Takistuse väärtus Darlingtoni liittransistoris. Darlingtoni komposiittransistori töö ja seade

Integraallülitustes ja diskreetelektroonikas on laialt levinud kahte tüüpi komposiittransistorid: Darlingtoni ja Sziklai ahelad. Mikrotoiteahelates, nagu op-amp sisendastmed, tagavad liittransistorid suure sisendtakistuse ja madala sisendvoolu. Suure vooluga töötavates seadmetes (näiteks pingestabilisaatorite või võimsusvõimendite väljundastmete jaoks) on efektiivsuse suurendamiseks vaja tagada jõutransistoride suur vooluvõimendus.

Siklai skeem rakendab võimsat p-n-p väikese võimsusega suure võimendusega transistor p-n-p transistor väikesega IN ja võimas n-p-n transistor ( Joonis 7.51). Integraallülitustes rakendab see kaasamine kõrge beetaversiooniga p-n-p transistoripõhine horisontaalne p-n-p transistor ja vertikaalne n-p-n transistor. Seda vooluahelat kasutatakse ka võimsates push-pull väljundastmetes, kui kasutatakse sama polaarsusega väljundtransistore ( n-p-n).

Joonis 7.51 – komposiit p-n-p transistor Joonis 7.52 - komposiit n-p-n Szyklai ahela järgi, transistor Darlingtoni vooluahela järgi

Sziklai ahel või täiendav Darlingtoni transistor käitub nagu transistor p-n-p tüüp ( Joonis 7.51) suure vooluvõimendusega,

Sisendpinge on identne ühe transistoriga. Küllastuspinge on kõrgem kui üksiku transistori pinge languse võrra emitteri ristmikul n-p-n transistor. Ränitransistoride puhul on see pinge suurusjärgus üks volt, erinevalt ühe transistori volti murdosast. Aluse ja emitteri vahel n-p-n transistor (VT2), on soovitatav lisada väikese takistusega takisti kontrollimatu voolu summutamiseks ja termilise stabiilsuse suurendamiseks.

Darlingtoni transistor on realiseeritud unipolaarsete transistorite abil ( Joonis 7.52). Vooluvõimendus määratakse komponenttransistoride koefitsientide korrutisega.

Darlingtoni transistori sisendpinge on kaks korda suurem kui üksikul transistoril. Küllastuspinge ületab väljundtransistori. Operatsioonivõimendi sisendtakistus at

.

Darlingtoni vooluahelat kasutatakse diskreetsetes monoliitsetes lülitustransistorides. Kaks transistorit, kaks šunditakistit ja kaitsediood ( Joonis 7.53). Takistid R 1 ja R 2 vähendage võimendust madala voolu režiimis, ( Joonis 7.38), mis tagab kontrollimatu voolu madala väärtuse ja suletud transistori tööpinge tõusu,

Joonis 7.53 – Monoliitse Darlingtoni impulsstransistori elektriahel

Takisti R2 (umbes 100 oomi) moodustatakse tehnoloogilise šundi kujul, mis sarnaneb türistorite katoodsiirde šuntidega. Sel eesmärgil jäetakse fotolitograafia abil emitteri moodustamisel teatud kohalikesse piirkondadesse ringikujuline oksiidmask. Need kohalikud maskid ei lase doonori lisandil hajuda ja need jäävad p- veerud ( Joonis 7.54). Pärast metalliseerimist kogu emitteri ala ulatuses esindavad need veerud hajutatud takistust R2 ja kaitsedioodi D ( Joonis 7.53). Kaitsediood kaitseb emitteri ristmikke purunemise eest, kui kollektori pinge on vastupidine. Darlingtoni ahelat kasutava transistori sisendvõimsustarve on poolteist kuni kaks suurusjärku väiksem kui üksikul transistoril. Maksimaalne lülitussagedus sõltub piirpingest ja kollektori voolust. Voolutransistorid töötavad edukalt impulssmuundurites kuni umbes 100 kHz sageduseni. Monoliitse Darlingtoni transistori eripäraks on selle ruutülekande karakteristikud, kuna IN- ampri karakteristik suureneb lineaarselt, kui kollektori vool suureneb maksimaalse väärtuseni,

