Cos'è un transistor Darlington? Transistor composito (circuito Darlington)

Ciao cari lettori. Sono molti i circuiti in cui i meravigliosi transistor compositi ad alta potenza KT827 vengono utilizzati con grande successo e naturalmente a volte è necessario sostituirli. Quando il codice per questi transistor non è a portata di mano, iniziamo a pensare ai loro possibili analoghi.

Non ho trovato analoghi completi tra i prodotti di fabbricazione estera, sebbene su Internet ci siano molte proposte e dichiarazioni sulla sostituzione di questi transistor con TIP142. Ma per questi transistor la corrente massima di collettore è 10A, per l'827 è 20A, anche se le loro potenze sono le stesse e pari a 125W. Per 827 la tensione massima di saturazione collettore-emettitore è di due Volt, per TIP142 è di 3 V, il che significa che in modalità impulsiva, quando il transistor è in saturazione, con una corrente di collettore di 10 A, verrà rilasciata una potenza di 20 W il nostro transistor, e in modalità borghese - 30 W , quindi dovrai aumentare le dimensioni del radiatore.

Un buon sostituto potrebbe essere il transistor KT8105A, vedere dati sulla targhetta. Con una corrente di collettore di 10 A, la tensione di saturazione di questo transistor non è superiore a 2 V. Questo è buono.

In assenza di tutte queste sostituzioni, assemblo sempre un analogo approssimativo utilizzando elementi discreti. I circuiti transistor e il loro aspetto sono mostrati nella foto 1.

Di solito assemblo mediante installazione sospesa, uno dei possibili opzioni mostrato nella foto 2.

A seconda dei parametri richiesti del transistor composito, è possibile selezionare transistor sostitutivi. Il diagramma mostra i diodi D223A, di solito uso KD521 o KD522.

Nella foto 3, il transistor composito assemblato funziona su un carico ad una temperatura di 90 gradi. La corrente attraverso il transistor in questo caso è di 4 A e la caduta di tensione ai suoi capi è di 5 volt, che corrisponde alla potenza termica rilasciata di 20 W. Di solito eseguo questa procedura sui semiconduttori entro due o tre ore. Per il silicio questo non è affatto spaventoso. Naturalmente, affinché un transistor di questo tipo funzioni su questo radiatore all'interno della custodia del dispositivo, sarà necessario un flusso d'aria aggiuntivo.

Per selezionare i transistor, fornisco una tabella con i parametri.

Durante la progettazione circuiti elettronici radio Ci sono spesso situazioni in cui è desiderabile avere transistor con parametri migliori di quelli offerti dai produttori di elementi radio. In alcuni casi, potremmo aver bisogno di un guadagno di corrente h 21 più alto, in altri di un valore più alto della resistenza di ingresso h 11 e in altri di un valore più basso della conduttanza di uscita h 22 . Per risolvere questi problemi, ottima è la possibilità di utilizzare un componente elettronico, di cui parleremo più avanti.

La struttura di un transistor composito e la designazione sui diagrammi

Lo schema seguente è equivalente singolo n-p-n semiconduttore. In questo circuito, la corrente dell'emettitore VT1 è la corrente di base VT2. La corrente di collettore del transistor composito è determinata principalmente dalla corrente VT2.

Si tratta di due transistor bipolari separati realizzati sullo stesso chip e nello stesso package. Nel circuito di emissione del primo transistor bipolare si trova anche la resistenza di carico. Un transistor Darlington ha gli stessi terminali di un transistor bipolare standard: base, collettore ed emettitore.

Come possiamo vedere dalla figura sopra, un transistor composto standard è una combinazione di più transistor. A seconda del livello di complessità e di dissipazione di potenza, potrebbero essere presenti più di due transistor Darlington.

