способ перестройки резонансной частоты эквивалента колебательного контура на элементе с вольт-амперной характеристикой s-типа и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ перестройки резонансной частоты эквивалента колебательного контура на элементе с вольт-амперной характеристикой (BAX) S-типа, включающий подачу на элемент с BAX S-типа тока смещения, возбуждение в элементе, включенном последовательно с нагрузочным резистором R₀ и параллельно конденсатору нагрузки C_н, электрических колебаний с резонансной частотой f_p, измерение напряжений и токов включения и выключения элемента с BAX S-типа резонансной частоты эквивалента колебательного контура и определение отрицательного дифференциального сопротивления отличающийся тем, что дополнительно изменяют управляющий сигнал по закону

U_у = U^н_у U_у,

где U^y_у - начальное значение управляющего напряжения;

U_у - приращение управляющего напряжения,

измеряют напряжение включения и определяют приращение напряжения включения U_вкл при данном значении управляющего напряжения U_у

U_вкл = U_вкл - U^н_вкл,

где U^y_вкл - исходное значение напряжения включения,

затем изменяют питающее напряжение E_п в соответствии с зависимостью

E_п = E_п0 U_вкл,

где E_п0 исходное значение питающего напряжения,

определяют отрицательное дифференциальное сопротивление при данном значении управляющего напряжения U_у



где U^y_выкл,I^y_вкл,I^y_выкл - напряжение выключения и токи включения-выключения элемента с BAX S-типа,

а также определяют приращение отрицательного дифференциального сопротивления



где начальное значение отрицательного дифференциального сопротивления при начальном значении управляющего напряжения,

после этого изменяют сопротивление токозадающего резистора на величину R_o в соответствии с зависимостью



где R^н_о - начальное значение сопротивления токозадающего резистора при начальном значении управляющего напряжения U^y_у.

2. Эквивалент колебательного контура на элементе с вольт-амперной характеристикой S-типа с перестраиваемой резонансной частотой, содержащий источник питания, нагрузочный резистор, конденсатор, элемент с вольт-амперной характеристикой S-типа, состоящий из первого транзистора p n p-типа, трех резисторов, первого транзистора n p n-типа, коллектор первого транзистора n p n-типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, подключен через резистор к выходной клемме устройства и базе первого транзистора p n - p-типа, эмиттер которого соединен с выходной клеммой устройства, а коллектор соответственно через резисторы соединен с общей шиной и базой первого транзистора n p n-типа, отличающийся тем, что оно снабжено четырьмя транзисторами n p n-типа и тринадцатью резисторами, причем коллектор второго транзистора n p n-типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, через резистор подключен к резистивному делителю, состоящему из соединенных последовательно двух резисторов, причем первый резистор делителя подключен к выходной клемме, а второй к базе первого транзистора n p n-типа, коллектор третьего транзистора n p n-типа через миллиамперметр соединен с положительным полюсом источника питания, эмиттер подключен к нагрузочному резистору, между коллектором и базой третьего транзистора n p n-типа включен резистор, а база через резистор соединена с коллектором четвертого транзистора n p n-типа, база второго транзистора n p n-типа через резистор соединена с коллектором пятого транзистора n p n-типа, кроме того, коллекторы четвертого и пятого транзисторов n p n-типа соединены через резисторы с положительным полюсом источника питания, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов n p n-типа объединены и через резистор соединены с общей шиной, база пятого транзистора n p n-типа соединена с вторым резистивным делителем, включенным между общей шиной и положительным полюсом источника питания, база четвертого транзистора n p n-типа соединена с третьим резистивным делителем, включенным между положительным полюсом источника питания и управляющим входом, между выходной клеммой и общей шиной подключена цепь, состоящая из последовательно включенного второго транзистора и панорамного измерителя, а между выходной клеммой и общей шиной включен вольтметр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться при создании твердотельных высокодобротных колебательных контуров для интегральных схем (ИС).

