Qu'est-ce qu'un transistor Darlington ? Transistor composite (circuit Darlington)

Bonjour chers lecteurs. Il existe de nombreux circuits dans lesquels les merveilleux transistors composites haute puissance KT827 sont utilisés avec beaucoup de succès et, bien entendu, il est parfois nécessaire de les remplacer. Lorsque le code de ces transistors n’est pas trouvé à portée de main, nous commençons à réfléchir à leurs analogues possibles.

Je n'ai pas trouvé d'analogues complets parmi les produits fabriqués à l'étranger, bien qu'il existe de nombreuses propositions et déclarations sur Internet concernant le remplacement de ces transistors par TIP142. Mais pour ces transistors, le courant maximum du collecteur est de 10A, pour le 827 il est de 20A, bien que leurs puissances soient les mêmes et égales à 125W. Pour le 827, la tension maximale de saturation collecteur-émetteur est de deux volts, pour le TIP142 elle est de 3V, ce qui signifie qu'en mode impulsion, lorsque le transistor est en saturation, avec un courant collecteur de 10A, une puissance de 20 W sera libérée sur notre transistor, et en mode bourgeois - 30 W , il faudra donc augmenter la taille du radiateur.

Un bon remplacement pourrait être le transistor KT8105A, voir les données sur la plaque. Avec un courant de collecteur de 10A, la tension de saturation de ce transistor n'est pas supérieure à 2V. C'est bon.

En l'absence de tous ces remplacements, j'assemble toujours un analogue approximatif à l'aide d'éléments discrets. Les circuits de transistors et leur apparence sont présentés sur la photo 1.

J'assemble habituellement par installation suspendue, l'un des options possibles montré sur la photo 2.

En fonction des paramètres requis du transistor composite, vous pouvez sélectionner des transistors de remplacement. Le schéma montre les diodes D223A, j'utilise généralement KD521 ou KD522.

Sur la photo 3, le transistor composite assemblé fonctionne sur une charge à une température de 90 degrés. Le courant traversant le transistor dans ce cas est de 4A et la chute de tension à ses bornes est de 5 volts, ce qui correspond à la puissance thermique libérée de 20W. J'effectue généralement cette procédure sur les semi-conducteurs en deux ou trois heures. Pour le silicium, ce n'est pas du tout effrayant. Bien entendu, pour qu'un tel transistor fonctionne sur ce radiateur à l'intérieur du boîtier de l'appareil, un flux d'air supplémentaire sera nécessaire.

Pour sélectionner les transistors, je fournis un tableau avec les paramètres.

Lors de la conception circuits électroniques radio Il existe souvent des situations où il est souhaitable de disposer de transistors avec des paramètres meilleurs que ceux proposés par les fabricants d'éléments radio. Dans certains cas, nous pouvons avoir besoin d'un gain de courant h 21 plus élevé, dans d'autres d'une valeur de résistance d'entrée h 11 plus élevée et dans d'autres d'une valeur de conductance de sortie h 22 plus faible. Pour résoudre ces problèmes, la possibilité d'utiliser un composant électronique, dont nous parlerons ci-dessous, est excellente.

La structure d'un transistor composite et la désignation sur les schémas

Le schéma ci-dessous est équivalent célibataire n-p-n semi-conducteur. Dans ce circuit, le courant d'émetteur VT1 est le courant de base VT2. Le courant de collecteur du transistor composite est déterminé principalement par le courant VT2.

Ce sont deux transistors bipolaires distincts réalisés sur la même puce et dans le même boîtier. La résistance de charge se trouve également dans le circuit émetteur du premier transistor bipolaire. Un transistor Darlington a les mêmes bornes qu'un transistor bipolaire standard : base, collecteur et émetteur.

Comme le montre la figure ci-dessus, un transistor composé standard est une combinaison de plusieurs transistors. Selon le niveau de complexité et la puissance dissipée, il peut y avoir plus de deux transistors Darlington.

