عملکرد و دستگاه ترانزیستور دارلینگتون مرکب. سری استاندارد TTL چگونه یک مولتی ویبراتور کار می کند

عنصر منطقی اصلی مجموعه، عنصر منطقی AND-NOT است. در شکل شکل 2.3 نمودارهای سه عنصر اولیه NAND TTL را نشان می دهد. تمام مدارها شامل سه مرحله اصلی هستند: ورودی ترانزیستور VT1، اجرای تابع منطقی AND. ترانزیستور جداکننده فاز VT2و یک مرحله خروجی فشار کش.

شکل 2.3.a. نمودار شماتیک عنصر اصلی سری K131

اصل عملکرد عنصر منطقی سری K131 (شکل 2.3.a) به شرح زیر است: هنگامی که یک سیگنال سطح پایین (0 - 0.4 ولت) در هر یک از ورودی ها دریافت می شود، اتصال پایه-امیتر مولتی ترانزیستور امیتر VT1 بایاس رو به جلو (قفل) است و تقریباً کل جریانی که از مقاومت R1 می گذرد به زمین منشعب می شود که در نتیجه VT2 بسته می شود و در حالت قطع کار می کند. جریانی که از مقاومت R2 عبور می کند، پایه ترانزیستور VT3 را اشباع می کند. ترانزیستورهای VT3 و VT4 که مطابق مدار دارلینگتون متصل می شوند، یک ترانزیستور مرکب را تشکیل می دهند که یک پیرو امیتر است. این به عنوان یک مرحله خروجی برای تقویت قدرت سیگنال عمل می کند. یک سیگنال سطح منطقی بالا در خروجی مدار تولید می شود.

اگر یک سیگنال سطح بالا به همه ورودی ها ارائه شود، اتصال پایه-امیتر ترانزیستور چند امیتر VT1 در حالت بسته است. جریان عبوری از مقاومت R1 پایه ترانزیستور VT1 را اشباع می کند، در نتیجه ترانزیستور VT5 قفل می شود و سطح صفر منطقی در خروجی مدار تنظیم می شود.

از آنجایی که در لحظه تعویض ترانزیستورهای VT4 و VT5 باز هستند و جریان زیادی از آنها عبور می کند، یک مقاومت محدود کننده R5 به مدار وارد می شود.

VT2، R2 و R3 یک آبشار جداکننده فاز را تشکیل می دهند. لازم است ترانزیستورهای خروجی n-p-n را یکی یکی روشن کنید. آبشار دارای دو خروجی است: کلکتور و امیتر که سیگنال های آن آنتی فاز هستند.

دیودهای VD1 - VD3 محافظت در برابر ضربه های منفی هستند.

شکل 2.3.b، ج. نمودارهای شماتیک عناصر اصلی سری K155 و K134

در ریز مدارهای سری K155 و K134، مرحله خروجی بر روی یک تکرار کننده غیر مرکب (فقط یک ترانزیستور) ساخته شده است. VT3) و یک ترانزیستور اشباع پذیر VT5با معرفی دیود تغییر سطح VD4(شکل 2.3، b، c). دو مرحله آخر یک اینورتر پیچیده را تشکیل می دهند که عملیات منطقی NOT را اجرا می کند. اگر دو مرحله جداسازی فاز را معرفی کنید، تابع OR-NOT پیاده سازی می شود.

در شکل 2.3، و عنصر منطقی اصلی سری K131 (آنالوگ خارجی - 74N) را نشان می دهد. عنصر اصلی سری K155 (آنالوگ خارجی - 74) در شکل نشان داده شده است. 2.3، b، a در شکل. 2.3، c - عنصر سری K134 (آنالوگ خارجی - 74L). در حال حاضر این سریال ها عملا توسعه نیافته اند.

ریز مدارهای TTL در توسعه اولیه به طور فعال با ریز مدارهای TTLSh جایگزین شدند که در ساختار داخلی خود دارای اتصالات با مانع شاتکی هستند. ترانزیستور اتصال شاتکی (ترانزیستور شاتکی) بر اساس مدار شناخته شده یک سوئیچ ترانزیستور غیراشباع است (شکل 2.4.a).

شکل 2.4. توضیح اصل به دست آوردن ساختار با گذار شاتکی:
الف - سوئیچ ترانزیستور غیر اشباع؛ ب - ترانزیستور با دیود شاتکی؛ ج - نماد ترانزیستور شاتکی.

برای جلوگیری از ورود ترانزیستور به اشباع، یک دیود بین کلکتور و پایه وصل می شود. استفاده از دیود بازخورد برای از بین بردن اشباع ترانزیستور اولین بار توسط B.N. Kononov پیشنهاد شد.اما در این مورد می تواند تا 1 V افزایش یابد.دیود ایده آل یک دیود مانع شاتکی است. این تماسی است که بین یک فلز و یک نیمه رسانای n با کمی دوپ ایجاد می شود. در یک فلز، فقط برخی از الکترون ها آزاد هستند (آنهایی که خارج از ناحیه ظرفیت هستند). در یک نیمه هادی، الکترون های آزاد در مرز رسانایی که با افزودن اتم های ناخالصی ایجاد می شود، وجود دارند. در صورت عدم وجود ولتاژ بایاس، تعداد الکترون هایی که از سد در هر دو طرف عبور می کنند یکسان است، یعنی جریانی وجود ندارد. وقتی الکترون‌ها به سمت جلو حرکت می‌کنند، انرژی لازم برای عبور از سد پتانسیل و عبور به فلز را دارند. با افزایش ولتاژ بایاس، عرض مانع کاهش می یابد و جریان رو به جلو به سرعت افزایش می یابد.

هنگامی که بایاس معکوس می شود، الکترون ها در یک نیمه هادی به انرژی بیشتری برای غلبه بر مانع پتانسیل نیاز دارند. برای الکترون‌های یک فلز، سد پتانسیل به ولتاژ بایاس بستگی ندارد، بنابراین یک جریان معکوس کوچک جریان می‌یابد که عملاً ثابت می‌ماند تا زمانی که شکست بهمن رخ دهد.