Il vantaggio principale di un transistor composito è un guadagno di corrente h 21 significativamente più elevato, che può essere calcolato approssimativamente utilizzando la formula come prodotto dei parametri h 21 dei transistor inclusi nel circuito.

h21 =h21vt1 × h21vt2 (1)

Quindi, se il guadagno del primo è 120 e il secondo è 60, il guadagno totale del circuito Darlington è pari al prodotto di questi valori: 7200.

Ma tieni presente che il parametro h21 dipende fortemente dalla corrente del collettore. Nel caso in cui la corrente di base del transistor VT2 sia sufficientemente bassa, il collettore VT1 potrebbe non essere sufficiente a fornire il valore richiesto del guadagno di corrente h 21. Quindi aumentando h21 e, di conseguenza, diminuendo la corrente di base del transistor composito, è possibile ottenere un aumento della corrente di collettore VT1. Per fare ciò, viene inclusa una resistenza aggiuntiva tra l'emettitore e la base del VT2, come mostrato nello schema seguente.

Calcoliamo gli elementi per un circuito Darlington assemblato, ad esempio, sui transistor bipolari BC846A, la corrente VT2 è 1 mA. Quindi determiniamo la sua corrente di base dall'espressione:

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

Con una corrente così bassa di 5 μA, il coefficiente h 21 diminuisce drasticamente e il coefficiente complessivo può essere un ordine di grandezza inferiore a quello calcolato. Aumentando la corrente di collettore del primo transistor utilizzando un resistore aggiuntivo, puoi guadagnare in valore in modo significativo parametro generale h21. Poiché la tensione alla base è costante (per un tipico semiconduttore in silicio a tre conduttori u = 0,7 V), la resistenza può essere calcolata da:

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

In questo caso possiamo contare su un guadagno di corrente fino a 40.000. Molti transistor superbetta sono costruiti secondo questo circuito.

In aggiunta all'unguento, lo menzionerò questo schema Darlington ha uno svantaggio così significativo come l'aumento della tensione di Uke. Se nei transistor convenzionali la tensione è 0,2 V, in un transistor composito aumenta fino a un livello di 0,9 V. Ciò è dovuto alla necessità di aprire VT1 e per questo è necessario applicare un livello di tensione fino a 0,7 V alla sua base (se durante la fabbricazione il semiconduttore utilizzava silicio).

Di conseguenza, per eliminare l'inconveniente menzionato, sono state apportate piccole modifiche al circuito classico ed è stato ottenuto un transistor Darlington complementare. Un tale transistor composito è costituito da dispositivi bipolari, ma con conduttività diverse: p-n-p e n-p-n.

I radioamatori russi e molti stranieri chiamano questa connessione lo schema Szyklai, sebbene questo schema fosse chiamato una coppia paradossale.

Uno svantaggio tipico dei transistor compositi che ne limita l'utilizzo sono le loro basse prestazioni, per cui sono ampiamente utilizzati solo nei circuiti a bassa frequenza. Funzionano benissimo negli stadi di uscita di potenti ULF, nei circuiti di controllo per motori e dispositivi di automazione e nei circuiti di accensione delle automobili.

SU schemi elettrici un transistor composito è designato come transistor bipolare convenzionale. Sebbene sia raro, viene utilizzato in modo condizionale immagine grafica transistor composito nello schema.

Uno dei più comuni è il gruppo integrato L293D: si tratta di quattro amplificatori di corrente in un unico alloggiamento. Inoltre, il microinsieme L293 può essere definito come un interruttore elettronico a quattro transistor.

Lo stadio di uscita del microcircuito è costituito da una combinazione di circuiti Darlington e Sziklai.

Inoltre, anche i microassemblaggi specializzati basati sul circuito Darlington hanno ricevuto rispetto dai radioamatori. Per esempio . Questo circuito integrato è essenzialmente una matrice di sette transistor Darlington. Tali gruppi universali decorano perfettamente i circuiti radioamatoriali e li rendono più funzionali.

Il microcircuito è un interruttore a sette canali di carichi potenti basato su transistor Darlington compositi con un collettore aperto. Gli interruttori contengono diodi di protezione che consentono la commutazione di carichi induttivi, come le bobine dei relè. Lo switch ULN2004 è necessario quando si collegano carichi potenti ai chip logici CMOS.

