Конспект лекций для студентов 4 курса дневного отделения специальности 210401. 65 «Физика и техника оптической связи»

Усилители на туннельных диодах (УТД)


Основными достоинствами этих усилителей является:
- достаточно низкий коэффициент шума при высокой широкополосно-сти;
- малая потребляемая мощность от источника питания;
- возможность реализации в гибридно-интегральном исполнении.
В настоящее время УТД обеспечивают работу в диапазоне частот до 20 ГГц и при усилении 13÷20 дб с коэффициентом шума 5÷6 дб в полосе 10÷15 % от несущей.
Эффект отрицательного сопротивления создается за счет выбора рабочей точки на падающем участке вольт-амперной характеристики туннельного диода (ТД). Значение отрицательного сопротивления и этом случае определяется наклоном вольт-амперной характеристики на падающем участке


(5.50)


и составляет для реальных приборов несколько десятков Ом.


Рис.5 10

Для устранения низкочастотных релаксаций внутреннее сопротивление источника питания ТД следует выбирать так, чтобы
(5.51)
где - внутреннее сопротивление источника постоянного тока.
Обычно выбирают .
Для устойчивой работы необходимо, чтобы на частоте усиливаемого сигнала выполнялось условие положительности общего сопротивления контура на резонансной частоте.
Коэффициент передачи на резонансной частоте определяется выражением
, (5.52)


где .


Полоса пропускания усилителя равна


. (5.53)


Основными источниками шумов являются:
-дробовые шумы открытого p-n-перехода;
-тепловые шумы сопротивления потерь ;
Коэффициент шума определяется по формуле


. (5.54)

Отсюда следует, что коэффициент шума УТД тем меньше, чем меньше значение и .

Конструктивно УТД выполняются весьма разнообразно в зависимости or диапазона частот и требований, предъявляемых к ним по габаритам и массе.