Колебательные контуры с перестройкой резонансной частоты в широком диапазоне используются при построении различных устройств частотной селекции, включая панорамные приемники, анализаторы спектра, измерители частотных характеристик, радиолокационные станции, генераторные датчики, фильтры со следящей настройкой и т.д. При этом используются перестраиваемые LC-контуры, работающие (в отличие от аналогичных устройств) на высоких частотах (Л.И. Биберман. Широкодиапазонные генераторы на мегатронах. М. Радио и связь, 1982, с. 3). Для исключения из радиоэлектронных устройств (и в частности, из колебательных контуров) катушек индуктивности из-за больших потерь в них, габаритов, веса, крайне осложняющих миниатюризацию, осуществляют разработку активных методов схемотехнического проектирования аналогов индуктивности (Л. Н. Степанова. Полупроводниковые аналоги индуктивности и радиоэлектронные устройства на их основе. Зарубежная радиоэлектроника, 1991, N 5, с. 79 - 91).

В приборах и устройствах с ВАХ S-типа имеется положительная обратная связь (ПОС) по току и индуктивный характер реактивности, определяющий их инерционность на участке отрицательного дифференциального сопротивления (С. А. Гаряинов, И.Д.Абезгауз. Полупроводниковые приборы с отрицательным сопротивлением. М. Энергия, 1970, с. 100). Практическое использование в качестве колебательных контуров приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением, выпускаемых серийно (динисторов, тиристоров, лавинных транзисторов и т.д.), не привело к желаемым результатам из-за их низкой добротности, неустойчивости, низкой температурной стабильности, высокого уровня шумов, малого диапазона рабочих частот (Г. И. Гаврилюк, Б.М.Ковальчук, А.К.Прушинский. Анализ свойств полупроводниковых аналогов индуктивности. - Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. Вып. 4(139), 1980, с. 3 10).

Известен способ электронной перестройки резонансной частоты полупроводникового эквивалента колебательного контура на элементе с вольт-амперной характеристикой S-типа, включающий подачу на элемент тока смещения, возбуждение в элементе с ВАХ S-типа, включенном в колебательную систему электрических колебаний с частотой резонанса f_p, изменение отрицательного дифференциального сопротивления за счет шунтирования элемента с ВАХ S-типа дополнительным переменным резистором.

При этом происходит перемещение рабочей точки по ВАХ S-типа и изменение частоты резонанса (где начальное значение резонансной частоты; f_p приращение резонансной частоты) (Л.И.Биберман. Широкодиапазонные генераторы на мегатронах. М. Радио и связь, 1982, с. 10 23).

Недостатком данного способа является незначительный диапазон регулировки резонансной частоты f_p (при сохранении заданной добротности Q и запасов устойчивости). Объясняется это тем, что при таком способе электронной перестройки, при котором осуществляется дополнительное шунтирование, изменение отрицательного дифференциального сопротивления возможно лишь в небольших пределах. Кроме того, при этом резко снижается добротность. Необходимо также учитывать, что изменение только отрицательного дифференциального сопротивления вызывает перемещение рабочей точки по ВАХ S-типа. Это приводит не только к возникновению нелинейных искажений, но и к потере устойчивости.

Известен полупроводниковый эквивалент колебательного контура, состоящий из четырех транзисторов p-n-p-типа, восьми резисторов, четырех конденсаторов. База первого транзистора подключена к резистивному делителю, включенному между отрицательным полюсом источника питания и общей шиной, коллектор с эмиттером второго транзистора и двумя конденсаторами. Первый конденсатор соединяет коллектор первого транзистора с общей шиной, а второй с вторым резистивным делителем, включенным между отрицательным полюсом источника питания и общей шиной. База второго транзистора соединена с эмиттером третьего транзистора, база которого через резисторы соединена с общей шиной и коллектором второго и третьего транзисторов и отрицательным полюсом источника питания. Между отрицательным полюсом источника питания и общей шиной включен конденсатор. База четвертого транзистора p-n-p-типа соединена с вторым резистивным делителем, а коллектор и эмиттер через резисторы соединены, соответственно, с отрицательным полюсом источника питания и общей шиной (Г.И.Гаврилюк, Б.М. Ковальчук, А. К. Прушинский. Анализ свойств полупроводниковых аналогов индуктивности. Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. Вып. 4(139), 1980, с. 6 7).

Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности за счет ограниченности диапазона регулирования резонансной частоты f_p и низкая добротность колебательного контура.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ электронной перестройки резонансной частоты полупроводникового эквивалента колебательного контура на элементе с ВАХ S-типа, построенном на эквиваленте p-n-p-n-структуры (С.И.Липко, О.Н.Негоденко, А.Н.Серьезнов, Л.Н. Степанова. Интегральные полупроводниковые аналоги индуктивности. - Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника, 1990, N 5(139), c. 8 13). Этот способ включает подачу на элемент с ВАХ S-типа тока смещения, возбуждение в элементе с ВАХ S-типа, включенном в колебательную систему, электрических колебаний с частотой резонанса f_p, измерение резонансной частоты, подачу управляющего сигнала на управляющий вход элемента с ВАХ S-типа, измерение напряжений U_вкл, U_выкл и токов I_вкл, I_выкл включения и выключения и отрицательного дифференциального сопротивления вариацию управляющим сигналом отрицательного дифференциального сопротивления элемента с ВАХ S-типа. При этом также происходит перемещение рабочей точки по ВАХ S-типа.

Недостатком данного способа является ограниченный диапазон регулирования резонансной частоты при сохранении заданной добротности. Изменение управляющего сигнала приводит к вариации отрицательного дифференциального сопротивления элемента с ВАХ S-типа, на котором выполнен колебательный контур:



где U_вкл, U_выкл, I_вкл, I_выкл напряжения и токи включения и выключения.

В данном способе осуществляется вариация отрицательного дифференциального сопротивления за счет изменения соотношения глубины положительной обратной связи по току и отрицательной обратной связи по напряжению в самом эквиваленте p-n-p-n-структуры, в результате чего повышается добротность Q эквивалента колебательного контура. Однако при таком способе управления резонансной частоты f_p сопротивление R₀ токозадающего резистора остается постоянным, в результате чего возможна потеря устойчивости из-за нарушения неравенства:



При этом устройство может перейти из одного режима работы в другой (С.А. Гаряинов, И.Д.Абезгауз. Полупроводниковые приборы с отрицательным сопротивлением. М. Энергия, 1970, с. 250 251). При работе эквивалентов колебательных контуров в области высоких частот (десятки МГц) обеспечивать широкий диапазон регулирования резонансных частот (при сохранении заданной добротности) еще более сложно из-за влияния паразитных параметров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является полупроводниковый эквивалент колебательного контура на элементе с ВАХ S-типа с изменяемой резонансной частотой (патент Японии N 56-35321, кл. H03B 7/06, приоритет от 07.05.73), содержащий источник питания, элемент с ВАХ S-типа, состоящий из транзистора p-n-p-типа, транзистора n-p-n-типа и четырех резисторов. Коллектор и база транзистора n-p-n-типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, подключены соответственно через первый и второй резисторы к выходной клемме и к коллектору транзистора p-n-p-типа, эмиттер которого соединен с выходной клеммой, а коллектор с общей шиной, а база транзистора p-n-p-типа через резистор соединена с коллектором транзистора n-p-n-типа, а между эмиттерами транзисторов p-n-p и n-p-n-типа включен конденсатор.

В данном устройстве за счет вариации управляющим сигналом сопротивлений резисторов самого элемента с ВАХ S-типа в некоторых пределах осуществляется изменение отрицательного дифференциального сопротивления а следовательно, и резонансной частоты f_p эквивалента колебательного контура. Однако в этом устройстве сопротивление резистора R₀, задающего положение рабочей точки, не варьируется. Поэтому перенастройка резонансной частоты f_p без изменения добротности возможна лишь в очень узком частотном диапазоне. Следствием этого являются ограниченные функциональные возможности данного устройства.