La corrente di carica attraverso la batteria dipende dalla tensione ai suoi capi (applicata a Transizione BE VT1), è regolato dal transistor VT1, la cui tensione del collettore controlla l'indicatore di carica sul LED (man mano che la carica procede, la corrente di carica diminuisce e il LED si spegne gradualmente) e un potente transistor composito contenente VT2, VT3, VT4.

Il segnale che richiede l'amplificazione attraverso l'ULF preliminare viene alimentato a uno stadio amplificatore differenziale preliminare costruito su VT1 e VT2 compositi. Utilizzando un circuito differenziale in stadio amplificatore, riduce gli effetti del rumore e garantisce un feedback negativo. La tensione del sistema operativo viene fornita alla base del transistor VT2 dall'uscita dell'amplificatore di potenza. Sistema operativo di DC implementato tramite il resistore R6.

Quando il generatore è acceso, il condensatore C1 inizia a caricarsi, quindi il diodo zener si apre e il relè K1 funziona. Il condensatore inizia a scaricarsi attraverso il resistore e il transistor composito. Dopo un breve periodo di tempo, il relè si spegne e inizia un nuovo ciclo del generatore.

Transistor composito (transistor Darlington) - combina due o più transistor bipolari per aumentare il guadagno di corrente. Tale transistor viene utilizzato nei circuiti che funzionano con correnti elevate (ad esempio, nei circuiti stabilizzatori di tensione, stadi di uscita degli amplificatori di potenza) e negli stadi di ingresso degli amplificatori se è necessario fornire un'elevata impedenza di ingresso.

Simbolo di un transistor composito

Un transistor composto ha tre terminali (base, emettitore e collettore), che sono equivalenti ai terminali di un singolo transistor convenzionale. Il guadagno di corrente di un tipico transistor composto (a volte chiamato erroneamente "superbeta") è ≈ 1000 per transistor ad alta potenza e ≈ 50.000 per transistor a bassa potenza. Ciò significa che una piccola corrente di base è sufficiente per accendere il transistor composto.

A differenza dei transistor bipolari, i transistor ad effetto di campo non vengono utilizzati in una connessione composita. Non è necessario combinare i transistor ad effetto di campo, poiché hanno già una corrente di ingresso estremamente bassa. Tuttavia, esistono circuiti (ad esempio, un transistor bipolare a gate isolato) in cui vengono utilizzati insieme transistor ad effetto di campo e bipolari. In un certo senso, tali circuiti possono anche essere considerati transistor compositi. Lo stesso per un transistor compositoÈ possibile aumentare il valore del guadagno riducendo lo spessore della base, ma ciò presenta alcune difficoltà tecnologiche.

Esempio superbeta (super-β)i transistor possono essere utilizzati nelle serie KT3102, KT3107. Tuttavia, possono anche essere combinati utilizzando lo schema Darlington. In questo caso la corrente di polarizzazione di base può essere resa pari a soli 50 pA (esempi di tali circuiti sono amplificatori operazionali come LM111 e LM316).

Foto di un tipico amplificatore che utilizza transistor compositi

Circuito di Darlington

Un tipo di transistor di questo tipo è stato inventato dall'ingegnere elettrico Sidney Darlington.

Rappresentazione schematica di un transistor composito

Un transistor composto è una connessione in cascata di diversi transistor collegati in modo tale che il carico nell'emettitore dello stadio precedente sia la transizione base-emettitore del transistor dello stadio successivo, cioè i transistor sono collegati da collettori e l'emettitore del transistor di ingresso è collegato alla base del transistor di uscita. Inoltre, è possibile utilizzare un carico resistivo del primo transistor come parte del circuito per accelerare la chiusura. Tale connessione nel suo insieme è considerata come un transistor, il cui guadagno corrente, quando i transistor funzionano in modalità attiva, è approssimativamente uguale al prodotto dei guadagni del primo e del secondo transistor:

βñ = β1 ∙ β2

Mostriamo che un transistor composito ha effettivamente un coefficienteβ , significativamente più grande di entrambi i suoi componenti. Impostazione dell'incrementoDlB=dlb1, noi abbiamo:

Dle1 = (1 + β 1) ∙ dlB=dlb2

DlA=dlk1+ dlk2= β 1 ∙ dlB+ β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ dlB)

Condivisione Dl a SU dlB, troviamo il coefficiente di trasmissione differenziale risultante:

βΣ = β1 + β2 + β1 ∙ β2

Perché sempreβ >1 , si potrebbe considerare:

β Σ = β 1 ∙ β 1

Va sottolineato che i coefficientiβ 1 E β 1 possono differire anche nel caso di transistor dello stesso tipo, a causa della corrente dell'emettitoreio e2 V 1+β2volte la corrente dell'emettitoreio e1(questo segue dall'ovvia uguaglianzaio b2 = io e1).

Schema Siklai

La coppia Darlington è simile alla connessione del transistor Sziklai, dal nome del suo inventore George Sziklai, ed è talvolta chiamata anche transistor Darlington complementare. A differenza del circuito Darlington, che consiste di due transistor dello stesso tipo di conduttività, il circuito Sziklai contiene transistor di polarità diversa ( p – n – p e n – p – n ). La coppia Siklai si comporta così n–p–n -transistor ad alto guadagno. La tensione di ingresso è la tensione tra la base e l'emettitore del transistor Q1 e la tensione di saturazione è pari almeno alla caduta di tensione attraverso il diodo. Si consiglia di includere un resistore a bassa resistenza tra la base e l'emettitore del transistor Q2. Questo circuito viene utilizzato in potenti stadi di uscita push-pull quando si utilizzano transistor di uscita della stessa polarità.

Cascata Sziklai, simile a un transistor con transizione n – p – n

Circuito Cascode

Un transistor composito, realizzato secondo il cosiddetto circuito cascode, è caratterizzato dal fatto che il transistor VT1 è collegato in un circuito con un emettitore comune e il transistor VT2 è collegato in un circuito con una base comune. Un transistor composito di questo tipo è equivalente a un singolo transistor collegato in un circuito ad emettitore comune, ma è molto migliore proprietà di frequenza e maggiore potenza non distorta nel carico, ed inoltre consente di ridurre sensibilmente l'effetto Miller (aumento della capacità equivalente dell'elemento amplificatore invertente dovuto feedback dall'uscita all'ingresso di questo elemento quando è spento).

Vantaggi e svantaggi dei transistor compositi

I valori di guadagno elevati nei transistor compositi sono realizzati solo in modalità statica, quindi i transistor compositi sono ampiamente utilizzati negli stadi di ingresso degli amplificatori operazionali. Nei diagrammi su alte frequenze i transistor compositi non presentano più tali vantaggi: la frequenza limite dell'amplificazione di corrente e la velocità di funzionamento dei transistor compositi sono inferiori agli stessi parametri per ciascuno dei transistor VT1 e VT2.

Vantaggi:

UN)Elevato guadagno di corrente.

B)Il circuito Darlington è realizzato sotto forma di circuiti integrati e, a parità di corrente, la superficie di lavoro del silicio è inferiore a quella dei transistor bipolari. Questi circuiti sono di grande interesse alle alte tensioni.

Screpolatura:

UN)Prestazioni basse, in particolare la transizione dallo stato aperto a quello chiuso. Per questo motivo, i transistor compositi vengono utilizzati principalmente nei circuiti chiave e amplificatori a bassa frequenza alle alte frequenze, i loro parametri sono peggiori di quelli di un singolo transistor;

B)La caduta di tensione diretta attraverso la giunzione base-emettitore in un circuito Darlington è quasi il doppio di quella di un transistor convenzionale ed è di circa 1,2 - 1,4 V per i transistor al silicio (non può essere inferiore al doppio della caduta di tensione attraverso giunzione p-n).

