Складений транзистор. Схема Дарлінгтона

Складеним транзистором називається комбінації з двох і більше транзисторів, з'єднаних так, що у цілому конструкція, як і одиночний транзистор, має три зовнішніх виводи і застосовують для значного підвищення коефіцієнта підсилення за струмом.

Складені транзистори широко використовуються в підсилювальній техніці: у аналогових інтегральних схемах, в сучасних підсилювачах з безтрансформаторним двотактним виходом, в емітерних повторювачах з великими вихідними струмами і т.д.

Схема (пара) Дарлінгтона- найчастіше використовується і виконана на транзисторах одного типу провідності.(рис.63,а).

  в)

Рисунок 63: а) пара Дарлінгтона; б) складений транзистор на транзисторах різного типу провідності; в) еквівалентна схема потужного транзистора КТ829

 

Схему Дарлінгтона можна включати зі СЕ, СК, СБ, використовуючі при цьому транзистори p-n-p i n-p-n типу. Найбільший ефект дає включення складеного транзистора за схемою зі СЕ і СК; у схемі зі СБ підсилення пари Дарлінгтона мало відрізняється від підсилення звичайного транзистора.

На схемі рис.19,а вхідний струм є струмом бази першого транзистора. Після підсилення останнім у β₁ разів він подається у базу другого транзистора, яким підсилюється ще в β₂ разів. У результаті загальний коефіцієнт підсилення за струмом становить

β = β₁ · β₂.

Дійсно, І_б2= І_Е1=(h_21е1+1) І_б; І_К = h_21е1 І_б + h_21е1 І_б2,

де h_21е1 = І_К1 / І_б, h_21е2 = І_К2 / І_б2 - коєфіцієнти підсилення за струмом схеми зі СЕ першого і другого транзисторів відповідно. Тоді еквівалентний коефіцієнт підсилення за струмом пари Дарлінгтона

h_21е = І_К / І_б =[h_21е1 І_б+h_21е2 (h_21е1 +1) І_б ]/ І_б = h_21е1 + h_21е2 + h_21е1 h_21е2,

 тобто еквівалентний коефіцієнт підсилення за струмом практично рівний добутку коефіцієнтів підсилення транзисторів h_21е1 і h_21е2.

Якщо транзистори в парі Дарлінгтона однакові, то h_21е ≈ h_21е1 ≈ h_21е2.

Таку схему широко застосовують як у дискретному виконанні, так і в інтегральному. На рис. 19,в), наведено еквівалентну схему потужного транзистора КТ829, що має β ≥ 750.

Тут резистори R₁ i R₂ забезпечують відведення від бази зворотного струму колекторних переходів, а діод VD захищає структуру від дії зворотної напруги.

Схема складеного транзистора, виконаного на транзисторах різного типу провідності – схема Шиклаї, наведена на рис.63,в). Її особливості є те, що тип провідності конструкції у цілому визначається типом провідності першого транзистора. У даному разі ми маємо еквівалент транзистора p - n -p- типу.

h_21е = h_21е1 + h_21е1 h_21е2 ≈ h_21е1 h_21е2, практично рівний еквівалентному коефіцієнту підсилення за струмом пари Дарлінгтона.

 

КАСКОДНА СХЕМА

Варіантом складеного транзистора є каскодна схема, що є послідовним включенням за змінним струмом двох транзисторів (рис.64).

Рисунок 64 – Каскодна схема

 

Вхідний транзистор VT1 включений по схемі зі СЕ, вихідний – по схемі зі СБ. Вихідний струм такого складеного транзистора І_К2 = h_21б2 І_Е2 = h_21б2 І_К1 = h_21б2 (h_21б1 І_Е1).

Тоді еквівалентний коефіциент підсилення за струмом

h_21б = І_К2/ І_Е1 = h_21б1 h_21б2.

Отже, коефіцієнт підсилення емітерного струму при каскодному з'єднанні мало відрізняється від відповідного коефіцієнта підсилення одного транзистора VT1. Вхідний опір каскодного підсилювача визначається вхідним опором транзистора VT1 і не залежить від опору навантаження.

Каскодна схема в порівнянні із звичайним підсилювальним каскадом за схемою зі СЕ не дає виїграша по коефіцієнту підсилення і по вхідному і вихідному опорах. Проте він володіє найважливішою перевагою - слабким зв'язком між виходом і входом такого складеного транзистора.

 

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ:

1 Коли застосовують складені транзистори.

2 На яких НП приладах будують пару Дарлінгтона?

3 Яке підсилення забезпечує пара Дарлінгтона (за яким параметром)?

4 Яка із схем на рис.64 або на рис. 63 забезпечує слабкий зв'язок між входом і виходом і чому?

5 Особливість схеми Шиклаї?

 

ВИКЛАДАЧ – Ковальова Т.І.

 

ЛЕКЦІЯ № 20 (2 год.)