جریان در دیودهای شاتکی توسط اکثر حامل ها تعیین می شود، بنابراین در همان بایاس رو به جلو بیشتر است و بنابراین، افت ولتاژ رو به جلو در دیود شاتکی کمتر از اتصال p-n معمولی در یک جریان معین است. بنابراین، دیود شاتکی بر خلاف ولتاژ آستانه یک دیود سیلیکونی معمولی 0.7 ولت، ولتاژ آستانه ای در حد (0.2-0.3) V دارد و طول عمر حامل های اقلیت را در نیمه هادی به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

در نمودار شکل. ترانزیستور 2.4، b VT1توسط یک دیود Shatky با آستانه باز شدن کم (0.2...0.3) V از اشباع شدن جلوگیری می شود، بنابراین ولتاژ کمی در مقایسه با یک ترانزیستور اشباع افزایش می یابد. VT1. در شکل 2.4، c مداری را با "ترانزیستور شاتکی" نشان می دهد. بر اساس ترانزیستورهای شاتکی، ریزمدارهای دو سری اصلی TTLSh تولید شد (شکل 2.5).

در شکل 2.5، و نموداری از یک عنصر منطقی با سرعت بالا را نشان می دهد که به عنوان پایه ریز مدارهای سری K531 (آنالوگ خارجی - 74S) استفاده می شود، (S حرف اولیه نام خانوادگی فیزیکدان آلمانی شاتکی است). در این عنصر، مدار امیتر یک آبشار جداکننده فاز ساخته شده بر روی یک ترانزیستور است VT2، ژنراتور جریان روشن است - ترانزیستور VT6با مقاومت R4و R5. این به شما امکان می دهد عملکرد عنصر منطقی را افزایش دهید. در غیر این صورت، این عنصر منطقی مشابه عنصر اصلی سری K131 است. با این حال، معرفی ترانزیستورهای شاتکی امکان کاهش را فراهم کرد tzd.rدو برابر شد.

در شکل 2.5، b نموداری از عنصر منطقی اصلی سری K555 (آنالوگ خارجی - 74LS) را نشان می دهد. در این مدار به جای ترانزیستور چند امیتر، از ماتریس دیودهای شاتکی در ورودی استفاده می شود. معرفی دیودهای Shatky تجمع بارهای پایه اضافی را که باعث افزایش زمان خاموش شدن ترانزیستور می شود، حذف می کند و ثبات زمان سوئیچینگ را در محدوده دما تضمین می کند.

مقاومت R6 بازوی بالایی مرحله خروجی ولتاژ لازم را در پایه ترانزیستور ایجاد می کند. VT3برای باز کردن آن برای کاهش مصرف برق هنگام بسته بودن دروازه ()، یک مقاومت R6نه به گذرگاه مشترک، بلکه به خروجی عنصر متصل شوید.

دیود VD7، به صورت سری با R6و به موازات مقاومت بار کلکتور آبشار جداکننده فاز R2، به شما امکان می دهد با استفاده از بخشی از انرژی ذخیره شده در ظرفیت بار برای افزایش جریان کلکتور ترانزیستور، تاخیر روشن شدن مدار را کاهش دهید. VT1در حالت انتقال

ترانزیستور VT3بدون دیودهای شاتکی اجرا می شود، زیرا در حالت فعال (پیرو امیتر) عمل می کند.

در این مقاله در مورد مولتی ویبراتور، نحوه عملکرد آن، نحوه اتصال بار به مولتی ویبراتور و محاسبه مولتی ویبراتور متقارن ترانزیستوری صحبت خواهیم کرد.

مولتی ویبراتوریک مولد پالس مستطیلی ساده است که در حالت خود نوسان ساز عمل می کند. برای کار با آن فقط به برق از باتری یا منبع تغذیه دیگر نیاز دارید. بیایید ساده ترین مولتی ویبراتور متقارن را با استفاده از ترانزیستور در نظر بگیریم. نمودار آن در شکل نشان داده شده است. مولتی ویبراتور بسته به عملکردهای لازم انجام شده می تواند پیچیده تر باشد، اما تمام عناصر ارائه شده در شکل اجباری هستند، بدون آنها مولتی ویبراتور کار نخواهد کرد.

عملکرد یک مولتی ویبراتور متقارن بر اساس فرآیندهای شارژ-تخلیه خازن ها است که همراه با مقاومت ها مدارهای RC را تشکیل می دهند.

قبلاً در مورد نحوه کار مدارهای RC در مقاله خود در خازن نوشتم که می توانید آن را در وب سایت من بخوانید. در اینترنت، اگر مطالبی در مورد یک مولتی ویبراتور متقارن پیدا کنید، به طور مختصر و نه قابل فهم ارائه می شود. این شرایط به آماتورهای رادیویی تازه کار اجازه نمی دهد چیزی را بفهمند، بلکه فقط به مهندسان الکترونیک با تجربه کمک می کند چیزی را به خاطر بسپارند. به درخواست یکی از بازدیدکنندگان سایتم تصمیم گرفتم این شکاف را برطرف کنم.

مولتی ویبراتور چگونه کار می کند؟

در لحظه اولیه منبع تغذیه، خازن های C1 و C2 تخلیه می شوند، بنابراین مقاومت جریان آنها کم است. مقاومت کم خازن ها منجر به باز شدن "سریع" ترانزیستورها ناشی از جریان جریان می شود:

— VT2 در امتداد مسیر (با رنگ قرمز نشان داده شده است): «+ منبع تغذیه > مقاومت R1 > مقاومت کم C1 تخلیه شده > اتصال بیس-امیتر VT2 > — منبع تغذیه»؛

— VT1 در طول مسیر (به رنگ آبی نشان داده شده است): «+ منبع تغذیه > مقاومت R4 > مقاومت کم C2 تخلیه شده > اتصال پایه-امیتر VT1 > — منبع تغذیه».

این حالت "ناپایدار" عملکرد مولتی ویبراتور است. مدت زمان بسیار کوتاهی دوام می آورد که فقط با سرعت ترانزیستورها مشخص می شود. و هیچ دو ترانزیستوری وجود ندارد که از نظر پارامترها کاملاً یکسان باشند. هر ترانزیستوری که سریع‌تر باز شود باز می‌ماند - "برنده". بیایید فرض کنیم که در نمودار ما معلوم می شود که VT2 است. سپس، از طریق مقاومت کم خازن تخلیه شده C2 ​​و مقاومت کم اتصال کلکتور-امیتر VT2، پایه ترانزیستور VT1 به امیتر VT1 اتصال کوتاه می شود. در نتیجه، ترانزیستور VT1 مجبور به بسته شدن خواهد شد - "شکست خورده".

از آنجایی که ترانزیستور VT1 بسته است، شارژ سریع خازن C1 در طول مسیر اتفاق می‌افتد: «+ منبع تغذیه > مقاومت R1 > مقاومت کم C1 تخلیه‌شده > اتصال بیس-امیتر VT2 > — منبع تغذیه». این شارژ تقریباً تا ولتاژ منبع تغذیه رخ می دهد.

در همان زمان، خازن C2 با جریانی با قطبیت معکوس در طول مسیر شارژ می شود: «+ منبع تغذیه > مقاومت R3 > مقاومت کم C2 تخلیه شده > اتصال جمع کننده-امیتر VT2 > — منبع تغذیه». مدت زمان شارژ با درجه بندی R3 و C2 تعیین می شود. آنها زمانی را تعیین می کنند که VT1 در حالت بسته است.

هنگامی که خازن C2 به ولتاژی تقریباً برابر با ولتاژ 0.7-1.0 ولت شارژ می شود، مقاومت آن افزایش می یابد و ترانزیستور VT1 با ولتاژ اعمال شده در طول مسیر باز می شود: «+ منبع تغذیه > مقاومت R3 > اتصال پایه-امیتر VT1 > - منبع تغذیه. در این حالت، ولتاژ خازن شارژ شده C1، از طریق اتصال باز کلکتور-امیتر VT1، به پیوند امیتر-پایه ترانزیستور VT2 با قطبیت معکوس اعمال خواهد شد. در نتیجه، VT2 بسته می‌شود و جریانی که قبلاً از اتصال باز کلکتور-امیتر VT2 عبور می‌کرده، از مدار عبور می‌کند: «+ منبع تغذیه > مقاومت R4 > مقاومت کم C2 > اتصال بیس-امیتر VT1 > — منبع تغذیه. ” این مدار به سرعت خازن C2 را شارژ می کند. از این لحظه، حالت خود تولیدی "وضعیت پایدار" آغاز می شود.

عملکرد یک مولتی ویبراتور متقارن در حالت تولید "حالت پایدار".

نیم سیکل اول کار (نوسان) مولتی ویبراتور شروع می شود.

وقتی ترانزیستور VT1 باز و VT2 بسته است، همانطور که نوشتم، خازن C2 به سرعت (از ولتاژ 0.7 ... 1.0 ولت یک قطبی تا ولتاژ منبع تغذیه با قطب مخالف) در طول مدار شارژ می شود. : "+ منبع تغذیه > مقاومت R4 > مقاومت کم C2 > اتصال بیس-امیتر VT1 > - منبع تغذیه." علاوه بر این، خازن C1 به آرامی شارژ می شود (از ولتاژ منبع تغذیه یک قطبی تا ولتاژ 0.7 ... 1.0 ولت قطب مخالف) در طول مدار: "+ منبع تغذیه > مقاومت R2 > صفحه سمت راست C1 > صفحه سمت چپ C1 > اتصال جمع کننده - امیتر ترانزیستور VT1 > - - منبع تغذیه.

هنگامی که در نتیجه شارژ مجدد C1، ولتاژ پایه VT2 به مقدار 0.6 + ولت نسبت به امیتر VT2 برسد، ترانزیستور باز می شود. بنابراین، ولتاژ خازن شارژ شده C2، از طریق اتصال باز کلکتور-امیتر VT2، به پیوند امیتر-پایه ترانزیستور VT1 با قطبیت معکوس اعمال خواهد شد. VT1 بسته می شود.

نیمه چرخه دوم کار (نوسان) مولتی ویبراتور شروع می شود.

هنگامی که ترانزیستور VT2 باز و VT1 بسته است، خازن C1 به سرعت شارژ می شود (از ولتاژ 0.7 ... 1.0 ولت یک قطبی تا ولتاژ منبع تغذیه با قطب مخالف) در طول مدار: "+ منبع تغذیه > مقاومت R1 > مقاومت کم C1 > اتصال امیتر پایه VT2 > - منبع تغذیه. علاوه بر این، خازن C2 به آرامی مجدداً شارژ می شود (از ولتاژ منبع تغذیه یک قطبی تا ولتاژ 0.7 ... 1.0 ولت قطب مخالف) در طول مدار: "صفحه سمت راست C2 > اتصال جمع کننده-امیتر از ترانزیستور VT2 > - منبع تغذیه > + منبع تغذیه > مقاومت R3 > صفحه سمت چپ C2". هنگامی که ولتاژ پایه VT1 به +0.6 ولت نسبت به امیتر VT1 رسید، ترانزیستور باز می شود. بنابراین، ولتاژ خازن شارژ شده C1، از طریق اتصال باز کلکتور-امیتر VT1، به پیوند امیتر-پایه ترانزیستور VT2 با قطبیت معکوس اعمال خواهد شد. VT2 بسته می شود. در این مرحله، نیم چرخه دوم نوسان مولتی ویبراتور به پایان می رسد و نیم چرخه اول دوباره شروع می شود.

این فرآیند تا زمانی تکرار می شود که مولتی ویبراتور از منبع تغذیه جدا شود.

روش های اتصال بار به مولتی ویبراتور متقارن

پالس های مستطیلی از دو نقطه مولتی ویبراتور متقارن حذف می شوند- کلکتورهای ترانزیستور هنگامی که یک پتانسیل "بالا" در یک کلکتور وجود دارد، در کلکتور دیگر یک پتانسیل "کم" وجود دارد (آن وجود ندارد) و بالعکس - وقتی پتانسیل "کم" در یک خروجی وجود دارد، آنگاه یک پتانسیل "کم" وجود دارد. پتانسیل "بالا" از سوی دیگر. این به وضوح در نمودار زمان زیر نشان داده شده است.

بار مولتی ویبراتور باید به صورت موازی با یکی از مقاومت های کلکتور متصل شود، اما در هیچ موردی به موازات اتصال ترانزیستور کلکتور-امیتر نیست. شما نمی توانید ترانزیستور را با بار دور بزنید. اگر این شرط برآورده نشود، حداقل مدت زمان پالس ها تغییر می کند و در حداکثر مولتی ویبراتور کار نخواهد کرد. شکل زیر نحوه اتصال صحیح بار و نحوه انجام ندادن آن را نشان می دهد.

برای اینکه بار روی خود مولتی ویبراتور تأثیر نگذارد، باید مقاومت ورودی کافی داشته باشد. برای این منظور معمولاً از مراحل ترانزیستور بافر استفاده می شود.

