Теоретические сведения. Возникновение в колебательной цепи незатухающих колебаний можно рассматривать как результат внесения в нее «отрицательной» сопротивления

Возникновение в колебательной цепи незатухающих колебаний можно рассматривать как результат внесения в нее «отрицательной» сопротивления, компенсирующего положительное сопротивление цепи. В отрицательном дифференциальном сопротивлении увеличение тока соответствует уменьшению падения напряжения, на нем выделяется мощность Р_акт, компенсирующая потери, поэтому активный элемент генератора вместе с управляющей им цепью обратной связи эквивалентен некоторому Вместе с тем возникает в ряде приборов, вольт-амперная характеристика которых имеет падающий участок (рис.1) при изменении U и I в пределах этого участка. Эти приборы применяются в генераторе без использования специальной цепи обратной связи, включая их в состав колебательной цепи и выбирая постоянное напряжение смещения U_см таким образом, чтобы рабочая точка лежала в пределах падающего участка вольт-амперной характеристики. К таким приборам относятся, например, туннельные диоды.

Рассмотрим схему из последовательно соединенных туннельного диода и сопротивления. оказанную на рис.6.Для того чтобы соединенных туннельного диода и соперной характеристики. К таким приборам относятся, напр., Для того чтобы найти ток через диод, проведем нагрузочную прямую на вольт-амперную характеристику диода, как показано, на рис.1.

 

(1)

 

На рис.1. показано семейство нагрузочных прямых

Рис.1. Вольт-амперная характеристика туннельного диода с семейством нагрузочных прямых

 

для от 0 до 0,6 В и R =80 Ом. Заметим, что при увеличении от нуля до 0,3 В нагрузочная прямая пересекает характеристику в одной точке и так постоянно возрастает. В пределах 0,4 В нагрузочная прямая пересекает характеристику в трех точках. При этом два решения, отвечающие внешним точкам пересечения, устойчивы, а внутренней точке – неустойчиво. При приближении к 0,5 В нагрузочная прямая сходит с горба характеристики, и мы опять получаем одно решение.

Заметим, что существует область напряжения, где возможны два значения тока. Действительное значение тока зависит от того, уменьшалось или увеличивалось .

При установке рабочей точки на падающем участке характеристики внутреннее сопротивление диода окажется отрицательным. Эквивалентная схема контура, шунтированного отрицательным сопротивлением показана на рис.3.

Рис.3. Эквивалентная схема генератора на туннельном диоде

Можно показать, что условия

(2)

являются условиями возникновения колебаний в схеме.

Условие стационарности колебаний в автогенераторе с внутренней обратной связью имеет вид

 

(3)

где в соответствии с квазилинейной теорией внутреннее сопротивление нелинейного элемента по первой гармонике или среднее сопротивление диода; эквивалентное сопротивление контура при резонансе.

Для определения характеристики туннельного диода соберем схему показанную на рис.2.

Рис.2. Электрическая принципиальная схема генератора на туннельном диоде с измерительной цепью