При разработке заявляемого способа перестройки резонансной частоты эквивалента колебательного контура на элементе с вольт-амперной характеристикой S-типа и устройства для его осуществления была поставлена задача расширения диапазона перестройки резонансной частоты эквивалента колебательного контура при сохранении заданной добротности.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе перестройки резонансной частоты эквивалента колебательного контура на элементе с вольт-амперной характеристикой (ВАХ) S-типа, включающем подачу на элемент тока смещения, возбуждение в элементе с ВАХ S-типа, включенном в колебательную систему, электрических колебаний с частотой резонанса f_p, измерение напряжений U^н_вкл,U^н_выкл и токов I^y_вкл,I^y_выкл включения и выключения, резонансной частоты f_p и определение отрицательного дифференциального сопротивления дополнительно изменяют управляющий сигнал по закону



где U^y_у начальное значение управляющего напряжения; U_у приращение управляющего напряжения, и измеряют напряжение включения при данном значении управляющего напряжения и определяют приращение напряжения включения U_вкл при данном значении управляющего напряжения



где U^y_вкл исходное значение напряжения включения элемента с ВАХ S-типа.

Затем изменяют питающее напряжение в соответствии с зависимостью:

E_п= E_поU_вкл (5)

где E_по исходное значение питающего напряжения.

После этого определяют отрицательное дифференциальное сопротивление при данном значении управляющего напряжения



а также определяют приращение отрицательного дифференциального сопротивления



где начальное значение отрицательного дифференциального сопротивления при начальном значении управляющего напряжения.

После этого изменяют сопротивление токозадающего резистора на величину R_o в соответствии с зависимостью:



где R^н_о начальное значение сопротивления токозадающего резистора при начальном значении управляющего напряжения U^y_у

Поставленная задача решается также за счет того, что эквивалент колебательного контура на элементе с вольт-амперной характеристикой S-типа с перестраиваемой резонансной частотой, содержащей источник питания, нагрузочный резистор, конденсатор, элемент с вольт-амперной характеристикой S-типа, состоящий из первого транзистора p-n-p-типа, трех резисторов, первого транзистора n-p-n-типа, коллектор первого резистора n-p-n-типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, подключен через резистор к выходной клемме устройства и базе первого транзистора p-n-p-типа, эмиттер которого соединен с выходной клеммой устройства, а коллектор соответственно через резисторы соединен с общей шиной и базой первого транзистора n-p-n-типа. Кроме того, согласно изобретению, устройство снабжено четырьмя транзисторами n-p-n-типа и тринадцатью резисторами. Причем коллектор второго транзистора n-p-n-типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, через резистор подключен к резистивному делителю, состоящему из соединенных последовательно двух резисторов. Причем первый резистор делителя подключен к выходной клеме, а второй к базе первого транзистора n-p-n-типа. Коллектор третьего транзистора n-p-n-типа через миллиамперметр соединен с положительным полюсом источника питания. Эмиттер подключен к нагрузочному резистору. Между коллектором и базой третьего транзистора n-p-n-типа включен резистор. База через резистор соединена с коллектором четвертого транзистора n-p-n-типа. База второго резистора n-p-n-типа через резистор соединена с коллектором пятого транзистора n-p-n-типа. Кроме того, коллекторы четвертого и пятого транзисторов n-p-n-типа соединены через резисторы с положительным полюсом источника питания. Эмиттеры четвертого и пятого транзисторов n-p-n-типа объединены и через резистор соединены с общей шиной. База пятого транзистора n-p-n-типа соединена с вторым резистивным делителем, включенным между общей шиной и положительным плюсом источника питания. База четвертого транзистора n-p-n-типа соединена с третьим резистивным делителем, включенным между положительным полюсом источника питания и управляющим входом. Между выходной клеммой и общей шиной подключена цепь, состоящая из последовательно включенного второго конденсатора и панорамного измерителя. Между выходной клеммой и общей шиной включен вольтметр.

На фиг. 1 в общем виде показана функциональная схема эквивалента колебательного контура, выполненного на элементе с ВАХ S-типа, а на фиг. 2 приведена его схема замещения. На фиг. 3 показаны ВАХ, поясняющие предлагаемый способ перестройки резонансной части эквивалента колебательного контура на элементе с ВАХ S-типа без изменения добротности. На фиг. 4 приведена схема устройства, реализующего заявляемый способ. На фиг. 5 поясняется, как определяются напряжения U_вкл, U_выкл и токи I_вкл, I_выкл включения и выключения элемента с ВАХ S-типа.

