Прямое смещение Uо можно компенсировать применением в схеме детектора другого однотипного диода D2, как показано нарис.2,а. Его "подставка" постоянным напряжением, равная Uо, будет определять нулевой порог начала проводимости для рабочего диода D1 и дополнительно будет компенсировать уход его порога срабатывания Uо с изменением температуры окружающей среды. Если на входной шине с диодом имеется некий постоянный рабочий уровень напряжения, что часто встречается в цифровых схемах, то его также можно скомпенсировать другим диодом D2 (рис.2,б). Сопротивление резистора R1 выбирается такой величины, чтобы I2>I1, и диод D2 был всегда открыт. При использовании закрытого входа (рис.2,в) реализуется схема АМ детектора с удвоением выходного напряжения. В некоторых случаях такое включение может оказаться полезным, если предусмотреть, чтобы последующий каскад в общей схеме имел высокое входное сопротивление. Что касается частотного предела работы конкретного полупроводникового диода водно полупериодной схеме, то требуется, чтобы период сигнала входной рабочей частоты был напорядок больше времени релаксации неосновных носителей примененного диода. Для обычных диодов время релаксации составляет 10...100 нс, и рабочая частота такого полупроводникового диода может составлять F=1000 МГц. Диоды Шотки в основном находят применение на сверх высоких частотах (СВЧ), так как для них время релаксации может составлять 100 и менее пикосекунд. Поэтому, к примеру, оптимальная фильтровая схема для однотактного сверх быстродействующего диодного коммутатора сигналов при расчете частот разделения входных и выходных спектров должна учитывать величину времени релаксации диода как определяющую предельную скорость переключения. Балансные диодные структуры Двухтактная, или балансная, диодная структура первоначально была использована в силовых выпрямительных двух полупериодных схемах. Такая схема состоит их пары диодов и трансформатора со средней точкой. Практически она не находит применения вкачестве АМ детектора в радио приемных схемах. В то же время такая структура составляет основу балансных схем, применяемыхв качестве частотно преобразовательных схем (смесителей и модуляторов).
В случае применения так называемых балансных схем числовходных резонансных контуров или фильтров может быть сокращено за счет использования комбинаций линейных суммарно разностных схем. В этом случае в балансной схеме могут применяться сборки из двух или четырех однотипных диодов. Многие фирмы выпускают такие сборки в виде чипов, выполненных в одном технологическом цикле на полупроводниковой пластине, что гарантирует высокую идентичность пар (четверок) диодов. Диод в однотактной схеме В первую очередь, одиночный диод используется в качестве одно полупериодного выпрямителя переменного тока. В силовой сети такая схема практически не находит своего применения всвязи с низкой энергетической эффективностью, в то время как в радиоприемной технике однотактная схема широко применяется в качестве амплитудного (АМ) детектора. Величина потенциального барьера диода Uо имеет разную величину для диодов различных технологических типов. Для кремниевых диодов по так называемой технологии Шотки Uо=0,25 В, для германиевых диодов Uо=0,4 В и для распространенных, и соответственно дешевых, кремниевых диодов Uо=0,6 В. Существует специальный тип так называемых обращенных диодов, редко применяемых в радиолюбительской практике, для которых Uо=0. Наличие точки смещения нуля приводит к тому, что диод не начнет проводить, пока амплитуда входного сигнала не превысит этот порог. Это означает, например, что детекторный приемник без усилителя высокой частоты будет "глухим", пока сигнал навыходе резонансного контура после антенны не превысит Uо. Следует также знать что, если на практике схема детектора начинается с емкости (закрытый вход), то сигнал на выходе появляется только тогда, когда амплитуда входного напряжения превысит двойное значение Uо из за того, что на емкости образуется дополнительное смещение, почти равное выпрямленному пиковому входному напряжению.
Эту точку используют в качестве рабочей в некоторых типах полупроводниковых диодов стабилитронах. Из первого положения следует, что в рабочей схеме диод входит одновременно в цепи входного сигнала, выходного сигнала, выпрямленного постоянного тока и в цепи тока смещения (если используется смещение). Если хоть одна их этих цепей не будет замкнута, то диод не будет функционировать, т.е. не будет исполнять свою роль детектора выпрямителя или преобразователя частоты. В частности, если диод включен в рабочую схему смесителя, равно как и модулятора, то входных сигналов разных частот будет уже два, выходных полезных тоже два (на суммарной и разностной частоте) и плюс выпрямленный постоянный ток. Это означает, что на входах и выходах двух полюсов диода в явном или неявном виде должны быть использованы частотно разделяющие цепи типа резонансных контуров или фильтров нижних и верхних частот и, кроме того, обязательно замкнутые цепи по постоянному току.
вольтамперная характеристика полупроводникового диода в обратном (непроводящем) направлении также имеет так называемую точку потенциала "пробоя" Uп, начиная скоторого диод становится проводящим.
вольтамперная характеристика полупроводникового диода в прямом (проводящем) направлении не начинается с нуля, как в электровакуумном диоде, а смещена на величину напряжения потенциального барьера Uо полупроводникового перехода диода (рис.1);
полупроводниковый диод в электрической цепи является двухполюсником;
Диод как элемент электрической цепи Будем считать, что физика работы полупроводникового диода в общих чертах либо известна читателю, либо он, при желании, может с ней познакомиться с помощью имеющихся учебников имногочисленных специальных пособий. Для схемотехники диодов основными определяющими моментами являются три следующих положения:
Введение Диод - базовый прибор радиотехнической и электронной схемотехники. Полупроводниковый твердотельный диод, который вначале, сразу после его изобретения, назывался "кристаллическим", в настоящее время является одним из самых массовых твердотельных приборов микроэлектроники. Сотни фирм во всем мире выпускают тысячи типов диодов в количестве миллионов экземпляров: от силовых выпрямительных до сверхвысокочастотных детекторных и преобразовательных (смесительных, модуляционных и умножительных), как в виде корпусных приборов, так и в виде чипов и специальных сборок. Каждый радиолюбитель применяет полупроводниковые диоды, практически не вникая в особенности физических принципов их работы. Достаточно, чтобы при их использовании не выходить за пределы технических требований (ТУ) изготовителя прибора. В то же время, многие особенности оптимальной диодной схемотехники, рекомендованные фирмами изготовителями, остаются вне внимания радиолюбителей. Цель статьи систематизация диодной схемотехники, оптимизирующая их применение для таких задач, как детектирование и преобразование частоты. В [1] была опубликована статья о применении биполярных транзисторов для модуляторов и смесителей. Не уступают транзисторным схемам по рабочим параметрам (кроме коэффициента передачи) специальные диодные технологические сборки, рекомендованные справочниками многих фирм для балансных модуляторов и смесителей, а по такому параметру, как балансность, могут их превышать. Это говорит о том, что диодная схемотехника для многих задач себя далеко еще неисчерпала. Материалы статьи призваны подтвердить этот тезис.
Oбобщены практические схемы амплитудных детекторов и преобразователей частоты (смесителей и модуляторов) на полупроводниковых диодах. Материал статьи систематизирован на основе фирменных материалов производителей диодов, атиповые схемы проверены автором в его практике радиоинженера.
» 11-02-2007Диодная схемотехникаС. В. Артюшенко
» » » » » » » » » » »
Ветроэнергетика
Солнечная энергетика
Инструменты и технологии
Измерительные приборы
Силовая электроника
Микроконтроллеры
Электронные компоненты
Главная страница
Диодная схемотехника Теория
Комментариев нет:
Отправить комментарий