Co je to Darlingtonův tranzistor? Kompozitní tranzistor (Darlingtonův obvod)

Dobrý den milí čtenáři. Existuje mnoho obvodů, kde se s velkým úspěchem používají nádherné vysoce výkonné kompozitní tranzistory KT827 a přirozeně je někdy potřeba vyměnit. Když kód pro tyto tranzistory není po ruce, začneme přemýšlet o jejich možných analogech.

Mezi zahraničními produkty jsem nenašel úplné analogy, ačkoli na internetu existuje mnoho návrhů a prohlášení o nahrazení těchto tranzistorů TIP142. Ale pro tyto tranzistory je maximální kolektorový proud 10A, pro 827 je to 20A, i když jejich výkony jsou stejné a rovnají se 125W. U 827 je maximální saturační napětí kolektor-emitor dva volty, u TIP142 je to 3V, což znamená, že v pulzním režimu, kdy je tranzistor v saturaci, se při kolektorovém proudu 10A uvolní výkon 20W na náš tranzistor a v buržoazním režimu - 30 W , takže budete muset zvětšit velikost radiátoru.

Dobrou náhradou by mohl být tranzistor KT8105A, viz údaje na štítku. Při kolektorovém proudu 10A není saturační napětí tohoto tranzistoru větší než 2V. To je dobré.

Při absenci všech těchto náhrad vždy sestavuji přibližný analog pomocí diskrétních prvků. Tranzistorové obvody a jejich vzhled jsou uvedeny na fotografii 1.

Obvykle montuji závěsnou instalací, jedna z možných variant je na obrázku 2.

V závislosti na požadovaných parametrech kompozitního tranzistoru lze vybrat náhradní tranzistory. Na schématu jsou diody D223A, já většinou používám KD521 nebo KD522.

Na fotografii 3 pracuje sestavený kompozitní tranzistor při zatížení při teplotě 90 stupňů. Proud tranzistorem je v tomto případě 4A a úbytek napětí na něm je 5 voltů, což odpovídá uvolněnému tepelnému výkonu 20W. Obvykle tento postup provádím na polovodičích do dvou až tří hodin. U křemíku to není vůbec děsivé. Samozřejmě, aby takový tranzistor fungoval na tomto radiátoru uvnitř pouzdra zařízení, bude vyžadováno další proudění vzduchu.

Pro výběr tranzistorů uvádím tabulku s parametry.

Při návrhu radioelektronických obvodů často nastávají situace, kdy je žádoucí mít tranzistory s parametry lepšími, než nabízejí výrobci rádiových prvků. V některých případech můžeme potřebovat vyšší proudové zesílení h 21, v jiných vyšší hodnotu vstupního odporu h 11 a v jiných nižší hodnotu výstupní vodivosti h 22. K vyřešení těchto problémů je výborná možnost použití elektronické součástky, kterou si probereme níže.

Struktura kompozitního tranzistoru a označení na schématech

Níže uvedený diagram je ekvivalentní jediné n-p-n polovodič. V tomto obvodu je proud emitoru VT1 základním proudem VT2. Kolektorový proud kompozitního tranzistoru je určen především proudem VT2.

Jedná se o dva samostatné bipolární tranzistory vyrobené na stejném čipu a ve stejném obalu. V emitorovém obvodu prvního bipolárního tranzistoru je zde také umístěn zatěžovací odpor. Darlingtonův tranzistor má stejné vývody jako standardní bipolární tranzistor – bázi, kolektor a emitor.

Jak můžeme vidět z obrázku výše, standardní složený tranzistor je kombinací několika tranzistorů. V závislosti na úrovni složitosti a ztrátě výkonu může existovat více než dva Darlingtonovy tranzistory.

Hlavní výhodou kompozitního tranzistoru je výrazně vyšší proudové zesílení h 21, které lze přibližně vypočítat pomocí vzorce jako součin parametrů h 21 tranzistorů zařazených do obvodu.

h 21 = h 21vt1 × h21vt2 (1)

Pokud je tedy zisk prvního 120 a druhého 60, pak se celkový zisk Darlingtonova obvodu rovná součinu těchto hodnot - 7200.

Mějte však na paměti, že parametr h21 poměrně silně závisí na kolektorovém proudu. V případě, že je základní proud tranzistoru VT2 dostatečně nízký, nemusí kolektor VT1 stačit k zajištění požadované hodnoty proudového zesílení h 21. Potom zvýšením h21 a odpovídajícím snížením základního proudu kompozitního tranzistoru je možné dosáhnout zvýšení kolektorového proudu VT1. K tomu je mezi emitor a základnu VT2 zahrnut přídavný odpor, jak je znázorněno na obrázku níže.

Vypočítejme prvky pro Darlingtonův obvod sestavený např. na bipolárních tranzistorech BC846A, proud VT2 je 1 mA. Potom určíme jeho základní proud z výrazu:

i kvt1 =i bvt2 =i kvt2 / h 21vt2 = 1×10 -3 A / 200 =5×10 -6 A

Při takto nízkém proudu 5 μA koeficient h 21 prudce klesá a celkový koeficient může být řádově menší než vypočítaný. Zvýšením kolektorového proudu prvního tranzistoru pomocí přídavného odporu můžete výrazně získat na hodnotě obecný parametr h21. Protože napětí na bázi je konstantní (pro typický křemíkový třívodičový polovodič u je = 0,7 V), lze odpor vypočítat z:

R = u bevt2 / i evt1 - i bvt2 = 0,7 V / 0,1 mA - 0,005 mA = 7 kOhm

V tomto případě můžeme počítat s proudovým ziskem až 40 000. Podle tohoto zapojení je postaveno mnoho superbetta tranzistorů.

Na okraj zmíním, že tento Darlingtonův obvod má tak významnou nevýhodu, jako je zvýšené napětí Uke. Pokud je u konvenčních tranzistorů napětí 0,2 V, pak se u kompozitního tranzistoru zvýší na úroveň 0,9 V. To je způsobeno nutností otevřít VT1, a proto je nutné použít úroveň napětí až 0,7 V k jeho základně (pokud byl při výrobě polovodiče použit křemík).

V důsledku toho byly pro odstranění zmíněného nedostatku provedeny drobné změny klasického zapojení a získán komplementární Darlingtonův tranzistor. Takový kompozitní tranzistor se skládá z bipolárních zařízení, ale s různou vodivostí: p-n-p a n-p-n.

Ruští a mnozí zahraniční radioamatéři toto spojení nazývají Szyklaiovo schéma, i když toto schéma bylo nazýváno paradoxní dvojicí.

Typickou nevýhodou kompozitních tranzistorů, která omezuje jejich použití, je jejich nízký výkon, proto se hojně používají pouze v nízkofrekvenčních obvodech. Skvěle fungují ve výstupních stupních výkonných ULF, v řídicích obvodech motorů a automatizačních zařízení a v obvodech zapalování automobilů.

Na schémata zapojení kompozitní tranzistor je označen jako konvenční bipolární tranzistor. Ačkoli je to vzácné, používá se podmíněně grafický obrázek kompozitní tranzistor ve schématu.

Jedním z nejrozšířenějších je integrovaná sestava L293D – jedná se o čtyři proudové zesilovače v jednom pouzdře. Kromě toho může být mikrosestava L293 definována jako čtyři tranzistorové elektronické spínače.

Výstupní stupeň mikroobvodu je tvořen kombinací Darlingtonových a Sziklaiových obvodů.

Navíc specializované mikrosestavy založené na Darlingtonově obvodu získaly respekt i od radioamatérů. Například . Tento integrovaný obvod je v podstatě maticí sedmi Darlingtonových tranzistorů. Takové univerzální sestavy dokonale zdobí amatérské rádiové obvody a činí je funkčnějšími.

Mikroobvod je sedmikanálový spínač výkonných zátěží založený na kompozitních Darlingtonových tranzistorech s otevřeným kolektorem. Spínače obsahují ochranné diody, které umožňují spínání indukčních zátěží, jako jsou cívky relé. Přepínač ULN2004 je vyžadován při připojování výkonných zátěží k logickým čipům CMOS.

Nabíjecí proud přes baterii v závislosti na napětí na ní (platí pro B-E přechod VT1), je regulován tranzistorem VT1, jehož kolektorové napětí řídí indikátor nabíjení na LED (jak nabíjení postupuje, nabíjecí proud klesá a LED postupně zhasíná) a výkonný kompozitní tranzistor obsahující VT2, VT3, VT4.

Signál vyžadující zesílení přes předběžný ULF je přiváděn do předstupně diferenciálního zesilovače postaveného na kompozitních VT1 a VT2. Pomocí diferenciálního obvodu v zesilovací stupeň, snižuje hlukové efekty a zajišťuje negativní zpětnou vazbu. Napětí OS je přiváděno do báze tranzistoru VT2 z výstupu výkonového zesilovače. OS podle DC realizované přes rezistor R6.

Když je generátor zapnutý, kondenzátor C1 se začne nabíjet, pak se otevře zenerova dioda a relé K1 sepne. Kondenzátor se začne vybíjet přes rezistor a kompozitní tranzistor. Po krátké době se relé vypne a začne nový cyklus generátoru.

Kompozitní tranzistor (Darlingtonův tranzistor) - spojení dvou nebo více bipolárních tranzistorů pro zvýšení proudového zesílení. Takový tranzistor se používá v obvodech, které pracují s vysokými proudy (například v obvodech stabilizátorů napětí, koncových stupních výkonových zesilovačů) a ve vstupních stupních zesilovačů, pokud je potřeba zajistit vysokou vstupní impedanci.

Symbol pro kompozitní tranzistor

Složený tranzistor má tři vývody (bázi, emitor a kolektor), které jsou ekvivalentní vývodům běžného jednoduchého tranzistoru. Proudové zesílení typického složeného tranzistoru (někdy mylně nazývaného "superbeta") je u výkonových tranzistorů ≈ 1000 a u nízkovýkonových tranzistorů ≈ 50 000. To znamená, že k sepnutí složeného tranzistoru stačí malý proud báze.

Na rozdíl od bipolárních tranzistorů se tranzistory s efektem pole nepoužívají v kompozitním zapojení. Není potřeba kombinovat tranzistory s efektem pole, protože již mají extrémně nízký vstupní proud. Existují však obvody (například bipolární tranzistor s izolovaným hradlem), kde se společně používají tranzistory s efektem pole a bipolární tranzistory. V jistém smyslu lze takové obvody považovat také za kompozitní tranzistory. Totéž pro kompozitní tranzistorJe možné zvýšit hodnotu zisku snížením tloušťky základny, což však představuje určité technologické potíže.

Příklad superbeta (super-β)tranzistory lze použít v řadě KT3102, KT3107. Lze je však také kombinovat pomocí Darlingtonova schématu. V tomto případě může být základní předpětí proud rovný pouze 50 pA (příklady takových obvodů jsou operační zesilovače jako LM111 a LM316).

Fotografie typického zesilovače využívajícího kompozitní tranzistory

Darlingtonský okruh

Jeden typ takového tranzistoru vynalezl elektroinženýr Sidney Darlington.

Schematické schéma kompozitního tranzistoru

Složený tranzistor je kaskádové spojení několika tranzistorů zapojených tak, že zátěž v emitoru předchozího stupně je přechod báze-emitor tranzistoru dalšího stupně, to znamená, že tranzistory jsou spojeny kolektory a emitor vstupního tranzistoru je spojen s bází výstupního tranzistoru. Navíc může být jako součást obvodu použita odporová zátěž prvního tranzistoru pro urychlení zavírání. Takové spojení jako celek je považováno za jeden tranzistor, jehož proudové zesílení, když tranzistory pracují v aktivním režimu, se přibližně rovná součinu zesílení prvního a druhého tranzistoru:

β с = β 1 ∙ β 2

Ukažme, že kompozitní tranzistor má ve skutečnosti koeficientβ , výrazně větší než obě jeho součásti. Nastavení přírůstkudlb= dlb1, dostaneme:

dle1 = (1 + β 1) ∙ dlb= dlb2

dlNa= dlk1+dlk2= β 1 ∙ dlb+ β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ dlb)

Sdílení djá na na dlb, zjistíme výsledný koeficient diferenciálního převodu:

β Σ = β 1 + β 2 + β 1 ∙ β 2

Protože vždyckyβ >1 , dalo by se uvažovat:

β Σ = β 1 ∙ β 1

Je třeba zdůraznit, že koeficientyβ 1 A β 1 se může lišit i v případě tranzistorů stejného typu, protože proud emitoruJá e2 PROTI 1 + β2krát proud emitoruJá e1(vyplývá to ze zjevné rovnostiI b2 = I e1).

Schéma Siklai

Darlingtonova dvojice je podobná Sziklai tranzistorovému zapojení, pojmenovanému po svém vynálezci George Sziklai, a je také někdy nazýváno komplementárním Darlingtonovým tranzistorem. Na rozdíl od Darlingtonova obvodu, který se skládá ze dvou tranzistorů stejného typu vodivosti, obvod Sziklai obsahuje tranzistory různých polarit ( p – n – p a n – p – n ). Pár Siklai se chová jako n–p–n -tranzistor s vysokým ziskem. Vstupní napětí je napětí mezi bází a emitorem tranzistoru Q1 a saturační napětí se rovná alespoň poklesu napětí na diodě. Mezi bázi a emitor tranzistoru Q2 se doporučuje zařadit nízkoodporový odpor. Tento obvod se používá u výkonných push-pull koncových stupňů při použití výstupních tranzistorů stejné polarity.

Sziklaiova kaskáda, podobná tranzistoru s n – p – n přechod

Cascode obvod

Kompozitní tranzistor, vyrobený podle tzv. kaskádového obvodu, se vyznačuje tím, že tranzistor VT1 je zapojen do obvodu se společným emitorem a tranzistor VT2 je zapojen do obvodu se společnou bází. Takový kompozitní tranzistor je ekvivalentní jedinému tranzistoru zapojenému do obvodu se společným emitorem, ale má mnohem lepší frekvenční vlastnosti a větší nezkreslený výkon v zátěži a také umožňuje výrazně snížit Millerův efekt (zvýšení ekvivalentní kapacity invertujícího zesilovacího prvku v důsledku zpětná vazba z výstupu na vstup tohoto prvku, když je vypnutý).

Výhody a nevýhody kompozitních tranzistorů

Vysoké hodnoty zesílení v kompozitních tranzistorech jsou realizovány pouze ve statickém režimu, takže kompozitní tranzistory jsou široce používány ve vstupních stupních operačních zesilovačů. V diagramech na vysoké frekvence kompozitní tranzistory již nemají takové výhody - mezní frekvence zesílení proudu a rychlost provozu kompozitních tranzistorů je menší než stejné parametry pro každý z tranzistorů VT1 a VT2.

výhody:

A)Vysoký proudový zisk.

b)Darlingtonův obvod je vyráběn ve formě integrovaných obvodů a při stejném proudu je pracovní plocha křemíku menší než u bipolárních tranzistorů. Tyto obvody jsou velmi zajímavé při vysokých napětích.

nedostatky:

A)Nízký výkon, zejména přechod z otevřeného do uzavřeného stavu. Z tohoto důvodu se kompozitní tranzistory používají především v obvodech nízkofrekvenčních klíčů a zesilovačů, na vysokých frekvencích jsou jejich parametry horší než u jednoho tranzistoru.

b)Pokles napětí v propustném směru na přechodu báze-emitor v Darlingtonově obvodu je téměř dvakrát větší než u konvenčního tranzistoru a u křemíkových tranzistorů je asi 1,2 - 1,4 V (nemůže být menší než dvojnásobek poklesu napětí na p-n křižovatka).

PROTI)Vysoké saturační napětí kolektor-emitor, pro křemíkový tranzistor asi 0,9 V (ve srovnání s 0,2 V pro konvenční tranzistory) pro tranzistory s nízkým výkonem a asi 2 V pro tranzistory s vysokým výkonem (nemůže být menší než pokles napětí na p-n přechodu plus pokles napětí na saturovaném vstupním tranzistoru).

Použití zatěžovacího odporu R1 umožňuje zlepšit některé vlastnosti kompozitního tranzistoru. Hodnota odporu je zvolena tak, že kolektor-emitorový proud tranzistoru VT1 v sepnutém stavu vytváří pokles napětí na rezistoru, který nestačí k otevření tranzistoru VT2. Svodový proud tranzistoru VT1 tedy není zesilován tranzistorem VT2, čímž se snižuje celkový kolektor-emitorový proud kompozitního tranzistoru ve vypnutém stavu. Navíc použití rezistoru R1 pomáhá zvýšit rychlost kompozitního tranzistoru vynucením uzavření tranzistoru VT2. Typicky je odpor R1 stovky ohmů u Darlingtonova tranzistoru s vysokým výkonem a několik kOhmů u Darlingtonova tranzistoru s malým signálem. Příkladem obvodu s emitorovým rezistorem je mocný n-p-n- Darlingtonův tranzistor typ KT825, jeho proudové zesílení je 10000 (typická hodnota) při kolektorovém proudu 10 A.

Označení kompozitního tranzistoru, vyrobeného ze dvou samostatných tranzistorů spojených podle Darlingtonova obvodu, je naznačeno na obrázku č.1. První z uvedených tranzistorů je zapojen podle obvodu sledovače emitoru, signál z emitoru prvního tranzistoru jde do báze druhého tranzistoru. Výhodou tohoto obvodu je jeho mimořádně vysoký zisk. Celkové proudové zesílení p pro tento obvod se rovná součinu koeficientů proudového zesílení jednotlivých tranzistorů: p = pgr2.

Pokud má například vstupní tranzistor Darlingtonova páru zesílení 120 a zesílení druhého tranzistoru 50, pak celkové p je 6000. Ve skutečnosti bude zesílení ještě o něco větší, protože celkový kolektorový proud kompozitního tranzistoru se rovná součtu kolektorových proudů dvojice vstupujících do něj tranzistorů.
Kompletní obvod kompozitního tranzistoru je znázorněn na obrázku 2. V tomto obvodu tvoří rezistory R1 a R2 dělič napětí, který vytváří předpětí na bázi prvního tranzistoru. Rezistor Rн připojený k emitoru kompozitního tranzistoru tvoří výstupní obvod. Takové zařízení je v praxi široce používáno, zejména v případech, kdy je vyžadován velký proudový zisk. Obvod má vysokou citlivost na vstupní signál a vyznačuje se tím vysoká úroveň výstupní kolektorový proud, který umožňuje využít tento proud jako řídicí proud (zejména při nízkém napájecím napětí). Použití Darlingtonova obvodu pomáhá snížit počet součástek v obvodech.

Darlingtonův obvod se používá v nízkofrekvenčních zesilovačích, oscilátorech a spínacích zařízeních. Výstupní impedance Darlingtonova obvodu je mnohonásobně nižší než vstupní impedance. V tomto smyslu jsou jeho charakteristiky podobné jako u snižovacího transformátoru. Na rozdíl od transformátoru však Darlingtonův obvod umožňuje zesílení vysokého výkonu. Vstupní odpor obvodu je přibližně roven $²Rn a jeho výstupní odpor je obvykle menší než Rн. Ve spínacích zařízeních se Darlingtonův obvod používá ve frekvenčním rozsahu do 25 kHz.

Literatura: Matthew Mandl. 200 VYBRANÝCH ELEKTRONICKÝCH SCHÉMŮ. Redakce literatury o informatice a elektronice. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © překlad do ruštiny, „Mir“, 1985, 1980

• Podobné články

Přihlaste se pomocí:

Náhodné články

• 08.10.2014

  Stereo ovládání hlasitosti, vyvážení a tónu na TCA5550 má následující parametry: Nízké nelineární zkreslení ne více než 0,1% Napájecí napětí 10-16V (12V nominální) Spotřeba proudu 15...30mA Vstupní napětí 0,5V (zisk při napájecím napětí 12V jednotky) Rozsah nastavení tónu -14...+14dB Rozsah nastavení vyvážení 3dB Rozdíl mezi kanály 45dB Odstup signálu od šumu...

Pokud zapojíte tranzistory podle obr. 2,60, pak bude výsledný obvod fungovat jako jeden tranzistor a jeho koeficient β se bude rovnat součinu koeficientů β součástky tranzistorů.

Rýže. 2,60. Kompozitní tranzistor Darlington .

Tato technika je užitečná pro obvody, které zvládají vysoké proudy (jako jsou regulátory napětí nebo výstupní stupně výkonového zesilovače) nebo pro vstupní stupně zesilovačů, které vyžadují vysokou vstupní impedanci.

U Darlingtonova tranzistoru je úbytek napětí mezi bází a emitorem dvojnásobek normálního napětí a saturační napětí je alespoň rovné úbytku napětí na diodě (protože potenciál emitoru tranzistoru T 1 musí překročit potenciál emitoru tranzistoru T 2 poklesem napětí na diodě). Navíc takto zapojené tranzistory se chovají jako jeden tranzistor s dost nízkou rychlostí, protože tranzistor T 1 nelze rychle vypnout tranzistor T 2. Vzhledem k této vlastnosti je obvykle mezi bází a emitorem tranzistoru T 2 zapněte rezistor (obr. 2.61).

Rýže. 2.61. Zvýšení vypínací rychlosti u kompozitního Darlingtonova tranzistoru.

Rezistor R zabraňuje předpětí tranzistorů T 2 do vodivosti v důsledku svodových proudů tranzistorů T 1 A T 2. Odpor rezistoru je volen tak, aby svodové proudy (měřené v nanoampérech u malosignálových tranzistorů a ve stovkách mikroampérů u výkonových tranzistorů) na něm vytvářely úbytek napětí, který nepřesahuje úbytek napětí na diodě, a současně tak, aby jím protékal proud, který je malý ve srovnání s proudem báze tranzistoru T 2. Obvykle odpor R je několik set ohmů u vysoce výkonného Darlingtonova tranzistoru a několik tisíc ohmů u darlingtonského tranzistoru s malým signálem.

Průmysl vyrábí Darlington tranzistory ve formě kompletních modulů, které obvykle obsahují emitorový odpor. Příkladem takového standardního schématu je mocný n-р-n Darlingtonův tranzistor je typu 2N6282, jeho proudové zesílení je 4000 (typické) pro kolektorový proud 10 A.

Zapojení tranzistorů podle Sziklaiho schématu (Sziklai). Zapojení tranzistorů podle obvodu Sziklai je obvod podobný tomu, na který jsme se právě dívali. Poskytuje také zvýšení koeficientu β . Někdy se takové zapojení nazývá komplementární Darlingtonův tranzistor (obr. 2.62).

Rýže. 2.62 . Zapojení tranzistorů podle schématu Siklai(„doplňkový Darlingtonův tranzistor“).

Obvod se chová jako tranzistor n-р-n– typ s velkým koeficientem β . Obvod má jediné napětí mezi bází a emitorem a saturační napětí, jako v předchozím obvodu, je alespoň rovné úbytku napětí na diodě. Mezi bází a emitorem tranzistoru T 2 Doporučuje se zařadit odpor s malým odporem. Návrháři používají tento obvod ve vysoce výkonných push-pull výstupních stupních, když chtějí použít výstupní tranzistory pouze jedné polarity. Příklad takového obvodu je na Obr. 2.63.

Rýže. 2.63. Výkonná push-pull kaskáda, která využívá pouze výstupní tranzistory n-р-n-typ.

Stejně jako dříve je rezistor kolektorový rezistor tranzistoru T 1. Darlingtonův tranzistor tvořený tranzistory T 2 A T 3, se chová jako jeden tranzistor n-р-n-typ, s velkým proudovým zesílením. Tranzistory T 4 A T 5, zapojený podle obvodu Sziklai, se chovají jako výkonný tranzistor p-n-p– typ s vysokým ziskem. Stejně jako předtím odpory R 3 A R 4 mají malý odpor. Tento obvod se někdy nazývá push-pull repeater s kvazikomplementární symetrií. V reálné kaskádě s dodatečnou symetrií (komplementární), tranzistory T 4 A T 5 by byly zapojeny podle Darlingtonova obvodu.

Tranzistor s ultra vysokým proudovým ziskem. Kompozitní tranzistory - Darlingtonovy tranzistory a podobně - by neměly být zaměňovány s tranzistory s ultravysokým proudovým ziskem, které mají velmi vysoký zisk. h 21E získané během technologického procesu výroby prvku. Příkladem takového prvku je tranzistor typu 2N5962, u kterého je zaručeno minimální proudové zesílení 450 při změně kolektorového proudu v rozsahu od 10 μA do 10 mA; tento tranzistor patří do řady prvků 2N5961‑2N5963, která se vyznačuje rozsahem maximální stres U CE od 30 do 60 V (pokud by mělo být kolektorové napětí vyšší, měli byste hodnotu snížit β ). Průmysl vyrábí spárované páry tranzistorů s ultra vysokými hodnotami koeficientu β . Používají se v zesilovačích s nízkým signálem, pro které musí mít tranzistory přizpůsobené charakteristiky; věnované této problematice sekce 2.18. Příklady takových standardních obvodů jsou obvody jako LM394 a MAT-01; jsou to tranzistorové páry s vysokým ziskem, ve kterých je napětí U BE přizpůsobené na zlomky milivoltu (nejlepší obvody poskytují přizpůsobení až 50 μV) a koeficient h 21E– až 1 %. Obvod typu MAT-03 je spárovaný pár p-n-p-tranzistory.

Tranzistory s ultravysokým převodovým poměrem β lze kombinovat podle Darlingtonova schématu. V tomto případě může být základní zkreslený proud roven pouze 50 pA (příklady takových obvodů jsou operační zesilovače jako LM111 a LM316.

Sledovací odkaz

Při nastavování předpětí, například v emitorovém sledovači, se dělicí odpory v obvodu báze volí tak, aby dělič vzhledem k bázi fungoval jako tvrdý zdroj napětí, to znamená, že odpor paralelně zapojených rezistorů je podstatně menší než vstupní odpor obvodu na bočních základnách. V tomto ohledu je vstupní odpor celého obvodu určen děličem napětí - pro signál přicházející na jeho vstup se vstupní odpor ukáže být mnohem menší, než je skutečně nutné. Na Obr. Obrázek 2.64 ukazuje odpovídající příklad.

Rýže. 2.64.

Vstupní impedance obvodu je přibližně 9 kΩ a odpor děliče napětí pro vstupní signál je 10 kΩ. Je žádoucí, aby vstupní odpor byl vždy vysoký a v každém případě je nerozumné zatěžovat zdroj vstupního signálu obvodu děličem, který je nakonec potřeba pouze k zajištění předpětí tranzistoru. Komunikační metoda sledování vám umožní se z této obtížnosti dostat (obr. 2.65).

Rýže. 2,65. Zvýšení vstupní impedance emitorového sledovače na signálových frekvencích zahrnutím děliče do sledovacího obvodu, který poskytuje základní předpětí.

Předpětí tranzistoru je zajištěno odpory R1, R2, R3. Kondenzátor C 2 je zvolen tak, že jeho celkový odpor při signálových frekvencích je malý ve srovnání s odporem předpětí. Jako vždy bude předpětí stabilní, pokud stejnosměrný odpor jeho zdroje daný v základně (v tomto případě 9,7 kOhm) je výrazně menší než stejnosměrný odpor základny (v tomto případě ~ 100 kOhm). Zde se však vstupní odpor pro frekvence signálu nerovná stejnosměrnému odporu.

Zvažte cestu signálu: vstupní signál U dovnitř generuje signál na vysílači u E ~= jste v, takže přírůstek proudu protékajícího přes odpor předpětí R 3, bude i = (jste v – u E)/R 3~= 0, tj. Z v = jste v /i vstup) ~=

Zjistili jsme, že vstupní (boční) odpor obvodu předpětí je velmi vysoký frekvence signálu .

Jiný přístup k analýze obvodu je založen na skutečnosti, že pokles napětí na rezistoru R 3 pro všechny frekvence signálu je stejný (protože napětí mezi jeho svorkami se mění stejně), tj. je zdrojem proudu. Ale odpor zdroje proudu je nekonečný. Ve skutečnosti skutečná hodnota odporu není nekonečná, protože zesílení sledovače je o něco menší než 1. To je způsobeno skutečností, že pokles napětí mezi bází a emitorem závisí na kolektorovém proudu, který se mění se změnou úrovně signálu. . Stejný výsledek lze získat, pokud vezmeme v úvahu dělič tvořený výstupním odporem na straně emitoru [ r E = 25/já K(mA) Ohm] a emitorový odpor. Pokud je napěťové zesílení opakovače označeno A (A~= 1), pak hodnota efektivního odporu R 3 při stejných frekvencích signálu R 3 /(1 – A). V praxi efektivní hodnota odporu R 3 je přibližně 100krát větší než jeho jmenovitá hodnota a vstupnímu odporu dominuje vstupní odpor tranzistoru na straně báze. V invertujícím zesilovači se společným emitorem lze vytvořit podobné sledovací spojení, protože signál na emitoru následuje signál na bázi. Všimněte si, že obvod děliče předpětí je napájen střídavým proudem (při signálových frekvencích) z výstupu emitoru s nízkou impedancí, takže to vstupní signál dělat nemusí.

Připojení serva v zátěži kolektoru. Princip servovazby lze použít ke zvýšení efektivního odporu zatěžovacího odporu kolektoru, pokud je kaskáda naložena na opakovač. V tomto případě se výrazně zvýší napěťové zesílení kaskády [připomeňme si to K U = – g m R K, A g m = 1/(R 3 + r E)]·

Na Obr. Obrázek 2.66 ukazuje příklad push-pull výstupního stupně se servo spojem, postaveného podobně jako push-pull zesilovač diskutovaný výše.

Rýže. 2.66. Servovazba v kolektorové zátěži výkonového zesilovače, což je zátěžový stupeň.

Protože výstup opakuje signál na základě tranzistoru T 2, kondenzátor S vytváří sledovací spojení do kolektorové zátěže tranzistoru T 1 a udržuje konstantní pokles napětí na rezistoru R 2 v přítomnosti signálu (impedance kondenzátoru S by měla být malá ve srovnání s R 1 A R 2 v celém frekvenčním pásmu signálu). Díky tomu odpor R 2 se stává podobným zdroji proudu, zesílení tranzistoru se zvyšuje T 1 napětí a udržuje dostatečné napětí na bázi tranzistoru T 2 i při špičkových hodnotách signálu. Když se signál přiblíží k napájecímu napětí U QC potenciál v místě připojení rezistoru R 1 A R 2 se stává více než U QC, díky náboji akumulovanému kondenzátorem S. Navíc pokud R 1 = R 2(dobrá volba pro výběr rezistorů), pak potenciál v místě jejich připojení překročí U QC 1,5krát v okamžiku, kdy se výstupní signál vyrovná U QC. Tento obvod si získal velkou oblibu při vývoji nízkofrekvenčních zesilovačů pro domácnost, i když jednoduchý proudový zdroj má oproti servoobvodu výhody, protože není potřeba používat nežádoucí prvek - elektrolytický kondenzátor - a poskytuje nejlepší vlastnosti na nízkých frekvencích.