Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Розрахунок перехідних процесів в комутаційній ланці на тунельному діоді.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Група:
ЕЛ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Звіт
Про виконання лабораторної роботи
Тема: Розрахунок перехідних процесів в комутаційній ланці на тунельному діоді
Виконав:
Студент групи Ел-3
Львів 2008
1. Мета роботи:
Метою роботи є ознайомлення студентів із методикою розрахунку перехідних процесів в ланці із нелінійним опором і застосуванням ЕОМ для розв’язання нелінійного рівняння 1-го порядку.
2. Теоретичні відомості
2.1. Модель тунельного діода
Тунельні діоди, на відміну від звичайних, виготовляються із сильнолегованого напівпровідника (германій чи арсенід галію). При сильному легуванні спостерігається тунелювання носіїв через p-n–перехід при малих напругах U (при вузькому переході). Із ростом U p-n–перехід розширюється і тунелювання носіїв зменшується. Однак при цьому починає зростати струм через p-n–перехід за рахунок інжекції неосновних носіїв.
Вольт-амперна характеристика (ВАХ) тунельного діода (мал.1) може бути зображена як залежність тунельної та дифузійної складових струму від напруги U. Цьому добре відповідає апроксимація:
EMBED Equation.2 , (1)
де перший член описує тунельну, а другий — дифузійну складову струму. При цьому величини , , A, D легко визначаються через параметри ВАХ і параметри ідеального діода:
EMBED Equation.2 ; EMBED Equation.2 ;
EMBED Equation.2 ; EMBED Equation.2 .
Перевагою такої апроксимації є її неперервність у всьому діапазоні зміни U. Існує також низка інших апроксимацій.
Інерційність тунельного діода враховується його зворотньою ємністю C0. У сучасних діодах нелінійна бар’єрна ємність p-n–переходу Cn становить меншу частину ємності C0, зумовленої в основному елементами конструкції. Це дозволяє вважати C0 = const. Узагальненим параметром, що описує інерційність тунельного діода є відношення пікового струму In до ємності C0 (чим більше In/C0, тим швидше перемикається діод). У деяких випадках необхідно враховувати індуктивність з’єднувальних проводів (мал. 1,б). В арсенід-галієвих тунельних діодах типові параметри такі: U1 = 0.1 B, In = 1 ... 100 мA, I0 10-8 A, C0 = 5 ... 100 пФ.
2.2. Основні вимоги до моделей активних приладів при розрахунках на ЕОМ Моделі, що використовуються при розрахунках на ЕОМ повинні відповідати переліку вимог: бути достатньо простими і точними, містити невелике число доступних для вимірювання чи розрахунку вихідних параметрів, описуватися рівняннями, які містять функції, що легко програмуються та ін.
При розрахунках на ЕОМ намагаються автоматизувати процес складання системи рівнянь, що описують роботу електронних приладів. Часто розрахунок і моделювання радіоелектронних пристроїв зводиться до розрахунку їх параметрів за відомими складними аналітичним формулами.
2.3. Особливості автоматизації нелінійного моделювання. Нелінійне моделювання внаслідок залежності властивостей фізичного об’єкта від впливів набагато складніше за лінійне. Великі труднощі, пов’язані із проблемою адекватності фізичного об’єкта його математичній моделі, виникають ще на етапі створення моделі, повторюючись при зміні умов роботи. Аналітичне визначення за створеною моделлю властивостей нелінійних елементів при заданих впливах є можливим тільки у виняткових випадках і основними є числові методи. При цьому суттєвого значення набувають перевірка розв’язку на відповідність фізичного змісту, оскільки методична похибка може призвести не тільки до численних помилок (як в лінійному моделюванні), але і до принципово неправильних результатів, що не відповідають фізичному стану об’єкта.
EMBED Word.Picture.6
Мал. 1. ВАХ та електрична модель тунельного діода
3. Розрахунок перехідних процесів в комутаційній ланці на тунельному діоді
Розрахунок комутаційної ланки на тунельному діоді (мал. 2) є добрим практичним прикладом розв’язування нелінійного диференційного рівняння першого порядку за допомогою ЕОМ. Схеми, наведені в мал. 2 широко застосовуються у вузлах синхронізації сучасних електронних осцилографів.
а) б)
Мал. 2 Комутаційні ланки на тунельному діоді, керовані імпульсами струму (а) та напруги (б)
Застосувавши модель і апроксимацію N-подібної ВАХ тунельного діода, наведені вище, для розрахунку ланки на мал. 2,а отримаємо диференційне рівняння
EMBED Equation.2 . (2)
Для простого методу Ейлера
EMBED Equation.2 (3)
Комутаційна ланка на мал. 2,б зазвичай використовують як швидкодійний тригер із двома стійкими станами рівноваги. З одного стану в інший тригер переходить при короткочасному збільшенні чи зменшенні E(t). Можливе також перемикання двополярними імпульсами струму Iвх(t) — вони збільшують напругу на величину RIвх(t). Нелінійне диференційне рівняння, що описує роботу такої ланки має вигляд:
EMBED Equation.2 . (4)
Отже, за методом Ейлера
EMBED Equation.2 .(5)
Із розрахованої залежності U(t) легко оцінити розрахунковий час тригера і параметри його стаціонарних станів.
Висновок: Ознайомився методикою розрахунку перехідних процесів в ланці із нелінійним опором і застосуванням ЕОМ для розв’язання нелінійного рівняння 1-го порядку і змоделював це задопомогою компютерної прогами.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора