DE2228984A1 - Schaltungsanordnung mit zwei gleichsinnig in reihe geschalteten tunneldioden - Google Patents

Schaltungsanordnung mit zwei gleichsinnig in reihe geschalteten tunneldioden

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DE2228984A1
DE2228984A1 DE19722228984 DE2228984A DE2228984A1 DE 2228984 A1 DE2228984 A1 DE 2228984A1 DE 19722228984 DE19722228984 DE 19722228984 DE 2228984 A DE2228984 A DE 2228984A DE 2228984 A1 DE2228984 A1 DE 2228984A1
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/58Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being tunnel diodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/313Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of semiconductor devices with two electrodes, one or two potential-jump barriers, and exhibiting a negative resistance characteristic
    • H03K3/315Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of semiconductor devices with two electrodes, one or two potential-jump barriers, and exhibiting a negative resistance characteristic the devices being tunnel diodes

Description

  • Schaltungsanordnung mit zwei gleichsinnig in Reihe geschalteten Tunneldioden Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltunganordnung mit zwei gleichsinnig in Reihe geschalteten Twnneldioden und ggf. den Dioden parallel geschalteten Lastwiderständen. Wunneldioden weisen in ihrer Stromspannungskennlinie einen Bereich mit negativem differenziellen Widerstand auf. Auf Grund dieses Verhaltens kann man aus Tunneldioden in Verbindung mit wenigen passiven Bauelementen bistabile, astabile oder monostabile Schaltungen ausbauen. Besondere Bedeutung haben Schaltungen erlangt, die zwei gleichsinnig in Reihe geschaltete Tunneldioden aufweisen. Solche Schaltungen werden auch als Goto-Paar-Schaltungen bezeichnet.
  • Bei der Realisierung von Schaltungen, die zwei Tunneldioden gleichsinnig in Reihe geschaltet enthalten, entstehen für die Schaltungsparameter harte Toleranzforderungen. Insbesondere müssen die Bergströme der beiden in Reihe geschalteten Tunneldioden und ggf. die Größe der beiden parallel geschalteten Lastwiderstände völlig gleich sein. Praktisch läßt sich eine Gleichheit der Bergströme nur durch eine Selektion der Tunneldioden mit relativ hoher Ausschußrate erzielen Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung mit zwei gleichsinnig in Reihe geschalteten Tunneldioden und ggf. den Dioden parallel geschalteten Lastwiderständen anzugeben, bei der weniger scharfe Anforderungen an die Gleichheit der Parameter der Tunneldioden ggf. der Lastwiderstände gestellt werden müssen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genanntenArt, bei der erfindungsgemäß die Bergströme der beiden Tunneldioden und/oder die Widerstandswerte der Laserwiderstände voneinander abweichen und mit dem Verbindungspunkt der beiden Dioden eine Korrekturgleichstromquelle verbunden ist.
  • Durch eine geeignete Einstellung des von der Gleichstromquelle ausgehenden Korrekturstromes können Exemplarstreuungen von Schaltungsparametern in ihrer Auswirkung auf die Schaltkreisfunktion kompensiert werden, beispielsweise kann bei bistabilen Tunneldioden-Paarschaltungen der Korrekturstrom so eingestellt werden, daß trotz Exemplarstreuungen Bistabilität gewährleistet ist.
  • Zweckmäßigerweise wird als Korrekturstromgleichquelle eine Quelle eines eingeprägten Gleichstromes verwendet. In der Praxis hat sich ein Korrekturstrom in der Größenordnung von etwa 0 bis 10 Milliampere, vorzugsweise 2 bis 5 FIilliampere, als geeignet erwiesen, wenn die beiden Tunneldioden einen Bergstrom von ca. 10 Idilliampere haben.
  • Die Erfindung kann im Prinzip bei allen Goto-Paar-Schaltungen und sonstigen bistabilen, astabilen oder monostabilen Tunneldioden-Paarschaltungen Anwendung finden. Besonders vorteilhaft hat sich in diesem Zusammenhang eine bistabile Schaltung erwiesen, bei der die für den Umschaltvorgang maßgebende Induktivität in Serie zu einem der beiden Lastwiderstände liegt.
  • Im folgenden werden nun einige Ausfuhrungsbeispile der Erfindung anhand der Figuren beschrieben.
  • Figur 1 zeigt eine klassischa, asymmetrische Goto-Paar-Schaltung, Figur 2 zeigt eine Goto-Paar-Schaltung mit parallelgeschalteten Lastwiderständen, Figur 3 zeigt eine symmetrische Schaltung, die ansonsten der Schaltung in Figur 2 entspricht, Figur 4 zeigt eine bistabile Tunneldioden-Paarschaltung, Figur 5 zeigt eine abgewandelte bistabile Tunneldioden-Paarschaltung, Figur 6 zeigt eine bistabile oder astabile Tunneldioden-Paarschaltung, Figur 7 zeigt den bistabilen Bereich der Schaltung nach Figur 2 in Abhängigkeit von der Größe des Korrekturstromes und der Betriebsspannung für unterschiedliche Parameter der Tunneldioden, Figur 8 zeigt den bistabilen Bereich der Schaltung nach Figur 2 in Abhängigkeit von der Größe des Korrekturstromes und der Betriebsspannung für unterschiedliche Werte der beiden Lastwiderstände.