مثال نشان می دهد اتصال یک سر دینامیکی با امپدانس کم به یک مولتی ویبراتور. یک مقاومت اضافی مقاومت ورودی مرحله بافر را افزایش می دهد و در نتیجه تأثیر مرحله بافر بر ترانزیستور مولتی ویبراتور را از بین می برد. مقدار آن نباید کمتر از 10 برابر مقدار مقاومت کلکتور باشد. اتصال دو ترانزیستور در یک مدار "ترانزیستور مرکب" به طور قابل توجهی جریان خروجی را افزایش می دهد. در این صورت صحیح است که مدار بیس-امیتر مرحله بافر موازی با مقاومت کلکتور مولتی ویبراتور وصل شود و موازی با اتصال کلکتور-امیتر ترانزیستور مولتی ویبراتور نباشد.

برای اتصال سر دینامیکی با امپدانس بالا به مولتی ویبراتوریک مرحله بافر مورد نیاز نیست. سر به جای یکی از مقاومت های کلکتور متصل می شود. تنها شرطی که باید رعایت شود این است که جریان عبوری از هد دینامیکی از حداکثر جریان کلکتور ترانزیستور تجاوز نکند.

اگر می خواهید LED های معمولی را به مولتی ویبراتور وصل کنید- برای ایجاد یک "چراغ چشمک زن"، پس آبشارهای بافر برای این کار لازم نیست. آنها را می توان به صورت سری با مقاومت های کلکتور متصل کرد. این به این دلیل است که جریان LED کم است و افت ولتاژ در آن در حین کار بیش از یک ولت نیست. بنابراین هیچ تاثیری در عملکرد مولتی ویبراتور ندارند. درست است، این در مورد LED های فوق روشن صدق نمی کند، که برای آنها جریان عملیاتی بالاتر است و افت ولتاژ می تواند از 3.5 تا 10 ولت باشد. اما در این مورد، یک راه خروج وجود دارد - ولتاژ تغذیه را افزایش دهید و از ترانزیستورهای با قدرت بالا استفاده کنید و جریان کلکتور کافی را فراهم کنید.

لطفا توجه داشته باشید که خازن های اکسیدی (الکترولیتی) با نقاط مثبت خود به کلکتورهای ترانزیستور متصل می شوند. این به این دلیل است که در پایه های ترانزیستورهای دوقطبی ولتاژ نسبت به امیتر از 0.7 ولت بالاتر نمی رود و در مورد ما امیترها منهای منبع تغذیه هستند. اما در کلکتورهای ترانزیستورها، ولتاژ تقریباً از صفر به ولتاژ منبع تغذیه تغییر می کند. خازن های اکسیدی در صورت اتصال با قطب معکوس قادر به انجام عملکرد خود نیستند. به طور طبیعی، اگر از ترانزیستورهای ساختاری متفاوت (نه از ساختارهای N-P-N، بلکه ساختارهای P-N-P) استفاده می کنید، علاوه بر تغییر قطبیت منبع تغذیه، باید LED ها را با کاتدهای "بالا در مدار" و خازن ها بچرخانید. با نکات مثبت پایه ترانزیستورها.

حالا بیایید بفهمیم چه پارامترهایی از عناصر مولتی ویبراتور، جریان های خروجی و فرکانس تولید مولتی ویبراتور را تعیین می کند؟

مقادیر مقاومت های کلکتور چه تاثیری دارد؟ من در برخی از مقالات متوسط ​​اینترنتی دیده ام که مقادیر مقاومت های جمع کننده به طور قابل توجهی بر فرکانس مولتی ویبراتور تأثیر نمی گذارد. همه اینها بی معنی است! اگر مولتی ویبراتور به درستی محاسبه شود، انحراف بیش از پنج برابر مقادیر این مقاومت ها از مقدار محاسبه شده، فرکانس مولتی ویبراتور را تغییر نمی دهد. نکته اصلی این است که مقاومت آنها کمتر از مقاومت های پایه است، زیرا مقاومت های کلکتور شارژ سریع خازن ها را فراهم می کنند. اما از طرف دیگر، مقادیر مقاومت های کلکتوری، اصلی ترین مقادیر برای محاسبه توان مصرفی از منبع تغذیه هستند که مقدار آنها نباید از توان ترانزیستورها بیشتر شود. اگر به آن نگاه کنید اگر درست وصل شوند حتی تاثیر مستقیمی روی توان خروجی مولتی ویبراتور ندارند. اما مدت زمان بین سوئیچینگ ها (فرکانس مولتی ویبراتور) توسط شارژ مجدد "آهسته" خازن ها تعیین می شود. زمان شارژ با درجه بندی مدارهای RC - مقاومت های پایه و خازن ها (R2C1 و R3C2) تعیین می شود.

یک مولتی ویبراتور، اگرچه متقارن نامیده می شود، اما فقط به مدار ساخت آن اشاره دارد و می تواند پالس های خروجی متقارن و نامتقارن را در مدت زمان تولید کند. مدت زمان پالس (سطح بالا) در کلکتور VT1 با درجه بندی R3 و C2 و مدت زمان پالس (سطح بالا) در کلکتور VT2 با درجه بندی R2 و C1 تعیین می شود.

مدت زمان شارژ مجدد خازن ها با یک فرمول ساده تعیین می شود که در آن تاو- مدت زمان پالس بر حسب ثانیه، آر– مقاومت مقاومت بر حسب اهم، با– ظرفیت خازن در فاراد:

بنابراین، اگر قبلاً آنچه در این مقاله چند پاراگراف قبل نوشته شده را فراموش نکرده اید:

اگر برابری باشد R2=R3و C1=C2، در خروجی های مولتی ویبراتور یک "پیچان" وجود خواهد داشت - پالس های مستطیلی با مدت زمان مکث بین پالس ها که در شکل مشاهده می کنید.

دوره کامل نوسان مولتی ویبراتور است تیبرابر مجموع مدت زمان نبض و مکث:

فرکانس نوسان اف(هرتز) مربوط به دوره تی(ثانیه) از طریق نسبت:

به عنوان یک قاعده، اگر محاسباتی از مدارهای رادیویی در اینترنت وجود داشته باشد، آنها ناچیز هستند. از همین رو بیایید با استفاده از مثال، عناصر یک مولتی ویبراتور متقارن را محاسبه کنیم .

مانند هر مرحله ترانزیستور، محاسبه باید از انتها - خروجی انجام شود. و در خروجی یک مرحله بافر داریم، سپس مقاومت های کلکتوری وجود دارد. مقاومت های کلکتور R1 و R4 عملکرد بارگذاری ترانزیستورها را انجام می دهند. مقاومت های کلکتور هیچ تاثیری بر فرکانس تولید ندارند. آنها بر اساس پارامترهای ترانزیستورهای انتخاب شده محاسبه می شوند. بنابراین، ابتدا مقاومت های کلکتور، سپس مقاومت های پایه، سپس خازن ها و سپس مرحله بافر را محاسبه می کنیم.

روش و مثال محاسبه مولتی ویبراتور متقارن ترانزیستوری

اطلاعات اولیه:

ولتاژ تغذیه Ui.p. = 12 ولت.

فرکانس مولتی ویبراتور مورد نیاز F = 0.2 هرتز (T = 5 ثانیه)، و مدت زمان پالس برابر است با 1 (یک ثانیه.

یک لامپ رشته ای خودرو به عنوان بار استفاده می شود. 12 ولت، 15 وات.

همانطور که حدس زدید، ما یک "چراغ چشمک زن" را محاسبه می کنیم که هر پنج ثانیه یک بار چشمک می زند و مدت زمان درخشش 1 ثانیه خواهد بود.

انتخاب ترانزیستور برای مولتی ویبراتور به عنوان مثال، ما رایج ترین ترانزیستورها را در زمان شوروی داریم KT315G.

برای آنها: Pmax=150mW; Imax=150 میلی آمپر; h21> 50.

ترانزیستورها برای مرحله بافر بر اساس جریان بار انتخاب می شوند.

برای اینکه نمودار را دو بار به تصویر نکشید، قبلاً مقادیر عناصر روی نمودار را امضا کرده ام. محاسبه آنها در تصمیم بیشتر آمده است.

راه حل:

1. اول از همه، باید بدانید که کارکردن ترانزیستور در جریان های بالا در حالت سوئیچینگ برای خود ترانزیستور ایمن تر از عملکرد در حالت تقویت است. بنابراین، نیازی به محاسبه توان برای حالت گذار در لحظات عبور سیگنال متناوب از نقطه عملیاتی "B" حالت استاتیک ترانزیستور نیست - انتقال از حالت باز به حالت بسته و برگشت. . برای مدارهای پالسی ساخته شده بر روی ترانزیستورهای دوقطبی، توان معمولاً برای ترانزیستورها در حالت باز محاسبه می شود.

ابتدا حداکثر اتلاف توان ترانزیستورها را تعیین می کنیم که باید مقداری 20 درصد کمتر (ضریب 0.8) از حداکثر توان ترانزیستور ذکر شده در کتاب مرجع باشد. اما چرا باید مولتی ویبراتور را به چارچوب سفت و سخت جریان های بالا هدایت کنیم؟ و حتی با افزایش قدرت، مصرف انرژی از منبع برق زیاد خواهد بود، اما سود کمی خواهد داشت. بنابراین، با تعیین حداکثر اتلاف توان ترانزیستورها، آن را 3 برابر کاهش می دهیم. کاهش بیشتر در اتلاف توان نامطلوب است زیرا عملکرد یک مولتی ویبراتور مبتنی بر ترانزیستورهای دوقطبی در حالت جریان کم یک پدیده "ناپایدار" است. اگر منبع تغذیه نه تنها برای مولتی ویبراتور استفاده شود، یا کاملاً پایدار نباشد، فرکانس مولتی ویبراتور نیز "شناور" خواهد شد.

ما حداکثر اتلاف توان را تعیین می کنیم: Pdis.max = 0.8 * Pmax = 0.8 * 150 mW = 120 mW

ما توان تلف شده نامی را تعیین می کنیم: Pdis.nom. = 120/3 = 40mW

2. جریان کلکتور را در حالت باز تعیین کنید: Ik0 = Pdis.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3.3mA

بیایید آن را به عنوان حداکثر جریان کلکتور در نظر بگیریم.

3. بیایید مقدار مقاومت و قدرت بار کلکتور را پیدا کنیم: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V/3.3mA = 3.6 kOhm

ما مقاومت هایی را از محدوده اسمی موجود انتخاب می کنیم که تا حد ممکن نزدیک به 3.6 کیلو اهم هستند. سری اسمی مقاومت ها دارای مقدار اسمی 3.6 کیلو اهم است، بنابراین ابتدا مقدار مقاومت های کلکتور R1 و R4 مولتی ویبراتور را محاسبه می کنیم: Rk = R1 = R4 = 3.6 کیلو اهم.

قدرت مقاومت های کلکتور R1 و R4 برابر است با اتلاف توان نامی ترانزیستورهای Pras.nom. = 40 میلی وات ما از مقاومت هایی با توانی بیش از Pras.nom مشخص شده استفاده می کنیم. - نوع MLT-0.125.

4. اجازه دهید به محاسبه مقاومت های اصلی R2 و R3 برویم. رتبه بندی آنها بر اساس بهره ترانزیستورهای h21 تعیین می شود. در عین حال، برای عملکرد مطمئن مولتی ویبراتور، مقدار مقاومت باید در محدوده: 5 برابر بیشتر از مقاومت مقاومت های کلکتور و کمتر از محصول Rк * h21 باشد. Rmin = 3.6 * 5 = 18 کیلو اهم و Rmax = 3.6 * 50 = 180 کیلو اهم

بنابراین، مقادیر مقاومت Rb (R2 و R3) می تواند در محدوده 18 ... 180 کیلو اهم باشد. ابتدا مقدار متوسط ​​= 100 کیلو اهم را انتخاب می کنیم. اما نهایی نیست، زیرا باید فرکانس مورد نیاز مولتی ویبراتور را ارائه دهیم و همانطور که قبلاً نوشتم فرکانس مولتی ویبراتور مستقیماً به مقاومت های پایه R2 و R3 و همچنین به ظرفیت خازن ها بستگی دارد.

5- ظرفیت خازن های C1 و C2 را محاسبه کنید و در صورت لزوم مقادیر R2 و R3 را مجدداً محاسبه کنید..

مقادیر ظرفیت خازن C1 و مقاومت مقاومت R2 مدت زمان پالس خروجی در کلکتور VT2 را تعیین می کند. در طول این تکانه است که لامپ ما باید روشن شود. و در این شرایط مدت زمان پالس روی 1 ثانیه تنظیم شد.

بیایید ظرفیت خازن را تعیین کنیم: C1 = 1 ثانیه / 100 کیلو اهم = 10 µF

یک خازن با ظرفیت 10 μF در محدوده اسمی گنجانده شده است، بنابراین برای ما مناسب است.

مقادیر ظرفیت خازن C2 و مقاومت مقاومت R3 مدت زمان پالس خروجی در کلکتور VT1 را تعیین می کند. در طول این پالس است که در کلکتور VT2 "مکث" وجود دارد و لامپ ما نباید روشن شود. و در شرایط یک دوره کامل 5 ثانیه با مدت زمان پالس 1 ثانیه مشخص شد. بنابراین، مدت مکث 5 ثانیه - 1 ثانیه = 4 ثانیه است.

با تغییر فرمول مدت زمان شارژ، ما بیایید ظرفیت خازن را تعیین کنیم: C2 = 4 ثانیه / 100 کیلو اهم = 40 µF

خازن با ظرفیت 40 μF در محدوده اسمی گنجانده نشده است، بنابراین برای ما مناسب نیست و ما خازن با ظرفیت 47 μF را که تا حد امکان به آن نزدیک است، می گیریم. اما همانطور که می دانید، زمان "مکث" نیز تغییر خواهد کرد. برای جلوگیری از این اتفاق، ما بیایید مقاومت مقاومت R3 را دوباره محاسبه کنیمبر اساس مدت زمان مکث و ظرفیت خازن C2: R3 = 4 ثانیه / 47 µF = 85 کیلو اهم

با توجه به سری اسمی، نزدیکترین مقدار مقاومت مقاومت 82 کیلو اهم است.

بنابراین، مقادیر عناصر مولتی ویبراتور را دریافت کردیم:

R1 = 3.6 کیلو اهم، R2 = 100 کیلو اهم، R3 = 82 کیلو اهم، R4 = 3.6 کیلو اهم، C1 = 10 µF، C2 = 47 µF.

6. مقدار مقاومت R5 مرحله بافر را محاسبه کنید.

برای از بین بردن تأثیر روی مولتی ویبراتور، مقاومت مقاومت محدود کننده اضافی R5 حداقل 2 برابر بیشتر از مقاومت مقاومت کلکتور R4 (و در برخی موارد بیشتر) انتخاب می شود. مقاومت آن، همراه با مقاومت اتصالات پایه امیتر VT3 و VT4، در این حالت بر پارامترهای مولتی ویبراتور تأثیر نمی گذارد.

R5 = R4 * 2 = 3.6 * 2 = 7.2 کیلو اهم

با توجه به سری اسمی، نزدیکترین مقاومت 7.5 کیلو اهم است.

با مقدار مقاومت R5 = 7.5 کیلو اهم، جریان کنترل مرحله بافر برابر خواهد بود:

آیکنترل = (Ui.p. - Ube) / R5 = (12v - 1.2v) / 7.5 کیلو اهم = 1.44 میلی آمپر

علاوه بر این، همانطور که قبلاً نوشتم، رتبه بار کلکتور ترانزیستورهای مولتی ویبراتور بر فرکانس آن تأثیر نمی گذارد، بنابراین اگر چنین مقاومتی ندارید، می توانید آن را با یک رتبه "بسته" دیگر (5 ... 9 کیلو اهم) جایگزین کنید. ). بهتر است در جهت کاهش باشد تا در مرحله بافر افتی در جریان کنترل ایجاد نشود. اما به خاطر داشته باشید که مقاومت اضافی یک بار اضافی برای ترانزیستور VT2 مولتی ویبراتور است، بنابراین جریانی که از این مقاومت می گذرد به جریان مقاومت کلکتور R4 اضافه می شود و باری برای ترانزیستور VT2 است: Itotal = Ik + Icontrol. = 3.3mA + 1.44mA = 4.74mA

کل بار روی کلکتور ترانزیستور VT2 در محدوده نرمال است. اگر از حداکثر جریان کلکتور مشخص شده در کتاب مرجع بیشتر شود و در ضریب 0.8 ضرب شود، مقاومت R4 را افزایش دهید تا جریان بار به اندازه کافی کاهش یابد، یا از ترانزیستور قوی تر استفاده کنید.

7. ما باید به لامپ جریان دهیم در = Рн / Ui.p. = 15 وات / 12 ولت = 1.25 آمپر

اما جریان کنترل مرحله بافر 1.44 میلی آمپر است. جریان مولتی ویبراتور باید با مقداری برابر با نسبت افزایش یابد:

در / آیکنترل = 1.25A / 0.00144A = 870 بار.

چگونه انجامش بدهیم؟ برای تقویت جریان خروجی قابل توجهاز آبشارهای ترانزیستور ساخته شده بر اساس مدار "ترانزیستور مرکب" استفاده کنید. ترانزیستور اول معمولاً کم مصرف است (ما از KT361G استفاده خواهیم کرد)، بالاترین بهره را دارد، و دومی باید جریان بار کافی را ارائه دهد (اجازه دهید KT814B را که کمتر رایج نیست را در نظر بگیریم). سپس ضرایب انتقال آنها h21 ضرب می شود. بنابراین، برای ترانزیستور KT361G h21>50، و برای ترانزیستور KT814B h21=40. و ضریب انتقال کلی این ترانزیستورهای متصل مطابق مدار "ترانزیستور مرکب": h21 = 50 * 40 = 2000. این رقم بیشتر از 870 است، بنابراین این ترانزیستورها برای کنترل یک لامپ کاملاً کافی هستند.

خب همین!

اگر مثلاً یک ترانزیستور را در نظر بگیریم MJE3055Tحداکثر جریان آن 10 آمپر است و بهره فقط حدود 50 است؛ بر این اساس، برای اینکه کاملاً باز شود، باید حدود دویست میلی آمپر جریان را به پایه پمپ کند. یک خروجی معمولی MK نمی تواند کار چندانی انجام دهد، اما اگر ترانزیستور ضعیف تری را بین آنها وصل کنید (نوعی BC337) که قادر به کشیدن این 200 میلی آمپر است، کار آسانی است. اما این برای آن است که او بداند. اگر مجبور باشید از زباله های بداهه یک سیستم کنترل بسازید - به کارتان می آید.

در عمل آماده است مجموعه های ترانزیستور. از نظر خارجی، هیچ تفاوتی با یک ترانزیستور معمولی ندارد. همان بدن، همان سه پا. فقط قدرت زیادی دارد و جریان کنترل میکروسکوپی است :) در لیست قیمت ها معمولاً زحمت نمی کشند و ساده می نویسند - ترانزیستور دارلینگتون یا ترانزیستور کامپوزیت.

مثلا یک زوج BDW93C(NPN) و BDW94С(PNP) در اینجا ساختار داخلی آنها از دیتاشیت آمده است.

علاوه بر این، وجود دارد مجامع دارلینگتون. زمانی که چندین در یک بسته در یک بسته بسته بندی می شوند. یک چیز ضروری در هنگام نیاز به هدایت برخی از نمایشگرهای LED قدرتمند یا موتور پله ای (). یک نمونه عالی از چنین ساخت - بسیار محبوب و به راحتی در دسترس است ULN2003، قابلیت کشیدن به بالا را دارد 500 mA برای هر یک از هفت مجموعه آن. خروجی ها امکان پذیر است به صورت موازی شامل شودبرای افزایش حد فعلی در مجموع، اگر تمام ورودی ها و خروجی های آن موازی شوند، یک ULN می تواند 3.5 آمپر را از طریق خود حمل کند. چیزی که من را در مورد آن خوشحال می کند این است که خروجی روبروی ورودی است، مسیریابی تخته زیر آن بسیار راحت است. به طور مستقیم.

دیتاشیت ساختار داخلی این تراشه را نشان می دهد. همانطور که می بینید، دیودهای محافظ نیز در اینجا وجود دارد. با وجود این واقعیت که آنها به گونه ای ترسیم می شوند که گویی تقویت کننده های عملیاتی هستند، خروجی در اینجا از نوع کلکتور باز است. یعنی فقط می تواند به زمین اتصال کوتاه کند. اگر به ساختار یک شیر نگاه کنید، چه چیزی از همان دیتاشیت مشخص می شود.

7.2 ترانزیستور VT1

به عنوان ترانزیستور VT1 از ترانزیستور KT339A با همان نقطه کار ترانزیستور VT2 استفاده می کنیم:

بیایید Rk = 100 (اهم) را در نظر بگیریم.

بیایید پارامترهای مدار معادل را برای یک ترانزیستور معین با استفاده از فرمول های 5.1 - 5.13 و 7.1 - 7.3 محاسبه کنیم.

Sk(req)=Sk(گذر)*=2×=1.41 (pF)، که در آن

Sk (الزامی) - ظرفیت اتصال جمع کننده در یک Uke0 معین،

Sk(pasp) مقدار مرجع ظرفیت کلکتور در Uke(pasp) است.

rb= =17.7 (اهم)؛ gb==0.057 (Cm)، که در آن

مقاومت پایه rb،

مقدار مرجع ثابت حلقه بازخورد.

rе= ==6.54 (اهم)، که در آن

مقاومت در برابر انتشار مجدد

gbe===1.51(mS)، که در آن

هدایت gbe-base-emitter،

مقدار مرجع ضریب انتقال جریان ساکن در مدار امیتر مشترک.

Ce===0.803 (pF)، که در آن

C ظرفیت امیتر است،

مقدار مرجع ft فرکانس قطع ترانزیستور که در آن =1 است

Ri==1000 (اهم)، که در آن

Ri مقاومت خروجی ترانزیستور است،

Uke0(add)، Ik0(add) - به ترتیب، مقادیر پلاک نام ولتاژ مجاز روی کلکتور و جزء ثابت جریان کلکتور.

– مقاومت ورودی و ظرفیت ورودی مرحله بارگذاری.

فرکانس حد بالایی ارائه شده است که هر مرحله 0.75 دسی بل اعوجاج دارد. این مقدار f با مشخصات فنی مطابقت دارد. نیازی به اصلاح نیست

7.2.1 محاسبه طرح تثبیت حرارتی

همانطور که در بند 7.1.1 گفته شد، در این تقویت کننده، تثبیت حرارتی امیتر بسیار قابل قبول است زیرا ترانزیستور KT339A کم مصرف است و علاوه بر این، تثبیت امیتر به راحتی قابل پیاده سازی است. مدار تثبیت حرارتی امیتر در شکل 4.1 نشان داده شده است.

روش محاسبه:

1. ولتاژ امیتر، جریان تقسیم کننده و ولتاژ منبع را انتخاب کنید.

2. سپس محاسبه می کنیم.

جریان تقسیم کننده برابر است با جایی که جریان پایه ترانزیستور است و با فرمول محاسبه می شود:

ولتاژ تغذیه با استفاده از فرمول محاسبه می شود: (V)

مقادیر مقاومت با استفاده از فرمول های زیر محاسبه می شود:

8. اعوجاج وارد شده توسط مدار ورودی

یک نمودار شماتیک از مدار ورودی آبشاری در شکل نشان داده شده است. 8.1.

شکل 8.1 - نمودار شماتیک مدار ورودی آبشاری

به شرطی که امپدانس ورودی آبشار با یک مدار RC موازی تقریب شود، ضریب انتقال مدار ورودی در ناحیه فرکانس بالا با عبارت زیر توصیف می‌شود:

- مقاومت ورودی و ظرفیت ورودی آبشار.

مقدار مدار ورودی با استفاده از فرمول (5.13) محاسبه می شود، جایی که مقدار جایگزین می شود.

9. محاسبه C f, R f, C r

نمودار مدار تقویت کننده شامل چهار خازن کوپلینگ و سه خازن تثبیت کننده است. مشخصات فنی می گوید که اعوجاج بالای صاف پالس نباید بیش از 5٪ باشد. بنابراین، هر خازن کوپلینگ نباید قسمت بالای صاف پالس را بیش از 0.71٪ تحریف کند.

اعوجاج بالای تخت با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

که در آن τ و مدت زمان پالس است.

بیایید τ n را محاسبه کنیم:

τ n و C p با این رابطه مرتبط هستند:

که در آن R l، R p - مقاومت در سمت چپ و راست ظرفیت.

بیایید C r را محاسبه کنیم. مقاومت ورودی مرحله اول برابر با مقاومت مقاومت های موازی متصل است: ترانزیستور ورودی، Rb1 و Rb2.

R p =R در ||R b1 ||R b2 =628(اهم)

مقاومت خروجی مرحله اول برابر است با اتصال موازی Rк و مقاومت خروجی ترانزیستور Ri.

Rl =Rк||Ri=90.3(اهم)

R p =R در ||R b1 ||R b2 =620(اهم)

Rl =Rк||Ri=444(اهم)

R p =R در ||R b1 ||R b2 =48(اهم)

Rl =Rк||Ri=71(اهم)

R p = R n = 75 (اهم)

که در آن C p1 خازن جداکننده بین Rg و مرحله اول، C 12 - بین آبشار اول و دوم، C 23 - بین دوم و سوم، C 3 - بین مرحله نهایی و بار است. با قرار دادن تمام ظروف دیگر در 479∙10 -9 فارنهایت، کاهشی کمتر از حد لازم را تضمین می کنیم.

