Komposiittransistor (Darlingtoni ja Sziklai ahel). Integraalse süstimisloogika loogikaelemendid

7.2 Transistor VT1

Transistorina VT1 kasutame transistori KT339A sama tööpunktiga nagu transistoril VT2:

Võtame Rk = 100 (oomi).

Arvutame valemite 5.1 - 5.13 ja 7.1 - 7.3 abil vastava transistori ekvivalentahela parameetrid.

Sk(req)=Sk(pass)*=2×=1,41 (pF), kus

Sk(nõutav)-kollektori ristmiku mahtuvus antud Uke0 juures,

Sk(pasp) on Uke(pasp) kollektori võimsuse kontrollväärtus.

rb = 17,7 (oomi); gb = 0,057 (Cm), kus

rb-aluse takistus,

Tagasisideahela konstandi võrdlusväärtus.

rе= ==6,54 (oomi), kus

re-emitteri takistus.

gbe===1,51(mS), kus

gbe-aluse-emitteri juhtivus,

Staatilise vooluülekandeteguri etalonväärtus ühises emitteri ahelas.

Ce===0,803 (pF), kus

C on emitteri võimsus,

ft-referentsväärtus transistori piirsagedusele, mille juures =1

Ri= =1000 (oomi), kus

Ri on transistori väljundtakistus,

Uke0(add), Ik0(add) - vastavalt kollektori lubatud pinge nimiväärtused ja kollektori voolu konstantse komponendi nimiväärtused.

– laadimisastme sisendtakistus ja sisendmahtuvus.

Ülemine piirsagedus on tingimusel, et iga astme moonutus on 0,75 dB. See f väärtus vastab tehnilistele kirjeldustele. Parandust pole vaja.

7.2.1 Termilise stabiliseerimise skeemi arvutamine

Nagu punktis 7.1.1 öeldud, on selles võimendis emitteri termiline stabiliseerimine kõige vastuvõetavam, kuna KT339A transistor on väikese võimsusega ja lisaks on emitteri stabiliseerimist lihtne rakendada. Emiteri termilise stabiliseerimise ahel on näidatud joonisel 4.1.

Arvutusprotseduur:

1. Valige emitteri pinge, jagaja vool ja toitepinge;

2. Seejärel arvutame.

Jagaja vool valitakse võrdseks, kus on transistori baasvool ja arvutatakse järgmise valemiga:

Toitepinge arvutatakse järgmise valemi abil: (V)

Takisti väärtused arvutatakse järgmiste valemite abil:

8. Sisendahela poolt tekitatud moonutus

Kaskaadi sisendahela skemaatiline diagramm on näidatud joonisel fig. 8.1.

Joonis 8.1 - Kaskaadi sisendahela skemaatiline diagramm

Eeldusel, et kaskaadi sisendtakistus on ligikaudne paralleelse RC-ahelaga, kirjeldatakse sisendahela ülekandekoefitsienti kõrgsageduspiirkonnas avaldisega:

– kaskaadi sisendtakistus ja sisendmahtuvus.

Sisendahela väärtus arvutatakse valemi (5.13) abil, kus väärtus asendatakse.

9. C f, R f, C r arvutamine

Võimendi skeem sisaldab nelja ühenduskondensaatorit ja kolme stabiliseerimiskondensaatorit. Tehnilistes kirjeldustes öeldakse, et impulsi lameda ülaosa moonutus ei tohiks olla suurem kui 5%. Seetõttu peaks iga sidestuskondensaator moonutama impulsi lamedat ülaosa mitte rohkem kui 0,71%.

Tasapinnaline moonutus arvutatakse järgmise valemi abil:

kus τ ja on impulsi kestus.

Arvutame τ n:

τ n ja C p on seotud seosega:

kus R l, R p - takistus mahtuvuse vasakule ja paremale.

Arvutame C r. Esimese astme sisendtakistus on võrdne paralleelselt ühendatud takistuste takistusega: sisendtransistor, Rb1 ja Rb2.

