Отрицательное сопротивление

В установившемся режиме при некоторой частоте вращения динамический момент равен нулю. Работа агрегата при этой частоте вращения устойчива, если ее понижению соответствует положительное приращение динамического момента, а повышению — отрицательное приращение динамического момента. Под действием динамического момента частота вращения агрегата будет в первом случае повышаться, а во втором — понижаться до тех пор, пока не достигнет значения, при котором момент двигателя станет равным моменту сопротивления.

За счет действия t/Bxl транзистор VTt приоткрывается и ток его эмиттера получает положительное приращение А/э1, а за счет действия [/Вх2 транзистор VT2 призакрывается и ток его эмиттера получает отрицательное приращение — А/э2. В результате приращение тока в цепк резистора R3 будет Л/Яэ = = А/э1 — Д/э2. Если общие плечи ДУ идеально симметричны, то Д/Яэ=0 и, следовательно, ООС для дифференциального сигнала отсутствует. Это обстоятельство позволяет получать от каждого каскада ОЭ в рассматриваемом усилителе, а следовательно, и от всего ДУ большое усиление. Так как для дифференциального входного сигнала в любой момент времени напряжения на коллекторах транзисторов VT1 и VT2 будут находиться в противофазе, то на нагрузке происходит выделение удвоенного выходного сигнала. Итак, резистор R3 образует ООС только для синфазного сигнала.

прямого: Ua, /п и обратного; J7n6; /об включения. На участке А В вольт-амперной характеристики дифференциальное сопротивление г является отрицательным: положительному приращению напряжения Л/7 соответствует отрицательное приращение тока А/ — ив результате сопротивление оказывается отрицательным: г ~ • — А Ш А/. Отрицательное сопротивление является дифференциальным и возможно только для сравнительно небольших приращений тока и напряжения. При этом полное сопротивление R0 -- f/o/ /о в любом режиме работы положительно, что свидетельствует о потерях в процессе преобразования энергии. Схема усилителя напряжения (иллюстрирующая принципиальную возможность использования отрицательного сопротивления для усиления напряжения сигнала) приведена на 10, б. В схеме для упрощения опущена цепь питания, устанавливающая режим работы туннельного диода таким образом, чтобы через него протекал постоянный ток /о и падало напряжение Ue (см. 10, а), и таким образом туннельный диод работал бы в режиме отрицательного дифференциального сопротивления г. Если входной сигнал ?/вх достаточно мал, то в цепи протекает некоторый ток / •-

Д соз<р2э — отрицательное приращение (поправка) величины cos q>23, соответствующее погрешности б.

Рассмотрим работу этой схемы МБ. До момента подключения источника питания к MB ±Е„ конденсатор С разряжен. В момент t = t\ подключается ±Еп и на выходе ОУ появляется либо положительное, либо отрицательное приращение напряжения At/вых- Для определенности примем А?/ВЫХ положительным приращением. Через положительную ОС R2R3 часть выходного

тельном направлении от точки А к точке В происходит увеличение угла а от а.А до ав > ад. При перемещении от точки В к точке А происходит уменьшение угла а от ав до а.А. Причем каждому элементу 12 на участке поверхности АВ, на котором происходит положительное приращение угла Ла12, соответствует элемент Г2' на участке поверхности В А, на котором происходит отрицательное приращение угла Aa(2 = — AaJ2. Поэтому при обходе поверхности 5 полная сумма приращений углов

Работа синхронной машины устойчива, если положительному (отрицательному) приращению Д9 соответствует положительное (отрицательное) приращение Рэм, т. е.

Действительно, если в результате указанных неизбежных колебаний режима работы ротор генератора получит некоторое ускорение и угол 6 возрастет на некоторую малую величину А 9, то в точке 1 этому изменению угла соответствует положительное приращение мощности генератора АР, а турбина сохранит при этом свою мощность. Генератор будет отдавать в сеть большую мощность, чем получает от турбины, поэтому ротор будет затормаживаться, угол Э уменьшится, и генератор снова вернется к режиму работы, соответствующему точке /. Наоборот, в точке 2 положительному приращению Л 6 соответствует отрицательное приращение мощности — АР, угол 6 будет возрастать еще больше, и генератор выпадет из синхронизма.

Действительно, если в результате указанных неизбежных коле-; баний режима работы ротор генератора получит некоторое ускорение и угол 9 возрастет на некоторую малую величину А 9, то в точке / этому изменению угла соответствует положительное приращение мощности генератора ДР, а турбина сохранит при этом свою мощность. Генератор будет отдавать в сеть большую мощность, чем получает от турбины, поэтому ротор будет затормаживаться, угол 0 уменьшится, и генератор снова вернется к режиму работы, соответствующему точке /. Наоборот, в точке 2 положительному приращению АО соответствует отрицательное приращение мощности — АР, угол 9 будет возрастать еще больше, и генератор выпадет из синхронизма.

