внутренней ОС

При рассмотрении механизма возникновения колебаний в автогенераторе мы встретились с понятием отрицательного сопротивления, вносимого в колебательный контур при надлежащем выборе фазы ПОС. При этом имелась внешняя ПОС.

Существуют, однако, некоторые электронные приборы, которые позволяют получить отрицательное сопротивление за счёт падающих участков ВАХ без введения в схему специальных элементов ОС. К таким приборам относятся, например, туннельный диод и обычные тетроды и пентоды. Для таких элементов достаточно выбрать соответствующий режим и подключить колебательную систему. Обычно эти схемы используются на СВЧ. На рисунке 2.21 изображена ВАХ туннельного диода, представляющая зависимость прямого тока диода от положительного напряжения смещения.

На падающем участке дифференциальное сопротивление диода отрицательно

, (2.90)

где - угол наклона касательной к кривой в рабочей точке .

В дальнейшем дифференциальное сопротивление диода обозначим как , постоянно помня об отрицательном значении этой величины

(2.91)

 

 

При подключении туннельного диода с подобной ВАХ к колебательной цепи можно осуществить генерацию высокочастотных колебаний. При этом получается автогенератор с внутренней ОС. В качестве ёмкости контура в генераторах СВЧ обычно используются собственная ёмкость диода . Блокировочные дроссель и конденсатор защищают цепь постоянного тока от тока высокой частоты. Частота генерации

. (2.92)

Для определения условий возникновения автоколебаний в генераторе с внутренней ОС запишем дифференциальное уравнение для автогенератора с трансформаторной ОС (внешняя обратная связь).

. (2.93)

Т.к. у нас нет внешней ОС , то выражение (2.92) запишем:

, (2.94)

откуда

. (2.95)

Условием возникновения автоколебаний является . Таким образом, получаем, что

. (2.96)

Подставляя в (2.96) выражение (2.91) получим новое условие самовозбуждения

. (2.97)

Поскольку знаменатель положителен

. (2.98)

Выражение (2.98) и есть условие самовозбуждения. Модуль внутреннего сопротивления диода должен быть меньше чем резонансное сопротивление контура. Современные туннельные диоды имеют внутреннее сопротивление десятки и сотни ом.

При изменении амплитуды колебаний вводится понятие – среднее внутреннее сопротивление туннельного диода. Крутизна ВАХ начнет меняться, и начнет возрастать. Условием же установления колебаний будет равенство

. (2.99)

Оценим предельную частоту автоколебаний, используя выражение (2.98). Известно, что

, (2.100)

тогда

, (2.101)

откуда находим, что

. (2.102)

Пусть а , тогда , или . Таким образом, без особых усилий на туннельном диоде можно сделать СВЧ генератор.