Raadioelektrooniliste seadmete vooluahelate kavandamisel on sageli soovitav, et transistorid oleksid paremate parameetritega kui raadioelektrooniliste komponentide tootjate pakutavad mudelid (või paremad, kui olemasoleva transistoride valmistamise tehnoloogiaga on võimalik). Seda olukorda tuleb kõige sagedamini kokku integraallülituste projekteerimisel. Tavaliselt vajame suuremat vooluvõimendust h 21, kõrgem sisendtakistuse väärtus h 11 või vähem väljundjuhtivuse väärtust h 22 .

Erinevad komposiittransistoride ahelad võivad transistoride parameetreid parandada. Erineva juhtivusega välja- või bipolaarsetest transistoridest komposiittransistori realiseerimiseks on palju võimalusi, parandades samal ajal selle parameetreid. Kõige levinum on Darlingtoni skeem. Lihtsamal juhul on see kahe sama polaarsusega transistori ühendamine. Näide Darlingtoni vooluringist, mis kasutab npn-transistore, on näidatud joonisel 1.

Ülaltoodud ahel on samaväärne ühe NPN-transistoriga. Selles vooluringis on transistori VT1 emitteri vool transistori VT2 baasvool. Komposiittransistori kollektori voolu määrab peamiselt transistori VT2 vool. Darlingtoni vooluahela peamine eelis on suur vooluvõimendus h 21, mida saab ligikaudselt määratleda tootena h Skeemis on 21 transistorit:

Siiski tuleb meeles pidada, et koefitsient h 21 sõltub üsna tugevalt kollektori voolust. Seetõttu võib transistori VT1 kollektorivoolu madalate väärtuste korral selle väärtus oluliselt väheneda. Näide sõltuvusest h 21 erinevate transistoride kollektorivoolust on näidatud joonisel 2

Nagu nendelt graafikutelt näha, koefitsient h 21e praktiliselt ei muutu ainult kahe transistori puhul: kodumaise KT361V ja välismaise BC846A puhul. Teiste transistoride puhul sõltub voolu võimendus oluliselt kollektori voolust.

Juhul, kui transistori VT2 baasvool on piisavalt väike, võib transistori VT1 kollektorivool olla ebapiisav vajaliku vooluvõimenduse väärtuse saamiseks h 21. Sel juhul suurendades koefitsienti h 21 ja vastavalt saab komposiittransistori baasvoolu vähendada transistori VT1 kollektorivoolu suurendamisega. Selleks ühendatakse transistori VT2 aluse ja emitteri vahele täiendav takisti, nagu on näidatud joonisel 3.

Näiteks määratleme elemendid Darlingtoni ahela jaoks, mis on kokku pandud BC846A transistoride abil. Olgu transistori VT2 vool võrdne 1 mA. Siis on selle baasvool võrdne:

Selle voolu juures voolu võimendus h 21 langeb järsult ja summaarne vooluvõimendus võib olla arvutatust oluliselt väiksem. Suurendades transistori VT1 kollektori voolu takisti abil, saate märkimisväärselt suurendada üldise võimenduse väärtust h 21. Kuna pinge transistori põhjas on konstantne (ränitransistori puhul u be = 0,7 V), siis arvutame Ohmi seaduse järgi:

Sel juhul võime oodata kuni 40 000 voolutugevust Nii tehakse kodumaiseid ja välismaiseid superbetta transistore nagu KT972, KT973 või KT825, TIP41C, TIP42C. Darlingtoni vooluahelat kasutatakse laialdaselt näiteks madalsagedusvõimendite (), operatiivvõimendite ja isegi digitaalsete võimendite väljundastmetes.