Устройство, реализующее способ перестройки резонансной частоты эквивалента колебательного контура, (фиг. 4) содержит:

1 положительный полюс источника питания;

2 переменный резистор;

3, 31 конденсаторы;

4 вольтметр;

5 миллиамперметр;

6 транзистор p-n-p-типа;

7, 8, 9, 14, 15, 16, 17, 19, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 постоянные резисторы;

10, 13, 18, 21, 22 транзисторы n-p-n-типа;

11 общая шина;

12 выходная клемма;

30 управляющий вход;

32 панорамный измеритель.

Эквивалент колебательного контура на элементе с вольт-амперной характеристикой S-типа с перестраиваемой резонансной частотой (фиг. 4) содержит источник питания 1, нагрузочный резистор 2, конденсатор 3, вольтметр 4, миллиамперметр 5, элемент с вольт-амперной характеристикой S-типа, состоящий из первого транзистора 6 p-n-p-типа, трех резисторов 7, 8, 9, первого транзистора 10 n-p-n-типа, эмиттер которого соединен с общей шиной 11. Коллектор транзистора 10 подключен через резистор 7 к выходной клемме устройства 12 и базе первого транзистора 6 p-n-p-типа. Эмиттер транзистора 6 соединен с выходной клеммой устройства 12, а коллектор через резисторы 9, 8 соединен, соответственно, с общей шиной 11 и базой первого транзистора 10 n-p-n-типа. Между выходной клеммой 12 и общей шиной 11 включен конденсатор 3. Кроме того, устройство снабжено четырьмя транзисторами n-p-n-типа 13, 18, 21, 22 и тринадцатью резисторами 14, 15, 16, 17, 19, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29. Причем коллектор второго транзистора n-p-n-типа 13, эмиттер которого соединен с общей шиной 11, через резистор 14 подключен к резистивному делителю, состоящему из соединенных последовательно двух резисторов 15, 16. Причем резистор 15 делителя подключен к выходной клемме 12, а резистор 16 к базе первого транзистора 10 n-p-n-типа. Коллектор третьего транзистора 18 n-p-n-типа через миллиамперметр 5 соединен с положительным полюсом источника питания 1. Эмиттер подключен к нагрузочному резистору 2. Между коллектором и базой третьего транзистора 18 n-p-n-типа включен резистор 19. База этого транзистора через резистор 20 соединена с коллектором четвертого транзистора n-p-n-типа 22. База второго транзистора 13 n-p-n-типа через резистор 17 соединена с коллектором пятого транзистора 21 n-p-n-типа. Кроме того, коллекторы четвертого 22 и пятого 21 транзисторов n-p-n-типа соединены через резисторы 24 и 23 с положительным полюсом источника питания 1. Эмиттеры четвертого 22 и пятого 21 транзисторов n-p-n-типа объединены и через резистор 25 соединены с общей шиной 11. База пятого транзистора 21 n-p-n-типа соединена с вторым резистивным делителем 26, 27, включенным между общей шиной 11 и положительным полюсом источника питания 1. База четвертого транзистора n-p-n-типа 22 соединена с третьим резистивным делителем 28, 29, включенным между положительным полюсом источника питания 1 и управляющим входом 30. Между выходной клеммой 12 и общей шиной 11 подключена цепь, состоящая из последовательно включенного второго конденсатора 31 и панорамного измерителя 32. Между выходной клеммой 12 и общей шиной 11 включен вольтметр 4.

В эквивалентах колебательных контуров, выполненных на элементах с ВАХ S-типа, за счет компенсации потерь контура отрицательным дифференциальным сопротивлением получена высокая добротность Q, определяемая как



где = 2f круговая частота;

L_э эквивалентная индуктивность колебательного контура;

коэффициент усиления усилителя на двухполюснике с ВАХ S-типа (А. Н. Серьезнов, Л.Н.Степанова, О.Н.Негоденко, В.П.Путилин. Полупроводниковые аналоги реактивностей. М. Знание. Сер. Радиоэлектроника и связь, 1990, N 7, 62 c.).

