Триггеры на приборах с отрицательным сопротивлением. Триггеры на туннельных диодах

Электронные устройства с обратными связями, способны превращать активные сопротивления в индуктивные или емкостные, индуктивные – в емкостные и наоборот, закон Ома – из положительного в отрицательный, увеличивать и уменьшать сопротивления. Негатроны – это приборы, имеющие участки характеристики обычно с глубокой положительной ОС (внутренней), вследствие этого участки характеристик имеют отрицательный наклон. К ним относятся туннельные диоды, тиристоры, однопереходные транзисторы (двухбазовые диоды)

Туннельные диоды имеют характеристику N–типа, в основе которой лежит диодная характеристика (см. рисунок 3.29)

Рисунок 3.29 – Характеристика туннельного диода

Если U₂=0.2÷0.6 B, то U₁ (mах то току) ≈ 0.15÷0.3 В, т.е. туннельные диоды характеризуются небольшим выходным напряжением в режиме единицы (0.4÷0.6 B), и еще меньшим в режиме нуля (0.1÷0.2 В).

К достоинствам можно отнести высокочастотность (до нескольких ГГц). Поэтому на них делают электронные устройства для тестирования более низкочастотных приборов.

Расчет:

1 Вырисовывается характеристика N–типа либо снимается экспериментально (рисунок 3.30).

Рисунок 3.30 – Схема для экспериментального съема характеристики
туннельного диода

Схема, приведенная на рисунке 3.30, состоит из источника питания и туннельного диода. При проведении опыта необходимо, чтобы источник питания был малоомным. Его внутреннее сопротивление должно быть меньше сопротивления 1 на графике рисунка 3.29. Если это условие не выполняется (сопр. 2), то участок отрицательного наклона не определится, так как происходит скачок с вершины на следующую часть характеристики.

2 Под линейку проводится нагрузочная прямая (см. рисунок 3.31) таким образом, чтобы было три точки пересечения с характеристикой (можно чуть–чуть другого наклона).

Рисунок 3.31 –Построение нагрузочной прямой

3 Из построения определяется Е₀ (оно может быть нестандартным, желательно подгонять к стандартной цифре), R_н:

U₁=”0”, U₂=”1”, уровни выхода триггера находятся в режиме ожидания.

4 Подбирается стандартный резистор к нагрузке R_н. Собирается схема, представленная на рисунке 3.32.

Рисунок 3.32 – Триггер на туннельном диоде

Вход и выход – это одна и та же цепь. При включении напряжения питания устанавливается точка 1 (см. рисунок 3.31), так как она первая встречается при нарастании напряжения от нуля. Чтобы опрокинуть триггер необходимо подать входной сигнал, который, добавляясь к напряжению ожидания точки 1, превышает верхнее колено; начинается участок неустойчивости отрицательного наклона, действует

внутренняя ПОС; рабочая точка скачком переходит в точку 3, где и остается. На выходе выделяется напряжение U_2, называемое единицей.

Чтобы произвести обратное переключение необходимо подать импульс обратного напряжения, который, вычитаясь из напряжения ожидания точки 3, должен преодолеть нижнее колено характеристики. Дальше скачок переходит в точку 1. Для запуска триггера может быть применена обычная дифференцирующая цепочка типа изображенной на рисунке 3.10, выход, которой подключается к входу триггера по рисунку 3.32. При этом положительный импульс устанавливает триггер в “1”, отрицательный – в “0”.

Чтобы импульс запуска не образовывал положительные и отрицательные импульсы, соответствующие фронту и спаду, длительность выбирают малой, конденсатор не успевает зарядиться, поэтому импульс от заднего фронта небольшой.