  • Die in Figur 1 dargestellte klassische Goto-Paar-Schaltung besteht aus zwei gleichsinnig in Reihe geschalteten Tunneldioden D1 und D2, die über einen Serienwiderstand R5 an der Betriebsspannung-UB liegen. Der Verbindungspunkt der beiden Dioden D1 und D2 ist mit einer eingeprägten Stromquelle I verbunden, die so eingestellt werden kann, daß unterschiedliche Werte der Bergströme der beiden Dioden D1 und D2 ausgeglichen werden.
  • In Figur 2 ist eine zweite Tunneldioden-Paarschaltung angegeben, bei der jedoch zwei Lastwiderstände R1 und R2 den Tunneldioden D1 und D2 parallelgeschaltet sind.
  • In den Figuren 7 und 8 sind die Bistabilitätsbereiche der in Figur 2 angegebenen Schaltung in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern dargestellt. Im Falle der Darstellung in Figur 7 betragen die beiden Lastwiderstände R1 und R2 jeweils 25 Ohm. Den gleichen Wert hat der Serienwiderstand Rs. Der Bereich 1 zeigt in dem Diagramm den bistabilen Bereich der Schaltung in Figur 2 für den Fall, daß die Bergströme 1p1 und Ip2 der Dioden D1 und D2 gleich sind und je 10 r;Iilliampere betragen in Abhängigkeit von dem Korrekturstrom IK und der Betriebsspannung UB. Der Bereich 2 zeigt den bistabilen Bereich für den Fall, daß der Bergstrom 1p1 der Diode D1 8 Nilliampere beträgt und der Bergstrom 1p2 der Diode D2 12 Nilliampere beträgt, während der Bereich 3 den bistabilen Bereich für den Fall zeigt, daß der Bergstrom Ip1 der Diode D1 12 Nilliampere und der Bergstrom Ip2 der Diode D2 8 Nilliampere beträgt. Man erkennt aus der Darstellung in Figur 7, daß, wenn sowohl die Lastwiderstände als auch die Kennlinien der Dioden D1 und D2 gleich sind, eine Einstellung des Korrekturstromes auf IK = ° am günstigsten is-Q.
  • Hier ist also ein Korrekturstrom überflüssig. Bei ungleichen Bergströmen der Tunneldioden ergeben sich ganz andere Verhältnisse. So werden die Bereiche 2 und 3 von der Geraden IK = 0 nicht mehr geschnitten, so daß ein endlich großer Korrekturstrom IK notwendig ist, um die Schaltung wieder bistabil zu machen. Beispielsweise ist für den Bereich 2 ein Korrekturstrom von -2,5 Milliampere und für den Bereich 3 ein Korrekturstrom von +2,5 Milliampere optimal.
  • In Figur 8 ist die Verschiebung der bistabilen Bereiche bei Variation des Lastwiderstandes R1 dargestellt. Die Bergströme 1p1 und Ip2 der Dioden D1 und D2 betragen hier jeweils 10 Milliampere. Der Serienwiderstand R5 und der Lastwiderstand R2 beträgt je 25 Ohm. Der Lastwiderstand R1 beträgt, wie dargestellt, für den Bereich 1 25 Ohm, für den Bereich 2 37,5 Ohm und für den Bereich 3 50 Ohm. Auch hier läßt sich nur durch den Korrekturstrom IK ein bistabiles Verhalten des Schaltkreises in den Bereichen 2 und 3 herbeiführen. Diese Ungleichheit der Lastwiderstände kann abgesehen von Exemplarstreuungen auch durch eine bestimmte Aufgabenstellung erzwungen sein, die eine abweichende Dimensionierung der beiden Lastwiderstände R1 und R2 erzwingt, um eine gewünschte Funktion sicherzustellen.
  • Figur 3 zeigt eine in allen wesentlichen Merkmalen mit Figur 2 übereinstimmende Schaltung, die jedoch statt asymmetrisch symmetrisch ausgebildet ist und die daher anstelle eines Serienwiderstandes R5 zwei Serienwiderstände R51 und R52 aufweist und zwei Spannungsquellen :-U3 und UB Figur 4 zeigt eine bistabile Tunneldiodenpaarschaltung mit einer zwischen den Verbindungspunkten der Dioden D1 und D2 und dem Verbindungspunkt der beiden Lastwiderstände R1 und R2 geschalteten Induktivität L.
  • Figur 5 zeigt eine abgewandelte bistabile Tunneldioden-Paarschaltung. Die für den Umschaltvorgang maßgebende Induktivität L liegt hier in Reihe zu dem Lastwiderstand R2. Die weitere Induktivität LS ergibt sich auf Grund der Streuinduktivität der Beschaltung. CK ist eine Kopplungskapazität, über die ein Lastwiderstand RL an die Schaltung angekoppelt ist.
  • Der Korrekturstrom IK der Stromquelle I wird bei Exemplarstreuungen der Dioden D1 und D2 oder Abweichungen der Widerstände R1 und R2 so eingestellt, daß das erwünschte bistabile Verhalten erzielt wird. Es kann, abgesehen von Exemplarstreuungen, erwünscht sein, die Widerstände R1 und R2 in Figur 5 unterschiedlich zu bemessen, etwa um dadurch eine ganz bestimmte Form der positiven Schaltflanke (Nashornform) zu erzielen. Dies gelingt beispielsweise dadurch, daß man R1 doppelt so groß macht wie R2. Hier ist ein bistabiler Betrieb überhaupt nur mit Hilfe einer entsprechenden Einstellung eines Korrekturstromes möglich.
  • Die in Figur 5 dargestellte Schaltung ist bei Einstellung des Arbeitspunktes bei kleinen Betriebsspannungen U3 in der Nähe des linken Randes des bistabilen Bereiches und bei galvanischer Uberbrückung des Kondensators CKlastabil. Bei der vorliegenden Dimensionierung läßt sich die Schaltung nach entsprechender Einstellung des Korrekturstromes IK als 2 : 1 Frequenzteiler verwenden.
  • Figur 6 zeigt eine @@ @@@@ Tunneldioden-Paarschaltung, die je nach Wahl ihres Arbei@spunktes astabil oder bistabil arbeiten kann. Auch hier kann durch eine entsprechende Einstellung des Korrekturstromes IK der Stromquelle I eine Streuung der Parameter der Dioden D1 und D2 ausgeglichen werden.
  • 8 Figuren 5 Patentansprüche

