Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотренная бистабильная схема используется в кольцевых счетчиках, формирователях, быстродействующих регистрах для хранения информации и т. д. В этих случаях нагрузка туннельного диода R имеет сравнительно большую величину и нагрузочная характеристика Arу В'у С' проходит так, что токи в обеих стабильных точках Ar и Cr примерно равны, 1Л'~1с'-
В пересчетных ячейках на туннельных диодах необходимо, чтобы /л>/г, поэтому сопротивление R делается одного порядка с отрицательным сопротивлением диода и нагрузочная характеристика ABC имеет больший наклон, чем в первом случае.
Схема, приведенная па рис. 3.38,а, отличается от предыдущей тем, что нагрузка туннельного диода состоит из двух частей Ri и R2- В этой схеме можно последовательно менять ее состояния импульсами одного знака, подавая их па входы 5 и R. Действительно, если в исходном состоянии падение напряжения на диоде мало (рабочая точка А на рис. 3.36), то поступающий на вход 5 поло-
162
І .5 Oi й
+?
R1
Cs Al Az
$
а-
K-O-------Il
тд
Ь * її
5
R
ивых O
Uбы X О
1 і
S)
в)
Ppic. 3.38. Двоичная пересчетная ячейка на одном туннельном диоде (а) и временные диаграммы ее работы при установочном (б) и счетном запуске (в)
жительный импульс переведет схему во второе состояние (точка С). В этом состоянии схема будет находиться до тех пор, пока не придет положительный импульс на вход R— на катод диода. Поступление положительного импульса на катод диода эквивалентно поступлению отрицательного импульса на анод; при этом схема возвращается в исходное (первое) состояние (переход из точки С в точку А). Таким образом схема работает как ^S-триггер (рис.
3.38,6).
Для превращения рассмотренной схемы в счетный триггер нужно ввести два диода Дх и Д2, на которые со входа T поступают сигналы. Смещения Ef и Е" и падения напряжений на аноде и катоде ТД обеспечивают в любом из состояний схемы прохождение сигналов только через один из диодов Дх или Д2. Поэтому каждый входной сигнал последовательно переводит схему из одного состояния в другое и по входу T триггер работает как двоичная пересчетная ячейка (рис. 3.38,в).
Счетные триггеры на туннельном диоде строят и с транзисторным управлением. Однако введение в схему как транзисторов, так и обычных диодов не позволяет в полной мере использовать высокочастотные свойства туннельных диодов. Чаще применяют схемы, выполненные только на туннельных диодах, в частности в основе многих счетчиков лежит триггер на двух туннельных диодах (рис. 3.39). В этой схеме диоды включены последовательно, диод ТД2 как бы является нагрузкой диода ТД\\ кроме того, к диодам подключен сравнительно низкоомный делитель Ru R2, средняя точка которого через индуктивность L связана с местом соединения диодов. Параметры схемы выбирают так, чтобы через один диод проходил больший ток и он находился в состоянии А (см. рис. 3.36), а через второй диод проходил меньший ток и он находился в состоянии С либо наоборот.
Для перевода схемы из одного состояния в другое на вход подают однополярные импульсы. Механизм перехода схемы в новое
6* ,163
состояние заключается в следующем. Допустим, что верхний диод находится в состоянии А и через него течет ток Ia; нижний диод находится в состоянии С и через него течет ток Ic. Так как 1А> >/с, то через индуктивность L протекает разностный ток
Il=Ia-Ic-
При подаче на вход схемы положительных импульсов верхний диод перево дится в состояние С. Через этот диод начинает течь ток Ic и прекращается поступление разностного тока в индуктивность, на которой развивается напряжение, переводящее нижний диод в состояние А. При поступлении на вход следующего импульса схема вновь возвращается в. прежнее состояние.
Индуктивность L запоминает начальное состояние схемы, и ее роль подобна ускоряющим емкостям в транзисторном триггере. Поэтому постоянная времени цепи индуктивности LfR должна быть больше длительности запускающего импульса; в то же время ее следует делать возможно меньше, так как в итоге она определяет быстродействие схемы.
3.5.2. ДВОИЧНЫЕ И КОЛЬЦЕВЫЕ СХЕМЫ
Двоичные счетчики на туннельных диодах так же как аналогичные интегральные схемы, составляют из пересчетных ячеек. Чаще всего применяют двухдиодные триггеры. Схемы различаются в основном видами связи между ячейками. Желательно, чтобы элементы связи, особенно между первыми ячейками, обладали малой инерционностью. В двоичном счетчике, схема которого приведена на рис. 3.40 связь выполнена при помощи дифференцирующей емкости С, включенной последовательно с сопротивлением R\ уменьшающим влияние реакции последующего триггера. Дополнительная связь по постоянному току (R") улучшает стабильность работы схемы.
164
Рис. 3.39. Триггер на двух туннельных диодах
Al
Вход о-
TTT
Рис. 3 41. Кольцевой счетчик на туннельных диодах
Между пересчетными ячейками вводят также схемы с активными элементами, например быстродействующие одновибраторы на туннельных диодах или усилительные каскады на транзисторах. Следует заметить, что временные характеристики транзисторных каскадов значительно хуже, чем у триггеров на туннельных диодах, поэтому их применяют в счетчиках, рассчитанных на меньшие скорости счета.