Le principal avantage d'un transistor composite est un gain de courant h 21 nettement plus élevé, qui peut être calculé approximativement à l'aide de la formule comme produit des paramètres h 21 des transistors inclus dans le circuit.

h 21 =h 21vt1 × h21vt2 (1)

Donc, si le gain du premier est de 120 et celui du second de 60, alors le gain total du circuit Darlington est égal au produit de ces valeurs - 7200.

Mais gardez à l’esprit que le paramètre h21 dépend assez fortement du courant du collecteur. Dans le cas où le courant de base du transistor VT2 est suffisamment faible, le collecteur VT1 peut ne pas suffire à fournir la valeur requise du gain de courant h 21. Ensuite, en augmentant h21 et, par conséquent, en diminuant le courant de base du transistor composite, il est possible d'obtenir une augmentation du courant de collecteur VT1. Pour ce faire, une résistance supplémentaire est incluse entre l'émetteur et la base du VT2, comme le montre le schéma ci-dessous.

Calculons les éléments d'un circuit Darlington monté, par exemple, sur des transistors bipolaires BC846A ; le courant VT2 est de 1 mA ; Puis on détermine son courant de base à partir de l'expression :

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

Avec un courant aussi faible de 5 μA, le coefficient h 21 diminue fortement et le coefficient global peut être d'un ordre de grandeur inférieur à celui calculé. En augmentant le courant collecteur du premier transistor à l'aide d'une résistance supplémentaire, vous pouvez gagner significativement en valeur paramètre général h21. Étant donné que la tension à la base est constante (pour un semi-conducteur à trois broches en silicium typique, u = 0,7 V), la résistance peut être calculée à partir de :

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

Dans ce cas, on peut compter sur un gain de courant allant jusqu'à 40 000. De nombreux transistors superbetta sont construits selon ce circuit.

En ajoutant à la pommade, je mentionnerai que ce schéma Darlington présente un inconvénient aussi important qu'une tension accrue Uke. Si dans les transistors conventionnels la tension est de 0,2 V, alors dans un transistor composite, elle augmente jusqu'à un niveau de 0,9 V. Cela est dû à la nécessité d'ouvrir VT1, et pour cela, il est nécessaire d'appliquer un niveau de tension allant jusqu'à 0,7 V. à sa base (si lors de la fabrication du semi-conducteur utilisé du silicium).

En conséquence, afin d'éliminer l'inconvénient mentionné, des modifications mineures ont été apportées au circuit classique et un transistor Darlington complémentaire a été obtenu. Un tel transistor composite est constitué de dispositifs bipolaires, mais avec des conductivités différentes : p-n-p et n-p-n.

Les radioamateurs russes et de nombreux radioamateurs étrangers appellent cette connexion le schéma Szyklai, bien que ce schéma soit appelé une paire paradoxale.

Un inconvénient typique des transistors composites qui limite leur utilisation est leur faible performance, ils sont donc largement utilisés uniquement dans les circuits basse fréquence. Ils fonctionnent parfaitement dans les étages de sortie des ULF puissants, dans les circuits de commande des moteurs et des dispositifs d'automatisation, ainsi que dans les circuits d'allumage des voitures.

Sur schémas de circuits un transistor composite est désigné comme transistor bipolaire classique. Bien qu’il soit rare, il est utilisé sous conditions image graphique transistor composite dans le schéma.

L'un des plus courants est l'ensemble intégré L293D : il s'agit de quatre amplificateurs de courant dans un seul boîtier. De plus, le microensemble L293 peut être défini comme quatre commutateurs électroniques à transistors.

L'étage de sortie du microcircuit est constitué d'une combinaison de circuits Darlington et Sziklai.

De plus, les micro-assemblages spécialisés basés sur le circuit Darlington ont également reçu le respect des radioamateurs. Par exemple . Ce circuit intégré est essentiellement une matrice de sept transistors Darlington. De tels ensembles universels décorent parfaitement les circuits radioamateurs et les rendent plus fonctionnels.

Le microcircuit est un commutateur à sept canaux de charges puissantes basé sur des transistors Darlington composites à collecteur ouvert. Les interrupteurs contiennent des diodes de protection qui permettent de commuter des charges inductives, telles que des bobines de relais. Le commutateur ULN2004 est nécessaire lors de la connexion de charges puissantes aux puces logiques CMOS.

Courant de charge à travers la batterie en fonction de la tension à ses bornes (appliquée à Transition BE VT1), est régulé par le transistor VT1 dont la tension du collecteur contrôle l'indicateur de charge sur la LED (au fur et à mesure de la charge, le courant de charge diminue et la LED s'éteint progressivement) et un puissant transistor composite contenant VT2, VT3, VT4.

Le signal nécessitant une amplification via l'ULF préliminaire est envoyé à un étage amplificateur différentiel préliminaire construit sur les composites VT1 et VT2. Utilisation d'un circuit différentiel dans étage amplificateur, réduit les effets de bruit et assure un retour négatif. La tension OS est fournie à la base du transistor VT2 depuis la sortie de l'amplificateur de puissance. Système d'exploitation par CC implémenté via la résistance R6.

Lorsque le générateur est allumé, le condensateur C1 commence à se charger, puis la diode Zener s'ouvre et le relais K1 fonctionne. Le condensateur commence à se décharger à travers la résistance et le transistor composite. Après une courte période, le relais s'éteint et un nouveau cycle du générateur commence.

Transistor composite (transistor Darlington) - combinant deux ou plusieurs transistors bipolaires pour augmenter le gain de courant. Un tel transistor est utilisé dans les circuits fonctionnant avec des courants élevés (par exemple, dans les circuits stabilisateurs de tension, les étages de sortie des amplificateurs de puissance) et dans les étages d'entrée des amplificateurs s'il est nécessaire de fournir une impédance d'entrée élevée.

Symbole d'un transistor composite

Un transistor composé possède trois bornes (base, émetteur et collecteur), qui sont équivalentes aux bornes d'un transistor simple conventionnel. Le gain de courant d'un transistor composé typique (parfois appelé à tort "superbêta") est de ≈ 1 000 pour les transistors de haute puissance et de ≈ 50 000 pour les transistors de faible puissance. Cela signifie qu'un faible courant de base suffit pour activer le transistor composé.

Contrairement aux transistors bipolaires, les transistors à effet de champ ne sont pas utilisés dans une connexion composite. Il n'est pas nécessaire de combiner des transistors à effet de champ, car ils ont déjà un courant d'entrée extrêmement faible. Cependant, il existe des circuits (par exemple, un transistor bipolaire à grille isolée) dans lesquels des transistors à effet de champ et bipolaires sont utilisés ensemble. Dans un sens, de tels circuits peuvent également être considérés comme des transistors composites. Idem pour un transistor compositeIl est possible d'augmenter la valeur du gain en réduisant l'épaisseur de la base, mais cela présente certaines difficultés technologiques.

Exemple superbeta (super-β)Les transistors peuvent être utilisés dans les séries KT3102, KT3107. Cependant, ils peuvent également être combinés grâce au système Darlington. Dans ce cas, le courant de polarisation de base peut être rendu égal à seulement 50 pA (des exemples de tels circuits sont les amplificateurs opérationnels tels que LM111 et LM316).

Photo d'un amplificateur typique utilisant des transistors composites

Circuit de Darlington

Un type de transistor de ce type a été inventé par l'ingénieur électricien Sidney Darlington.

