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无线电电子与电气工程百科全书 一些电路使用隧道二极管。 无线电电子电气工程百科全书
最简单的方法是使用隧道二极管构建自振荡器电路。 由于隧道二极管是一种带负电阻的两端器件，电压稳定，当与它连接并联振荡电路时，它就可以产生。 在这种情况下，二极管的负电阻将补偿损耗，并且电路中会出现并保持无阻尼振荡。 普通低频隧道二极管在等于兆赫单位的频率下工作良好。 较高频率的二极管具有降低的结电容和引线电感，产生的频率可达数千兆赫。 然而，由于负阻二极管的电流-电压特性截面值较小，因此它在任何频率下提供的功率仅为毫瓦的几分之一。 为了防止所生成的振荡的形状失真，通常使用二极管与发生器电路的部分连接。 在这种情况下，减少到二极管端子的损耗电阻必须等于其负电阻。 在实际电路中，减少的损耗电阻被选择为大于负值。 隧道二极管的电阻，以保证在温度、电源电压和频率变化时发电机的可靠励磁。 鉴于实际振荡电路中的并联损耗电阻明显超过隧道二极管的电阻，抽头必须由电路匝数的一小部分制成（图 1）。 部分振动功率会释放在偏置源的内阻上，因此应尽可能小。
通常，隧道二极管由分压器供电，这会导致功耗浪费。 事实上，对于锗二极管来说，发电模式下的偏置电压为0,1-0,15 V，而绝大多数化学电流源的最小电压为1,2-2 V，这就是为什么需要在电源电路中使用分压器。 在这种情况下，大约 80-90% 的总功耗消耗在分压器上。 出于经济考虑，建议使用尽可能低电压的电源为隧道二极管供电。 分压器的输出电阻选择在5-10欧姆范围内，只有在需要最大效率的器件中才增加到20-30欧姆。 隧道二极管的负阻应超过分压器电阻的5-10倍。 不建议用电容器旁路如此小的电阻来减少高频能量的损耗，因为在某些情况下这可能会导致发电机运行不稳定，特别是如果根据最大输出功率选择其模式。 隧道二极管的负阻值高度依赖于工作点的位置，因此如果供电电压变化10%，发电机的正常工作就会完全中断。 因此，当从化学电流源（电池、蓄电池）为二极管供电时，很难确保它们的稳定运行。 最好使用氧化汞元素为它们供电，其电压在运行过程中会略有变化，在某些情况下，有必要在分压器中使用预稳定电压或使用非线性电阻 - 在上臂中，稳定电流，并在下臂 - 电压。 因此，如果在振荡电路（图 2，a）中，直接连接一个锗二极管 D2 代替电阻 R11，如图 2 所示。 1,5，b，发电机的稳定性会提高，当电源电压从1到XNUMXV变化时，不需要调整。
上述频率为465 kHz的自振电路中，L1线圈绕在直径为4 mm的4节聚苯乙烯框架上，并配有直径为1000、长度为2,8的F-12铁氧体磁芯。毫米。 线圈绕组包含 220 匝 PEV 0,13 电线，带有 18 匝抽头。 电路上的高频电压为1Veff。 上面提到的所有稳定方法都使电路复杂化，并且在某些情况下会增加功耗，因此它们没有得到广泛的应用。 在设备中，隧道二极管最常与晶体管结合使用。 众所周知，在晶体管中，发射极电流对集电极电源电压的依赖性相对较小，尤其是在晶体管偏置以某种方式稳定的情况下。 因此，当用晶体管的发射极电流馈入二极管时，您不仅可以获得稳定性，还可以获得效率。 后者在这里增加是因为消除了分压器上臂上的损耗，并且隧道二极管消耗的额外功率很小。 除了调谐到固定频率的发生器外，隧道二极管也可用于范围发生器。 诚然，在这种情况下，有必要更仔细地选择二极管和电路之间的连接，以便在整个重叠范围内将负载中的振荡幅度和功率保持在给定水平。 使用隧道二极管的一个例子是用于超外差接收机的本振电路，在 5 年第 1962 期无线电杂志中进行了描述。在这种情况下，本振电路甚至比晶体管更简单（图 3 ）。
线圈 L1 的总匝数保持不变，为了与隧道二极管通信，绕组 L1 从接地端缠绕在 L2 的顶部，包含 10 匝 PELSHO 0,15 线。与转换器 L3 的连接绕组保持大约为相同，但为了获得最大灵敏度，需要重新选择匝数。电容器C1和C2的电容保持不变，隧道二极管由公共电源供电。在这种情况下，电阻R2应等于1,2 com. 隧道二极管必须选择最大电流不超过1,5 mA. 二极管的供电更加合理，应用上述使用晶体管的稳定电路。为此，低频放大器按照图4所示电路重做，在晶体管和低频放大器之间引入直流连接，通过R1D2链从晶体管T4的发射极去除晶体管T1基极的偏置，并且电阻 R2、R3。产生的负电流反馈维持发射极电流，因此当电源电压降低标称值的 2-3% 时，电阻 R25 和 R30 两端的电压几乎保持恒定（最好增加电源电压）电压至9V）。