R p =R in ||R b1 ||R b2 = 628 (oomi)

Esimese astme väljundtakistus on võrdne paralleelühenduse Rк ja transistori Ri väljundtakistusega.

R l = Rк||Ri = 90,3 (oomi)

R p =R in ||R b1 ||R b2 = 620 (oomi)

R l = Rк||Ri = 444 (oomi)

R p =R in ||R b1 ||R b2 =48 (oomi)

R l = Rк||Ri = 71 (oomi)

R p = R n = 75 (oomi)

kus C p1 on eralduskondensaator Rg ja esimese astme vahel, C 12 - esimese ja teise kaskaadi vahel, C 23 - teise ja kolmanda kaskaadi vahel, C 3 - viimase astme ja koormuse vahel. Asetades kõik muud konteinerid temperatuurile 479∙10 -9 F, tagame nõutavast väiksema languse.

Arvutame R f ja C f (U R Ф =1V):

10. Järeldus

Selles kursuse projektis on transistorite 2T602A, KT339A abil välja töötatud impulssvõimendi, millel on järgmised tehnilised omadused:

Ülemine piirsagedus 14 MHz;

võimendus 64 dB;

Generaatori ja koormustakistus 75 Ohm;

Toitepinge 18 V.

Võimendi ahel on näidatud joonisel 10.1.

Joonis 10.1 - Võimendi ahel

Võimendi karakteristikute arvutamisel kasutati järgmist tarkvara: MathCad, Work Bench.

Kirjandus

1. Pooljuhtseadmed. Keskmise ja suure võimsusega transistorid: kataloog / A.A. Zaitsev, A.I. Mirkin, V.V. Mokryakov ja teised Toimetanud A.V. Golomedova.-M.: Raadio ja side, 1989.-640 lk.

2. Võimendi astmete kõrgsagedusparanduselementide arvutamine bipolaarsete transistorite abil. Kursuse kavandamise õppe- ja metoodiline käsiraamat raadiotehnika erialade üliõpilastele / A.A. Titov, Tomsk: Vol. olek Juhtimissüsteemide ja raadioelektroonika ülikool, 2002. - 45 lk.

Töötab otse. Tööjoon läbib punkte Uke=Ek ja Ik=Ek÷Rn ning lõikub väljundkarakteristikute (baasvoolude) graafikutega. Impulssvõimendi arvutamisel suurima amplituudi saavutamiseks valiti tööpunkt madalaimale pingele lähemal, kuna viimasel etapil on negatiivne impulss. Väljundomaduste graafiku järgi (joonis 1) leiti väärtused IKpost = 4,5 mA, ....

Sf, Rf arvutamine, kolmap 10. Kokkuvõte Kirjandus TEHNILINE ÜLESANNE nr 2 kursuse kavandamiseks erialal "Tuumaelektrijaama vooluring" üliõpilaste gr. 180 Kurmanov B.A. Projekti teema: Impulssvõimendi Generaatori takistus Rg = 75 Ohm. Võimendus K = 25 dB. Impulsi kestus 0,5 μs. Polaarsus on "positiivne". Töötase 2. Setimisaeg 25 ns. Vabasta...

Et koormustakistusega sobitamiseks on vaja peale võimendusastmeid paigaldada emitteri järgija, siis joonistame võimendi ahela: 2.2 Võimendi staatilise režiimi arvutamine Arvutame esimese võimendusastme. Valime võimendi esimese astme tööpunkti. Selle omadused:...

Sisendsignaali allika takistus ja seetõttu optimaalsuse muutmine kiiritamise ajal ei too kaasa täiendavat müra suurenemist. Kiirgusmõjud IOU-s. AI mõju IOU parameetritele. Integreeritud operatiivvõimendid (IOA) on kvaliteetsed täppisvõimendid, mis kuuluvad universaalsete ja multifunktsionaalsete analoog...

Kui võtame näiteks transistori MJE3055T selle maksimaalne vool on 10A ja võimendus on ainult umbes 50; vastavalt sellele, et see täielikult avaneks, peab see baasi pumpama umbes kakssada milliamprit voolu. Tavalise MK-väljundiga nii palju hakkama ei saa, aga kui nende vahele ühendada nõrgem transistor (mingi BC337), mis suudab seda 200mA tõmmata, siis on asi lihtne. Aga see on selleks, et ta teaks. Mis siis, kui pead improviseeritud prügist juhtsüsteemi tegema – see tuleb kasuks.

Praktikas juba valmis transistoride komplektid. Väliselt ei erine see tavapärasest transistorist. Sama keha, samad kolm jalga. Asi on selles, et sellel on palju jõudu ja juhtvool on mikroskoopiline :) Hinnakirjadesse nad tavaliselt ei viitsi ja kirjutavad lihtsalt - Darlingtoni transistor või komposiittransistor.

Näiteks paar BDW93C(NPN) ja BDW94С(PNP) Siin on nende sisemine struktuur andmelehelt.

Pealegi on olemas Darlingtoni sõlmed. Kui ühte pakendisse on korraga pakitud mitu. Asendamatu asi, kui on vaja juhtida mõnda võimsat LED-ekraani või samm-mootorit (). Suurepärane näide sellisest ehitusest - väga populaarne ja kergesti kättesaadav ULN2003, mida saab tõmmata kuni 500 mA iga selle seitsme sõlme kohta. Väljundid on võimalikud kaasata paralleelselt voolupiirangu suurendamiseks. Kokku võib üks ULN läbi viia kuni 3,5 A, kui kõik selle sisendid ja väljundid on paralleelsed. Rõõmu teeb selle üle see, et väljapääs on sissepääsu vastas, selle alla on väga mugav tahvlit suunata. Otseselt.

Andmelehel on näidatud selle kiibi sisemine struktuur. Nagu näete, on siin ka kaitsedioodid. Vaatamata asjaolule, et need on joonistatud nagu operatiivvõimendid, on siin väljund avatud kollektoriga. See tähendab, et ta saab lühistada ainult maapinnaga. Mis selgub samast andmelehest, kui vaadata ühe klapi ehitust.

Joonisel fig. Joonisel 2.16 on kujutatud n-tüüpi indutseeritud kanaliga (nn n MIS-tehnoloogia) loogikaelemendi diagramm. Peamised transistorid VT 1 ja VT 2 on ühendatud järjestikku, transistor VT 3 toimib koormusena. Juhul, kui elemendi mõlemale sisendile rakendatakse kõrget pinget U 1 (x 1 = 1, x 2 = 1), on mõlemad transistorid VT 1 ja VT 2 avatud ning väljundis on seatud madalpinge U 0. Kõigil muudel juhtudel on vähemalt üks transistor VT 1 või VT 2 suletud ja väljundis on seatud pinge U 1. Seega täidab element loogilist JA-EI funktsiooni.

Joonisel fig. Joonisel 2.17 on näidatud elemendi VÕI-EI skeem. Selle väljundis seatakse madalpinge U 0, kui vähemalt ühel sisendil on kõrgepinge U 1, mis avab ühe peatransistorist VT 1 ja VT 2 .

Joonisel fig. 2.18 diagramm on KMDP tehnoloogia NOR-NOT elemendi diagramm. Selles on peamised transistorid VT 1 ja VT 2, koormustransistorid VT 3 ja VT 4. Olgu kõrgepinge U 1. Sel juhul on transistor VT 2 avatud, transistor VT 4 suletud ja olenemata teise sisendi pingetasemest ja ülejäänud transistoride olekust on väljundis seatud madalpinge U 0. Element rakendab loogilist VÕI-EI toimingut.

CMPD-ahelat iseloomustab väga madal voolutarve (ja seega ka võimsus) toiteallikatest.

Integraalse süstimisloogika loogikaelemendid

Joonisel fig. Joonisel 2.19 on kujutatud integraalse süstimisloogika loogilise elemendi topoloogia (I 2 L). Sellise struktuuri loomiseks on vaja kahte difusioonifaasi n-tüüpi juhtivusega ränis: esimese faasi käigus moodustuvad piirkonnad p 1 ja p 2 ning teise faasi käigus piirkonnad n 2.

Elemendi struktuur on p 1 -n 1 -p 2 -n 1 . Sellist neljakihilist struktuuri on mugav käsitleda, kujutades seda kahe tavapärase kolmekihilise transistori struktuuri ühendusena:

lk 1 -n 1 -lk 2 n 1 -lk 2 -n 1

Sellele kujutisele vastav diagramm on näidatud joonisel 2.20, a. Vaatleme elemendi tööd selle skeemi järgi.

Transistor VT 2 struktuuriga n 1 -p 2 -n 1 täidab mitme väljundiga inverteri funktsioone (iga kollektor moodustab avatud kollektori ahela järgi elemendi eraldi väljundi).

Transistor VT 2, nn pihusti, on struktuuriga nagu p 1 -n 1 -p 2 . Kuna nende transistoride pindala n 1 on ühine, tuleb transistori VT 2 emitter ühendada transistori VT 1 alusega; ühise ala p 2 olemasolu toob kaasa vajaduse ühendada transistori VT 2 alus transistori VT 1 kollektoriga. See loob ühenduse transistoride VT 1 ja VT 2 vahel, mis on näidatud joonisel 2.20a.

Kuna transistori VT 1 emitter on positiivse potentsiaaliga ja baas nullpotentsiaalil, on emitteri siire päripinges ja transistor avatud.

Selle transistori kollektorivoolu saab sulgeda kas transistori VT 3 (eelmise elemendi inverter) või transistori VT 2 emitteri ristmiku kaudu.

Kui eelmine loogiline element on avatud olekus (transistor VT 3 on avatud), siis selle elemendi sisendis on madalpingetase, mis VT 2 alusel toimides hoiab selle transistori suletud olekus. Injektori vool VT 1 suletakse läbi transistori VT 3. Kui eelmine loogikaelement on suletud (transistor VT 3 on suletud), siis voolab injektori VT 1 kollektori vool transistori VT 2 alusesse ja see transistor on seatud avatud olekusse.

Seega, kui VT 3 on suletud, on transistor VT 2 avatud ja vastupidi, kui VT 3 on avatud, on transistor VT 2 suletud. Elemendi avatud olek vastab olekule log.0 ja suletud olek log.1 olekule.

Injektor on alalisvoolu allikas (mis võib olla elementide rühma jaoks ühine). Sageli kasutavad nad elemendi tavapärast graafilist tähistust, mis on esitatud joonisel fig. 2.21, sünd.

Joonisel fig. Joonisel 2.21a on kujutatud lülitust, mis rakendab OR-NOT operatsiooni. Elementkollektorite ühendamine vastab toimimisele nn paigaldus I. Tõepoolest, piisab, kui vähemalt üks elementidest on avatud olekus (log.0 olek), siis suletakse järgmise elemendi pihustivool läbi avatud inverteri ja madala log.0 tase kehtestatakse kell. elementide kombineeritud väljund. Järelikult moodustatakse selles väljundis väärtus, mis vastab loogilisele avaldisele x 1 · x 2. Rakendades sellele de Morgani teisenduse, saadakse avaldis x 1 · x 2 = . Seetõttu rakendab see elementide ühendus tõesti operatsiooni VÕI-EI.

Loogikaelementidel JA 2 L on järgmised eelised:

tagama kõrge integratsioonitaseme; I 2 L vooluahelate valmistamisel kasutatakse samu tehnoloogilisi protsesse, mis bipolaarsete transistoride integraallülituste valmistamisel, kuid tehnoloogiliste toimingute ja vajalike fotomaskide arv on väiksem;

kasutatakse vähendatud pinget (umbes 1 V);

pakkuda võimalust vahetada võimsust laias jõudlusvahemikus (energiatarbimist saab muuta mitme suurusjärgu võrra, mis viib vastavalt jõudluse muutumiseni);

on TTL-i elementidega hästi kooskõlas.