V)Elevata tensione di saturazione collettore-emettitore, per un transistor al silicio circa 0,9 V (rispetto a 0,2 V per i transistor convenzionali) per transistor a bassa potenza e circa 2 V per transistor ad alta potenza (non può essere inferiore alla caduta di tensione attraverso la giunzione p-n più caduta di tensione sul transistor di ingresso saturo).

L'utilizzo del resistore di carico R1 consente di migliorare alcune caratteristiche del transistor composito. Il valore del resistore è selezionato in modo tale che la corrente collettore-emettitore del transistor VT1 nello stato chiuso crei una caduta di tensione attraverso il resistore che non è sufficiente per aprire il transistor VT2. Pertanto, la corrente di dispersione del transistor VT1 non viene amplificata dal transistor VT2, riducendo così la corrente totale collettore-emettitore del transistor composito nello stato spento. Inoltre, l'uso del resistore R1 aiuta ad aumentare la velocità del transistor composito forzando la chiusura del transistor VT2. Tipicamente, la resistenza di R1 è di centinaia di ohm in un transistor Darlington ad alta potenza e di diversi kOhm in un transistor Darlington a piccolo segnale. Un esempio di un circuito con un resistore di emettitore è potente n-p-n- Transistor Darlington tipo KT825, il suo guadagno di corrente è 10000 (valore tipico) per una corrente di collettore di 10 A.

La designazione di un transistor composito, costituito da due transistor separati collegati secondo un circuito Darlington, è indicata nella Figura n. 1. Il primo dei transistor menzionati è collegato secondo il circuito inseguitore dell'emettitore, il segnale dall'emettitore del primo transistor va alla base del secondo transistor. Il vantaggio di questo circuito è il suo guadagno eccezionalmente elevato. Il guadagno di corrente complessivo p per questo circuito è uguale al prodotto dei coefficienti di guadagno di corrente dei singoli transistor: p = pgr2.

Ad esempio, se il transistor di ingresso di una coppia Darlington ha un guadagno di 120 e il guadagno del secondo transistor è 50, il p totale è 6000. In effetti, il guadagno sarà anche leggermente maggiore, poiché la corrente totale del collettore del transistor composito è uguale alla somma delle correnti di collettore della coppia che entra in esso transistor.
Il circuito completo di un transistor composito è mostrato in Figura 2. In questo circuito, i resistori R 1 e R 2 formano un partitore di tensione che crea una polarizzazione alla base del primo transistor. Il resistore Rн collegato all'emettitore del transistor composito forma un circuito di uscita. Tale dispositivo è ampiamente utilizzato nella pratica, soprattutto nei casi in cui è richiesto un elevato guadagno di corrente. Il circuito ha un'elevata sensibilità al segnale di ingresso e si distingue per alto livello corrente del collettore di uscita, che consente di utilizzare questa corrente come corrente di controllo (specialmente a bassa tensione di alimentazione). L'uso del circuito Darlington aiuta a ridurre il numero di componenti nei circuiti.

Il circuito Darlington viene utilizzato negli amplificatori a bassa frequenza, negli oscillatori e nei dispositivi di commutazione. L'impedenza di uscita di un circuito Darlington è molte volte inferiore all'impedenza di ingresso. In questo senso le sue caratteristiche sono simili a quelle di un trasformatore step-down. Tuttavia, a differenza di un trasformatore, il circuito Darlington consente un'amplificazione ad alta potenza. La resistenza di ingresso del circuito è approssimativamente uguale a $²Rn e la sua resistenza di uscita è solitamente inferiore a Rн. Nei dispositivi di commutazione, il circuito Darlington viene utilizzato nella gamma di frequenze fino a 25 kHz.

