Опыты с аналогом туннельного диода

Автор оригинала: Ted Yapo
  • Перевод
  • Tutorial


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

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



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



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

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



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

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



Расчётная частота получилась равной 5,033 кГц, реальная — 5,11 кГц. Генератор работает в диапазоне напряжений питания от 1,6 до 3,6 В, наилучшая форма колебаний получается при 3,6 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. Амплитуда колебаний превышает напряжение питания: при 3,5 В она равна 4,3 В.



Конденсатор параллельно питанию при такой низкой частоте необязателен.

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



Подаём прямоугольные импульсы, подстраиваем амплитуду, и внезапно видим:



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

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

Комментарии 14

    +1

    Помню, как меня восхитила своим минимализмом схема простейшего радиопередатчика на туннельном диоде (в журнале его называли лямбда-диодом): катушка, конденсаторный микрофон, диод, и все.

      +1
      Лямбда-диод имеет другую характеристику, а функциональный аналог его проще. Вообще без резисторов.
      +2
      Лямбда-диод и туннельный диод — разные вещи. Схемы на туннельниках все были крайне просты, но увы — туннельники как и многие другие токовые приборы вымерли. К сожалению.
        +1
        Не всё потеряно, в производстве остались стабилитроны, неонки и динисторы.
          +1
          А интересно, однопереходные транзисторы остались?
          Входное сопротивление как у полевых транзисторов.
          Фронты конечно плавнее.

          Тоже был аналог на двух транзисторах. А аналоги по фронтам как работают? И там и там транзисторы
            +1
            Входное сопротивление как у полевых транзисторов.

            Пруф?
              +1
              Я из старого времени, поэтому с переводом.

              Сленговое выражение «пруфы» довольно давно используется в интернете, особенно «вконтакте» и в обычном общении среди молодежи.… Давайте разберем подробнее, что такое пруфы и что это значит. Оно происходит от английского «proof» и переводится как «доказательства». Теперь это слово — неотъемлемая часть сетевого жаргона.

              По памяти цифра 1 мегома. Исходное это закрытый переход транзистора, потом по достижении порога, на выходе импульс. Внизу стоял конденсатор.

              С фоторезистором спокойно работал транзистор.

              Обычно управлял фазой открытия тиристора.

              Была схема, вместо фоторезистора стоял закрытый транзистор, открывался с операционника через детектор, на вход операционника репродуктор.

              Разговариваешь в комнате, а елка моргает. Питание на операционник с тирристора, еще и логарифм яркости получился.

              Питание с тиристора тоже через немного лампочек
                +1
                Я из старого времени, поэтому с переводом.

                Считаю аналогично, но это не так важно.

                По памяти цифра 1 мегома. Исходное это закрытый переход транзистора, потом по достижении порога, на выходе импульс.

                В самой фразе — противоречие. Для открытия перехода должен пойти ток, значит — никаких мегом.
                Картинка.
                  +1
                  После достижения порога срабатывания от входа мало что зависит, будет одиночный импульс.

                  И емкость тоже участвует в этом процессе.

                  Сколько конкретно нужно для запуска процесса? А кто его знает.
                  Давно было, если 300 ком и 1000 пф — должны быть импульсы.
                  Раньше таких номиналов хватало.

                  Главное что заряд происходит при закрытом переходе.

                  Тоже интересно, а без конденсатора, будет импульс?

                  Эти транзисторы вроде не очень популярны. Помню только КТ117А.

                  Для тиристоров хватает, и зачем улучшать параметры?

                  Прочитал
                  cxem.net/sprav/sprav105.php

                  Конденсатор рекомендуют побольше, чтобы получить подлиннее импульс на выходе.

                  Есть и ток включения для начала запуска процесса, это снова конденсатор побольше ставить и номинал резистора выбрать, чтобы поднять напряжение до порога включения.

        +1
        Но при напряжении ниже 2,6 В генератор не самозапускается, то есть, надо сначала запустить его при меньшем напряжении, которое затем плавно увеличить до оптимального
        может уменьшить? или запускать при большем напряжении?
          0
          Извиняюсь, выше. Поправлю.
          +2
          Он подобен эмулятору на медленном железе: и квантовых эффектов настоящих нет, и быстродействие не то.

          В транзисторах тоже много настоящих квантовых эффектов :)
            +1
            Интересно, а почему не пошло дальнейшее развитие схемотехники на ТД? Все транзисторы и транзисторы, где для генератора нужно куда как больше обвязки…
              +1
              Что за Rigol используется в качестве характериографа?

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое