R1 получаем на выходе стабильный ток.
В данной схеме напряжение само подстраивается.
А вообще, есть источники напряжения, которые создают постоянную разность потенциалов на выводах, и источники тока, которые создают постоянный ток в замкнутой цепи. И оба этих вида замечательно существуют в электронике (правда с некоторым отличием от идеальных).
источник тока — официальный термин, так что вопрос был задан корректно.
Вы получите схему с двумя устойчивыми состояниями — некоторое подобие триггера. По ВАХ диода из статьи, эти состояния будут примерно соответствовать 30...50мВ и 1100...1150мВ. Внешними воздействиями (например, кратковременными импульсами напряжения) можно будет перебрасывать схему из одного устойчивого состояния в другое. Если добавите резонансную цепь (возможно, сами того не желая, на паразитных емкостях и индуктивностях), то возникнет колебательный процесс. Для обеспечения условий возникновения колебаний необходимо, чтобы отрицательное динамическое сопротивление диода в рабочей точке (на падающем участке ВАХ) полностью компенсировало потери в колебательном контуре.
Это типа память на одном диоде получается ?!
Точнее сказать — запоминающая ячейка. Чтобы она стала полноценной памятью, пригодной для практического применения, ее надо обвешать цепями записи/считывания, дешифратором адреса и т.д. Кроме того, такая память, в отличие от КМОП, постоянно потребляет энергию, даже если к ней не производится обращений, что делает ее не очень интересной.
А если два последовательно?
К чёрту подробности, — она быстрая получится???
К чёрту подробности, — она быстрая получится???
Вы имеете ввиду два последовательно, чтобы получился некий аналог КМОП? Это не снизит статический потребляемый ток до токов утечки, так как, в отличие от КМОП, где в статике один ключ открыт, а другой полностью закрыт, здесь для хранения состояния необходимо протекание тока большего, чем величина провала на ВАХ. Насчет быстродействия (по современным меркам) затрудняюсь сказать.
Довольно быстрая — по тогдашним меркам. Когда-то на ТД такое уже делали, мнээээ… году в 1965, покопаюся в библиотеке, скажу.
УПД. МРБ вып. 575 (вместе с триггерами на элементах Джозефсона) и 586, библиотека автоматики вып.136 и 144.
Кажется, были опыты по микроминиатюризации, но не знаю, чем закончилось (сверхпроводящие триггеры от голубого гиганта померли ещё в конце прошлого века, выбросили на них, НЯП статьи в печати, от двух до семи миллиардов тех ещё убитых енотов — дело закончилось пшиком).
УПД. МРБ вып. 575 (вместе с триггерами на элементах Джозефсона) и 586, библиотека автоматики вып.136 и 144.
Кажется, были опыты по микроминиатюризации, но не знаю, чем закончилось (сверхпроводящие триггеры от голубого гиганта померли ещё в конце прошлого века, выбросили на них, НЯП статьи в печати, от двух до семи миллиардов тех ещё убитых енотов — дело закончилось пшиком).
Спасибо, интересная статья!
Прибор основанный на квантовом эффекте. Квантовая механика рулит!
Спасибо за статью. В качестве контура генератора интересно было бы поэксперементировать с кусочком ВЧ коаксиального кабеля.
Какие аналоги можно использовать?
Знать бы мне лет 20 назад, что туннельные диоды такие нежные — сэкономил бы кучу времени. Пытался собрать радиомикрофон(там он в генераторе использовался) — потратил около недели, пока что-то заработало. Это потом понял, что скорее всего чудом, так как туннельные диоды притащил жменькой в кармане, паял 100Вт паяльником(да и опыта пайки на то время не много было) а «цэшкой» пытался прозвонить все что мог. Все условия были для того, чтобы не заработало никогда :)
Я очень хотел сделать генератор квантового шума на таком диоде. Но не нашёл ни одной толковой схемы.
А откуда взялась данная идея? Есть шумовой диод, но он основан, емнип, на обычном тепловом шуме.
Тепловой шум, как известно зависит от температуры и является фликкер-шумом. Пример фликкер-шума — это лавины, которые накапливаются и потом сходят, когда наступит критическая масса. Квантовый шум, будет на границе ВАХ, при преодолении туннельного эффекта. По идее, это не должно сильно зависеть от температуры (при достаточной плотности шума).
Ссылки по теме:
Ать
Двать
Ссылки по теме:
Ать
Двать
Давеча собрал генератор на туннельном диоде. И посмотрите на спектр — его колбасит +-50 кГц:
Катушка жесткая из провода 1 мм, т.е. с растяжением не связано. Возможно решим диода не точно подобрал и как раз сказываются пороговые эффекты?
Спектр
Катушка жесткая из провода 1 мм, т.е. с растяжением не связано. Возможно решим диода не точно подобрал и как раз сказываются пороговые эффекты?
Возможно. Я боюсь не смогу помочь подробно, т.к. у меня всё осталось на уровне идей. Но я давно хотел сделать квантовый генератор случайных чисел.
Но я давно хотел сделать квантовый генератор случайных чисел.
А почему бы не сделать на обратном пробое перехода БЭ ? Загадочное сердце драм-машины Roland TR-808
Ещё на стабилитроне делали.
ps но лучше в такой шум не вслушиваться на всякий случай :)
Обратный пробой перехода БЭ транзистора отличается от стабилитрона в основном меньшим током, при котором начинается стабилизация.
http://archive.radio.ru/web/1984/10/062/
Обратный пробой светодиода тоже работает подобно стабилитрону, но некоторые светодиоды от этого дохнут.
Шум стабилитрона слушать безопасно, проверено.
Спасибо за ламповые ссылки!)
В первой схеме наверное нужно конденсатор добавить на выход, а то будет джиттер :)
Во второй схеме интересно построен первый каскад, ну и скважность модулятора хорошо бы рандомно менять. Но с ходу ничего кроме распада в голову из честных низкочастотных источников не приходит.
Преобразователь собирал. Увеличил количество ступеней умножителя и транзисторов, чтобы повысить напряжение примерно до 30 вольт. Дополнительных конденсаторов на выход не добавлял. Работало нормально, варикапами управляло, ничего не плавало. Имитатор шума прибоя не собирал, но препятствий, чтобы нормально работало, не вижу.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Изучаем туннельный диод на примере 3И306М