Joonisel fig. Joonisel 2.21b on kujutatud diagramm üleminekust I 2 L elementidelt TTL elemendile.

Sarja põhiline loogiline element on JA-EI loogiline element. Joonisel fig. Joonisel 2.3 on näidatud kolme algse NAND TTL elemendi diagrammid. Kõik ahelad sisaldavad kolme põhietappi: transistori sisend VT1, rakendades loogilist JA funktsiooni; faasieraldustransistor VT2 ja push-pull väljundaste.

Joonis 2.3.a. K131 seeria põhielemendi skemaatiline diagramm

K131 seeria loogilise elemendi (joon. 2.3.a) tööpõhimõte on järgmine: madala taseme signaali (0 - 0,4 V) vastuvõtmisel ükskõik millises sisendis on multimi baas-emitteri ristmik. -emittertransistor VT1 on päripingestusega (lukustamata) ja peaaegu kogu takistit R1 läbiv vool on hargnenud maapinnale, mille tulemusena VT2 sulgub ja töötab väljalülitusrežiimis. Takisti R2 läbiv vool küllastab transistori VT3 baasi. Darlingtoni ahela järgi ühendatud transistorid VT3 ja VT4 moodustavad komposiittransistori, mis on emitteri järgija. See toimib väljundastmena signaali võimsuse võimendamiseks. Ahela väljundis genereeritakse kõrge loogikataseme signaal.

Kui kõikidele sisenditele antakse kõrgetasemeline signaal, on mitme emitteriga transistori VT1 baas-emitteri ristmik suletud režiimis. Takisti R1 läbiv vool küllastab transistori VT1 baasi, mille tulemusena transistor VT5 lukustatakse lahti ja ahela väljundisse seatakse loogiline nulltase.

Kuna lülitamise hetkel on transistorid VT4 ja VT5 avatud ja nende kaudu voolab suur vool, siis sisestatakse ahelasse piirav takisti R5.

VT2, R2 ja R3 moodustavad faaside eraldamise kaskaadi. Väljund n-p-n transistorid on vaja ükshaaval sisse lülitada. Kaskaadil on kaks väljundit: kollektor ja emitter, mille signaalid on antifaasilised.

Dioodid VD1 - VD3 kaitsevad negatiivsete impulsside eest.

Joonis 2.3.b, c. K155 ja K134 seeria põhielementide skemaatilised diagrammid

K155 ja K134 seeria mikroskeemides on väljundaste ehitatud mittekomposiitreiiterile (ainult transistor VT3) ja küllastustransistor VT5 tasemenihke dioodi kasutuselevõtuga VD4(Joon. 2.3, b, c). Viimased kaks etappi moodustavad keeruka inverteri, mis rakendab loogilist EI-operatsiooni. Kui võtate kasutusele kaks faasieraldusastet, rakendatakse funktsioon VÕI-EI.

Joonisel fig. 2.3 ja näitab K131 seeria põhilist loogilist elementi (välismaa analoog - 74N). K155 seeria põhielement (välismaa analoog - 74) on näidatud joonisel fig. 2.3, b, a joonisel fig. 2.3, c - seeria K134 element (välismaa analoog - 74L). Nüüd pole neid seeriaid praktiliselt välja töötatud.

Esialgse arenduse TTL mikroskeeme hakati aktiivselt asendama TTLSh mikroskeemidega, mille sisestruktuuris on Schottky tõkkega ristmikud. Schottky-siirdetransistor (Schottky transistor) põhineb küllastumata transistorlüliti tuntud ahelal (joonis 2.4.a).

Joonis 2.4. Schottky üleminekuga struktuuri saamise põhimõtte selgitus:
a - küllastumata transistori lüliti; b - Schottky dioodiga transistor; c - Schottky transistori sümbol.

