Якщо взяти, наприклад, транзистор MJE3055T у нього максимальний струм 10А, а коефіцієнт посилення всього близько 50, відповідно, щоб він відкрився повністю, йому треба вкачати в базу струм близько двісті міліампер. Звичайний висновок МК стільки не потягне, а якщо влючая між ними транзистор послабже (який-небудь BC337), здатний протягнути ці 200мА, то запросто. Але це так, щоб знав. Раптом доведеться городити управління з підручного мотлоху - стане в нагоді.

На практиці зазвичай використовуються готові транзисторні збірки. Зовні від звичайного транзистора нічим не відрізняється. Такий же корпус, такі ж три ніжки. Ось тільки мощі в ньому боляче дофіга, а керуючий струм мікроскопічний :) В прайсах зазвичай не заморочуються і пишуть просто - транзистор Дарлігнтона або складовою транзистор.

наприклад пара BDW93C (NPN) і BDW94С (PNP) Ось їх внутрішня структура з даташіта.

Мало того, існують збірки Дарлінгтона. Коли в один корпус упаковують відразу кілька. Незамінна річ коли треба рулити якимось потужним світлодіодним таблом або кроковим двигуном (). Відмінний приклад такої збірки - дуже популярна і легко доступна ULN2003, Здатна протягнути до 500 мА на кожен зі своїх семи збірок. виходи можна включати в паралель, Щоб підвищити граничний струм. Разом, одна ULN може протягнути через себе аж 3.5А, якщо запараллелить все її входи і виходи. Що мені в ній радує - вихід навпроти входу, дуже зручно під неї плату розводити. Навпростець.

У даташіте вказана внутрішня структура цієї мікросхеми. Як бачиш, тут також є захисні діоди. Незважаючи на те, що намальовані начебто операційні підсилювачі, тут вихід типу відкритий колектор. Тобто він уміє замикати тільки на землю. Що стає ясно з того ж даташіта якщо подивитися на структуру одного вентиля.

Дарлінгтона), часто є складовим елементів радіоаматорських конструкцій. Як відомо, при такому включенні коефіцієнт посилення по току, як правило, збільшується в десятки разів. Однак домогтися значного запасу працездатності по напрузі, що впливає на каскад, вдається не завжди. Підсилювачі по, що складаються з двох біполярних транзисторів (Рис. 1.23), часто виходять з ладу при впливі імпульсного напруги, навіть якщо воно не перевищує значення електричних параметрів, зазначених в довідковій літературі.

З цим неприємним ефектом можна боротися різними способами. Одним з них - найпростішим - є наявність в парі транзистора з великим (в кілька разів) запасом ресурсу по напрузі колектор-емітер. Відносно висока вартість таких «високовольтних» транзисторів призводить до збільшення собівартості конструкції. Можна, звичайно, придбати спеціальні складові кремнієві в одному корпусі, наприклад: КТ712, КТ829, КТ834, КТ848, КТ852, КТ853, КТ894, КТ897, КТ898, КТ973 і ін. Цей список включає потужні і середньої потужності прилади, розроблені практично для всього спектра радіотехнічних пристроїв. А можна скористатися класичною - з двома паралельно включеними польовими транзисторами типу КП501В - або використовувати прилади КП501А ... В, КП540 та інші з аналогічними електричними характеристиками (Рис. 1.24). При цьому висновок затвора підключають замість бази VT1, а висновок витоку - замість емітера VT2, висновок стоку - замість об'єднаних колекторів VT1, VT2.

Мал. 1.24. Заміна польовими транзисторами складеного транзистора по

Після такої нескладної доробки, тобто заміни вузлів в електричних схемах, універсального застосування, струму на транзисторах VT1, VT2 не виходить з ладу навіть при 10-кратної і більш перевантаження по напрузі. Причому обмежувального резистора в ланцюзі затвора VT1 також збільшується в кілька разів. Це призводить до того, що мають більш високий вхідний і, як наслідок, витримують перевантаження при імпульсному характері управління даними електронним вузлом.