Letteratura: Matteo Mandl. 200 SCHEMI ELETTRONICI SELEZIONATI. Redazione di letteratura informatica ed elettronica. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © traduzione in russo, “Mir”, 1985, 1980

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• 08.10.2014

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Se si collegano i transistor come mostrato in Fig. 2.60, quindi il circuito risultante funzionerà come un transistor e il suo coefficiente β sarà uguale al prodotto dei coefficienti β componenti dei transistor.

Riso. 2,60. Transistor composito Darlington .

Questa tecnica è utile per i circuiti che gestiscono correnti elevate (come regolatori di tensione o stadi di uscita dell'amplificatore di potenza) o per stadi di ingresso dell'amplificatore dove deve essere fornita un'elevata impedenza di ingresso.

In un transistor Darlington, la caduta di tensione tra base ed emettitore è doppia rispetto alla tensione normale e la tensione di saturazione è almeno uguale alla caduta di tensione attraverso il diodo (poiché il potenziale di emettitore del transistor T1 deve superare il potenziale dell'emettitore del transistor T2 dalla caduta di tensione sul diodo). Inoltre, i transistor collegati in questo modo si comportano come un transistor con una velocità piuttosto bassa, poiché il transistor T1 non è possibile spegnere rapidamente il transistor T2. Data questa proprietà, solitamente si trova tra la base e l'emettitore del transistor T2 accendere il resistore (Fig. 2.61).

Riso. 2.61. Aumento della velocità di spegnimento in un transistor Darlington composito.

Resistore R impedisce la polarizzazione dei transistor T2 nella regione di conduzione a causa delle correnti di dispersione dei transistor T1 E T2. La resistenza del resistore viene scelta in modo che le correnti di dispersione (misurate in nanoampere per transistor a piccolo segnale e in centinaia di microampere per transistor ad alta potenza) creino una caduta di tensione ai suoi capi che non superi la caduta di tensione ai capi del diodo, e contemporaneamente in modo che lo attraversi una corrente piccola rispetto alla corrente di base del transistor T2. Solitamente resistenza Rè di diverse centinaia di ohm in un transistor Darlington ad alta potenza e diverse migliaia di ohm in un transistor Darlington a piccolo segnale.

L'industria produce transistor Darlington sotto forma di moduli completi, che solitamente includono un resistore di emettitore. Un esempio di tale schema standard è il potente n‑р‑n Il transistor Darlington è del tipo 2N6282, il suo guadagno di corrente è 4000 (tipico) per una corrente di collettore di 10 A.

Collegamento dei transistor secondo lo schema Sziklai (Sziklai). La connessione dei transistor secondo il circuito Sziklai è un circuito simile a quello che abbiamo appena visto. Fornisce inoltre un aumento del coefficiente β . A volte tale connessione è chiamata transistor Darlington complementare (Fig. 2.62).

Riso. 2.62 . Collegamento dei transistor secondo lo schema Siklai(“transistor Darlington complementare”).

Il circuito si comporta come un transistor n‑р‑n- tipo con un coefficiente elevato β . Il circuito ha un'unica tensione tra base ed emettitore e la tensione di saturazione, come nel circuito precedente, è almeno uguale alla caduta di tensione ai capi del diodo. Tra la base e l'emettitore del transistor T2 Si consiglia di includere un resistore con una piccola resistenza. I progettisti utilizzano questo circuito negli stadi di uscita push-pull ad alta potenza quando desiderano utilizzare transistor di uscita con una sola polarità. Un esempio di tale circuito è mostrato in Fig. 2.63.

Riso. 2.63. Una potente cascata push-pull che utilizza solo transistor di uscita n‑р‑n-tipo.

Come prima, il resistore è il resistore di collettore del transistor T1. Transistor Darlington formato da transistor T2 E T 3, si comporta come un singolo transistor n‑р‑n-tipo, con un grande guadagno di corrente. Transistor T4 E T5, collegati secondo il circuito Sziklai, si comportano come un potente transistor p‑n‑p- tipologia ad alto guadagno. Come prima, resistori R3 E R4 avere poca resistenza. Questo circuito è talvolta chiamato ripetitore push-pull con simmetria quasi complementare. In una vera cascata con simmetria aggiuntiva (complementare), transistor T4 E T5 verrebbero collegati secondo il circuito Darlington.

Transistor con guadagno di corrente ultraelevato. I transistor compositi - transistor Darlington e simili - non devono essere confusi con i transistor a guadagno di corrente ultra elevato, che hanno un guadagno molto elevato ore 21E ottenuto durante il processo tecnologico di fabbricazione di un elemento. Un esempio di tale elemento è il transistor di tipo 2N5962, per il quale è garantito un guadagno di corrente minimo di 450 quando la corrente di collettore varia nell'intervallo da 10 μA a 10 mA; questo transistor appartiene alla serie di elementi 2N5961‑2N5963, caratterizzata da una gamma massimo stress UCE da 30 a 60 V (se la tensione del collettore dovesse essere superiore è opportuno diminuire il valore β ). L'industria produce coppie abbinate di transistor con valori di coefficiente ultra elevati β . Sono utilizzati negli amplificatori a basso segnale per i quali i transistor devono avere caratteristiche corrispondenti; dedicato a questo problema sezione 2.18. Esempi di tali circuiti standard sono circuiti come LM394 e MAT-01; sono coppie di transistor ad alto guadagno in cui la tensione SEI adattato a frazioni di millivolt (i circuiti migliori forniscono l'adattamento fino a 50 μV), e il coefficiente ore 21E– fino all’1%. Il circuito di tipo MAT-03 è una coppia abbinata p‑n‑p- transistor.

Transistor ad altissimo rapporto β possono essere combinati secondo lo schema Darlington. In questo caso la corrente di polarizzazione di base può essere resa pari a soli 50 pA (esempi di tali circuiti sono amplificatori operazionali come LM111 e LM316.

Collegamento di monitoraggio

Quando si imposta la tensione di polarizzazione, ad esempio in un inseguitore di emettitore, i resistori divisori nel circuito di base vengono selezionati in modo tale che il divisore rispetto alla base agisca come una sorgente di tensione dura, cioè in modo che la resistenza dei resistori collegati in parallelo è significativamente inferiore alla resistenza di ingresso del circuito sulle basi laterali. A questo proposito, la resistenza di ingresso dell'intero circuito è determinata dal partitore di tensione: per il segnale che arriva al suo ingresso, la resistenza di ingresso risulta essere molto inferiore a quella realmente necessaria. Nella fig. La Figura 2.64 mostra un esempio corrispondente.

Riso. 2.64.

L'impedenza di ingresso del circuito è di circa 9 kΩ e la resistenza del partitore di tensione per il segnale di ingresso è di 10 kΩ. È auspicabile che la resistenza di ingresso sia sempre elevata, e in ogni caso non è saggio caricare la sorgente del segnale di ingresso del circuito con un divisore, che in definitiva è necessario solo per fornire polarizzazione al transistor. Il metodo di comunicazione di tracciamento consente di uscire da questa difficoltà (Fig. 2.65).

Riso. 2,65. Aumentare l'impedenza di ingresso dell'emettitore inseguitore alle frequenze del segnale includendo un divisore nel circuito di tracciamento, che fornisce una polarizzazione di base.

La polarizzazione del transistor è fornita da resistori R1, R2, R3. Condensatore C2 viene scelto in modo tale che la sua resistenza totale alle frequenze del segnale sia piccola rispetto alla resistenza dei resistori di polarizzazione. Come sempre, il bias sarà stabile se la resistenza DC della sua sorgente data nella base (in questo caso 9,7 kOhm) è significativamente inferiore alla resistenza DC dalla base (in questo caso ~ 100 kOhm). Ma qui la resistenza di ingresso per le frequenze del segnale non è uguale alla resistenza CC.