Падающий участок ВАХ представляет собой такой ее участок, на котором положительному приращению тока через HP соответствует отрицательное приращение напряжения на нем.

Характерной чертой УПТ является также дрейф нуля — самопроизвольное изменение выходного сигнала при Д[/вх=0. Причинами возникновения дрейфа могут быть нестабильность источников питания усилителей и в особенности изменение параметров полупроводниковых приборов и других элементов схемы в результате изменения температуры или старения элементов. Например, в схеме 2.9, а при увеличении ЭДС источника питания Ещ это изменение ДЕ через делитель RiR2 будет передано на базу транзистора, вызовет увеличение базового тока и снижение потенциала коллектора. Поскольку в схеме с ОЭ /CiOl, это изменение AL/к может быть значительно больше, чем Д?. На нагрузке появится отрицательное приращение выходного напряжения — сигнал дрейфа.

Возникновение генерации при положительной обратной связи может быть также объяснено тем, что обратная связь вносит в анодную цепь отрицательное сопротивление. В этом легко убедиться, если в выражение коэффициента усилителя с обратной связью

Отрицательное сопротивление 172 Отсечка 90, 149, 165 Параллельное соединение 17, 20 Параметрические колебания 177, 199

Можно показать, что в рассмотренных автогенераторах положительная обратная связь превращает транзистор в прибор с отрицательным сопротивлением, который компенсирует положительное сопротивление контура RSK, обусловленное потерями энергии. Как известно, отрицательное сопротивление возникает тогда, когда увеличение напряжения на элементе вызывает уменьшение тока в нем. Возникновение в колебательном контуре незатухающих колебаний возможно также в том случае, если вместо положительной обратной связи параллельно контуру включить прибор, обладающий отрицательным сопротивлением ( 7.13, а); при этом должно соблюдаться условие \КЛ\^КЭК, где R^ — отрицательное динамическое сопротивление прибора, подключаемого к колебательному контуру.

К приборам, имеющим отрицательное сопротивление, относят туннельные и обращенные диоды; терморезисторы, тиристоры, стабилитроны и другие приборы, у которых вольт-амперная характеристика имеет падающий участок ( 7.13, б). Рабочую точку А обычно выбирают посередине падающего участка.

Для достижения такой добротности в контур необходимо ввести отрицательное сопротивление, определяемое из соотношения [1,§ 9.12]

3 вольт-амперной характеристики имеет одну особенность: с увеличением прямого напряжения ток уменьшается, т. е. на этом участке диод имеет отрицательное сопротивление. При напряжении на диоде, равном f/mln, туннельный эффект исчезает. Крутизна падающего участка вольт-амперной характеристики определяется соотношением /max/^mtn> которое представляет собой один из важнейших параметров туннельного диода (табл. 5.7).

ратора колебаний на туннельном диоде состоит из резонансного LC1 контура и включенного последовательно с этим контуром туннельного диода Д. Схема получает питание от источника постоянного напряжения Е, зашунтированного емкостью С2. При отсутствии диода Д в контуре LC1 возникают затухающие высокочастотные колебания. Затухание колебаний происходит из-за наличия в колебательном контуре потерь, обусловленных падением напряжения на активном сопротивлении этого контура. При включении последовательно с контуром туннельного диода Д, имеющего отрицательное сопротивление ( — ^щф). происходит компенсация потерь в контуре и возникают незатухающие колебания.

падать при одновременном увеличении тока (появляется отрицательное сопротивление). Этому процессу соответствует участок // вольт-амперной характеристики. '

ВАХ же самого туннельного диода иногда называют N-образной характеристикой (см. 2.10) (она похожа на латинскую букву N). Участок этой ВАХ, где с ростом напряжения происходит уменьшение тока, характеризует отрицательное дифференциальное сопротивление. Отметим, что отрицательное сопротивление может представляться не только N-образной ВАХ, но и S-образной. Среди полу-

осуществления генерации СВЧ-колебаний. Они относятся к классу двухполюсников, обладающих участком отрицательного сопротивления на ВАХ. Однако в отличие от таких диодов, как, например, туннельный, отрицательное сопротивление у генераторных диодов проявляется только на достаточно высоких частотах и не проявляется в статическом режиме.

Действие почти всех полупроводниковых приборов основано на использовании свойств р-п-перехода, представляющего собой границу полупроводников р- и n-типа электропроводности в монокристалле. В полупроводниковых приборах используют выпрямительные свойства р-л-пере-хода (выпрямительные диоды низко-и высокочастотные, а также силовые диоды), его управляемую напряжением емкость (варикапы, параметрические диоды), явление пробоя (стабилитроны), отрицательное сопротивление р-л-переходов с высокой концентрацией примеси (туннельные диоды).