Tuleb märkida, et Darlingtoni ahela puuduseks on suurenenud pinge U ke. Kui tavalistes transistorides U ke on 0,2 V, siis komposiittransistoris tõuseb see pinge 0,9 V-ni. Selle põhjuseks on vajadus avada transistor VT1 ja selleks tuleks selle alusele rakendada pinge 0,7 V (kui me arvestame ränitransistore) .

Selle puuduse kõrvaldamiseks töötati välja komplementaarseid transistore kasutav liittransistori skeem. IN Vene Internet seda nimetati Siklai skeemiks. See nimi pärineb Tietze ja Schenki raamatust, kuigi sellel skeemil oli varem erinev nimi. Näiteks sisse Nõukogude kirjandus seda nimetati paradoksaalseks paariks. W. E. Heleini ja W. H. Holmesi raamatus nimetatakse komplementaarsetel transistoridel põhinevat liittransistorit valgeks vooluringiks, nii et me nimetame seda lihtsalt liittransistoriks. Komplementaarseid transistore kasutava komposiit-pnp-transistori vooluahel on näidatud joonisel 4.

Täpselt samamoodi moodustatakse NPN-transistor. Komplementaarseid transistore kasutava komposiit-npn-transistori ahel on näidatud joonisel 5.

Viidete loetelus on esikohal 1974. aastal ilmunud raamat, kuid seal on RAAMATUD ja muud väljaanded. On põhitõdesid, mis ei vanane pikka aega, ja tohutult palju autoreid, kes lihtsalt kordavad neid põhitõdesid. Sa pead suutma asju selgelt öelda! Kogu oma tööalase karjääri jooksul olen kokku puutunud vähem kui kümne RAAMATUga. Soovitan alati sellest raamatust õppida analoogskeemide disaini.

Kuupäev viimane värskendus fail 18.06.2018

Kirjandus:

Koos artikliga "Komposiittransistor (Darlingtoni ahel)" loe:

http://site/Sxemoteh/ShVklTrz/kaskod/

http://site/Sxemoteh/ShVklTrz/OE/

Sõna otseses mõttes kohe pärast pooljuhtseadmete, näiteks transistoride ilmumist, hakkasid nad kiiresti tõrjuma elektrilisi vaakumseadmeid ja eriti trioode. Praegu on transistorid vooluahela kujundamisel juhtival kohal.

Algajal ja mõnikord isegi kogenud raadioamatöördisaineril ei õnnestu koheselt soovitud skeemilahendust leida ega skeemi teatud elementide eesmärki mõista. Kui teil on käepärast teadaolevate omadustega "telliste" komplekt, on ühe või teise seadme "hoone" ehitamine palju lihtsam.

Ilma transistori parameetrite üksikasjalikult käsitlemata (sellest on näiteks kaasaegses kirjanduses piisavalt kirjutatud), kaalume ainult individuaalsed omadused ja viise nende parandamiseks.

Üks esimesi probleeme, millega arendaja silmitsi seisab, on transistori võimsuse suurendamine. Seda saab lahendada transistorite paralleelse ühendamisega (). Voolu ühtlustakistid emitteri ahelates aitavad koormust ühtlaselt jaotada.

Selgub, et transistoride paralleelne ühendamine on kasulik mitte ainult võimsuse suurendamiseks suurte signaalide võimendamisel, vaid ka müra vähendamiseks nõrkade signaalide võimendamisel. Müra tase väheneb võrdeliselt paralleelselt ühendatud transistoride arvu ruutjuurega.

Liigvoolukaitset on kõige lihtsam lahendada täiendava transistori () kasutuselevõtuga. Sellise enesekaitsetransistori puuduseks on efektiivsuse vähenemine vooluanduri R olemasolu tõttu. Võimalik parendusvõimalus on näidatud joonisel. Tänu germaaniumdioodi või Schottky dioodi kasutuselevõtule on võimalik takisti R väärtust mitu korda vähendada ja seetõttu võimsus sellel hajub.

Pöördpinge eest kaitsmiseks ühendatakse emitter-kollektori klemmidega paralleelselt tavaliselt diood, nagu näiteks komposiittransistorides nagu KT825, KT827.

