[Перевод] Опыты с аналогом туннельного диода
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 ниже 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.
