Составной транзистор (схема Дарлингтона и Шиклаи)
Составной транзистор — электрическое соединение двух или более биполярных транзисторов, полевых транзисторов или IGBT-транзисторов, с целью улучшения их электрических характеристик. К этим схемам относят так называемую пару Дарлингтона, пару Шиклаи, каскодную схему включения транзисторов, схему так называемого токового зеркала и др.
Условное обозначение составного транзистора
Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора (иногда ошибочно называемого «супербета»), у мощных транзисторов ≈ 1000 и у маломощных транзисторов ≈ 50000. Это означает, что небольшого тока базы достаточно для того, чтобы составной транзистор открылся.
В отличие от биполярных, полевые транзисторы не используются в составном включении. Объединять полевые транзисторы нет необходимости, так как они и без того обладают чрезвычайно малым входным током.
Однако существуют схемы (например, биполярный транзистор с изолированным затвором), где совместно применяются полевые и биполярные транзисторы. В некотором смысле, такие схемы также можно считать составными транзисторами. Так же для составного транзистора достигнуть повышения значения коэффициента усиления можно, уменьшив толщину базы, но это представляет определенные технологические трудности.
Примером супербета (супер-β) транзисторов может служить серия КТ3102, КТ3107. Однако их также можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь 50 пкА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316).
Фото типичного усилителя на составных транзисторах
Схема Дарлингтона
Один из видов такого транзистора изобрёл инженер-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington).
Принципиальная схема составного транзистора
Составной транзистор является каскадным соединением нескольких транзисторов, включенных таким образом, что нагрузкой в эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного.
Кроме того, в составе схемы для ускорения закрывания может использоваться резистивная нагрузка первого транзистора. Такое соединение в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого при работе транзисторов в активном режиме приблизительно равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов:
βс = β1 ∙ β2
Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β, значительно больший, чем у его обоих компонентов. Задавая приращение dlб = dlб1, получаем:
dlэ1 = (1 + β1) ∙ dlб = dlб2
dlк = dlк1 + dlк2 = β1 ∙ dlб + β2 ∙ ((1 + β1) ∙ dlб)
Деля dlк на dlб, находим результирующий дифференциальный коэффициент передачи:
βΣ = β1 + β2 + β1 ∙ β2
Поскольку всегда β>1, можно считать:
βΣ = β1 ∙ β1
Следует подчеркнуть, что коэффициенты β1 и β1 могут различаться даже в случае однотипных транзисторов, поскольку ток эмиттера Iэ2 в 1 + β2 раз больше тока эмиттера Iэ1 (это вытекает из очевидного равенства Iб2 = Iэ1).
Схема Шиклаи
Паре Дарлингтона подобно соединение транзисторов по схеме Шиклаи, названное так в честь его изобретателя Джорджа Шиклаи, также иногда называемое комплементарным транзистором Дарлингтона. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема Шиклаи содержит транзисторы разной полярности (p–n–p и n–p–n). Пара Шиклаи ведет себя как n–p–n-транзистор c большим коэффициентом усиления. Входное напряжение — это напряжение между базой и эмиттером транзистора Q1, а напряжение насыщения равно, по крайней мере, падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной полярности.
Каскад Шиклаи, подобный транзистору с n–p–n переходом
Каскодная схема
Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме, характеризуется тем, что транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 — по схеме с общей базой.
Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но при этом он имеет гораздо лучшие частотные свойства и большую неискаженную мощность в нагрузке, а также позволяет значительно уменьшить эффект Миллера (увеличение эквивалентной ёмкости инвертирующего усилительного элемента, обусловленное обратной связью с выхода на вход данного элемента при его выключении).
Достоинства и недостатки составных транзисторов
Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ — граничная частота усиления по току и быстродействие составных транзисторов меньше, чем эти же параметры для каждого из транзисторов VT1 и VT2.
Достоинства:
а) Высокий коэффициент усиления по току.
б) Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.
Недостатки:
а) Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.
б) Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти в два раза больше, чем в обычном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В (не может быть меньше, чем удвоенное падение напряжения на p-n переходе).
в) Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В у обычных транзисторов) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности (не может быть меньше чем падение напряжения на p-n переходе плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе).
Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора. Величина резистора выбирается с таким расчётом, чтобы ток коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшается общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии. Кроме того, применение резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счёт форсирования закрытия транзистора VT2. Обычно сопротивление R1 составляет сотни Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько кОм в малосигнальном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы с эмиттерным резистором служит мощный n-p-n — транзистор Дарлингтона типа кт825, его коэффициент усиления по току равен 10000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.
2.16. Составной транзистор (схема Дарлингтона)
Типовые схемы составных транзисторов
На рисунке изображены две основные схемы составных транзисторов.
Обе схемы можно считать эквивалентными npn транзистору с большим коэффициентом передачи тока. Первая схема называется ‘Составной транзистор Дарлингтона‘, вторая – ‘Составной транзистор Шиклаи‘
Резистор между базой и эмиттером второго транзистора используется в качестве источника тока. Действительно, падение напряжения между базой и эмиттером транзистора мало зависит от тока и является практически неизменным. [Ток через резистор] = [Напряжение на резисторе] / [Résistance]. Таким образом, через этот резистор течет ток практически постоянной силы.
Сопротивление данного резистора рассчитывается исходя из выбора рабочей точки транзисторов, входящих в составной. Рабочая точка выбирается исходя из соображений линейности, рассеиваемой мощности и ряда других. Обсуждение этих соображений находится за рамками этой статьи.
Выберем рабочую точку транзисторов, определимся с желаемыми силами токов коллекторов транзисторов.
Тогда [Résistance] = [Напряжение насыщения база – эмиттер второго транзистора при токе базы Iб] / ([Iб] – [Ток коллектора второго транзистора в выбранной рабочей точке] / [Коэффициент передачи тока второго транзистора]).
Для первой схемы [Iб] = [Ток коллектора первого транзистора в выбранной рабочей точке] * (1 + 1/[Коэффициент передачи тока первого транзистора])
Для второй схемы [Iб] = [Ток коллектора первого транзистора в выбранной рабочей точке]
Составной транзистор. Схемы Дарлингтона, Шиклаи. Расчет, применение
Составной транзистор, схемы Дарлингтона, Шиклаи. Расчет, применение
Составной транзистор
применяется, если необходим очень большой коэффициент передачи тока (h). У составного транзистора h равен произведению h транзисторов, входящих в его состав.
Применение составного транзистора требует тщательного выбора рабочих точек транзисторов и расчета параметров.
Формулы приведены в статье.
Составные транзисторы находят применение там, где необходимо совсем небольшим током управлять токами большими, то есть там, где необходим большой коэффициент передачи тока. Однако составному транзистору свойственны некоторые существенные недостатки, которые ограничивают его применение. Составной транзистор активно используется в аналоговых схемах. Применение его в ключевых схемах не эффективно.
Расчет параметров составного транзистора
Коэффициент передачи тока
Для первой схемы (Дарлингтона) [Коэффициент передачи тока] = ([Коэффициент передачи тока первого транзистора] + 1) * [Коэффициент передачи тока второго транзистора]
Для второй схемы (Шиклаи) [Коэффициент передачи тока] = [Коэффициент передачи тока первого транзистора] * ([Коэффициент передачи тока второго транзистора] + 1)
Напряжение насыщения база – эмиттер
Для первой схемы (Дарлингтона) [Напряжение насыщения база – эмиттер при токе базы Iб] = [Напряжение насыщения база – эмиттер первого транзистора при токе базы Iб] + [Напряжение насыщения база – эмиттер второго транзистора при токе базы I1], где [I1] = [Iб] * (1 + [Коэффициент передачи тока первого транзистора]) – [Ток через резистор]
Для второй схемы (Шиклаи) [Напряжение насыщения база – эмиттер при токе базы Iб] = [Напряжение насыщения база – эмиттер первого транзистора при токе базы Iб]
Как видно из формул, напряжение насыщения база – эмиттер во второй схеме намного ниже.
Это и есть главное преимущество второй схемы.
Составной транзистор (схема Дарлингтона и Шиклаи)
Составной транзистор — электрическое соединение двух или более биполярных транзисторов, полевых транзисторов или IGBT-транзисторов, с целью улучшения их электрических характеристик. К этим схемам относят так называемую пару Дарлингтона, пару Шиклаи, каскодную схему включения транзисторов, схему так называемого токового зеркала и др.
Условное обозначение составного транзистора
Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора (иногда ошибочно называемого «супербета»), у мощных транзисторов ≈ 1000 и у маломощных транзисторов ≈ 50000. Это означает, что небольшого тока базы достаточно для того, чтобы составной транзистор открылся.
В отличие от биполярных, полевые транзисторы не используются в составном включении. Объединять полевые транзисторы нет необходимости, так как они и без того обладают чрезвычайно малым входным током.
Однако существуют схемы (например, биполярный транзистор с изолированным затвором), где совместно применяются полевые и биполярные транзисторы. В некотором смысле, такие схемы также можно считать составными транзисторами. Так же для составного транзистора достигнуть повышения значения коэффициента усиления можно, уменьшив толщину базы, но это представляет определенные технологические трудности.
Последовательное включение транзисторов
Во время работы силового транзистора на его переходе коллектор – эмиттер падает напряжение, представляющее собой разность входного и выходного напряжений. В отдельных случаях эта разность может превышать максимально допустимое напряжений коллектор – эмиттер транзистора, имеющегося в распоряжении. В этом случае необходимо использовать последовательное соединение нескольких транзисторов.
Схема последовательного включения транзисторов
Эквивалентный транзистор будет иметь следующие параметры:
Для симметрирования напряжений, которые будут падать на переходе коллектор – эмиттер транзисторов вводят симметрирующие резисторы R1 и R2 сопротивление, которых можно определить по формуле
где IB – ток базы составного регулирующего транзистора.
Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.
Источник
Особенности и области применения составных транзисторов
Если открыть любую книгу по электронной технике, сразу видно как много элементов названы по именам их создателей: диод Шоттки, диод Зенера (он же стабилитрон), диод Ганна, транзистор Дарлингтона.
Инженер-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington) экспериментировал с коллекторными двигателями постоянного тока и схемами управления для них. В схемах использовались усилители тока.
Инженер Дарлингтон изобрёл и запатентовал транзистор, состоящий из двух биполярных и выполненный на одном кристалле кремния с диффундированными n (негатив) и p (позитив) переходами. Новый полупроводниковый прибор был назван его именем.
В отечественной технической литературе транзистор Дарлингтона называют составным. Итак, давайте познакомимся с ним поближе!
Устройство составного транзистора.
Как уже говорилось, это два или более транзисторов, изготовленных на одном полупроводниковом кристалле и запакованные в один общий корпус. Там же находится нагрузочный резистор в цепи эмиттера первого транзистора.
У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у всем знакомого биполярного: база (Base), эмиттер (Emitter) и коллектор (Collector).
Схема Дарлингтона
Как видим, такой транзистор представляет собой комбинацию нескольких. В зависимости от мощности в его составе может быть и более двух биполярных транзисторов. Стоит отметить, что в высоковольтной электронике также применяется транзистор, состоящий из биполярного и полевого. Это IGBT транзистор. Его также можно причислить к составным, гибридным полупроводниковым приборам.
Основные особенности транзистора Дарлингтона.
Основное достоинство составного транзистора это большой коэффициент усиления по току.
Следует вспомнить один из основных параметров биполярного транзистора. Это коэффициент усиления (h31).
Он ещё обозначается буквой β («бета») греческого алфавита. Он всегда больше или равен 1. Если коэффициент усиления первого транзистора равен 120, а второго 60 то коэффициент усиления составного уже равен произведению этих величин, то есть 7200, а это очень даже неплохо. В результате достаточно очень небольшого тока базы, чтобы транзистор открылся.
Инженер Шиклаи (Sziklai) несколько видоизменил соединение Дарлингтона и получил транзистор, который назвали комплементарный транзистор Дарлингтона. Вспомним, что комплементарной парой называют два элемента с абсолютно одинаковыми электрическими параметрами, но разной проводимости. Такой парой в своё время были КТ315 и КТ361. В отличие от транзистора Дарлингтона, составной транзистор по схеме Шиклаи собран из биполярных разной проводимости: p-n-p и n-p-n. Вот пример составного транзистора по схеме Шиклаи, который работает как транзистор с n-p-n проводимостью, хотя и состоит из двух различной структуры.
Теория работы составного транзистора (СТ)
Для получения основных параметров СТ следует задаться моделью самого биполярного транзистора (БТ) для низких частот на рис. 1а.
Рис. 1. Варианты схемы замещения БТ n-p-n
Первичных расчётных параметра всего два: коэффициент усиления по току и входное сопротивление транзистора. Получив их, для конкретной схемы по известным формулам можно рассчитать коэффициент усиления по напряжению, входное и выходное сопротивления каскада.
Схемы замещения составных транзисторов Дарлингтона (СТД) и Шиклаи (СТШ) приведены на рис. 2, готовые формулы для расчёта параметров – в табл. 1.
Таблица 1 – Формулы для расчёта параметров СТ
Здесь rэ – сопротивление эмиттера, вычисляемое по формуле:
Рис. 2 Варианты составных транзисторов
можно поставить резистор номиналом 680 Ом.
Шунтирующее действие Rдоп снижает параметры СТ, поэтому в микросхемах и иных навороченных схемах его заменяют источником тока.
Как видно из формул в табл. 1, усиление и входное сопротивление СТД больше, чем у СТШ. Однако последний имеет свои преимущества:
Параллельное включение транзисторов
Современные транзисторы позволяют реализовать электронные схемы расчитаные на широкие диапазоны изменений токов и напряжений, но в отдельных случаях для увеличения допустимой мощности рассеивания применяется параллельное включение транзисторов.
Схема параллельного включения транзисторов
Максимально допустимый ток протекающий через такой составной транзистор равен:
При такой схеме включения транзисторов следует учитывать, что вследствие разброса параметров параллельно включённых транзисторов токи между ними распределяются неравномерно. Большая часть тока будет протекать через транзистор, имеющий больший коэффициент усиления. Рассеиваемые транзисторами мощности можно выровнять включением в их эмиттерные цепи дополнительных симметрирующих резисторов с небольшими сопротивлениями. Так как на практике трудно подбирать такие сопротивление для каждого транзистора, в практических схемах в эмиттеры всех транзисторов ставят резисторы одного сопротивления.
Сопротивление симметрирующих резисторов R1 и R2 можно определить по формуле
где n – число параллельно соединенных транзисторов
IK — ток проходящий через коллектор.
Такой способ связан с ухудшением усилительных свойств транзисторов, однако его достоинством является возможность получения мощного силового элемента при использовании относительно маломощных транзисторов.
Транзисторная составная пара | Журнал Nuts & Volts
» Перейти к дополнительным материалам
Составная пара состоит из двух транзисторов с противоположной полярностью (NPN, PNP), соединенных вместе для обеспечения максимального возможного усиления по току и мощности. Устройство отличается от пары Дарлингтона, поэтому, например, становятся возможными схемы с положительной обратной связью. Вы можете построить широкий спектр проектов, используя эту простую комбинацию, от усилителей звука до датчиков света и генераторов импульсов, часто имеющих преимущество в малом количестве компонентов.
Составная пара выдвигает на первый план многие интересные технические аспекты поведения транзистора, особенно потому, что первый транзистор работает в режиме с общим эмиттером при очень малом токе.
Основы
Основной мотив показан на Рисунок 1 .
Рис. 1. Составная пара транзисторов NPN, PNP. Небольшой ток, протекающий через переход база-эмиттер Q1, становится большим током, протекающим через сопротивление нагрузки R1.
Q1 имеет схему с общим эмиттером. Небольшой ток, протекающий через переход базы-эмиттера Q1, вызывает протекание большего тока через его коллектор, который затем течет через переход база-эмиттер Q2 (также в режиме с общим эмиттером). Это приводит к еще большему усилению тока.
Результат: два раунда усиления тока; во-первых, по hFE (текущему усилению) Q1, а во-вторых, по hFE Q2. Для типичных значений hFE около 300 общий коэффициент усиления по току весьма впечатляет — 90 000 (300*300).
Вы также можете поменять полярность транзисторов, как в Рисунок 2 .
Рис. 2. Пара соединений PNP, NPN. Подключение резистора большого номинала от In к земле приведет к протеканию большого тока через нагрузочный резистор R1.
Это может быть полезно при использовании мощных транзисторов NPN из бракованных компактных люминесцентных ламп, которые сами по себе имеют слишком низкий hFE, чтобы быть полезными.
Составная пара чаще всего применяется в качестве замены пары Дарлингтона.
В этом режиме ее часто называют парой Шиклаи, и она показана на Рис. 3 .
Рисунок 3. Пара Шиклаи. Напряжение на входе копируется на выход минус примерно 0,7 вольта. Ток, требуемый при In, крошечный; ток, доступный на выходе, намного больше.
Обычно используется в усилителях высокой мощности класса B. У него меньшее падение напряжения (0,7 вольта), чем у пары Дарлингтона (1,4 вольта).
Коэффициент усиления по току
В качестве примера значительного увеличения тока составной пары можно рассмотреть использование светодиода в качестве фотоэлемента. Поскольку площадь полупроводникового перехода очень мала, ток, генерируемый при свечении светодиода, ничтожно мал. На самом деле, он настолько мал, что его трудно прочитать обычным мультиметром. Можно подумать, что эффекта не существует.
Используя схему Рисунок 4 , вы можете увидеть, что некоторый ток действительно вырабатывается.
Рис. 4. Светодиод как фотоэлемент. Загорание светодиода 1 вызывает свечение светодиода 2.
Коэффициент усиления по напряжению и смещение
Преобразуется ли высокий коэффициент усиления по току, обеспечиваемый составной парой, в высокий коэффициент усиления сигнала по напряжению? Есть небольшая проблема из-за очень высокого входного сопротивления первого транзистора, что следует из того факта, что он работает при очень малом токе.
Высокий входной импеданс означает, что вы должны сильно изменять входное напряжение, чтобы входной ток немного менялся. В схеме предусилителя звука в (рис. 5 ) добавлен R5 для увеличения тока, протекающего через Q1.
Рис. 5. Предварительный усилитель звука с высоким усилением напряжения сигнала.
Это увеличивает усиление со 100, если R5 был опущен, до более респектабельных 700 или около того.
Чтобы сместить цепь, необходимо использовать поведение повторителя напряжения. Диоды D1 и D2, включенные последовательно, подают 1,4 В на базу Q1. В результате на эмиттере транзистора Q1 появляется напряжение 0,7 вольта.
Однако большая часть тока, вызывающего появление 0,7 В на резисторе R1, на самом деле обеспечивается Q2 через R4. Тогда напряжение на R4 составляет 4,7 * 0,7 = 3,29 вольта, что правильно смещает цепь.
C1 предотвращает резкое снижение усиления схемы отрицательной обратной связью.
Он фильтрует аудиосигналы на землю. R6 необходим для предотвращения быстрой зарядки C1 при включении через Q1 и переход база-эмиттер Q2. В противном случае высокий зарядный ток может повредить два транзистора.
Другим способом смещения составной пары является использование токового зеркала, как в Рисунок 6 .
Рис. 6. Настроенный радиочастотный (TRF) приемник. Вы можете использовать антенну с ферритовым стержнем для L1.
При постоянном токе индуктор L1 в основном является прямым соединением, что означает, что Q1 и Q2 образуют токовое зеркало. Напряжение на R1 примерно 6 — 0,6 = 5,4 вольта. Тогда ток составляет 540 нА.
Если Q1 и Q2 согласованы, то ток на коллекторе Q2 также равен 540 нА. Затем этот ток умножается на hFE Q3, который может быть около 300. Это даст ток 0,16 мА на коллекторе Q3.
Конечно, при использовании такой схемы смещение не является точным, и может потребоваться некоторая регулировка резистора R1.
Высокий входной импеданс Q2 позволяет избежать демпфирования настроенного резонансного контура L1 и C2, обеспечивая такую избирательность, которую обеспечивает добротность настроенного контура. Обнаружение AM осуществляется по нелинейному поведению транзистора Q2 по отношению к сигналам напряжения.
Ток на коллекторе транзистора Q2 настолько мал, что частотная характеристика ограничивается паразитной емкостью, а радиочастотная составляющая эффективно отфильтровывается, оставляя транзистор Q3 усиливать оставшуюся звуковую составляющую.
Положительная обратная связь
Поскольку выход составной пары увеличивается при увеличении входа, существует возможность использования положительной обратной связи. Простейшим примером является триггер Шмитта, показанный на рис. 7 .
Рис. 7. Триггер Шмитта с широким допуском входного напряжения.
Когда напряжение на In превышает пороговое значение около 0,6 вольт, Q1 начинает проводить; Q2 тем более.
Напряжение на R2 увеличивается и является обратной связью на вход через R3. Это заставляет Q1 проводить еще сильнее, что приводит к щелчку.
Чтобы обратить процесс вспять, необходимо уменьшить напряжение на входе In примерно на 0,2 вольта, что приведет к отключению системы. Схема устойчива к большим колебаниям входного напряжения, потому что сопротивление R1 довольно велико. D1 предотвращает пробой обратного перехода база-эмиттер Q1, когда входное напряжение очень отрицательное.
Другим применением положительной обратной связи является создание генератора импульсов, как показано на рис. 8 .
Рис. 8. Схема генератора импульсов.
R2 медленно заряжает C1 до тех пор, пока Q1 не начнет проводить. Q2 защелкивается и пропускает ток через C1 и R3 в базу Q1. Когда C1 полностью заряжен, на коллекторе Q2 наблюдается достаточное падение напряжения, чтобы запустить систему в обратном направлении. Q1 и Q2 отщелкиваются.
Нагрузочный резистор R4 должен быть относительно низким, чтобы система работала. Выход идеально подходит для управления полевым МОП-транзистором, если вам нужны еще более мощные импульсы тока.
В примере через резистор R5 проходят импульсы силой 12 ампер. МОП-транзистор M1 может быть любого подходящего типа, способного выдерживать большие токи. R1, R3 и D1 присутствуют для предотвращения повреждения транзисторов от избыточных токов и обратных напряжений.
При более низких напряжениях и при питании схемы от цинк-угольных аккумуляторов с высоким внутренним сопротивлением их можно не использовать. C1 действительно должен быть керамическим или пленочным конденсатором.
Схема может быть адаптирована различными способами для создания генераторов высокого напряжения, преобразователей постоянного тока, драйверов светодиодов, а также в качестве генератора сигналов с высоким содержанием гармоник для тестирования аудио- и радиосхем.
Я надеюсь, что вы нашли эту статью полезной и поэкспериментировали самостоятельно.
НВ
Пара Шиклаи
https://www.electronics-notes.com/articles/analogue_circuits/transistor/sziklai-compound-complementary-pair.php
Генерация импульсов и регулирование напряжения
https://romanblack .com/smps/smps.htm
Соединение / Дополнение » Примечания по электронике
Пара Шиклаи, соединение или составная/комплементарная пара, представляет собой двухтранзисторную схему, дополняющую пару Дарлингтона и обеспечивающую аналогичный коэффициент усиления бета-излучения.
Пара Дарлингтона Учебное пособие Включает:
Пара Дарлингтона
Схемы Дарлингтона
Дарлингтон дизайн
Пара Шиклаи
Выходная пара Дарлингтон/Шиклаи
См. также: Схема транзистора Типы транзисторных схем
Хотя схема Дарлингтона широко используется, менее известная пара Шиклаи обеспечивает очень полезную конфигурацию схемы, которая также используется, часто в сочетании с схемой Дарлингтона.
Пара Шиклаи использует конфигурацию схемы, очень похожую на схему Дарлингтона, и во многих случаях пара Шиклаи может предложить ряд полезных преимуществ во многих случаях.
Хотя термин «пара Шиклаи» является наиболее распространенным термином для схемы, она также может быть известна как составная пара Шиклаи или комплементарная пара — иногда ее также называют «соединением Шиклаи».
Джордж Шиклай
Пара Шиклаи названа в честь венгра Джорджа Клиффорда Шиклаи. Он родился 9Июль 1909 года в Будапеште. Он получил образование в Будапештском университете, а затем в Техническом университете Мюнхена.
В 1930 году он эмигрировал в США, где мы работали в ряде компаний, включая Radio Corporation of America и Westinghouse Electric Corporation, а затем в 1967 году он поселился в исследовательской лаборатории Lockheed в Пало-Альто.
Шиклаю принадлежит около 160 патентов, в том числе несколько для цветного телевидения, а также ему приписывают создание первой телевизионной камеры Image Orthicon.
Он также изобрел конфигурацию схемы транзистора, которая носит его имя: пара Шиклаи.
Шиклаи умер 9 сентября 1998 года в Пало-Альто, Калифорния, США.
Базовая схема пары Шиклаи
Парная схема Шиклаи использует топологию, очень похожую на схему Дарлингтона, и обеспечивает аналогичную конфигурацию усиления бета-излучения для обеспечения очень высокого уровня усиления.
Как и Дарлингтон, пара Шиклаи использует два транзистора, при этом коллектор первого транзистора соединен непосредственно с базой второго.
Два транзистора в паре относятся к разным типам, один PNP, а другой NPN.
Если входной транзистор — NPN, а второй — PNP, то общая конфигурация для внешнего мира будет выглядеть как NPN-транзистор.
Конфигурация Sziklai Pair (NPN)
Также возможна конфигурация Sziklai или составная пара в версии PNP:
Конфигурация пары Шиклаи (PNP)
Как и в случае с Дарлингтоном, целесообразно включить обходной резистор.
Конфигурация Sziklai Pair с обходным резистором
Шунтирующий резистор включен для облегчения процесса отключения.
Включение этого резистора является хорошей конструкцией, но если скорость не является проблемой, резистор можно не использовать, но если стоимость и количество компонентов не сведены к минимуму, целесообразно включить его.
Определение номинала резистора не является точной наукой. Меньшие резисторы дадут более быстрое выключение, но если они сделаны слишком маленькими, то большая часть управляющего тока для второго транзистора проходит через резистор, и коэффициент усиления теряется. Если номинал резистора низкий и он потребляет ток от базы второго транзистора, то коэффициент усиления по току будет уменьшен, и уравнение для общего коэффициента усиления пары Шликаи должно будет учитывать это.
Типичные значения могут составлять несколько сотен Ом для силовой цепи и несколько тысяч Ом для маломощного транзистора.
Усиление пары Шиклаи
Хотя коэффициент усиления пары Шиклаи или составной пары почти такой же, как коэффициент Дарлингтона, он не совсем такой же. Прибыль Дарлингтона определяется по формуле ниже:
β=βQ1 βQ2 +βQ1+ βQ2
Усиление пары Шиклаи немного отличается, так как нет индивидуального вклада от Q2, как показано ниже.
β=βQ1 βQ2 +βQ1
Ввиду того, что членами βQi и βQ2 сами по себе можно пренебречь, мы получаем более знакомое уравнение, которое можно использовать как для пар Дарлингтона, так и для пар Шиклаи.
β=βQ1 βQ2
Пара Шиклаи имеет
Хотя пара Дарлингтона используется во многих приложениях, пара Шиклаи имеет ряд преимуществ и может быть успешно использована в ряде приложений. Некоторые из его особенностей включают в себя:
- Только одно соединение базы-эмиттера между общей базой и эмиттером составного транзистора.
- Коэффициент усиления немного ниже, чем у Darlington .
- Более высокое напряжение насыщения, чем у Дарлингтона.
- Может использоваться в псевдокомплементарном выходе с датчиком Дарлингтона — настоящая комплементарная пара будет использовать обе схемы одинаковой конфигурации. Это конфигурация, в которой используются три NPN-транзистора и один PNP-транзистор. Он предлагает ряд преимуществ, в том числе:
- Производительность нижней «вытягивающей» пары, в которой используется один NPN-транзистор, более точно соответствует производительности верхней проталкивающей пары, состоящей из двух NPN-транзисторов (PNP-транзисторы имеют более низкую подвижность носителя). Настоящая дополнительная пара будет использовать все NPN для нижней пары и все PNP для верхней пары.
- Ранее кремниевые PNP-транзисторы были более дорогими, чем их NPN-эквиваленты, из-за методов обработки, а также из-за большого объема, особенно для версий силовых транзисторов.