Частота резонанса f_p эквивалента колебательного контура, выполненного на элементе с ВАХ S-типа, определяется из соотношения:



где С_н емкость нагрузки, составляющая с эквивалентной индуктивностью колебательный контур (А.А.Арефьев, А.Н.Серьезнов, Л.Н.Степанова. Эквиваленты приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением. М. Знание, 1987, N 2, c. 62).

Эквивалентная индуктивность L_э колебательного контура, выполненного на элементе с ВАХ S-типа, функционально связана с отрицательным дифференциальным сопротивлением сопротивлением токозадающего резистора R₀, емкостями коллектор-база C_кб используемых транзисторов (А.Н.Серьезнов, Л.Н.Степанова. Расчет эквивалентной индуктивности преобразователя импеданса на двухполюснике p-n-p-n-структуры. Радиотехника, 1988, N 12, c. 13 15):



Вариация частоты резонанса f_p аналога колебательного контура, выполненного на элементе с ВАХ S-типа, при сохранении добротности Q постоянной, требует постоянства разности а следовательно, угла (фиг. 3). Регулирование частоты резонанса f_p эквивалента колебательного контура возможно за счет изменения эквивалентной индуктивности L_э, которая, в свою очередь, варьируется в широких пределах за счет изменения сопротивления токозадающего резистора R₀ и отрицательного дифференциального сопротивления Условие постоянства добротности Q=const при вариации частоты резонанса f_p=var выполняется, если вариация R₀ и производится одновременно. Однако при этом диапазон регулирования резонансной частоты невелик, так как расширение диапазона регулирования требует вариации в широких пределах отрицательного дифференциального сопротивления Для сохранения добротности Q при одновременном выполнении условий устойчивости (2) требуется изменять отрицательное дифференциальное сопротивление питающее напряжение E_п и сопротивление токозадающего резистора R₀.

Способ осуществляется следующим образом.

Первая стадия. На клемме 30 (фиг. 3) выставляется начальное значение управляющего напряжения U^н_у после чего подключается питающее напряжение 1 (E_п). В исходном состоянии транзисторы 6, 10, составляющие эквивалент p-n-p-n-структуры, закрыты. Увеличение питающего напряжения 1 вызывает увеличение силы тока в резистивном делителе 2, 15, 16, 8, 9. На ВАХ S-типа (фиг. 3, фиг. 5) это соответствует участку ОА. Вне зависимости от разброса напряжений на переходах база эмиттер первым всегда включается транзистор 10 (А.А. Арефьев, А.Н.Серьезнов, Л.Н.Степанова. Эквиваленты приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением. М. Знание. Сер. Радиоэлектроника и связь, 1987, N 2, c. 20 22). При равенстве падения напряжения на резисторах 8 и 9 напряжению на переходе база эмиттер транзистора 10 открывается и возрастает сила тока в коллекторной цепи транзистора 10. За счет действия положительной обратной связи по току (т.к. база транзистора 10 через резистор 8 соединена с коллектором транзистора 6, а база транзистора 6 соединена непосредственно с коллектором транзистора 10) после включения транзистора 10 включается транзистор 6. Таким образом транзисторы 6 и 10, составляющие эквивалент p-n-p-n-структуры, переходят в линейный режим работы, что соответствует участку АВ на ВАХ S-типа, изображенном на фиг. 4. При начальном значении управляющего напряжения U^y_у измеряются напряжения и токи включения и выключения U^y_вкл,U^y_выкл,I^y_вкл,I^y_выкл и определяется отрицательное дифференциальное сопротивление (на ВАХ S-типа, показанном на фиг. 3, это соответствует участку ВЕ). За счет вариации питающего напряжения E_п (1) производится сканирование по точкам ВАХ S-типа (фиг. 4). При этом вольтметром 4 и миллиамперметром 5 регистрируются напряжения U^н_вкл,U^н_выкл и токи I^y_вкл,I^y_выкл включения и выключения при начальном значении управляющего напряжения U^y_у

После этого определяют разность и по миллиамперметру 5 изменением сопротивления токозадающего резистора 2 устанавливается ток в рабочей группе, равный



По формуле (1) определяют отрицательное дифференциальное сопротивление соответствующее начальному значению управляющего напряжения U^н_у



где U^y_вкл напряжение включения элемента с ВАХ S-типа при начальном значении управляющего напряжения.