Коефіцієнт посилення по струму отриманого каскаду не менше 50. Збільшується прямо пропорційно збільшенню напруги живлення вузла.

VT1, VT2. При відсутності дискретних транзисторів типу КП501А ... В можна без втрати якості роботи пристрою використовувати мікросхему 1014КТ1В. На відміну, наприклад, від 1014КТ1А і 1014КТ1Б ця витримує більш високі перевантаження по прикладеній напрузі імпульсного характеру - до 200 В постійної напруги. Цокольовка включення транзисторів мікросхеми 1014КТ1А ... 1014К1В показана на Рис. 1.25.

Так само як і в попередньому варіанті (Рис. 1.24), включають паралельно.

Цокольовка польових транзисторів в мікросхемі 1014КТ1А ... В

Автор випробував десятки електронних вузлів, включених по. Такі вузли використовуються в радіоаматорських конструкціях в якості струмових ключів аналогічно складовим транзисторів, включених по. До перелічених вище особливостей польових транзисторів можна додати їх енергоекономічність, так як в закритому стані через високий вхідного вони практично не споживають струму. Що стосується вартості таких транзисторів, то сьогодні вона практично така ж, як і вартість середньоглибокі транзисторів типу, (і аналогічним їм), які прийнято використовувати в якості підсилювача струму для керування пристроями навантаження.

Підсилювач, називається саме так, не по причині, що його автор Дарлінгтона, а тому, що вихідний каскад підсилювача потужності побудований на дарлінгтоновскіх (складових) транзисторах.

Для довідки : Два транзистора однаковою структури з'єднані спеціальним чином для високого підсилення. Таке з'єднання транзисторів утворює складовою транзистор, або транзистор Дарлінгтона - по імені винахідника цього схемного рішення. Такий транзистор використовується в схемах працюють з великими струмами (наприклад, в схемах стабілізаторів напруги, вихідних каскадів підсилювачів потужності) і у вхідних каскадах підсилювачів, якщо необхідно забезпечити великий вхідний імпеданс. Складовою транзистор має три висновки (база, емітер і колектор), які еквівалентні висновкам звичайного одиночного транзистора. Коефіцієнт посилення по струму типового складеного транзистора, у потужних транзисторів ≈1000 і у малопотужних транзисторів ≈50000.

Переваги транзистора Дарлінгтона

Високий коефіцієнт посилення по току.

Схема Дарлінгтона виготовляється у вигляді інтегральних схем і при однаковому струмі робоча поверхня кремнію менше, ніж у біполярних транзисторів. Дані схеми представляють великий інтерес при високій напрузі.

Недоліки складеного транзистора

Низька швидкодія, особливо переходу з відкритого стану в закрите. З цієї причини складені транзистори використовуються переважно в низькочастотних ключових і підсилювальних схемах, на високих частотах їх параметри гірше, ніж у одиночного транзистора.

Пряме падіння напруги на переході база-емітер в схемі Дарлінгтона майже в два рази більше ніж в звичайному транзисторі, і становить для кремнієвих транзисторів близько 1,2 - 1,4 В.

Велике напруження насичення колектор-емітер, для кремнієвого транзистора близько 0,9 В для малопотужних транзисторів і близько 2 В для транзисторів великої потужності.

Принципова схема УНЧ

Підсилювач можна назвати найдешевшим варіантом самостійного побудови сабвуферного підсилювача. Найцінніше в схемі - вихідні транзистори, ціна яких не перевищує 1 $. За ідеєю, такий підсилювач підсилювач можна зібрати за 3-5 $ без блоку живлення. Давайте зробимо невелику порівняння, який з мікросхем може дати потужність 100-200 ват на навантаження 4 Ом? Відразу в думках знамениті. Але якщо порівняти ціни, то дарлінгтоновская схема і дешевше і потужніше TDA7294!

Сама мікросхема, без комплектуючих компонентів коштує 3 $ як мінімум, а ціна активних компонентів дарлінгтоновской схеми не більше 2-2,5 $! Притому, що дарлінгтоновская схема на 50-70 ват могутніше TDA7294!

При навантаженні 4 Ом підсилювач віддає 150 ват, це найдешевший і непоганий варіант сабвуферного підсилювача. У схемі підсилювача використані недорогі випрямні діоди, які можна дістати в будь-якому електронному пристрої.

Підсилювач може забезпечувати таку потужність за рахунок того, що на виході використані саме складові транзистори, але при бажанні вони можуть бути замінені на звичайні. Зручно використовувати комплементарних пару КТ827 / 25, але звичайно потужність підсилювача спаде до 50-70 ват. У диференціальному каскаді можна використовувати вітчизняні-КТ361 або КТ3107.

Повний аналог транзистора TIP41 наш КТ819А, Цей транзистор служить для посилення сигналу з діффкаскадов і розгойдування виходніков Емітерний резистори можна використовувати з потужністю 2-5 ват, вони для захисту вихідного каскаду. Детальніше про теххарактерістікі транзистора TIP41C. Даташит для TIP41 і TIP42.

Матеріал p-n-переходу: Si

Структура транзистора: NPN

Гранична постійна розсіює потужність колектора (Pc) транзистора: 65 W

граничне постійна напруга колектор-база (Ucb): 140 V

Граничне постійна напруга колектор-емітер (Uce) транзистора: 100 V

Граничне постійна напруга емітер-база (Ueb): 5 V

граничний постійний струм колектора транзистора (Ic max): 6 A

гранична температура p-n переходу (Tj): 150 C

Гранична частота коефіцієнта передачі струму (Ft) транзистора: 3 MHz

- Ємність колекторного переходу (Cc): pF

Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з загальним емітером (Hfe), min: 20

Такий підсилювач може бути використаний як в якості сабвуферного, так і для широкосмугової акустики. Характеристики підсилювача теж непогані. При навантаженні в 4 Ом вихідна потужність підсилювача близько 150 ват, при навантаженні в 8 Ом потужність 100 ват, максимальна потужність підсилювача може доходити до 200 ват з харчуванням +/- 50 вольт.

При проектуванні схем радіоелектронних пристроїв часто бажано мати транзистори з параметрами краще тих моделей, які пропонують фірми виробники радіоелектронних компонентів (або краще ніж дозволяє реалізувати доступна технологія виготовлення транзисторів). Ця ситуація найчастіше зустрічається при проектуванні інтегральних мікросхем. Нам звичайно потрібні більший коефіцієнт посилення по току h 21, більше значення вхідного опору h 11 або менше значення вихідний провідності h 22 .

Поліпшити параметри транзисторів дозволяють різні схеми складових транзисторів. Існує багато можливостей реалізувати складовою транзистор з польових або біполярних транзисторів різної провідності, покращуючи при цьому його параметри. Найбільшого поширення набула схема Дарлінгтона. У найпростішому випадку це з'єднання двох транзисторів однаковою полярності. Приклад схеми Дарлінгтона на npn транзисторах наведено на малюнку 1.

Малюнок 1 Схема Дарлінгтона на npn транзисторах

Наведена схема еквівалентна одиночному npn транзистора. В даній схемі струм емітера транзистора VT1 є струмом бази транзистора VT2. Струм колектора складеного транзистора визначається в основному струмом транзистора VT2. Основною перевагою схеми Дарлінгтона є високе значення коефіцієнта посилення по току h 21, яке можна приблизно визначити як добуток h 21 входять в схему транзисторів:

(1)

Однак слід мати на увазі, що коефіцієнт h 21 досить сильно залежить від струму колектора. Тому при малих значеннях струму колектора транзистора VT1 його значення може значно зменшитися. приклад залежності h 21 від струму колектора для різних транзисторів наведено на малюнку 2

Малюнок 2 Залежність коефіцієнта посилення транзисторів від струму колектора

Як видно з цих графіків, коефіцієнт h 21е практично не змінюється тільки у двох транзисторів: вітчизняний КТ361В і іноземний BC846A. У решти транзисторів коефіцієнт посилення по току значно залежить від струму колектора.

У разі коли базовий струм транзистора VT2 виходить досить малий, струм колектора транзистора VT1 може виявитися недостатнім для забезпечення необхідного значення коефіцієнта посилення по току h 21. У цьому випадку збільшення коефіцієнта h 21 і, відповідно, зменшення струму бази складеного транзистора можна домогтися збільшенням струму колектора транзистора VT1. Для цього між базою і емітером транзистора VT2 включають додатковий резистор, як це показано на малюнку 3.

Малюнок 3 Складовою транзистор Дарлінгтона з додатковим резистором в ланцюзі емітера першого транзистора

Наприклад, визначимо елементи для схеми Дарлінгтона, зібраної на транзисторах BC846A Нехай струм транзистора VT2 буде дорівнює 1 мА. Тоді його ток бази буде дорівнює:

(2)

При такому струмі коефіцієнт посилення по току h 21 різко падає і загальний коефіцієнт посилення по току може виявитися значно менше розрахункового. Збільшивши струм колектора транзистора VT1 за допомогою резистора можна значно виграти в значенні загального коефіцієнта посилення h 21. Так як напруга на базі транзистора є константою (для кремнієвого транзистора u бе \u003d 0,7 В), то розрахуємо за законом Ома:

(3)

У цьому випадку ми маємо право очікувати коефіцієнт посилення по току до 40000. Саме таким чином виконані багато вітчизняних й іноземні супербетта транзистори, такі як КТ972, КТ973 або КТ825, TIP41C, TIP42C. Схема Дарлінгтона широко використовується в вихідних каскадах підсилювачів низької частоти (), операційних підсилювачів і навіть цифрових, наприклад,.

Слід зазначити, що схема Дарлінгтона володіє таким недоліком, як підвищена напруга U ке. Якщо в звичайних транзисторах U ке складає 0,2 В, то в складеному транзисторі це напруга зростає до 0,9 В. Це пов'язано з необхідністю відкривати транзистор VT1, а для цього на його базу слід подати напругу 0,7 В (якщо ми розглядаємо кремнієві транзистори).

Для того, щоб усунути зазначений недолік була розроблена схема складеного транзистора на комплементарних транзисторах. У російському Інтернеті вона отримала назву схеми Шіклаі. Це назва прийшла з книги Титце і Шенка, хоча ця схема раніше мала іншу назву. Наприклад, в радянській літературі вона називалася парадоксной парою. У книзі В.Е.Хелейн і В.Х.Холмс складовою транзистор на комплементарних транзисторах називається схемою Уайта, тому будемо її називати просто складовим транзистором. Схема складеного pnp транзистора на комплементарних транзисторах приведена на малюнку 4.

Малюнок 4 Складовою pnp транзистор на комплементарних транзисторах

Точно таким же чином утворюється npn транзистор. Схема складеного npn транзистора на комплементарних транзисторах приведена на малюнку 5.

Малюнок 5 Складовою npn транзистор на комплементарних транзисторах

У списку літератури на першому місці приведена книга 1974 року видання, але існують КНИГИ і інші видання. Є основи, які не втрачають актуальності тривалий час і величезна кількість авторів, які просто повторюють ці основи. Розповісти зрозуміло треба вміти! За весь час професійної діяльності я зустрів менш десяти книг. Я завжди рекомендую вивчати аналогову схемотехніку з цієї книги.

Дата останнього оновлення файлу 18.06.2018

література:

Разом зі статтею "Складовою транзистор (схема Дарлінгтона)" читають:

http: // сайт / Sxemoteh / ShVklTrz / kaskod /

http: // сайт / Sxemoteh / ShVklTrz / OE /

В інтегральних схемах і дискретної електроніці великого поширення набули два види складових транзисторів: за схемою Дарлінгтона і Шіклаі. У Мікропотужні схемах, наприклад, вхідні каскади операційних підсилювачів, складені транзистори забезпечують великий вхідний опір і малі вхідні струми. У пристроях, що працюють з великими струмами (наприклад, для стабілізаторів напруги або вихідних каскадів підсилювачів потужності) для підвищення ККД необхідно забезпечити високий коефіцієнт посилення по току потужних транзисторів.

Схема Шіклаі реалізує потужний p-n-p транзистор з великим коефіцієнтом посилення за допомогою малопотужного p-n-p транзистора з малим В і потужного n-p-n транзистора ( малюнок 7.51). В інтегральних схемах це включення реалізує високобетний p-n-p транзистор на основі горизонтальних p-n-p транзистора і вертикального n-p-n транзистора. Також ця схема застосовується в потужних двотактних вихідних каскадах, коли використовуються вихідні транзистори однієї полярності ( n-p-n).

Малюнок 7.51 - Складовою p-n-p транзистор Малюнок 7.52 - Складовою n-p-n за схемою Шіклаі транзистор за схемою Дарлінгтона

Схема Шіклаі або комплементарний транзистор Дарлінгтона поводиться, як транзистор p-n-p типу ( малюнок 7.51) З великим коефіцієнтом посилення по току,

Вхідна напруга ідентично одиночному транзистору. Напруга насичення вище, ніж у одиночного транзистора на величину падіння напруги на емітерний перехід n-p-n транзистора. Для кремнієвих транзисторів це напруга становить близько одного вольта на відміну від часткою вольта одиночного транзистора. Між базою і емітером n-p-n транзистора (VT2) рекомендується включати резистор з невеликим опором для придушення некерованого струму і підвищення термостійкості.

Транзистор Дарлінгтона реалізується на однополярних транзисторах ( малюнок 7.52). Коефіцієнт посилення по струму визначається твором коефіцієнтів складових транзисторів.

Вхідна напруга транзистора по схемі Дарлінгтона в два рази більше, ніж у одиночного транзистора. Напруга насичення перевищує вихідного транзистора. Вхідний опір операційного підсилювача при

.

Схема Дарлінгтона використовується в дискретних монолітних імпульсних транзисторах. На одному кристалі формуються два транзистора, два шунтуючих резистора і захисний діод ( малюнок 7.53). резистори R1 і R2 пригнічують коефіцієнт посилення в режимі малих струмів, ( малюнок 7.38), Що забезпечує мінімальне значення некерованого струму і підвищення робочої напруги закритого транзистора,

Малюнок 7.53 - Електрична схема монолітного імпульсного транзистора Дарлінгтона

Резистор R2 (близько 100 Ом) формується у вигляді технологічного шунта, подібно шунт катодного переходу тиристорів. З цією метою при формуванні - емітера за допомогою фотолітографії в певних локальних областях залишають окісну маску у вигляді кола. Ці локальні маски не дозволяють дифундувати донорної домішки, і під ними залишаються p-стовпчики ( малюнок 7.54). Після металізації по всій площі емітера ці стовпчики представляють собою розподілене опір R2 і захисний діод D ( малюнок 7.53). Захисний діод оберігає від пробою емітерний переходи при переполюсовке колекторного напруги. Вхідна потужність споживання транзистора по схемі Дарлінгтона на півтора два порядки нижче, ніж у одиночного транзистора. Максимальна частота перемикань залежить від граничної напруги і струму колектора. Транзистори на струми успішно працюють в імпульсних перетворювачах до частот порядку 100 кГц. Відмінною особливістю монолітного транзистора Дарлінгтона є квадратична передавальна характеристика, так як В-амперна характеристика лінійно зростає з ростом струму колектора до максимального значення,