Kui transistor töötab lülitusrežiimis, kui on vaja kiiresti lülituda avatud olekust suletud olekusse ja tagasi, kasutatakse mõnikord sund-RC-ahelat (). Transistori avanemise hetkel suurendab kondensaatori laeng selle baasvoolu, mis aitab vähendada sisselülitusaega. Kondensaatori pinge ulatub baasvoolu poolt põhjustatud pingelanguni üle baastakisti. Transistor sulgumise hetkel soodustab tühjenev kondensaator baasi vähemuskandjate resorptsiooni, vähendades väljalülitusaega.

Transistori transjuhtivust (kollektori (äravoolu) voolu muutuse ja aluse (värava) pinge muutuse suhet, mis põhjustas selle konstantse Uke Usi juures) saate suurendada, kasutades Darlingtoni vooluringi (). Teise transistori baasahelas olevat takistit (võib puududa) kasutatakse esimese transistori kollektorivoolu seadistamiseks. Sarnane suure sisendtakistusega (väljatransistori kasutamise tõttu) komposiittransistor on esitatud. Komposiittransistorid, mis on näidatud joonisel fig. ja , on monteeritud erineva juhtivusega transistoridele vastavalt Szyklai vooluringile.

Täiendavate transistoride sisestamine Darlingtoni ja Sziklai ahelatesse, nagu on näidatud joonisel fig. ja suurendab vahelduvvoolu teise astme sisendtakistust ja vastavalt ülekandekoefitsienti. Sarnase lahenduse rakendamine transistorites Joon. ja annab vastavalt ahelad ja lineariseerib transistori transjuhtivuse.

Kiire lairibatransistor esitletakse aadressil. Suurenenud jõudlus saavutati Milleri efekti sarnase vähendamise tulemusena.

Saksa patendile vastav "teemant" transistor on esitatud aadressil. Võimalikud valikud selle kandmised on näidatud . Selle transistori iseloomulik tunnus on kollektori inversiooni puudumine. Sellest ka ahela kandevõime kahekordistumine.

Võimas komposiittransistor, mille küllastuspinge on umbes 1,5 V, on näidatud joonisel 24. Transistori võimsust saab oluliselt suurendada, asendades VT3 transistori komposiittransistoriga ().

Sarnaseid põhjendusi võib tuua pnp transistor tüüpi, samuti p-tüüpi kanaliga väljatransistor. Transistori kasutamisel reguleerimiselemendina või lülitusrežiimis on koormuse ühendamiseks kaks võimalust: kollektori vooluringis () või emitteri vooluringis ().

Nagu ülaltoodud valemitest näha, on madalaim pingelang ja vastavalt ka minimaalne võimsuse hajumine lihtsal transistoril, mille koormus on kollektoriahelas. Darlingtoni ja Szyklai komposiittransistori kasutamine koormusega kollektoriahelas on samaväärne. Darlingtoni transistoril võib olla eelis, kui transistoride kollektoreid ei kombineerita. Kui emitteri ahelaga on ühendatud koormus, on Szyklai transistori eelis ilmne.

Kirjandus:

1. Stepanenko I. Transistoride ja transistorahelate teooria alused. - M.: Energia, 1977.
2. USA patent 4633100: Publ. 20-133-83.
3. A.s. 810093.
4. USA patent 4 730 124: pub 22-133-88. - Lk.47.

1. Transistori võimsuse suurendamine.

Emitteri ahelates on takistid vajalikud koormuse ühtlaseks jaotamiseks; Müra tase väheneb võrdeliselt paralleelselt ühendatud transistoride arvu ruutjuurega.

2. Ülevoolukaitse.

Puuduseks on efektiivsuse vähenemine vooluanduri R olemasolu tõttu.

Teine võimalus on see, et tänu germaaniumdioodi või Schottky dioodi kasutuselevõtule saab takisti R väärtust mitu korda vähendada ja sellel läheb vähem võimsust.

3. Suure väljundtakistusega komposiittransistor.

Transistoride kaskoodühenduse tõttu väheneb Milleri efekt oluliselt.

Teine vooluahel - teise transistori täieliku lahtisidumise tõttu sisendist ja esimese transistori äravoolu varustamiseks sisendiga võrdelise pingega on komposiittransistoril veelgi kõrgemad dünaamilised omadused (ainus tingimus on, et teisel transistoril peab olema kõrgem väljalülituspinge). Sisendtransistori saab asendada bipolaarsega.

4. Transistori kaitse sügava küllastumise eest.

Aluse-kollektori ristmiku ettepoole eelpinge vältimine Schottky dioodi abil.

Keerulisem variant on Bakeri skeem. Kui transistori kollektori pinge jõuab baaspingeni, juhitakse "liigne" baasvool läbi kollektori ristmiku, vältides küllastumist.

5. Suhteliselt madalpinge lülitite küllastuse piiramise ahel.

Baasvooluanduriga.

Kollektori vooluanduriga.

6. Transistori sisse- ja väljalülitusaja vähendamine sund-RC-ahela abil.

7. Komposiittransistor.

Darlingtoni diagramm.

Siklai skeem.

Kahest Darlingtoni ahela järgi ühendatud eraldi transistorist koosneva komposiittransistori tähistus on näidatud joonisel nr 1. Esimene mainitud transistoridest on ühendatud vastavalt emitteri järgija ahelale esimese transistori emitteri signaal läheb teise transistori baasi. Selle vooluringi eeliseks on selle erakordselt kõrge võimendus. Selle vooluahela üldine vooluvõimendus p on võrdne üksikute transistoride vooluvõimenduskoefitsientide korrutisega: p = pgr2.

Näiteks kui Darlingtoni paari sisendtransistori võimendus on 120 ja teise transistori võimendus on 50, siis on kogu p 6000. Tegelikult on võimendus isegi veidi suurem, kuna kollektori koguvool komposiittransistori väärtus on võrdne temasse transistoridesse siseneva paari kollektorivoolude summaga.
Komposiittransistori täielik vooluring on näidatud joonisel 2. Selles vooluringis moodustavad takistid R 1 ja R 2 pingejaguri, mis tekitab esimese transistori aluses nihke. Komposiittransistori emitteriga ühendatud takisti Rн moodustab väljundahela. Sellist seadet kasutatakse praktikas laialdaselt, eriti juhtudel, kui on vaja suurt vooluvõimendust. Skeemil on kõrge tundlikkus sisendsignaalile ja erineb kõrgel tasemel väljundkollektori vool, mis võimaldab seda voolu kasutada juhtvooluna (eriti madala toitepinge korral). Darlingtoni vooluringi kasutamine aitab vähendada komponentide arvu ahelates.

Darlingtoni vooluahelat kasutatakse madalsagedusvõimendites, ostsillaatorites ja lülitusseadmetes. Darlingtoni vooluahela väljundtakistus on mitu korda väiksem kui sisendtakistus. Selles mõttes on selle omadused sarnased alandava trafo omadustega. Kuid erinevalt trafost võimaldab Darlingtoni vooluahel suurt võimsust suurendada. Ahela sisendtakistus on ligikaudu võrdne $²Rn-ga ja selle väljundtakistus on tavaliselt väiksem kui Rн. Lülitusseadmetes kasutatakse Darlingtoni vooluringi sagedusalas kuni 25 kHz.

Kirjandus: Matthew Mandl. 200 VALITUD ELEKTROONIKAdiagrammi. Arvutiteaduse ja elektroonikaalase kirjanduse toimetus. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © tõlge vene keelde, “Mir”, 1985, 1980

• Seotud artiklid

Logi sisse kasutades:

Juhuslikud artiklid

• 08.10.2014

  TCA5550 stereoheli, tasakaalu ja tooni reguleerimisel on järgmised parameetrid: Madal mittelineaarne moonutus mitte rohkem kui 0,1% Toitepinge 10-16V (12V nimiväärtus) Voolutarve 15...30mA Sisendpinge 0.5V (võimendus toitepingel 12V seadmest) Tooni reguleerimise vahemik -14...+14dB Tasakaalu reguleerimise vahemik 3dB Kanalite erinevus 45dB Signaali ja müra suhe...

Darlington), on sageli amatöörraadiokujunduse komponendid. Nagu teada, suureneb sellise ühenduse korral voolutugevus reeglina kümneid kordi. Siiski ei ole alati võimalik saavutada kaskaadile mõjuva pinge jaoks olulist töövõimsuse varu. Kahest bipolaarsest transistorist koosnevad võimendid (joonis 1.23) ebaõnnestuvad sageli kokkupuutel impulsspinge, isegi kui see väärtust ei ületa elektrilised parameetrid viidatud kirjanduses.

Saate selle ebameeldiva mõjuga võidelda erinevatel viisidel. Üks neist - kõige lihtsam - on kollektori-emitteri pinge osas suure (mitu korda) ressursireserviga transistori olemasolu paaris. Selliste "kõrgepinge" transistoride suhteliselt kõrge hind toob kaasa konstruktsiooni maksumuse tõusu. Loomulikult saate osta spetsiaalseid komposiiträni seadmeid ühes pakendis, näiteks: KT712, KT829, KT834, KT848, KT852, KT853, KT894, KT897, KT898, KT973 jne. See loend sisaldab suure võimsusega ja keskmise võimsusega seadmeid. seadmed, mis on mõeldud peaaegu kogu spektri raadiotehnika seadmete jaoks. Või võite kasutada klassikalist - kahe paralleelselt ühendatud KP501V tüüpi väljatransistoriga - või kasutada sarnaste elektriliste omadustega seadmeid KP501A...V, KP540 ja teisi (joonis 1.24). Sel juhul ühendatakse värava väljund baasi VT1 asemel, allika väljund - emitteri VT2 asemel, äravoolu väljund - kombineeritud kollektorite VT1, VT2 asemel.

Riis. 1.24. Komposiittransistori asendamine väljatransistoridega

Pärast sellist lihtsat modifikatsiooni, st. üksuste vahetus sisse elektriskeemid, universaalne rakendus, transistoride VT1, VT2 vool ei katke isegi 10-kordse või enama pinge ülekoormuse korral. Pealegi suureneb paisuahela VT1 piirav takisti mitu korda. See toob kaasa asjaolu, et neil on suurem sisend ja seetõttu taluvad nad selle elektroonilise üksuse impulssjuhtimise tõttu ülekoormust.

Saadud kaskaadi vooluvõimendus on vähemalt 50. See suureneb otseselt võrdeliselt sõlme toitepinge suurenemisega.

VT1, VT2. KP501A...B tüüpi diskreetsete transistoride puudumisel saate kasutada 1014KT1V mikroskeemi ilma seadme kvaliteeti kaotamata. Erinevalt näiteks 1014KT1A-st ja 1014KT1B-st talub see rakendatud impulsspinge suuremaid ülekoormusi - kuni 200 V DC pinge. Mikroskeemi 1014KT1A…1014K1V transistoride sisselülitamise pinout on näidatud joonisel fig. 1.25.

Nii nagu eelmises versioonis (joonis 1.24), lülitatakse need sisse paralleelselt.

Väljatransistoride ots 1014KT1A…V mikroskeemis

Autor on testinud kümneid elektroonilisi komponente, mida lubas . Selliseid sõlme kasutatakse raadioamatöörprojektides voolulülititena samamoodi nagu sisse lülitatud komposiittransistore. Väljatransistoride ülaltoodud omadustele võime lisada nende energiatõhususe, kuna suletud olekus ei tarbi need suure sisendi tõttu praktiliselt voolu. Mis puudutab selliste transistoride maksumust, siis täna on see peaaegu sama, mis tüüpi (ja sarnaste) keskmise võimsusega transistoride maksumus, mida tavaliselt kasutatakse koormusseadmete juhtimiseks vooluvõimendusena.