Claims (5)

  1. Patentansprüche ¼) Schaltungsanordnung mit zwei gleichsinnig in Reihe geschalteten Tunneldioden und ggf. den Dioden parallel geschalteten Lastwiderständen, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Bergströme der beiden Tunneldioden und/oder die Widerstandswerte der Lastwiderstände voneinander abweichen und daß mit dem Verbindungspunkt der beiden Dioden eine Korrekturgleichstromquelle verbunden ist.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Korrekturgleichstromquelle eine Quelle eines eingeprägten Gleichstroms verwendet wird.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Korrekturstrom in der Größenordnung der Bergströme oder eines Bruchteils der Bergtröme der Tunneldioden liegt.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltung durch eine einem der Lastwiderstände in Serie geschaltete Induktivität zu einem Flip-Flop ergänzt ist.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Verwendung als Frequenzteiler der Arbeitspunkt (UB, IK) in der Nähe des linken Randes des bistabilen Bereiches als Frequenzteiler eingestellt ist.
    Leerseite
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EP1050964A2 (de) * 1999-04-28 2000-11-08 Nec Corporation Flipflop-Schaltung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1050964A2 (de) * 1999-04-28 2000-11-08 Nec Corporation Flipflop-Schaltung
EP1050964A3 (de) * 1999-04-28 2002-02-06 Nec Corporation Flipflop-Schaltung

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