Schéma schématique d'un transistor composite

Un transistor composé est une connexion en cascade de plusieurs transistors connectés de telle manière que la charge dans l'émetteur de l'étage précédent soit la transition base-émetteur du transistor de l'étage suivant, c'est-à-dire que les transistors sont connectés par des collecteurs, et l'émetteur du transistor d'entrée est connecté à la base du transistor de sortie. De plus, une charge résistive du premier transistor peut être utilisée dans le cadre du circuit pour accélérer la fermeture. Une telle connexion dans son ensemble est considérée comme un seul transistor dont le gain en courant, lorsque les transistors fonctionnent en mode actif, est approximativement égal au produit des gains du premier et du deuxième transistor :

β с = β 1 ∙ β 2

Montrons qu'un transistor composite a effectivement un coefficientβ , nettement plus grand que ses deux composants. Réglage de l'incrémentdjeb=djeb1, on a:

djee1 = (1 + β 1) ∙ réjeb=djeb2

djeÀ=djek1+djek2= β 1 ∙ réjeb+ β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ réjeb)

Partage dje à sur dlb, on retrouve le coefficient de transmission différentiel résultant :

β Σ = β 1 + β 2 + β 1 ∙ β 2

Parce que toujoursβ >1 , on pourrait considérer :

β Σ = β 1 ∙ β 1

Il convient de souligner que les coefficientsβ 1 Et β 1 peut différer même dans le cas de transistors du même type, puisque le courant d'émetteurje e2 V 1 + β2multiplié par le courant de l'émetteurje e1(cela découle de l'égalité évidenteje b2 = je e1).

Schéma Siklai

La paire Darlington est similaire à la connexion du transistor Sziklai, du nom de son inventeur George Sziklai, et est aussi parfois appelée transistor Darlington complémentaire. Contrairement au circuit Darlington, qui est constitué de deux transistors du même type de conductivité, le circuit Sziklai contient des transistors de polarités différentes ( p – n – p et n – p – n ). Le couple Siklai se comporte comme n–p–n -transistor à gain élevé. La tension d'entrée est la tension entre la base et l'émetteur du transistor Q1, et la tension de saturation est au moins égale à la chute de tension aux bornes de la diode. Il est recommandé d'inclure une résistance à faible résistance entre la base et l'émetteur du transistor Q2. Ce circuit est utilisé dans de puissants étages de sortie push-pull lors de l'utilisation de transistors de sortie de même polarité.

Cascade Sziklai, semblable à un transistor avec transition n – p – n

Circuit cascode

Un transistor composite, réalisé selon le circuit dit cascode, se caractérise par le fait que le transistor VT1 est connecté dans un circuit avec un émetteur commun et que le transistor VT2 est connecté dans un circuit avec une base commune. Un tel transistor composite équivaut à un transistor unique connecté dans un circuit à émetteur commun, mais il a bien mieux propriétés de fréquence et une plus grande puissance non déformée dans la charge, et permet également de réduire considérablement l'effet Miller (augmentation de la capacité équivalente de l'élément amplificateur inverseur due à retour de la sortie à l'entrée de cet élément lorsqu'il est éteint).

Avantages et inconvénients des transistors composites

Les valeurs de gain élevées dans les transistors composites ne sont réalisées qu'en mode statique, de sorte que les transistors composites sont largement utilisés dans les étages d'entrée des amplificateurs opérationnels. Dans les diagrammes sur hautes fréquences les transistors composites n'ont plus de tels avantages - la fréquence limite d'amplification du courant et la vitesse de fonctionnement des transistors composites sont inférieures aux mêmes paramètres pour chacun des transistors VT1 et VT2.

Avantages :

UN)Gain de courant élevé.

b)Le circuit Darlington est fabriqué sous forme de circuits intégrés et, à courant égal, la surface utile du silicium est plus petite que celle des transistors bipolaires. Ces circuits sont d'un grand intérêt à haute tension.

Défauts:

UN)Faibles performances, notamment lors du passage de l'état ouvert à l'état fermé. Pour cette raison, les transistors composites sont principalement utilisés dans les circuits de touches et d'amplificateurs basse fréquence ; à hautes fréquences, leurs paramètres sont pires que ceux d'un seul transistor.

b)La chute de tension directe aux bornes de la jonction base-émetteur dans un circuit Darlington est presque deux fois plus importante que dans un transistor conventionnel et est d'environ 1,2 à 1,4 V pour les transistors en silicium (elle ne peut pas être inférieure au double de la chute de tension aux bornes de la jonction base-émetteur dans un circuit Darlington. jonction p-n).