Transistori küllastumise vältimiseks ühendatakse kollektori ja aluse vahele diood. Tagasisidedioodi kasutamise transistori küllastuse kõrvaldamiseks pakkus esmakordselt välja B. N. Kononov, kuid sel juhul võib see tõusta kuni 1 V. Ideaalne diood on Schottky barjääridiood. See on kontakt, mis on moodustatud metalli ja kergelt legeeritud n-pooljuhi vahel. Metallis on ainult osa elektronidest vabad (need, mis asuvad väljaspool valentsustsooni). Pooljuhis eksisteerivad vabad elektronid juhtivuse piiril, mis tekib lisandite aatomite lisamisel. Eelpinge puudumisel on tõket mõlemalt poolt läbivate elektronide arv sama, st voolu puudub. Ettepoole kallutatud elektronidel on energiat, et ületada potentsiaalbarjäär ja siseneda metalli. Eelpinge suurenedes tõkke laius väheneb ja pärivool suureneb kiiresti.

Pöördpingestamise korral vajavad pooljuhi elektronid potentsiaalse barjääri ületamiseks rohkem energiat. Metallis olevate elektronide puhul ei sõltu potentsiaalbarjäär nihkepingest, seega liigub väike vastupidine vool, mis jääb praktiliselt konstantseks kuni laviini purunemiseni.

Schottky dioodide voolu määravad enamuskandjad, seega on see sama pärisuunalise nihke korral suurem ja seetõttu on Schottky dioodi päripinge langus antud voolu juures väiksem kui tavapärase p-n-siirde korral. Seega on Schottky dioodi avanemislävipinge suurusjärgus (0,2–0,3) V, erinevalt tavapärase ränidioodi lävipingest 0,7 V, ja see vähendab oluliselt pooljuhi vähemuskandjate eluiga.

Joonisel fig. 2.4, b transistor VT1 küllastumist hoiab ära Shatky diood madala avanemislävega (0,2...0,3) V, nii et pinge tõuseb veidi võrreldes küllastunud transistoriga VT1. Joonisel fig. 2.4, c näitab "Schottky transistoriga" vooluahelat. Schottky transistoride põhjal valmistati kahe peamise TTLSh-seeria mikroskeemid (joon. 2.5)

Joonisel fig. 2.5 ja näitab K531-seeria mikroskeemide (välismaise analoog - 74S) alusena kasutatava kiire loogikaelemendi skeemi (S on saksa füüsiku Schottky perekonnanime algustäht). Selles elemendis on transistoril tehtud faasieralduskaskaadi emitteri ahel VT2, voolugeneraator on sisse lülitatud - transistor VT6 takistitega R4 Ja R5. See võimaldab teil suurendada loogikaelemendi jõudlust. Muidu on see loogiline element sarnane K131 seeria põhielemendiga. Schottky transistoride kasutuselevõtt võimaldas aga vähendada tzd.r kahekordistunud.

Joonisel fig. 2.5, b näitab K555 seeria loogilise põhielemendi skeemi (välismaa analoog - 74LS). Selles vooluringis kasutatakse mitme emitteriga transistori asemel sisendis Schottky dioodide maatriksit. Shatky dioodide kasutuselevõtt välistab liigsete baaslaengute kogunemise, mis suurendab transistori väljalülitusaega ja tagab lülitusaja stabiilsuse temperatuurivahemikus.

Väljundastme õlavarre takisti R6 loob transistori põhjas vajaliku pinge VT3 selle avamiseks. Voolutarbimise vähendamiseks, kui värav on suletud (), takisti R6ühendage mitte ühise siiniga, vaid elemendi väljundiga.

Diood VD7, ühendatud järjestikku R6 ja paralleelselt faasieralduskaskaadi kollektori koormustakistiga R2, võimaldab teil vähendada ahela sisselülitamise viivitust, kasutades osa koormusmahtuvuses salvestatud energiast transistori kollektori voolu suurendamiseks VT1üleminekurežiimis.

Transistor VT3 on rakendatud ilma Schottky dioodideta, kuna see töötab aktiivses režiimis (emitteri järgija).