Дальнейшее повышение питающего напряжения 1 переводит транзисторы 6, 10 в режим насыщения, в результате чего на вольт-амперной характеристике S-типа (фиг. 5) формируется участок ВС. В устройстве (фиг. 3) между сопротивлением резисторов 7, 8, 9, 15, 16 выполняется соотношение:

(R₁₅+R₁₆) R₈R₇(R₉) (14)

При подаче управляющего сигнала U^y_у положительной полярности на клемму 30, соединенную через резистор 29 с базой транзистора 22, составляющего совместно с транзистором 21 дифференциальный каскад, транзистор 22 открывается, потенциал его коллектора уменьшается, в результате чего транзистор 18 приоткрывается. Сопротивление перехода коллектор эмиттер транзистора 18 (R_кэ18), а также общее сопротивление токозадающего резистора

R₀ = R₂+R_кэ18

увеличиваются. Открывание резистора 22 приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 25 и призакрывание транзистора 21, в результате чего потенциал его коллектора повышается. Транзистор 13 открывается, уменьшается его сопротивление коллектор эмиттер R_кэ13, увеличивается шунтирующее влияние цепи (R₁₄ + R_кэ13). Общее эквивалентное сопротивление цепи



где R_кэ13 сопротивление перехода коллектор эмиттер транзистора 13, уменьшается, в результате чего уменьшается напряжение включения устройства.

На следующем этапе панорамным измерителем 32 (типа Р2-73) измеряется резонансная частота f^н_р соответствующая начальному значению управляющего напряжения U^y_у Из формулы (11) определяют эквивалентную индуктивность L_э() колебательного контура (на фиг. 4 конденсатор нагрузки C_н обозначен номером 3). Полученное значение эквивалентной индуктивности L_э() подставляется в соотношение (9) для расчета начального значения добротности Q эквивалента колебательного контура.

Вторая стадия. Изменяется управляющее напряжение по закону:



где U_у приращение управляющего напряжения.

Допустим, что знак приращения управляющего параметра положительный, т.е.

Тогда транзистор 22 еще больше приоткроется, а транзистор 21 - призакроется (М.В.Гальперин. Практическая схемотехника в промышленной электронике. М. Энергоатомиздат, 1987, с. 31 37). Это приведет к повышению потенциала коллектора транзистора 21, еще большему открыванию транзистора 13 и уменьшению эквивалентного сопротивления R_экв, определяемого соотношением (15). При этом напряжение включения измеренное вольтметром 4, уменьшается. После этого рассчитывается отрицательное дифференциальное сопротивление при данном значении управляющего напряжения



Затем определяют приращение отрицательного дифференциального сопротивления



На следующем этапе рассчитывается разность



и изменяют питающее напряжение в соответствии с зависимостью

E_п= E_по-U_вкл,

где E_по исходное значение питающего напряжения.

Третья стадия. Для решения поставленной задачи (вариация в широких пределах резонансной частоты f_p) необходимо обеспечить постоянство добротности.

Постоянство добротности достигается, если при всех изменениях между сопротивлениями угол (фиг. 3) или коэффициент остается постоянным. Допустим, что для изменения частоты резонанса на величину f_p необходимо изменить отрицательное дифференциальное сопротивление на величину то есть Для обеспечения постоянства добротности, как следует из соотношения (9), необходимо выполнить условие:



Из соотношения (17) находим условие постоянства добротности при вариации резонансной частоты:



После этого в соответствии с зависимостью (19) изменяется сопротивление резистора:

R₀= R₂+R_кэ18.в