Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Кольцевая пересчетная схема на туннельных диодах приведена на рис. 3.41. Она составлена из п идентичных ячеек в основу которых положен триггер на одном диоде (см. рис. 3.37). Входные импульсы поступают в ячейки через обращенные диоды Д\—Дп с высоким быстродействием, которые имеют небольшую отсечку вольт-амперной характеристики. В исходном состоянии режим туннельного диода триггера соответствует точке А на характеристике рис. 3.36, и па туннельном диоде минимальное падение напряжения Ua- Это состояние соответствует записи 1. Режим туннельных диодов всех остальных триггеров определяется точкой С (запись О),, и на этих диодах падает почти все напряжение источника питания. Поэтому первый входной импульс проходит только через диод Ди в результате ТД\ переходит в состояние 0. Возникающий на индуктивности первой ячейки импульс переводит второй триггер в состояние 1. Второй входной импульс возвращает ТД2 в состояние 0, а ТДъ переводит в 1 и т. д. После поступления на вход п импульсов (п — число триггерных ячеек) вся схема возвращается в исходное состояние.
Для повышения надежности кольцевых схем связь между триггерами выполняют иногда на транзисторах. Инерционность последних ограничивает разрешение счетчиков, поэтому следует применять высокочастотные транзисторы и быстродействующие схемы, например токовые переключатели. Рационально применять схемы, работающие по принципу «волны» (см. рис. 3.32), в этом случае к промежуточным каскадам предъявляются менее жесткие требования.
Двоичные и кольцевые схемы на туннельных диодах обладают очень высоким разрешением, достигающим нескольких сот мега-
165
герц. На базе этих счетчиков строят декады. Для этого объединяют двоичные ячейки с пятикаскадной кольцевой схемой или вводят дополнительные связи в двоичный счетчик из четырех ячеек (см. § 3.4). Схемы на туннельных диодах обычно делают с небольшим коэффициентом пересчета (8, 10); их используют в качестве предварительных секций счетчиков на интегральных элементах. Такие секции применяют при больших загрузках, а также при эксплуатации аппаратуры в зонах высокой радиации.
3.5.3. МНОГОСТАБИЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Особенности вольт-амперных характеристик туннельных диодов позволяют выполнять на них не только бистабильные, но и многостабильные схемы. В таких схемах туннельные диоды включаются последовательно (рис. 3.42,а). Если характеристики диодов идентичны, то суммарная вольт-амперпая характеристика цепи из п диодов имеет п областей с отрицательным сопротивлением (рис.
3.42,6); последовательная цепь, состоящая из источника тока, сопротивления R и п диодов, имеет (я+1) стабильное состояние.
Десятичный счетчик выполняется из 10 последовательно включенных диодов, параллельно которым включены шунтирующая схема Ш и дискриминатор Дк. В исходном состоянии на диодах минимальное напряжение U0 и шунтирующая схема не проводит. При поступлении на вход счетчика положительных импульсов, амплитуда которых превышает разность напряжений между соседними стабильными точками на характеристике (рис. 3.42,6), схема будет последовательно с приходом каждого нового импульса изменять состояния 0->-1-*-—>-2->3 и т. д. При этом в точке А (анод ГД10) напряжение нарастает ступенчато (рис. 3.42,в). С приходом десятого импульса это напряжение достигает порога дискриминатора Дк, который срабатывает, и на его выходе возникает импульс, открывающий шунтирующую схему Ш. Последняя начинает проводить, в нее ответвляется ток, протекающий через туннельные диоды, в результате схема переходит в исходное состояние (точка 0 на характеристике). От после-
Ui
Выход
вх
(Ja
Un
вых
01 2 З V 5 6 7 8 910 11 12
К К к к к к к к к к,
L I ¦t
t
в)
Uq Ui U2 Uq Ug Що Uti
Рис. 3.42. Десятичный счетчик многоста-билыюго типа (а), вольт-амперная характеристика цепи из десяти туннельных диодов (б) и временные диаграммы работы счетчика (в)
!66
дующих сигналов схема работает аналогично; возникающие на ее выходе импульсы подаются на следующую декаду.
Из рассмотрения временных диаграмм (рис. 3.42) видно, что при поступ* лепим с первого по десятый импульс напряжение на диодной цени Ua нарастает небольшими ступеньками; большой перепад возникает после срабатывания дискриминатора. Ступенчатое нарастание происходит практически мгновенно (доли наносекунд), так как оно определяется процессами перехода цепи туннельных диодов из одной рабочей точки в последующую. При больших перепадах скорость определяется значительной инерционностью шунтирующей цепи, поскольку она выполняется на транзисторе. Поэтому быстродействие многостабильных счетчиков определяется вспомогательными восстанавливающими цепями. Аналогичные многостабильные схемы выполняют также с коэффициентом пересчета Г), и в декаде они объединяются с двоичной ячейкой.
§ 3.6. ПОГРЕШНОСТИ СЧЕТА СЧЕТЧИКОВ
(ПЕРЕСЧЕТНЫХ СХЕМ)
Необходимая емкость счетчиков, или коэффициент пересчета //?, достигается включением большого числа пересчетных ячеек в диоичпых схемах и декад в десятичных схемах. При этом часто по ишк.’к'т вопрос: каким разрешением должны обладать отдель-
