Введение к работе
Актуальность темы. Транзисторные аналоги негатронов (АН) нашли применение в маломощных автогенераторах, автогенераторных датчиках, активных фильтрах, которые легко могут быть изготовлены в виде полупроводниковых интегральных микросхем. Сделаны попытки реализовать АН с N-образной вольт-амперной характеристикой (ВАХ) повышенной мощности для мощных автогенераторов, элементов защиты источников питания от последствий короткого замыкания в нагрузке, многократного действия (дефензо-ров). Изучены дефензоры на АН, на основе транзистора со встроенным в него тиристором или полевым транзистором, но ВАХ таких АН трудно регулируемы. Мощные автогенераторы на АН пока не исследованы. Потребности в мощных автогенераторах для медицинских приборов, сварочных аппаратов, устройств плавления металлов, управления пьезодвигателями, устройствах защиты источников питания от последствий короткого замыкания в нагрузке огромна. Именно поэтому целесообразно эти устройства изготавливать в виде мощных полупроводниковых интегральных микросхем.
Целью работы является синтез схем и моделирование мощных аналогов негатронов, построенных на их основе дефензоров и автогенераторов. Для достижения указанной цели предполагается решение следующих задач:
исследование макетов модернизированных АН с мощными транзисторами, АН со сложными составными транзисторами, выявление их особенностей, анализ частотных свойств составных транзисторов;
формулирование требований к ВАХ АН для дефензоров;
исследование макетов дефензоров, построенных на мощных АН;
анализ условий реализации мощных автогенераторов на АН с электромеханическими преобразователями с компенсацией паразитных параметров преобразователей;
разработка метода определения коэффициента полезного действия мощных автогенераторов на АН для выявления условий, при которых он максимален;
- компьютерное моделирование автогенераторов.
Научная новизна работы
- разработана методика проектирования микросхем сильноточных
(0,1-5А) аналогов негатронов;
разработан метод определения коэффициента полезного действия мощных автогенераторов на АН, позволивший определить условия, при которых коэффициент полезного действия автогенераторов максимален;
определены условия возникновения колебаний в полупроводниковых структурах мощных автогенераторов на АН с электромеханическими преобразователями (пьезоэлектрическими, магнитострикционными, электромагнитными) при компенсации паразитных параметров преобразователей;
обнаружен эффект появления повышенных выходных напряжений, в полупроводниковой структуре мощного автогенератора на АН с параллельным колебательным контуром.
Практическая ценность работы ,----
I *ОС НАЦИОНАЛЬНАЯ]
J МММТЕКА I
получены модернизированные схемы аналогов динистора, в которых исключен резистор нагрузки, снижающий коэффициент полезного действия мощных автогенераторов;
выявлены схемы АН на МДП-транзисторах, не содержащие резистор нагрузки;
синтезированы схемы мощных АН с N-образными ВАХ на основе составных транзисторов, изучены частотные свойства сложных составных транзисторов;
реализованы мощные термостабильные дефензоры на АН;
построен макет полупроводниковой структуры электронного сварочного аппарата работающего на эффекте появления повышенных выходных напряжений, в генераторе на АН с параллельным колебательным контуром;
разработаны топологии микросхем мощных дефензоров и автогенераторов на аналогах негатронов.
Результаты диссертации использованы при выполнении научно-исследовательских работ выполняемых в рамках совместного гранта Министерства образования и науки РФ и Американского фонда гражданских исследований и развития №REC-004.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на Всероссийских научно-технических конференциях «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2002 г.), на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников ТРТУ (2000-2004 гг.), на IV и V международных научно-практических конференциях «Современные информационные и электронные технологии» (Одесса, 2003-2004 гг.), на IV и V международных научно-технических конференциях «Микроэлектронные преобразователи и приборы на их основе» (Баку-Сумгаит, 2003-2004 гг), на семинаре «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники» (Шахты, 2004).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, в том числе в 6 статьях и 9 тезисах докладов.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Использование модернизированных АН и составных транзисторов в АН с N-образной ВАХ позволяет увеличить рабочие токи до единиц-десятков ампер; рабочие частоты составных транзисторов в схеме с общей базой возрастают, а в схеме с общим эмиттером - понижаются или не изменяются
2 Сформулированным требованиям к ВАХ дефензоров удовлетворяют АН, построенные по принципу ответвления тока базы основного транзистора в дополнительную цепь.
-
В генераторах с пьезопреобразователем при компенсации паразитной емкости преобразователя индуктивностью катушки необходимо использовать АН с N-образной ВАХ, а в генераторах с электромагнитными преобразователями при компенсации паразитной индуктивности преобразователя емкостью разделительного конденсатора необходимо использовать АН с S-образной ВАХ.
-
Предложенный упрощенный метод определения КПД мощных автогенераторов на АН позволяет определить условия получения максимального коэффициента полезного действия с погрешностью не более 5-10%.
5. В мощном автогенераторе на АН с N-образной ВАХ при параллельном LC-контуре в качестве частотозадающего элемента наблюдается эффект значительного превышения амплитуды колебаний на сопротивлении нагрузки по сравнению с напряжением питания.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из 60 наименований, четырех приложений.