为了给隧道二极管供电，使用 2V 电压，通过电阻 R2（图 3）提供给分压器，在本例中电阻 R430 等于 2 欧姆。 设置首先检查当电源电压从 6 V 降低到 4,5 V 或从 9 V 降低到 6 V 时晶体管 T5 发射极的电压如何变化。如果电压变化不超过 10-5,2%，则设置电源电压等于 7,5 V（或 9 V 时为 2 V），继续设置发生器。 为此，将可变电容器C1的转子放置在中间位置，并通过调整电阻值R2或R3（图2），实现振荡的最大幅度。 然后检查整个范围内生成的均匀性。 如果其中任何一段发生振荡，则应将线圈L3增加几匝，并在调谐时再次检查发电的均匀性。 完成本地振荡器的设置后，选择本地振荡器与 LXNUMX 转换器耦合绕组的匝数，直到获得最佳灵敏度。 在设计基于隧道二极管的发电机时，应努力获得振荡电路的最大品质因数，以增加提供给负载的功率。 为了增加功率，您还可以在振荡器电路中包含两个或更多二极管。 在这种情况下，从能量比的考虑来看，将二极管串联成直流是有利的，那么分压器较低电阻处的电压将是一个隧道二极管的两倍，并且上臂的损失会减少。 必须记住，下臂的电阻必须由两个相同的电阻组成，并且它们的中点必须通过直流电连接到两个二极管的中点（图5）。 否则，两个串联的二极管不可能稳定工作。 对于交流电，二极管可以并联或串联。 在如图所示的图表中。 5 每个二极管连接到一个单独的绕组。 为了获得最大功率，必须单独调整每个隧道二极管与环路的耦合。
隧道二极管也可用于非周期放大器电路。 然而，正如文献中指出的那样，由于负载和信号源难以分离，这种长波和中波范围内的非周期放大器不太实用。 还应考虑到，与隧道二极管相比，功耗相当的晶体管在实际电路中具有较大的增益。 谐振隧道二极管放大器相对容易构建。 例如，它们可以根据反馈系数不足以激发振荡的振荡器电路来执行。 这种方案具有再生放大器的所有缺点：再生阈值的不稳定性，负载变化时激励的可能性，随着增益的增加带宽变窄。 但是，如果您不努力从中获得最大增益，此类放大器可以非常稳定地工作。 使用隧道二极管的电路如图 6 所示。 1. 图中显示了带有铁氧体天线的直接增益接收机的输入部分示意图。 众所周知，为了使天线电路的电阻与晶体管的输入电阻相匹配，由线圈L2和LXNUMX的绕组形成的变压器的变比远小于XNUMX。
这导致晶体管基极的信号电压比 L15C20 电路上的电压小 1-1 倍。 在如图所示的图中。 如图6所示，选择的耦合系数明显高于通常的系数，晶体管T1基极的抽头由线圈L1总匝数的5/1制成。 在这种情况下，L1C1 电路被严重分流，其频带扩展并且接收器的灵敏度下降。 然而，当隧道二极管连接到附加绕组L3时，电路部分“卸载”，其衰减和带宽恢复到正常值。 这样，接收灵敏度可以获得4-5倍的增益。 选择绕组L3的匝数，使得电路的衰减不被完全补偿并且放大器不被激励。 然而，为了获得最大灵敏度，需要尽可能接近激励阈值，因此隧道二极管的偏置是可调的。 线圈L1的绕组包含200匝PELSHO 0,15导线，绕一层绕在长110毫米、直径8,4毫米的铁氧体棒上，抽头为44匝。 线圈L3的绕组包含8-10匝PELSHO 0,15导线，绕在线圈L1的接地端附近。 所提出的电路的缺点是输入电路的重叠系数减小，因为由于耦合系数增加，晶体管T1的输入电容将受到更大的影响。 此外，重新计算的隧道二极管电容将添加到电路电容中。 因此，如果需要足够大的重叠，建议使用具有最小电容的隧道二极管。 将再生放大器用于固定频率更为有利，例如，在超外差 IF 放大器中（图 7）。 为此，隧道二极管的附加绕组缠绕在其中一个 IF 电路上。 最好使二极管的偏置稳定。 这将使您足够接近再生阈值并获得 8-10 倍的增益。 必须考虑到如果事先没有预见到隧道二极管的包含，IF 放大器的带宽会急剧变窄。 在某些情况下，当连接二极管时，放大器可能会被激发，尽管耦合系数不足以产生。 这是因为连接了隧道二极管的级联增益变得大于最大稳定值。
在安装过程中，必须考虑到隧道二极管容易受到寄生电抗的激励。 因此，二极管和相关部件的结论是最小长度，并且进行安装，就好像电路打算在非常高的频率下运行一样。 不要在低频电路中使用截止频率高的隧道二极管。 在试验隧道二极管时，必须避免电流和电压浪涌，否则二极管可能会失效。 只有在电源关闭时才能连接和断开二极管。 文学
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