Komposiittransistor (Darlingtoni transistor) - kahe või enama bipolaarse transistori ühendamine voolu võimenduse suurendamiseks. Sellist transistorit kasutatakse ahelates, mis töötavad suure vooluga (näiteks pinge stabilisaatori ahelates, võimsusvõimendite väljundastmetes) ja võimendi sisendastmetes, kui on vaja tagada kõrge sisendtakistus.

Komposiittransistori sümbol

Liittransistoril on kolm terminali (baas, emitter ja kollektor), mis on samaväärsed tavalise üksiku transistori klemmidega. Tüüpilise liittransistori (mõnikord ekslikult "superbeta") vooluvõimendus on suure võimsusega transistoride puhul ≈ 1000 ja väikese võimsusega transistoride puhul ≈ 50 000. See tähendab, et liittransistori sisselülitamiseks piisab väikesest baasvoolust.

Erinevalt bipolaarsetest transistoridest ei kasutata komposiitühenduses väljatransistore. Väljatransistore pole vaja kombineerida, kuna neil on juba väga madal sisendvool. Siiski on ahelaid (näiteks isoleeritud paisuga bipolaarne transistor), kus kasutatakse koos välja- ja bipolaarseid transistore. Teatud mõttes võib selliseid ahelaid pidada ka komposiittransistorideks. Sama ka komposiittransistori puhulVõimendusväärtust on võimalik suurendada aluse paksuse vähendamisega, kuid see tekitab teatud tehnoloogilisi raskusi.

Näide superbeeta (super-β)transistore saab kasutada seeriates KT3102, KT3107. Neid saab aga kombineerida ka Darlingtoni skeemi abil. Sel juhul saab baaspingevoolu väärtuseks muuta ainult 50 pA (selliste ahelate näideteks on operatiivvõimendid nagu LM111 ja LM316).

Foto tüüpilisest võimendist, mis kasutab komposiittransistore

Darlingtoni ringrada

Ühe sellise transistori tüübi leiutas elektriinsener Sidney Darlington.

Komposiittransistori skemaatiline diagramm

Liittransistor on mitme transistori kaskaadühendus, mis on ühendatud nii, et koormus eelmise astme emitteris on järgmise astme transistori baas-emitteri üleminek, see tähendab, et transistorid on ühendatud kollektorite abil ja sisendtransistori emitter on ühendatud väljundtransistori alusega. Lisaks saab sulgemise kiirendamiseks kasutada ahela osana esimese transistori takistuslikku koormust. Sellist ühendust tervikuna peetakse üheks transistoriks, mille vooluvõimendus, kui transistorid töötavad aktiivses režiimis, on ligikaudu võrdne esimese ja teise transistori võimenduse korrutisega:

β с = β 1 ∙ β 2

Näitame, et komposiittransistoril on tegelikult koefitsientβ , oluliselt suurem kui selle mõlemad komponendid. Kasvu määraminedlb= dlb1, saame:

dle1 = (1 + β 1) ∙ dlb= dlb2

dlTo= dlk1+dlk2= β 1 ∙ dlb+ β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ dlb)

Jagamine dma kuni peal dlb, leiame saadud diferentsiaalülekandekoefitsiendi:

β Σ = β 1 + β 2 + β 1 ∙ β 2

Sest alatiβ >1 , võiks kaaluda:

β Σ = β 1 ∙ β 1

Tuleb rõhutada, et koefitsiendidβ 1 Ja β 1 võivad erineda isegi sama tüüpi transistoride puhul, kuna emitteri voolma e2 V 1 + β 2korda emitteri voolma e1(see tuleneb ilmsest võrdsusestI b2 = I e1).

Siklai skeem

Darlingtoni paar sarnaneb selle leiutaja George Sziklai järgi nime saanud Sziklai transistori ühendusega ja seda nimetatakse mõnikord ka komplementaarseks Darlingtoni transistoriks. Erinevalt Darlingtoni vooluringist, mis koosneb kahest sama juhtivuse tüüpi transistorist, sisaldab Sziklai ahel erineva polaarsusega transistore ( p – n – p ja n – p – n ). Siklai paar käitub nagu n–p–n - suure võimendusega transistor. Sisendpinge on pinge transistori Q1 aluse ja emitteri vahel ning küllastuspinge on võrdne vähemalt pingelanguga dioodil. Transistori Q2 aluse ja emitteri vahele on soovitatav lisada madala takistusega takisti. Seda vooluahelat kasutatakse võimsates push-pull väljundastmetes, kui kasutatakse sama polaarsusega väljundtransistore.

