Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Левинштейн М.Е. -> "Эффект Ганна " -> 120

Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.

Левинштейн М.Е., Пожела Ю.К., Шур М.С. Эффект Ганна — М.: Советское радио, 1975. — 288 c.
Скачать (прямая ссылка): effektganna1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 114 115 116 117 118 119 < 120 > 121 122 123 124 125 126 .. 159 >> Следующая

Диод Ганна может находиться в двух различных состояниях - в "омическом"
состоянии и в состоянии с доменом. Благодаря этому он может быть
использован как элемент логических схем. Преимуществами логических схем
на диодах Ганна являются относительная простота и высокое быстродействие,
достигающее нескольких десятков пикосекунд на каскад. С помощью
ганновских диодов может быть реализована практически любая логическая
функция [1-8]. Хотя в настоящее время предложены довольно сложные
многоэлементные логические устройства на основе ганновских диодов, такие,
как сдвиговый регистр, сумматор [9], нейристор [10] и другие, практически
сравнительно подробно исследованы только простейшие логические схемы,
которые в основном и будут рассмотрены ниже.
11.1.2. Параметры, характеризующие диод Ганна как элемент
логических схем
Важнейшие параметры, характеризующие работу диода Ганна в качестве-
элемента логических схем, проще всего оценить, рассмотрев простейшую
схему усилителя импульсов на диоде Ганна, работающего в триггерном режиме
(рис. 11.1). В этой схеме напряжение батареи <go выбрано таким, что
напряжение на диоде UQ-fe0-IRn меньше Ui, но больше Uа, где Ut и Ua -
пороговые напряжения возникновения и исчезновения доменов.
При подаче на вход усилителя короткого импульса с длительностью меньше
пролетного времени и с амплитудой иж>иi-Uо диод на время, равное
пролетному времени Т0, переключается в состояние с доменом. Ток,
протекающий через диод Ганна и включенный последовательно с ним резистор
нагрузки, падает благодаря чему образуется выходной импульс с
полярностью, противоположной полярности вход-
231
Рис. 11.1. Схема импульсного усилителя на диоде Ганна в триггерном
режиме.
ного импульса, и длительностью, равной пролетному времени Г0. В качестве
примера укажем, что такой усилитель может выполнять логическую операцию
сравнения амплитуды импульса Ua с заданной величиной Ut-Uq. Кроме того,
эта схема может быть использована как дискриминатор входных импульсов по
их ширине и амплитуде [11]. При наличии дополнительного входа,
показанного на рис. 11.1 пунктиром, описанная выше схема может быть
использована также в качестве элемента ИЛИ. Схема выполняет операцию ИЛИ,
если диод переключается одним импульсом, поданным па любой из входов.
В схеме, показанной на рис. 11.1, время переключения (длительность фронта
выходного импульса) определяется временем формирования домена Тф. Для f/0
= const, что соответствует пренебрежимо малому сопротивлению нагрузки,
время формирования Тф было рассчитано в гл. 3, исходя из упрощенного
уравнения, описывающего динамику доменов:
= )1,2 и!,12 (Ua о - и а). (11.1)
at L \ е J
Здесь Uа - текущее значение падения напряжения на домене; Um - = Uо Er
min-L.
В гл. 3 величина U0 считалась не зависящей от времени. В этом случае
величина Uaо представляет собой падение напряжения на стабильном домене.
Однако уравнение (11.1) справедливо и при зависящей от времени величине
U0. Для схемы, показанной на рис. 11.1,
Ut=? - IRu = ?-ErL^, (11.2)
где Ro = L/qno\iiS-сопротивление диода в слабом поле. Величина смещения
<§ равна <§о в отсутствие входного импульса и <§о+^и в течение действия
входного импульса.
Для простоты рассмотрим часто встречающийся на практике случай, когда
Un<С <So, так что величину <§ при оценках времени
формирования можно приближенно считать не зависящей от
времени. При
этом, используя (11.2) из (11.1) аналогично (3.82), получаем
*L=-|/u(l - и), (11.3)
dx
где u = UdfU°d0, U°ag=? - Er minL [1 -f (К"/Я.)]
- падение напряжения на стабильном домене после переключения, t -
^/ТЕ0'
L1'2.1/2
8
¦Er
Уравнение (11.3) было решено в гл. 3, где было показано, что характерное
время формирования домена тф0~3,5тй0. При для
работы в триггерном режиме необходимо, чтобы смещение U0 иа диоде в
отсутствие импульса было бы близко к пороговому значению Ut = =EtL.
Отсюда следует, что
g^ge^Ut(l+Ra(Rt). (11.4)
Подставляя (11.4) в выражение для тй0, получаем
el/2Ll/2 (, +i?H/i?o)1/2 _ /, , RaVI2 ,,, сч
1/2
где величина т - постоянная времени формирования домена при постоянном
напряжении смещения , равном пороговому напряжению U*. Соответственно
чф0^ 3,5г20 = хф(1 -\-Ra/Ra).l:2 (11.6)
Физическую причину зависимости времени формирования домена от
сопротивления нагрузки, определяемую выражением (11.6), легко понять,
обратившись к эквивалентной схеме образца с доменом (гл. 3). Поскольку
емкость домена Са заряжается в рассматриваемом случае через сопротивление
R0+Rn, то постоянная времени формирования домена по порядку величины
равна C,i(Rll + Ro).
Однако величина С а оказывается в этом случае в 1 /1/1 -|- Rn/Ro раз
меньше, поскольку Cd 1/]/~?Ль а величина Ud в конце процесса образования
домена в X+RJRo больше соответствующего значения при пороговом
напряжении. Действительно, в конце процесса переключения
Ud == Uq Ег ттЕ = (§ Ег щ'щЕ ( 1 + Rn/Ro) ~
~(Et-Ermln)L(l+Rs/R0) (11.7)
[см. формулу (11.4)].
Предыдущая << 1 .. 114 115 116 117 118 119 < 120 > 121 122 123 124 125 126 .. 159 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed