اگر ترانزیستورها را همانطور که در شکل نشان داده شده است وصل کنید. 2.60، سپس مدار حاصل به صورت یک ترانزیستور کار می کند و ضریب آن (3 برابر حاصلضرب ضرایب ترانزیستورهای جزء خواهد بود. این تکنیک برای مدارهایی که با جریان های بالا کار می کنند مفید است (به عنوان مثال، برای تنظیم کننده های ولتاژ یا مراحل خروجی تقویت‌کننده‌های توان) یا برای مراحل ورودی تقویت‌کننده‌ها، اگر نیاز به ارائه امپدانس ورودی بالا دارید.

برنج. 2.60. ترانزیستور کامپوزیت دارلینگتون

برنج. 2.61. افزایش سرعت خاموش شدن در ترانزیستور دارلینگتون مرکب.

در ترانزیستور دارلینگتون، افت ولتاژ بین پایه و امیتر دو برابر ولتاژ معمولی است و ولتاژ اشباع حداقل برابر با افت ولتاژ در سراسر دیود است (زیرا پتانسیل امیتر ترانزیستور باید از پتانسیل امیتر ترانزیستور بیشتر باشد. افت ولتاژ در دیود). علاوه بر این، ترانزیستورهای متصل به این روش مانند یک ترانزیستور با سرعت نسبتا کم رفتار می کنند، زیرا ترانزیستور نمی تواند به سرعت ترانزیستور را خاموش کند. با در نظر گرفتن این ویژگی، معمولاً یک مقاومت بین پایه و امیتر ترانزیستور متصل می شود (شکل 2.61). مقاومت R از جابجایی ترانزیستور به ناحیه هدایت به دلیل جریان های نشتی ترانزیستورها جلوگیری می کند. مقاومت مقاومت به گونه‌ای انتخاب می‌شود که جریان‌های نشتی (که در نانوآمپر برای ترانزیستورهای سیگنال کوچک و در صدها میکروآمپر برای ترانزیستورهای پرقدرت اندازه‌گیری می‌شوند) افت ولتاژی در آن ایجاد می‌کند که از افت ولتاژ در سراسر دیود تجاوز نمی‌کند. در عین حال جریانی از آن عبور می کند که در مقایسه با جریان پایه ترانزیستور کوچک است. به طور معمول، مقاومت R در یک ترانزیستور دارلینگتون پرقدرت چند صد اهم و در یک ترانزیستور دارلینگتون با سیگنال کوچک چندین هزار اهم است.

این صنعت ترانزیستورهای دارلینگتون را به شکل ماژول های کامل تولید می کند که معمولاً شامل یک مقاومت امیتر است. نمونه ای از چنین مدارهای استاندارد، ترانزیستور برق دارلینگتون pnp است که دارای افزایش جریان 4000 (معمولی) برای جریان کلکتور 10 آمپر است.

برنج. 2.62. اتصال ترانزیستورها طبق مدار Sziklai ("ترانزیستور مکمل دارلینگتون").

اتصال ترانزیستورها طبق مدار Sziklai.

اتصال ترانزیستورها طبق مدار Sziklai مداری مشابه مداری است که ما به آن نگاه کردیم. همچنین باعث افزایش ضریب می شود. گاهی اوقات چنین اتصالی ترانزیستور دارلینگتون مکمل نامیده می شود (شکل 2.62). مدار مانند یک ترانزیستور از نوع p-p-n با ضریب بزرگ رفتار می کند. مدار دارای یک ولتاژ واحد بین پایه و امیتر است و ولتاژ اشباع، مانند مدار قبلی، حداقل برابر با افت ولتاژ در سراسر دیود است. توصیه می شود یک مقاومت با مقاومت کمی بین پایه و امیتر ترانزیستور قرار دهید. طراحان زمانی که می خواهند از ترانزیستورهای خروجی تنها یک قطبی استفاده کنند، از این مدار در مراحل خروجی فشار کشش با قدرت بالا استفاده می کنند. نمونه ای از چنین مداری در شکل نشان داده شده است. 2.63. مانند قبل، مقاومت، مقاومت جمع کننده ترانزیستور دارلینگتون است که توسط ترانزیستورها تشکیل شده است، مانند یک ترانزیستور از نوع p-p-n با بهره جریان بالا رفتار می کند. ترانزیستورهای متصل مطابق مدار Sziklai مانند یک ترانزیستور قدرتمند p-p-p-tia با بهره بالا رفتار می کنند.

برنج. 2.63. یک آبشار فشار کش قدرتمند که فقط از ترانزیستورهای خروجی استفاده می کند.

مانند قبل، مقاومت ها مقاومت کمی دارند. گاهی اوقات این مدار را یک تکرار کننده فشار کش با تقارن شبه مکمل می نامند. در یک آبشار واقعی با تقارن اضافی (مکمل)، ترانزیستورها در یک مدار دارلینگتون متصل می شوند.

ترانزیستور با بهره جریان فوق العاده بالا.

ترانزیستورهای کامپوزیت - ترانزیستور دارلینگتون و موارد مشابه را نباید با ترانزیستورهایی با بهره جریان فوق العاده بالا اشتباه گرفت، که در آن ضریب بسیار زیادی در طی فرآیند تکنولوژیکی ساخت عنصر به دست می آید. نمونه ای از چنین عنصری یک ترانزیستور از نوع است که برای آن حداقل افزایش جریان 450 تضمین می شود که جریان کلکتور در محدوده از تا تغییر کند. این ترانزیستور متعلق به یک سری از عناصر است که با محدوده ولتاژ حداکثر مشخص می شود. از 30 تا 60 ولت (اگر ولتاژ کلکتور باید بیشتر باشد، باید مقدار را کاهش دهید). این صنعت جفت ترانزیستورهای همسان را با ضرایب بسیار بالا تولید می کند. آنها در تقویت کننده های کم سیگنال استفاده می شوند که ترانزیستورها باید دارای ویژگی های مشابه باشند. بخش به این موضوع اختصاص دارد. 2.18. نمونه هایی از این مدارهای استاندارد مدارهایی از نوع هستند؛ آنها جفت ترانزیستوری با بهره بالا هستند که در آنها ولتاژ با کسری از میلی ولت تطبیق داده می شود (در بهترین مدارها تطبیق با ضریب مدار ارائه می شود و ضریب مدار یک جفت همسان

ترانزیستورهایی با ضریب بسیار بالا را می توان با استفاده از مدار دارلینگتون ترکیب کرد. در این حالت، جریان بایاس پایه را می توان تنها برابر کرد (نمونه هایی از این مدارها تقویت کننده های عملیاتی مانند .

اگر کتابی در مورد فناوری الکترونیک باز کنید، بلافاصله خواهید دید که چند عنصر به نام سازندگان آنها نامگذاری شده اند: دیود شاتکی، دیود زنر (همچنین به عنوان دیود زنر شناخته می شود)، دیود گان، ترانزیستور دارلینگتون.

مهندس برق، سیدنی دارلینگتون، موتورهای DC برس خورده و مدارهای کنترل آنها را آزمایش کرد. مدارها از تقویت کننده های جریان استفاده می کردند.

مهندس دارلینگتون یک ترانزیستور متشکل از دو ترانزیستور دوقطبی را اختراع و به ثبت رساند که بر روی یک کریستال سیلیکونی منتشر شده است. n(منفی) و پانتقال (مثبت). یک دستگاه نیمه هادی جدید به نام او نامگذاری شد.

در ادبیات فنی داخلی، ترانزیستور دارلینگتون کامپوزیت نامیده می شود. پس بیایید او را بهتر بشناسیم!

دستگاه ترانزیستور کامپوزیت.

همانطور که قبلا ذکر شد، این دو یا چند ترانزیستور هستند که بر روی یک تراشه نیمه هادی ساخته شده و در یک بسته بندی مشترک بسته بندی می شوند. همچنین یک مقاومت بار در مدار امیتر اولین ترانزیستور وجود دارد.

ترانزیستور دارلینگتون همان پایانه های ترانزیستور دوقطبی آشنا را دارد: پایه، امیتر و جمع کننده.

مدار دارلینگتون

همانطور که می بینید، چنین ترانزیستوری ترکیبی از چندین است. بسته به قدرت، ممکن است بیش از دو ترانزیستور دوقطبی داشته باشد. شایان ذکر است که در الکترونیک ولتاژ بالا از ترانزیستوری متشکل از یک ترانزیستور دوقطبی و یک ترانزیستور اثر میدانی نیز استفاده می شود. این یک ترانزیستور IGBT است. همچنین می توان آن را به عنوان یک دستگاه نیمه هادی ترکیبی و ترکیبی طبقه بندی کرد.

ویژگی های اصلی ترانزیستور دارلینگتون

مزیت اصلی ترانزیستور کامپوزیت افزایش جریان بالای آن است.

شایان ذکر است که یکی از پارامترهای اصلی ترانزیستور دوقطبی را یادآوری کنیم. این سود ( ساعت 21). همچنین با حرف مشخص می شود β ("بتا") از الفبای یونانی. همیشه بزرگتر یا مساوی 1 است. اگر بهره ترانزیستور اول 120 و دومی 60 باشد، بهره کامپوزیت از قبل برابر است با حاصلضرب این مقادیر، یعنی 7200، و این خیلی خوب. در نتیجه یک جریان پایه بسیار کم برای روشن کردن ترانزیستور کافی است.

مهندس Sziklai اتصال دارلینگتون را کمی تغییر داد و ترانزیستوری به دست آورد که ترانزیستور مکمل دارلینگتون نامیده شد. به یاد داشته باشید که یک جفت مکمل دو عنصر با پارامترهای الکتریکی کاملاً یکسان، اما رسانایی متفاوت است. چنین جفتی در یک زمان KT315 و KT361 بودند. برخلاف ترانزیستور دارلینگتون، یک ترانزیستور کامپوزیت مطابق مدار Sziklai از ترانزیستورهای دوقطبی با رسانایی مختلف مونتاژ می شود: p-n-pو n-p-n. در اینجا یک نمونه از ترانزیستور مرکب مطابق مدار Sziklai آورده شده است که مانند یک ترانزیستور npn عمل می کند، اگرچه از دو ساختار متفاوت تشکیل شده است.

طرح سیکلای

معایب ترانزیستورهای کامپوزیت عبارتند از: کارآیی پایینبنابراین آنها به طور گسترده فقط در مدارهای فرکانس پایین استفاده می شوند. چنین ترانزیستورهایی در مراحل خروجی تقویت‌کننده‌های قدرتمند فرکانس پایین، مدارهای کنترل موتور الکتریکی و سوئیچ‌های مدارهای جرقه زنی الکترونیکی خودرو عالی هستند.

پارامترهای اصلی الکتریکی:

کلکتور – ولتاژ امیتر 500 ولت؛

امیتر – ولتاژ پایه 5 ولت؛

جریان کلکتور - 15 آمپر؛

حداکثر جریان کلکتور - 30 A.

اتلاف نیرو در 25 0 C – 135 W;

دمای کریستال (گذر) - 175 0 C.

در نمودار مدار علامت خاصی برای نشان دادن ترانزیستورهای کامپوزیت وجود ندارد. در اکثر موارد، در نمودار به عنوان یک ترانزیستور معمولی مشخص شده است. اگرچه استثنائاتی وجود دارد. در اینجا یکی از نامگذاری های احتمالی آن در نمودار مدار است.

اجازه دهید به شما یادآوری کنم که یک مجموعه دارلینگتون می تواند ساختار p-n-p یا ساختار n-p-n داشته باشد. در این راستا، سازندگان قطعات الکترونیکی جفت های مکمل را تولید می کنند. اینها شامل سری TIP120-127 و MJ11028-33 است. به عنوان مثال، ترانزیستورهای TIP120، TIP121، TIP122 دارای ساختار هستند n-p-nو TIP125، TIP126، TIP127 - p-n-p.

شما همچنین می توانید این نام را در نمودارهای مدار پیدا کنید.

نمونه هایی از کاربردهای ترانزیستور کامپوزیت

بیایید یک مدار کنترلی برای یک موتور کموتاتور با استفاده از ترانزیستور دارلینگتون در نظر بگیریم.

هنگامی که جریانی در حدود 1 میلی آمپر به پایه ترانزیستور اول وارد می شود، جریانی 1000 برابر بیشتر، یعنی 1000 میلی آمپر از کلکتور آن عبور می کند. معلوم می شود که مدار ساده بهره مناسبی دارد. به جای موتور، می توانید یک لامپ الکتریکی یا یک رله را وصل کنید که با آن می توانید بارهای قدرتمند را تغییر دهید.

اگر به جای مجموعه دارلینگتون از مجموعه Sziklai استفاده کنیم، بار به مدار امیتر ترانزیستور دوم متصل می شود و نه به مثبت، بلکه به منفی منبع تغذیه متصل می شود.

اگر یک ترانزیستور دارلینگتون و یک مجموعه Sziklai را ترکیب کنید، یک تقویت کننده جریان فشاری دریافت خواهید کرد. فشار کش نامیده می شود زیرا در یک لحظه خاص از زمان تنها یکی از دو ترانزیستور، بالا یا پایین، می تواند باز باشد. این مدار سیگنال ورودی را معکوس می کند، یعنی ولتاژ خروجی برعکس ولتاژ ورودی خواهد بود.

این همیشه راحت نیست و بنابراین یک اینورتر دیگر در ورودی تقویت کننده جریان فشار کش اضافه می شود. در این حالت سیگنال خروجی دقیقا سیگنال ورودی را تکرار می کند.

کاربرد مجموعه دارلینگتون در ریز مدارها.

مدارهای مجتمع حاوی چندین ترانزیستور کامپوزیت به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از رایج ترین آنها مونتاژ یکپارچه L293D است. این اغلب توسط علاقه مندان به رباتیک در پروژه های خانگی خود استفاده می شود. ریز مدار L293D چهار تقویت کننده جریان در یک محفظه مشترک است. از آنجایی که در تقویت کننده فشار کش که در بالا توضیح داده شد، تنها یک ترانزیستور همیشه باز است، خروجی تقویت کننده به طور متناوب به مثبت یا منفی منبع تغذیه متصل می شود. این بستگی به ولتاژ ورودی دارد. در اصل، ما یک کلید الکترونیکی داریم. یعنی چیپ L293 را می توان به صورت چهار کلید الکترونیکی تعریف کرد.

در اینجا یک "قطعه" از نمودار مرحله خروجی ریزمدار L293D است که از دیتاشیت آن (برگ مرجع) گرفته شده است.

همانطور که می بینید، مرحله خروجی از ترکیب مدارهای دارلینگتون و سیکلای تشکیل شده است. قسمت بالایی مدار مطابق مدار Sziklai یک ترانزیستور مرکب است و قسمت پایینی مطابق مدار دارلینگتون ساخته شده است.

بسیاری از مردم زمان هایی را به یاد می آورند که به جای پخش کننده های DVD، VCR وجود داشت. و با کمک تراشه L293 دو موتور الکتریکی VCR و در حالت فول کارکرد کنترل شد. برای هر موتور نه تنها امکان کنترل جهت چرخش وجود داشت، بلکه با ارسال سیگنال از کنترلر PWM، امکان کنترل سرعت چرخش در محدوده های زیادی وجود داشت.

میکرو مدارهای تخصصی مبتنی بر مدار دارلینگتون نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. یک مثال ریز مدار ULN2003A (مشابه K1109KT22) است. این مدار مجتمع آرایه ای از هفت ترانزیستور دارلینگتون است. چنین مجموعه های جهانی را می توان به راحتی در مدارهای رادیویی آماتور استفاده کرد، به عنوان مثال، رله های رادیویی کنترل شده. این چیزی است که من در مورد آن صحبت می کنم.

آمپلی فایر دقیقاً به این نام خوانده می شود، نه به این دلیل که نویسنده آن دارلینگتون است، بلکه به این دلیل که مرحله خروجی تقویت کننده قدرت بر روی ترانزیستورهای دارلینگتون (کامپوزیت) ساخته شده است.

برای مرجع : دو ترانزیستور از یک ساختار برای بهره بالا به روش خاصی به هم متصل می شوند. این اتصال ترانزیستورها یک ترانزیستور کامپوزیت یا ترانزیستور دارلینگتون را تشکیل می دهد - که به نام مخترع این طرح مدار نامگذاری شده است. چنین ترانزیستوری در مدارهایی که با جریان های بالا کار می کنند (به عنوان مثال در مدارهای تثبیت کننده ولتاژ، مراحل خروجی تقویت کننده های قدرت) و در مراحل ورودی تقویت کننده ها در صورت نیاز به ارائه امپدانس ورودی بالا استفاده می شود. یک ترانزیستور مرکب دارای سه ترمینال (پایه، امیتر و کلکتور) است که معادل پایانه های یک ترانزیستور تک معمولی است. بهره جریان یک ترانزیستور مرکب معمولی ≈1000 برای ترانزیستورهای پرقدرت و ≈50000 برای ترانزیستورهای کم مصرف است.

مزایای ترانزیستور دارلینگتون

بهره جریان بالا

مدار دارلینگتون به شکل مدارهای مجتمع ساخته می شود و در همان جریان، سطح کار سیلیکون کوچکتر از ترانزیستورهای دوقطبی است. این مدارها در ولتاژهای بالا بسیار مورد توجه هستند.

معایب ترانزیستور مرکب

عملکرد پایین، به ویژه انتقال از حالت باز به حالت بسته. به همین دلیل، ترانزیستورهای کامپوزیت عمدتاً در مدارهای کلید و تقویت کننده فرکانس پایین استفاده می شوند؛ در فرکانس های بالا، پارامترهای آنها بدتر از یک ترانزیستور است.

افت ولتاژ رو به جلو در اتصال بیس-امیتر در مدار دارلینگتون تقریباً دو برابر ترانزیستورهای معمولی است و برای ترانزیستورهای سیلیکونی حدود 1.2 - 1.4 ولت است.

ولتاژ اشباع کلکتور-امیتر بالا، برای ترانزیستور سیلیکونی حدود 0.9 ولت برای ترانزیستورهای کم مصرف و حدود 2 ولت برای ترانزیستورهای پرقدرت.

نمودار شماتیک ULF

آمپلی فایر را می توان ارزان ترین گزینه برای ساختن خودتان آمپلی فایر ساب ووفر نامید. با ارزش ترین چیز در مدار ترانزیستورهای خروجی است که قیمت آنها از 1 دلار تجاوز نمی کند. در تئوری، چنین تقویت کننده ای را می توان با 3-5 دلار بدون منبع تغذیه مونتاژ کرد. بیایید یک مقایسه کوچک انجام دهیم: کدام ریز مدار می تواند 100 تا 200 وات برق را برای یک بار 4 اهم تامین کند؟ افراد مشهور بلافاصله به ذهن می رسند. اما اگر قیمت ها را مقایسه کنید، مدار دارلینگتون هم ارزان تر و هم قدرتمندتر از TDA7294 است!

خود ریز مدار بدون قطعات حداقل 3 دلار قیمت دارد و قیمت قطعات فعال مدار دارلینگتون 2-2.5 دلار بیشتر نیست! علاوه بر این، مدار دارلینگتون 50-70 وات قدرتمندتر از TDA7294 است!

با بار 4 اهم، آمپلی فایر 150 وات می دهد؛ این ارزان ترین و بهترین گزینه برای تقویت کننده ساب ووفر است. مدار تقویت کننده از دیودهای یکسو کننده ارزان قیمت استفاده می کند که در هر دستگاه الکترونیکی یافت می شود.

تقویت کننده می تواند چنین قدرتی را به دلیل استفاده از ترانزیستورهای کامپوزیت در خروجی ارائه دهد، اما در صورت تمایل، می توان آنها را با ترانزیستورهای معمولی جایگزین کرد. استفاده از جفت مکمل KT827/25 راحت است، اما البته قدرت تقویت کننده به 50-70 وات کاهش می یابد. در آبشار دیفرانسیل می توانید از KT361 یا KT3107 داخلی استفاده کنید.

یک آنالوگ کامل ترانزیستور TIP41 KT819A ما است.این ترانزیستور برای تقویت سیگنال از مراحل دیفرانسیل و هدایت خروجی ها عمل می کند.مقاومت های امیتر را می توان با توان 2-5 وات استفاده کرد؛ آنها از مرحله خروجی محافظت می کنند. در مورد مشخصات فنی ترانزیستور TIP41C بیشتر بخوانید. برگه داده برای TIP41 و TIP42.

مواد اتصال PN: Si

ساختار ترانزیستور: NPN

محدود کردن اتلاف توان کلکتور ثابت (Pc) ترانزیستور: 65 وات

ولتاژ پایه کلکتور ثابت محدود (Ucb): 140 ولت

محدود کردن ولتاژ ثابت کلکتور-امیتر (Uce) ترانزیستور: 100 ولت

محدود کردن ولتاژ پایه امیتر ثابت (Ueb): 5 ولت

محدود کردن جریان ثابت کلکتور ترانزیستور (Ic max): 6 A

دمای حد اتصال p-n (Tj): 150 درجه سانتیگراد

فرکانس قطع ضریب انتقال جریان (Ft) ترانزیستور: 3 مگاهرتز

- ظرفیت اتصال جمع کننده (Cc): pF

ضریب انتقال جریان ساکن در مدار امیتر مشترک (Hfe)، حداقل: 20

چنین تقویت کننده ای را می توان هم به عنوان ساب ووفر و هم برای آکوستیک باند پهن استفاده کرد. عملکرد آمپلی فایر نیز بسیار خوب است. با بار 4 اهم، توان خروجی آمپلی فایر حدود 150 وات است، با بار 8 اهم قدرت 100 وات است، حداکثر توان آمپلی فایر با منبع تغذیه +/- تا 200 وات می رسد. 50 ولت.

اگر ترانزیستورها را همانطور که در شکل نشان داده شده است وصل کنید. 2.60، سپس مدار حاصل به عنوان یک ترانزیستور و ضریب آن کار خواهد کرد β برابر حاصلضرب ضرایب خواهد بود β اجزای ترانزیستور

برنج. 2.60. ترانزیستور کامپوزیت دارلینگتون .

این تکنیک برای مدارهایی که جریان‌های بالا را مدیریت می‌کنند (مانند تنظیم‌کننده‌های ولتاژ یا مراحل خروجی تقویت‌کننده قدرت) یا برای مراحل ورودی تقویت‌کننده که نیاز به امپدانس ورودی بالا دارند، مفید است.

در ترانزیستور دارلینگتون، افت ولتاژ بین پایه و امیتر دو برابر ولتاژ معمولی است و ولتاژ اشباع حداقل برابر با افت ولتاژ در سراسر دیود است (از آنجایی که پتانسیل امیتر ترانزیستور وجود دارد. T 1باید از پتانسیل امیتر ترانزیستور تجاوز کند T 2با افت ولتاژ در دیود). علاوه بر این، ترانزیستورهای متصل به این روش مانند یک ترانزیستور با سرعت نسبتا پایین رفتار می کنند، زیرا ترانزیستور T 1نمی تواند به سرعت ترانزیستور را خاموش کند T 2. با توجه به این خاصیت، معمولاً بین پایه و امیتر ترانزیستور است T 2مقاومت را روشن کنید (شکل 2.61).

برنج. 2.61. افزایش سرعت خاموش شدن در ترانزیستور دارلینگتون مرکب.

مقاومت آراز بایاس ترانزیستور جلوگیری می کند T 2به دلیل جریان های نشتی ترانزیستورها به ناحیه هدایت T 1و T 2. مقاومت مقاومت به گونه‌ای انتخاب می‌شود که جریان‌های نشتی (که در نانوآمپر برای ترانزیستورهای سیگنال کوچک و در صدها میکروآمپر برای ترانزیستورهای پرقدرت اندازه‌گیری می‌شوند) افت ولتاژی در آن ایجاد می‌کند که از افت ولتاژ در سراسر دیود تجاوز نمی‌کند. در عین حال جریانی از آن عبور می کند که در مقایسه با جریان پایه ترانزیستور کوچک است T 2. معمولا مقاومت آرچند صد اهم در ترانزیستور دارلینگتون پرقدرت و چندین هزار اهم در ترانزیستور دارلینگتون دارای سیگنال کوچک است.

این صنعت ترانزیستورهای دارلینگتون را به شکل ماژول های کامل تولید می کند که معمولاً شامل یک مقاومت امیتر است. نمونه ای از چنین طرح استانداردی قدرتمند است n‑р‑nترانزیستور دارلینگتون از نوع 2N6282 است، بهره جریان آن 4000 (معمولی) برای جریان کلکتور 10 آمپر است.

اتصال ترانزیستورها طبق طرح Sziklai (سیکلای). اتصال ترانزیستورها طبق مدار Sziklai مداری مشابه مداری است که ما به آن نگاه کردیم. همچنین باعث افزایش ضریب می شود β . گاهی اوقات چنین اتصالی ترانزیستور دارلینگتون مکمل نامیده می شود (شکل 2.62).

برنج. 2.62 . اتصال ترانزیستورها طبق نمودار سیکلای("ترانزیستور مکمل دارلینگتون").

مدار مانند یک ترانزیستور رفتار می کند n‑р‑n- با ضریب بزرگ تایپ کنید β . مدار دارای یک ولتاژ واحد بین پایه و امیتر است و ولتاژ اشباع، مانند مدار قبلی، حداقل برابر با افت ولتاژ در سراسر دیود است. بین پایه و امیتر ترانزیستور T 2توصیه می شود یک مقاومت با مقاومت کوچک در نظر گرفته شود. طراحان زمانی که می خواهند از ترانزیستورهای خروجی تنها یک قطبی استفاده کنند، از این مدار در مراحل خروجی فشار کشش با قدرت بالا استفاده می کنند. نمونه ای از چنین مداری در شکل نشان داده شده است. 2.63.

برنج. 2.63. یک آبشار فشار کش قدرتمند که فقط از ترانزیستورهای خروجی استفاده می کند n‑р‑n-نوع

مانند قبل، مقاومت، مقاومت جمع کننده ترانزیستور است T 1. ترانزیستور دارلینگتون که توسط ترانزیستورها تشکیل شده است T 2و تی 3، مانند یک ترانزیستور عمل می کند n‑р‑nنوع، با بهره جریان زیاد. ترانزیستورها T 4و T 5، مطابق مدار Sziklai متصل شده است، مانند یک ترانزیستور قدرتمند رفتار می کند p‑n‑p- نوع با بهره بالا. مانند قبل، مقاومت ها R 3و R 4مقاومت کمی دارند گاهی اوقات این مدار را یک تکرار کننده فشار کش با تقارن شبه مکمل می نامند. در یک آبشار واقعی با تقارن اضافی (مکمل)، ترانزیستورها T 4و T 5مطابق مدار دارلینگتون متصل خواهد شد.

ترانزیستور با بهره جریان فوق العاده بالا.ترانزیستورهای کامپوزیت - ترانزیستورهای دارلینگتون و مانند آن - نباید با ترانزیستورهای با بهره جریان فوق العاده بالا که بهره بسیار بالایی دارند اشتباه گرفته شوند. ساعت 21 Eدر طی فرآیند تکنولوژیکی ساخت یک عنصر به دست می آید. نمونه ای از چنین عنصری ترانزیستور نوع 2N5962 است که برای آن حداقل افزایش جریان 450 تضمین می شود که جریان کلکتور در محدوده 10 μA تا 10 میلی آمپر تغییر کند. این ترانزیستور متعلق به سری عناصر 2N5961-2N5963 است که با طیف وسیعی از حداکثر ولتاژ مشخص می شود. U CEاز 30 تا 60 ولت (اگر ولتاژ کلکتور باید بیشتر باشد، باید مقدار را کاهش دهید β ). این صنعت جفت ترانزیستورهای همسان با مقادیر ضریب فوق العاده بالا تولید می کند β . آنها در تقویت کننده های کم سیگنال استفاده می شوند که ترانزیستورها باید دارای ویژگی های مشابه باشند. به این موضوع اختصاص داده شده است بخش 2.18. نمونه هایی از این مدارهای استاندارد مدارهایی مانند LM394 و MAT-01 هستند. آنها جفت ترانزیستورهای با بهره بالا هستند که در آنها ولتاژ وجود دارد U BEمطابق با کسری از میلی ولت (بهترین مدارها تا 50 میکروولت تطبیق را ارائه می دهند) و ضریب ساعت 21 E- تا 1٪. مدار نوع MAT-03 یک جفت همسان است p‑n‑p- ترانزیستورها

ترانزیستورهای با نسبت بسیار بالا β می توان با توجه به طرح دارلینگتون ترکیب کرد. در این حالت، جریان بایاس پایه را می توان تنها برابر با 50 pA ساخت (نمونه هایی از این مدارها تقویت کننده های عملیاتی مانند LM111 و LM316 هستند.

لینک پیگیری

هنگام تنظیم ولتاژ بایاس، به عنوان مثال در یک دنبال کننده امیتر، مقاومت های تقسیم کننده در مدار پایه طوری انتخاب می شوند که تقسیم کننده نسبت به پایه به عنوان منبع ولتاژ سخت عمل کند، یعنی مقاومت مقاومت های موازی متصل به طور قابل توجهی کمتر از مقاومت ورودی مدار در پایه های جانبی است. در این راستا، مقاومت ورودی کل مدار توسط تقسیم کننده ولتاژ تعیین می شود - برای سیگنالی که به ورودی آن می رسد، مقاومت ورودی بسیار کمتر از آنچه واقعاً لازم است به نظر می رسد. در شکل شکل 2.64 یک مثال مربوطه را نشان می دهد.

برنج. 2.64.

امپدانس ورودی مدار تقریباً 9 کیلو اهم است و مقاومت تقسیم کننده ولتاژ برای سیگنال ورودی 10 کیلو اهم است. مطلوب است که مقاومت ورودی همیشه بالا باشد، و در هر صورت عاقلانه نیست که منبع سیگنال ورودی مدار را با یک تقسیم کننده بارگذاری کنیم، که در نهایت فقط برای ارائه بایاس به ترانزیستور مورد نیاز است. روش ارتباطی ردیابی به شما امکان می دهد از این دشواری خارج شوید (شکل 2.65).

برنج. 2.65. افزایش امپدانس ورودی دنبال کننده امیتر در فرکانس های سیگنال با قرار دادن یک تقسیم کننده در مدار ردیابی، که یک بایاس پایه را فراهم می کند.

بایاس ترانزیستور توسط مقاومت ها ارائه می شود R1، R2، R3. خازن ج 2به گونه ای انتخاب می شود که مقاومت کل آن در فرکانس های سیگنال در مقایسه با مقاومت مقاومت های بایاس کوچک باشد. مانند همیشه، اگر مقاومت DC منبع آن در پایه (در این مورد 9.7 کیلو اهم) به طور قابل توجهی کمتر از مقاومت DC از پایه (در این مورد ~ 100 کیلو اهم) باشد، بایاس پایدار خواهد بود. اما در اینجا مقاومت ورودی برای فرکانس های سیگنال برابر با مقاومت DC نیست.

مسیر سیگنال را در نظر بگیرید: سیگنال ورودی U دریک سیگنال در امیتر تولید می کند u E ~= تو در، بنابراین افزایش جریان از طریق مقاومت بایاس R 3، خواهد بود من = (تو در – u E)/R 3~= 0، یعنی زدر = تو در /من ورودی) ~=

ما دریافتیم که مقاومت ورودی (شنت) مدار بایاس برای آن بسیار زیاد است فرکانس های سیگنال .

رویکرد دیگر برای تحلیل مدار مبتنی بر این واقعیت است که افت ولتاژ در یک مقاومت R 3برای همه فرکانس های سیگنال یکسان است (از آنجایی که ولتاژ بین پایانه های آن به طور مساوی تغییر می کند)، یعنی یک منبع جریان است. اما مقاومت منبع جریان بی نهایت است. در واقع، مقدار واقعی مقاومت بی نهایت نیست، زیرا بهره پیرو کمی کمتر از 1 است. این به دلیل این واقعیت است که افت ولتاژ بین پایه و امیتر به جریان کلکتور بستگی دارد، که با تغییر سطح سیگنال تغییر می کند. . همان نتیجه را می توان به دست آورد اگر تقسیم کننده را که توسط مقاومت خروجی در سمت امیتر تشکیل شده است در نظر بگیریم [ r E = 25/من ک(mA) اهم] و مقاومت امیتر. اگر بهره ولتاژ تکرار کننده نشان داده شود آ (آ~= 1)، سپس مقدار مقاومت موثر R 3در فرکانس سیگنال برابر است R 3 /(1 – آ). در عمل، ارزش موثر مقاومت R 3تقریباً 100 برابر بزرگتر از مقدار اسمی آن است و مقاومت ورودی توسط مقاومت ورودی ترانزیستور در سمت پایه غالب است. در یک تقویت کننده معکوس کننده امیتر معمولی، یک اتصال ردیابی مشابه می تواند ایجاد شود، زیرا سیگنال در امیتر از سیگنال در پایه پیروی می کند. توجه داشته باشید که مدار تقسیم‌کننده ولتاژ بایاس از خروجی امیتر امپدانس پایین AC (در فرکانس‌های سیگنال) تغذیه می‌شود، بنابراین سیگنال ورودی مجبور نیست این کار را انجام دهد.

اتصال سروو در بار کلکتور.اگر آبشار روی یک تکرار کننده بارگذاری شود، می توان از اصل کوپلینگ سروو برای افزایش مقاومت موثر مقاومت بار کلکتور استفاده کرد. در این مورد، بهره ولتاژ آبشار به طور قابل توجهی افزایش می یابد [به یاد بیاورید KU = – g m R K، آ گرم متر = 1/(R 3 + r E)]·

در شکل شکل 2.66 نمونه ای از یک مرحله خروجی فشار کش با یک پیوند سروو را نشان می دهد که شبیه به مدار تکرار کننده فشار-کشی که در بالا بحث شد ساخته شده است.

برنج. 2.66. کوپلینگ سروو در بار کلکتور تقویت کننده قدرت که مرحله بارگذاری است.

از آنجایی که خروجی سیگنال را بر اساس ترانزیستور تکرار می کند T 2، خازن بایک اتصال ردیابی به بار کلکتور ترانزیستور ایجاد می کند T 1و یک افت ولتاژ ثابت را در سراسر مقاومت حفظ می کند R 2در حضور یک سیگنال (امپدانس خازن باباید در مقایسه با R 1و R 2در کل باند فرکانس سیگنال). با تشکر از این، مقاومت R 2شبیه منبع جریان می شود، بهره ترانزیستور افزایش می یابد T 1ولتاژ و ولتاژ کافی را در پایه ترانزیستور حفظ می کند T 2حتی در مقادیر اوج سیگنال. هنگامی که سیگنال به ولتاژ تغذیه نزدیک می شود U QCپتانسیل در نقطه اتصال مقاومت R 1و R 2می شود بیش از U QC، به لطف شارژ انباشته شده توسط خازن با. علاوه بر این، اگر R 1 = R 2(گزینه خوبی برای انتخاب مقاومت ها)، پس پتانسیل در نقطه اتصال آنها بیشتر خواهد شد U QC 1.5 بار در لحظه ای که سیگنال خروجی برابر می شود U QC. این مدار در طراحی تقویت کننده های خانگی با فرکانس پایین بسیار محبوب شده است، اگرچه یک منبع جریان ساده نسبت به مدار سروو مزایایی دارد زیرا نیاز به عنصر نامطلوب - خازن الکترولیتی - را از بین می برد و عملکرد فرکانس پایین بهتری را ارائه می دهد.

نام یک ترانزیستور کامپوزیت، ساخته شده از دو ترانزیستور مجزا که مطابق مدار دارلینگتون متصل شده اند، در شکل شماره 1 نشان داده شده است. اولین مورد از ترانزیستورهای ذکر شده مطابق مدار پیرو امیتر متصل می شود و سیگنال از امیتر ترانزیستور اول به پایه ترانزیستور دوم می رود. مزیت این مدار بهره فوق العاده بالای آن است. بهره کلی جریان p برای این مدار برابر است با حاصل ضرب ضرایب بهره جریان هر ترانزیستور: p = pgr2.

به عنوان مثال، اگر ترانزیستور ورودی یک جفت دارلینگتون بهره 120 داشته باشد، و بهره ترانزیستور دوم 50 باشد، p کل 6000 است. در واقع، بهره حتی کمی بیشتر خواهد بود، زیرا جریان کل کلکتور ترانزیستور مرکب برابر است با مجموع جریان های کلکتور جفتی که به ترانزیستور وارد می شوند.
مدار کامل یک ترانزیستور کامپوزیت در شکل 2 نشان داده شده است. در این مدار، مقاومت های R 1 و R 2 یک تقسیم کننده ولتاژ تشکیل می دهند که یک بایاس در پایه اولین ترانزیستور ایجاد می کند. مقاومت Rn متصل به امیتر ترانزیستور کامپوزیت یک مدار خروجی را تشکیل می دهد. چنین وسیله ای در عمل به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، به ویژه در مواردی که نیاز به افزایش جریان زیاد است. مدار دارای حساسیت بالایی نسبت به سیگنال ورودی است و با سطح بالایی از جریان کلکتور خروجی مشخص می شود، که اجازه می دهد از این جریان به عنوان یک جریان کنترل (به ویژه در ولتاژ تغذیه پایین) استفاده شود. استفاده از مدار دارلینگتون به کاهش تعداد قطعات در مدارها کمک می کند.

مدار دارلینگتون در تقویت کننده های فرکانس پایین، نوسان سازها و دستگاه های سوئیچینگ استفاده می شود. امپدانس خروجی مدار دارلینگتون چندین برابر کمتر از امپدانس ورودی است. از این نظر، ویژگی های آن شبیه به ترانسفورماتورهای کاهنده است. با این حال، بر خلاف ترانسفورماتور، مدار دارلینگتون امکان تقویت توان بالا را فراهم می کند. مقاومت ورودی مدار تقریباً برابر با $²Rn است و مقاومت خروجی آن معمولاً کمتر از Rn است. در دستگاه های سوئیچینگ، مدار دارلینگتون در محدوده فرکانسی تا 25 کیلوهرتز استفاده می شود.

ادبیات: متیو ماندل. 200 دیاگرام الکترونیکی منتخب. دفتر تحریریه ادبیات علوم کامپیوتر و الکترونیک. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © ترجمه به روسی، "میر"، 1985، 1980

• مقالات مشابه

ورود با استفاده از:

مقالات تصادفی

• 08.10.2014

  کنترل صدا، تعادل و تن استریو در TCA5550 دارای پارامترهای زیر است: اعوجاج غیرخطی کم، بیش از 0.1٪ ولتاژ تغذیه 10-16 ولت (نامی 12 ولت) مصرف جریان 15 ... 30 میلی آمپر ولتاژ ورودی 0.5 ولت (افزایش در ولتاژ منبع تغذیه) از واحد 12 ولت) محدوده تنظیم تن -14...+14dB محدوده تنظیم تعادل 3dB تفاوت بین کانال ها 45dB نسبت سیگنال به نویز...