V)Tension de saturation collecteur-émetteur élevée, pour un transistor au silicium, environ 0,9 V (contre 0,2 V pour les transistors conventionnels) pour les transistors de faible puissance et environ 2 V pour les transistors de haute puissance (ne peut pas être inférieure à la chute de tension aux bornes de la jonction p-n plus chute de tension aux bornes du transistor d'entrée saturé).

L'utilisation de la résistance de charge R1 permet d'améliorer certaines caractéristiques du transistor composite. La valeur de la résistance est choisie de telle manière que le courant collecteur-émetteur du transistor VT1 à l'état fermé crée une chute de tension aux bornes de la résistance insuffisante pour ouvrir le transistor VT2. Ainsi, le courant de fuite du transistor VT1 n'est pas amplifié par le transistor VT2, réduisant ainsi le courant collecteur-émetteur total du transistor composite à l'état bloqué. De plus, l'utilisation de la résistance R1 permet d'augmenter la vitesse du transistor composite en forçant la fermeture du transistor VT2. En règle générale, la résistance de R1 est de plusieurs centaines d'ohms dans un transistor Darlington haute puissance et de plusieurs kOhms dans un transistor Darlington à petit signal. Un exemple de circuit avec une résistance d'émetteur est puissant n-p-n- Transistor Darlington type KT825, son gain en courant est de 10000 (valeur typique) pour un courant collecteur de 10 A.

La désignation d'un transistor composite, constitué de deux transistors distincts connectés selon un circuit Darlington, est indiquée sur la figure n°1. Le premier des transistors mentionnés est connecté selon le circuit émetteur-suiveur, le signal de l'émetteur du premier transistor va à la base du deuxième transistor. L'avantage de ce circuit est son gain exceptionnellement élevé. Le gain de courant global p pour ce circuit est égal au produit des coefficients de gain de courant des transistors individuels : p = pgr2.

Par exemple, si le transistor d'entrée d'une paire Darlington a un gain de 120 et que le gain du deuxième transistor est de 50, alors le total p est de 6 000. En fait, le gain sera encore légèrement plus grand, puisque le courant total du collecteur du transistor composite est égal à la somme des courants de collecteur de la paire de transistors qui y pénètrent.
Le circuit complet d'un transistor composite est représenté sur la figure 2. Dans ce circuit, les résistances R 1 et R 2 forment un diviseur de tension qui crée une polarisation à la base du premier transistor. La résistance Rн connectée à l'émetteur du transistor composite forme un circuit de sortie. Un tel dispositif est largement utilisé dans la pratique, notamment dans les cas où un gain de courant important est requis. Le circuit a une sensibilité élevée au signal d'entrée et se distingue par haut niveau courant de collecteur de sortie, qui permet d'utiliser ce courant comme courant de commande (notamment à basse tension d'alimentation). L'utilisation du circuit Darlington permet de réduire le nombre de composants dans les circuits.

Le circuit Darlington est utilisé dans les amplificateurs basse fréquence, les oscillateurs et les dispositifs de commutation. L'impédance de sortie d'un circuit Darlington est plusieurs fois inférieure à l'impédance d'entrée. En ce sens, ses caractéristiques sont similaires à celles d’un transformateur abaisseur. Cependant, contrairement à un transformateur, le circuit Darlington permet une amplification de forte puissance. La résistance d'entrée du circuit est approximativement égale à $²Rn et sa résistance de sortie est généralement inférieure à Rн. Dans les appareils de commutation, le circuit Darlington est utilisé dans la gamme de fréquences allant jusqu'à 25 kHz.