Sziklai kaskaad, mis sarnaneb transistoriga n – p – n üleminek

Kaskoodahel

Komposiittransistori, mis on valmistatud nn kaskoodahela järgi, iseloomustab see, et transistor VT1 on ühendatud ühise emitteriga ahelasse ja transistor VT2 on ühendatud ühise alusega ahelasse. Selline komposiittransistor on samaväärne ühe transistoriga, mis on ühendatud ühise emitteri ahelasse, kuid sellel on palju paremad sagedusomadused ja suurem moonutusteta võimsus koormuses ning see võib samuti oluliselt vähendada Milleri efekti (suureneb samaväärse mahtuvuse suurenemine). inverteeriv võimendi element, mis tuleneb tagasisidest väljundist selle elemendi sisendisse, kui see on välja lülitatud).

Komposiittransistoride eelised ja puudused

Komposiittransistoride kõrged võimendusväärtused realiseeritakse ainult staatilises režiimis, seega kasutatakse komposiittransistore laialdaselt operatiivvõimendite sisendastmetes. Kõrge sagedusega ahelates pole komposiittransistoridel enam selliseid eeliseid - voolu võimenduse piirav sagedus ja komposiittransistoride töökiirus on väiksem kui mõlema transistori VT1 ja VT2 samad parameetrid.

Eelised:

A)Suur vooluvõimendus.

b)Darlingtoni vooluahel on valmistatud integraallülitustena ja sama voolu juures on räni tööpind väiksem kui bipolaarsetel transistoridel. Need ahelad pakuvad suurt huvi kõrgepinge korral.

Puudused:

A)Madal jõudlus, eriti üleminek avatud olekust suletud olekusse. Sel põhjusel kasutatakse komposiittransistore peamiselt madala sagedusega võtme- ja võimendiahelates, kõrgetel sagedustel on nende parameetrid halvemad kui üksikul transistoril.

b)Pärisuunaline pingelang Darlingtoni ahelas baas-emitteri ristmikul on peaaegu kaks korda suurem kui tavalisel transistoril ja ränitransistoride puhul on see umbes 1,2–1,4 V (ei saa olla väiksem kui kahekordne pingelang p-n-siirde juures) .

V)Kõrge kollektori-emitteri küllastuspinge, ränitransistori puhul umbes 0,9 V (võrreldes 0,2 V tavaliste transistoridega) väikese võimsusega transistoride puhul ja umbes 2 V suure võimsusega transistoride puhul (ei saa olla väiksem kui pingelang p-n-siirde pluss pingelangus küllastunud sisendtransistoril).

Koormustakisti R1 kasutamine võimaldab parandada mõningaid komposiittransistori omadusi. Takisti väärtus valitakse selliselt, et transistori VT1 kollektor-emitteri vool suletud olekus tekitab takistile pingelanguse, millest transistori VT2 avamiseks ei piisa. Seega ei võimenda transistor VT2 transistori VT1 lekkevoolu, vähendades sellega komposiittransistori kogu kollektor-emitteri voolu väljalülitatud olekus. Lisaks aitab takisti R1 kasutamine suurendada komposiittransistori kiirust, sundides transistori VT2 sulgema. Tavaliselt on R1 takistus suure võimsusega Darlingtoni transistoril sadu oomi ja väikese signaaliga Darlingtoni transistoril mitu kOhmi. Emittertakistiga vooluringi näide on võimas n-p-n Darlingtoni transistor tüüp KT825, selle vooluvõimendus on 10 000 (tavaline väärtus) kollektorivoolu 10 A korral.