Considera il percorso del segnale: segnale di ingresso Tu dentro genera un segnale sull'emettitore uE ~= sei dentro, quindi l'incremento della corrente che scorre attraverso il resistore di polarizzazione R3, sarà io = (sei dentro – uE)/R3~= 0, cioè Z in = sei dentro /inserisco) ~=

Abbiamo scoperto che la resistenza di ingresso (shunt) del circuito di polarizzazione è molto elevata frequenze del segnale .

Un altro approccio all'analisi del circuito si basa sul fatto che la caduta di tensione ai capi di un resistore R3 per tutte le frequenze il segnale è lo stesso (poiché la tensione tra i suoi terminali cambia equamente), cioè è una sorgente di corrente. Ma la resistenza della fonte di corrente è infinita. Infatti, il valore effettivo della resistenza non è infinito, poiché il guadagno dell'inseguitore è leggermente inferiore a 1. Ciò è causato dal fatto che la caduta di tensione tra base ed emettitore dipende dalla corrente di collettore, che cambia al variare del livello del segnale . Lo stesso risultato si può ottenere se consideriamo il divisore formato dalla resistenza di uscita lato emettitore [ Rif = 25/Io K(mA) Ohm] e resistenza di emettitore. Se è indicato il guadagno di tensione del ripetitore UN (UN~= 1), quindi il valore di resistenza effettiva R3 alle frequenze del segnale è uguale R3 /(1 – UN). In pratica il valore effettivo della resistenza R3è circa 100 volte maggiore del suo valore nominale e la resistenza di ingresso è dominata dalla resistenza di ingresso del transistor sul lato base. In un amplificatore invertente a emettitore comune, è possibile realizzare una connessione di tracciamento simile, poiché il segnale all'emettitore segue il segnale alla base. Si noti che il circuito divisore di tensione di polarizzazione è alimentato in CA (alle frequenze del segnale) dall'uscita dell'emettitore a bassa impedenza, quindi il segnale di ingresso non deve farlo.

Collegamento servo nel carico del collettore. Il principio del servoaccoppiamento può essere utilizzato per aumentare la resistenza effettiva della resistenza di carico del collettore se la cascata viene caricata su un ripetitore. In questo caso, il guadagno di tensione della cascata aumenterà in modo significativo [ricordalo KU = – gm R K, UN gm = 1/(R3 + Rif)]·

Nella fig. La Figura 2.66 mostra un esempio di uno stadio di uscita push-pull con un collegamento servo, costruito in modo simile al circuito ripetitore push-pull discusso sopra.

Riso. 2.66. Accoppiamento servo nel carico del collettore di un amplificatore di potenza, che è uno stadio di carico.

Poiché l'uscita ripete il segnale in base al transistor T2, condensatore CON crea una connessione di tracciamento nel carico del collettore del transistor T1 e mantiene una caduta di tensione costante attraverso il resistore R2 in presenza di un segnale (impedenza del condensatore CON dovrebbe essere piccolo rispetto a R1 E R2 su tutta la banda di frequenza del segnale). Grazie a questo, il resistore R2 diventa simile ad una sorgente di corrente, il guadagno del transistor aumenta T1 tensione e mantiene una tensione sufficiente alla base del transistor T2 anche ai valori di picco del segnale. Quando il segnale si avvicina alla tensione di alimentazione Controllo di qualità U potenziale nel punto di connessione del resistore R1 E R2 diventa più di Controllo di qualità U, grazie alla carica accumulata dal condensatore CON. Inoltre, se R1 = R2(una buona opzione per scegliere i resistori), il potenziale nel punto della loro connessione supererà Controllo di qualità U 1,5 volte nel momento in cui il segnale di uscita diventa uguale Controllo di qualità U. Questo circuito ha guadagnato grande popolarità nello sviluppo di amplificatori domestici a bassa frequenza, sebbene una semplice fonte di corrente presenti vantaggi rispetto a un circuito servo, poiché non è necessario utilizzare un elemento indesiderato - un condensatore elettrolitico - e fornisce migliori caratteristiche alle basse frequenze.