Устройство с отрицательным сопротивлением

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в генераторах электрических колебаний, активных фильтрах, усилителях. Цель изобретения расширение диапазона управления отрицательным сопротивлением и повышение температурной стабильности. Устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5, шестой 6 и седьмой 7 транзисторы, резистор 8, первый 9 и второй 10 источники тока. Работа устройства с отрицательным сопротивлением основана на токовом управлении дифференциального каскада в широких пределах и использовании одинаковых транзисторов. 1 ил.

- союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л H 03 Н 11/52

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) .— —-"@00йг ййцуц р

Hr.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4858482/09 (22) 07.08.90 (46) 23.07.93. Бюл. М 27 (76) B.Ã.Ïðîêoïåíêî (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1185576, кл. Н 03 Н 11/46, 1984. (54) УСТРОЙСТВО С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ

СОПРОТИВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в генераторах электрических колебаний, активных фильтрах, усилителях. Цель изобретения—

„„ Ы„„1830184 АЗ расширение диапазона управления отрицательным сопротивлением и повышение температурной стабильности. Устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5, шестой 6 и седьмой 7 транзисторы, резистор 8, первый 9 и второй 10 источники тока. Работа устройства с отрицательным сопротивлением основана на токовом управлении дифференциального каскада в широких пределах и использовании одинаковых транзисторов, 1 ил, 1830184

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве активного элемента в генераторах электрических колебаний, активных фильтрах, усилителях, устройствах импульсной техники

Цель изобретения — расширение диапаэона управления отрицательным сопротивлением и повышение температурной стабильности, Сопоставительный анализ прототипа и заявленного технического решения показывает наличие следующих новых существенных признаков у последнего, второй и четвертый транзисторы образуют дифференциальный каскад, нелинейно управляемый напряжением, снимаемым с включенных встречно-параллельно по переменному току база-эмиттерных р-п-переходов третьего и шестого транзисторов, смещение по постоянному току на которые подается с помощью пятого и седьмого транзисторов в диодном включении.

Положительный эффект достигается благодаря пояснеииому выше новому включению транзисторов, которое обеспечивает формирование нелинейной температурноиеэависимой вольт-амперной характеристики за счет сравнения напряжений на р-и-переходах транзисторов, параметры которых имеют одинаковую температурную зависимость, а также за счет возможности токового управления дифференциальным каскадом на втором и четвертом транзисторах о широких пределах, На фиг, i представлена принципиальиBA электрическая схема устройства; иа фиг.2 — работа устройства; на фиг.3 — вольтамперная характеристика устройства при двух различных значениях тока первого источника тока.

Устройство с отрицательным сопротивлением содержит(см. фиг.1) первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5, шестой 6 и седьмой 7 транзисторы, резистор 8, первый 9 и второй 10 источники тока.

Работу предложенного устройства рассмотрим в пределах следующих допущений: все транзисторы идентичны, токи базы транзисторов пренебрежимо малы по сравнению с их коллекторными токами, транзисторы работают на частотах, много меньших „, граничной частоты коэффициента передачи тра.нзисторов по току а в схеме с обтцей базой, внутренние сопротивления источников напряжения и тока равны соответственно нугпо и бесконечности, Первоначально подаются напряжения на шины питания и токи источников тока такой величины, чтобы вывести все транзисторы в активный режим. При этом токи коллектора транзисторов 5, 7, 3 и 6 равны току loi второго источника тока 10, а токи коллектора транзисторов 2 и 4 равны половине тока loz первого источника тока 9.

Пусть между выходами "а" и "б" предложенного устройства протекает некоторый

"0 ток Is6 (см. фиг.2), Этот ток делится в точке

"а" наток l1, втекающий в эмиттер транзистора 3 и поступающий далее в точку "б", и ток !г, протекающий в цепи транзистора 4, В соответствии с первым законом Кирхгофа:

15 ! аб = I1 + !2.

Согласно второму закону Кирхгофа суммы база-эмиттерных напряжений в

2О замкнутых контурах, образованных базаэмиттерными переходами транзисторов 2, 4, 3, 5, а также транзисторов 2, 4, 6, 7, равны нулю:

U6 г U6>4 U6sa+ U6 6 = 0; (2)

U6s2 — U6s4 + Бб 6 Uász = О.

Выражая база-эмиттерные напряжения

30 транзисторов через их эмиттерные токи с помощью уравнения Эберса-Молла с точностью до значения обратного тока р-и-перехода ls, запишем выражения (2) в следующем виде;

35 !

02 loz

2 — — !з — +!з

pi ln l pi In

S S

40 — p! In +p Iп — =О, !

01 — !i lo1

IS ls (3)

loz lo2 !

2 — +!з р, !и p, ln +

$ 3

45 +; !

01

+ р ln р ln =О.

tS 4

Уравнения (3) преобразуются к следующему виду

1 + 2 !зб!02 ! — 2 >з77!02 — !7Г!и (4)

55 — 1 + Iz/loi.

1+2 Iqlioz

1 — 2 !з !ог

Совместное решение уравнений (4) и (1) позволяет найти зависимость тока !з от тока !аб:

1830184

1ог

1аб 4 1О (5)

Выбирая сопротивление резистора 8 много большим сопротивлений эмиттера транзисторов, получим, что приращение

Л Баб НаПряжЕНИя МЕжду тОЧКаМИ "а" И "б", вызванное протекающим между этими точКаМИ ТОКОМ 1аб, ПратИВОПОЛОжНО ПрИращЕнию напряжения на резисторе, т.е. определяется следующим соотношением;

1ог

4 !о

A U>6 = 113 =

1+ W1 (6)

Так как в выражение (6),.описывающее вольт-амперную характеристику предложенного устройства, не входят температурно-зависимые постоянные, вольт-эмпернэя характеристика устройства имеет повышенную температурную стабильность.

Малосигнальное значение отрицательНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (При 1аб О, Л 0аб О) равно:

1 1ог э =

8 1о1 и может линейно перестраиваться током 1ог первого источника тока 9, Таким образом, предложенное устройство с отрицательным сопротивлением выгодно отличается от прототипа тем, что при прочих равных условиях (потребляемая мощность, элементная база, диапазон рабочих частот), имеет температурно-независимую нелинейную вольт-амперную характеристику и допускает электронную перестройку отрицательного сопротивле5 ния в широких пределах.

Формула изобретения

Устройство с отрицательным сопротивлением, содержащее первый транзистор, коллектор которого соединен с первой ши10 ной питания и первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с коллектором второго транзистора и с базой первого транзистора, эмиттер третьего транзистора соединен с базой четвертого транзистора, 15 эмиттеры первого и третьего транзисторов являются соответственно первым и вторым выходами устройства с отрицательным сопротивлением, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона управ20 ления отрицательным сопротивлением и повышения температурной стабильности, введены пятый, шестой и седьмой транзисторы, первый и второй источники тока, причем коллекторы пятого, шестого и седьмого

25 транзисторов соединены с их базами, эмиттер второго транзистора соединен с первым выводом первого источника тока и эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен с первой шиной питания и

30 первым выводом второго источника тока, второй вывод которого соединен с базой пятого транзистора и базой третьего транзистора, коллектор которого соединен с эмиттером первого транзистора, а змиттер

35 соединен с базой шестого транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной и эмиттером седьмого транзистора, база которого соединена с эмиттером пятого транзистора и с базой второго транзистора, при

40 этом второй вывод первого источника тока соединен с второй шиной питания.

1830184

Составитель 8. Прокопенко

Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова

Редактор M. Кузнецова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2495 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5