Littérature : Matthieu Mandl. 200 SCHÉMAS ÉLECTRONIQUES SÉLECTIONNÉS. Bureau de rédaction de la littérature sur l'informatique et l'électronique. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © traduction en russe, « Mir », 1985, 1980

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• 08.10.2014

  Le contrôle du volume stéréo, de la balance et de la tonalité du TCA5550 présente les paramètres suivants : Faible distorsion non linéaire ne dépassant pas 0,1 % Tension d'alimentation 10-16 V (12 V nominal) Consommation de courant 15...30 mA Tension d'entrée 0,5 V (gain à une tension d'alimentation de l'unité 12V) Plage de réglage de la tonalité -14...+14dB Plage de réglage de la balance 3dB Différence entre les canaux 45dB Rapport signal/bruit...

Si vous connectez les transistors comme indiqué sur la Fig. 2,60, alors le circuit résultant fonctionnera comme un seul transistor et son coefficient β sera égal au produit des coefficients β composants des transistors.

Riz. 2,60. Transistor composite Darlington .

Cette technique est utile pour les circuits qui gèrent des courants élevés (tels que les régulateurs de tension ou les étages de sortie d'amplificateur de puissance) ou pour les étages d'entrée d'amplificateur où une impédance d'entrée élevée doit être fournie.

Dans un transistor Darlington, la chute de tension entre la base et l'émetteur est le double de la tension normale, et la tension de saturation est au moins égale à la chute de tension aux bornes de la diode (puisque le potentiel d'émetteur du transistor T1 doit dépasser le potentiel de l'émetteur du transistor T2 par la chute de tension aux bornes de la diode). De plus, les transistors ainsi connectés se comportent comme un seul transistor avec une vitesse assez faible, puisque le transistor T1 ne peut pas éteindre rapidement le transistor T2. Compte tenu de cette propriété, c'est généralement entre la base et l'émetteur du transistor T2 allumez la résistance (Fig. 2.61).

Riz. 2.61. Augmentation de la vitesse de coupure dans un transistor Darlington composite.

Résistance R. empêche la polarisation des transistors T2 dans la région de conduction en raison des courants de fuite des transistors T1 Et T2. La résistance de la résistance est choisie de manière à ce que les courants de fuite (mesurés en nanoampères pour les transistors à petit signal et en centaines de microampères pour les transistors de haute puissance) créent une chute de tension à ses bornes qui ne dépasse pas la chute de tension aux bornes de la diode, et en même temps afin qu'un courant le traversant soit faible par rapport au courant de base du transistor T2. Généralement de la résistance R. est de plusieurs centaines d'ohms dans un transistor Darlington haute puissance et de plusieurs milliers d'ohms dans un transistor Darlington à petit signal.

L'industrie produit des transistors Darlington sous forme de modules complets, qui comprennent généralement une résistance d'émetteur. Un exemple d'un tel schéma standard est le puissant n‑р‑n Le transistor Darlington est de type 2N6282, son gain en courant est de 4000 (typique) pour un courant collecteur de 10 A.

Connexion des transistors selon le schéma Sziklai (Sziklaï). La connexion des transistors selon le circuit de Sziklai est un circuit similaire à celui que nous venons de voir. Il prévoit également une augmentation du coefficient β . Parfois, une telle connexion est appelée transistor Darlington complémentaire (Fig. 2.62).

Riz. 2,62 . Connexion des transistors selon le schéma Siklaï(« transistor Darlington complémentaire »).

Le circuit se comporte comme un transistor n‑р‑n‑ type avec un grand coefficient β . Le circuit a une seule tension entre la base et l'émetteur, et la tension de saturation, comme dans le circuit précédent, est au moins égale à la chute de tension aux bornes de la diode. Entre la base et l'émetteur du transistor T2 Il est recommandé d'inclure une résistance avec une petite résistance. Les concepteurs utilisent ce circuit dans des étages de sortie push-pull haute puissance lorsqu'ils souhaitent utiliser des transistors de sortie d'une seule polarité. Un exemple d'un tel circuit est présenté sur la Fig. 2.63.

Riz. 2.63. Une puissante cascade push-pull qui utilise uniquement des transistors de sortie n‑р‑n-taper.

Comme précédemment, la résistance est la résistance de collecteur du transistor T1. Transistor Darlington formé de transistors T2 Et T 3, se comporte comme un seul transistor n‑р‑n‑type, avec un gain de courant important. Transistors T4 Et T5, connecté selon le circuit Sziklai, se comporte comme un puissant transistor p‑n‑p‑ type avec gain élevé. Comme auparavant, les résistances R3 Et R4 ont peu de résistance. Ce circuit est parfois appelé répéteur push-pull à symétrie quasi complémentaire. Dans une vraie cascade avec une symétrie supplémentaire (complémentaire), des transistors T4 Et T5 serait connecté selon le circuit de Darlington.

Transistor avec gain de courant ultra élevé. Les transistors composites - transistors Darlington et similaires - ne doivent pas être confondus avec les transistors à gain de courant ultra-élevé, qui ont un gain très élevé. 21h00 obtenu lors du processus technologique de fabrication d'un élément. Un exemple d'un tel élément est le transistor de type 2N5962, pour lequel un gain de courant minimum de 450 est garanti lorsque le courant du collecteur évolue dans la plage de 10 μA à 10 mA ; ce transistor appartient à la série d'éléments 2N5961‑2N5963, caractérisée par une plage stress maximal UCE de 30 à 60 V (si la tension du collecteur doit être plus élevée, alors vous devez réduire la valeur β ). L'industrie produit des paires appariées de transistors avec des valeurs de coefficient ultra élevées β . Ils sont utilisés dans les amplificateurs à faible signal pour lesquels les transistors doivent avoir des caractéristiques adaptées ; dédié à ce problème section 2.18. Des exemples de tels circuits standard sont des circuits tels que LM394 et MAT-01 ; ce sont des paires de transistors à gain élevé dans lesquelles la tension U ÊTRE adapté à des fractions de millivolt (les meilleurs circuits permettent une adaptation jusqu'à 50 μV), et le coefficient 21h00– jusqu'à 1%. Le circuit de type MAT-03 est une paire appariée p‑n‑p- les transistors.

Transistors à rapport ultra élevé β peuvent être combinés selon le schéma Darlington. Dans ce cas, le courant de polarisation de base peut être rendu égal à seulement 50 pA (des exemples de tels circuits sont les amplificateurs opérationnels tels que LM111 et LM316.

Lien de suivi

Lors du réglage de la tension de polarisation, par exemple dans un émetteur-suiveur, les résistances diviseuses du circuit de base sont sélectionnées de manière à ce que le diviseur par rapport à la base agisse comme une source de tension dure, c'est-à-dire de sorte que la résistance des résistances connectées en parallèle est nettement inférieure à la résistance d'entrée du circuit sur les bases latérales. À cet égard, la résistance d'entrée de l'ensemble du circuit est déterminée par le diviseur de tension - pour un signal arrivant à son entrée, la résistance d'entrée s'avère bien inférieure à ce qui est réellement nécessaire. En figue. La figure 2.64 montre un exemple correspondant.

Riz. 2.64.

L'impédance d'entrée du circuit est d'environ 9 kΩ et la résistance du diviseur de tension pour le signal d'entrée est de 10 kΩ. Il est souhaitable que la résistance d'entrée soit toujours élevée, et dans tous les cas, il n'est pas judicieux de charger la source de signal d'entrée du circuit avec un diviseur, qui n'est finalement nécessaire que pour fournir une polarisation au transistor. La méthode de communication par tracking permet de sortir de cette difficulté (Fig. 2.65).

Riz. 2.65. Augmenter l'impédance d'entrée de l'émetteur suiveur aux fréquences du signal en incluant un diviseur dans le circuit de suivi, qui fournit une polarisation de base.

La polarisation du transistor est assurée par des résistances R1, R2, R3. Condensateur C2 est choisi de telle sorte que sa résistance totale aux fréquences de signal soit faible par rapport à la résistance des résistances de polarisation. Comme toujours, la polarisation sera stable si la résistance CC de sa source donnée dans la base (dans ce cas 9,7 kOhm) est nettement inférieure à la résistance CC de la base (dans ce cas ~ 100 kOhm). Mais ici, la résistance d'entrée pour les fréquences des signaux n'est pas égale à la résistance CC.

Considérez le chemin du signal : signal d'entrée Tu es dans génère un signal à l'émetteur tu E ~= tu es dedans, donc l'incrément du courant circulant à travers la résistance de polarisation R3, sera je = (tu es dedans – tu E)/R3~= 0, c'est-à-dire Z dans = tu es dedans /j'entre) ~=

Nous avons constaté que la résistance d'entrée (shunt) du circuit de polarisation est très élevée pour fréquences des signaux .

Une autre approche de l'analyse des circuits est basée sur le fait que la chute de tension aux bornes d'une résistance R3 car toutes les fréquences du signal sont les mêmes (puisque la tension entre ses bornes change de la même manière), c'est-à-dire qu'il s'agit d'une source de courant. Mais la résistance de la source de courant est infinie. En fait, la valeur réelle de la résistance n'est pas infinie, puisque le gain du suiveur est légèrement inférieur à 1. Cela est dû au fait que la chute de tension entre la base et l'émetteur dépend du courant du collecteur, qui change à mesure que le niveau du signal change. . Le même résultat peut être obtenu si l'on considère le diviseur formé par la résistance de sortie côté émetteur [ concernant = 25/Je K(mA) Ohm] et résistance d'émetteur. Si le gain de tension du répéteur est noté UN (UN~= 1), puis la valeur de résistance effective R3 aux fréquences du signal est égal à R3 /(1 – UN). En pratique, la valeur efficace de la résistance R3 est environ 100 fois supérieure à sa valeur nominale et la résistance d'entrée est dominée par la résistance d'entrée du transistor côté base. Dans un amplificateur inverseur à émetteur commun, une connexion de suivi similaire peut être établie, puisque le signal au niveau de l'émetteur suit le signal à la base. Notez que le circuit diviseur de tension de polarisation est alimenté en courant alternatif (aux fréquences du signal) à partir de la sortie de l'émetteur à faible impédance, le signal d'entrée n'a donc pas besoin de le faire.

Connexion servo dans la charge du collecteur. Le principe du servo-couplage peut être utilisé pour augmenter la résistance effective de la résistance de charge du collecteur si la cascade est chargée sur un répéteur. Dans ce cas, le gain de tension de la cascade augmentera considérablement [rappelons que KU = – g m RK, UN g m = 1/(R3 + concernant)]·

En figue. La figure 2.66 montre un exemple d'étage de sortie push-pull avec une liaison servo, construit de manière similaire au circuit répéteur push-pull discuté ci-dessus.

Riz. 2.66. Couplage servo dans la charge collectrice d'un amplificateur de puissance, qui est un étage de chargement.

Puisque la sortie répète le signal basé sur le transistor T2, condensateur AVEC crée une connexion de suivi dans la charge du collecteur du transistor T1 et maintient une chute de tension constante aux bornes de la résistance R2 en présence d'un signal (impédance du condensateur AVEC devrait être petit par rapport à R1 Et R2 sur toute la bande de fréquence du signal). Grâce à cela, la résistance R2 devient semblable à une source de courant, le gain du transistor augmente T1 tension et maintient une tension suffisante à la base du transistor T2 même aux valeurs de signal maximales. Lorsque le signal se rapproche de la tension d'alimentation U QC potentiel au point de connexion de la résistance R1 Et R2 devient plus que U QC, grâce à la charge accumulée par le condensateur AVEC. De plus, si R1 = R2(une bonne option pour choisir les résistances), alors le potentiel au point de leur connexion dépassera U QC 1,5 fois au moment où le signal de sortie devient égal U QC. Ce circuit a acquis une grande popularité dans le développement d'amplificateurs basse fréquence domestiques, bien qu'une simple source de courant présente des avantages par rapport à un circuit d'asservissement, car il n'est pas nécessaire d'utiliser un élément indésirable - un condensateur électrolytique - et fournit meilleures caractéristiques aux basses fréquences.