بیایید Rf و Cf را محاسبه کنیم (U R Ф =1V):

10. نتیجه گیری

در این پروژه دوره، یک تقویت کننده پالس با استفاده از ترانزیستورهای 2T602A، KT339A ساخته شده است و دارای مشخصات فنی زیر است:

فرکانس حد بالایی 14 مگاهرتز;

افزایش 64 دسی بل؛

ژنراتور و مقاومت بار 75 اهم;

ولتاژ تغذیه 18 ولت

مدار تقویت کننده در شکل 10.1 نشان داده شده است.

شکل 10.1 - مدار تقویت کننده

هنگام محاسبه ویژگی های تقویت کننده، از نرم افزار زیر استفاده شد: MathCad، Work Bench.

ادبیات

1. دستگاه های نیمه هادی. ترانزیستورهای توان متوسط ​​و بالا: دایرکتوری / A.A. زایتسف، A.I. میرکین، V.V. موکریاکوف و دیگران ویرایش شده توسط A.V. Golomedova.-M.: رادیو و ارتباطات، 1989.-640 ص.

2. محاسبه عناصر تصحیح فرکانس بالا مراحل تقویت کننده با استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی. راهنمای آموزشی و روش شناختی طراحی دوره برای دانشجویان رشته های مهندسی رادیو / A.A. تیتوف، تومسک: جلد. حالت دانشگاه سیستم های کنترل و رادیو الکترونیک، 2002. - 45 ص.

کار مستقیم خط کار از نقاط Uke=Ek و Ik=Ek÷Rn می گذرد و نمودارهای مشخصه های خروجی (جریان های پایه) را قطع می کند. برای دستیابی به بیشترین دامنه هنگام محاسبه تقویت کننده پالس، نقطه عملیاتی نزدیک به کمترین ولتاژ انتخاب شد زیرا مرحله نهایی دارای یک پالس منفی است. با توجه به نمودار مشخصات خروجی (شکل 1)، مقادیر IKpost = 4.5 میلی آمپر، ... یافت شد.

محاسبه Sf, Rf, Wed 10. Conclusion Literature تکلیف فنی شماره 2 برای طراحی دوره در رشته "مدارات نیروگاه هسته ای" برای دانش آموز gr 180 Kurmanov B.A. موضوع پروژه: تقویت کننده پالس مقاومت ژنراتور Rg = 75 Ohm. افزایش K = 25 دسی بل. مدت زمان پالس 0.5 میکروثانیه قطبیت "مثبت" است. نسبت وظیفه 2. زمان ته نشینی 25 ns. رهایی...

اینکه برای تطبیق با مقاومت بار لازم است بعد از مراحل تقویت یک امیتر دنبال کننده نصب شود، مدار تقویت کننده را رسم می کنیم: 2.2 محاسبه حالت استاتیک تقویت کننده اولین مرحله تقویت را محاسبه می کنیم. نقطه عملکرد اولین مرحله تقویت کننده را انتخاب می کنیم. ویژگی های آن: ...

مقاومت منبع سیگنال ورودی و بنابراین تغییر شرایط بهینه در طول تابش منجر به افزایش اضافی در نویز نمی شود. اثرات تشعشع در IOU. تاثیر هوش مصنوعی بر پارامترهای IOU تقویت کننده های عملیاتی مجتمع (IOA) تقویت کننده های دقیق با کیفیت بالا هستند که متعلق به کلاس آنالوگ جهانی و چند منظوره هستند.

هنگام طراحی مدارها برای دستگاه های رادیویی الکترونیکی، اغلب مطلوب است که ترانزیستورهایی با پارامترهای بهتر از مدل های ارائه شده توسط سازندگان قطعات رادیویی الکترونیکی (یا بهتر از آنچه با فناوری ساخت ترانزیستور موجود امکان پذیر است) داشته باشیم. این وضعیت اغلب در طراحی مدارهای مجتمع دیده می شود. ما معمولاً به بهره جریان بالاتری نیاز داریم ساعت 21، مقدار مقاومت ورودی بالاتر ساعتمقدار رسانایی خروجی 11 یا کمتر ساعت 22 .

مدارهای مختلف ترانزیستورهای کامپوزیت می توانند پارامترهای ترانزیستور را بهبود بخشند. فرصت های زیادی برای پیاده سازی یک ترانزیستور کامپوزیت از ترانزیستورهای اثر میدانی یا دوقطبی با رسانایی های مختلف و در عین حال بهبود پارامترهای آن وجود دارد. گسترده ترین طرح دارلینگتون است. در ساده ترین حالت، این اتصال دو ترانزیستور با قطبیت یکسان است. نمونه ای از مدار دارلینگتون با استفاده از ترانزیستورهای npn در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 مدار دارلینگتون با استفاده از ترانزیستورهای NPN

مدار فوق معادل یک ترانزیستور NPN است. در این مدار جریان امیتر ترانزیستور VT1 جریان پایه ترانزیستور VT2 است. جریان کلکتور ترانزیستور کامپوزیت عمدتاً توسط جریان ترانزیستور VT2 تعیین می شود. مزیت اصلی مدار دارلینگتون افزایش جریان بالا است ساعت 21، که تقریباً می تواند به عنوان محصول تعریف شود ساعت 21 ترانزیستور موجود در مدار:

(1)

با این حال، باید در نظر داشت که ضریب ساعت 21 به شدت به جریان کلکتور بستگی دارد. بنابراین، در مقادیر کم جریان کلکتور ترانزیستور VT1، مقدار آن می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد. مثال وابستگی ساعت 21 از جریان کلکتور برای ترانزیستورهای مختلف در شکل 2 نشان داده شده است

شکل 2 وابستگی بهره ترانزیستور به جریان کلکتور

همانطور که از این نمودارها مشخص است، ضریب ساعت 21e عملا فقط برای دو ترانزیستور تغییر نمی کند: KT361V داخلی و BC846A خارجی. برای سایر ترانزیستورها، بهره جریان به طور قابل توجهی به جریان کلکتور بستگی دارد.

در مواردی که جریان پایه ترانزیستور VT2 به اندازه کافی کم باشد، جریان کلکتور ترانزیستور VT1 ممکن است برای تامین مقدار افزایش جریان مورد نیاز کافی نباشد. ساعت 21. در این صورت افزایش ضریب ساعت 21 و بر این اساس، کاهش جریان پایه ترانزیستور کامپوزیت را می توان با افزایش جریان کلکتور ترانزیستور VT1 به دست آورد. برای انجام این کار، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، یک مقاومت اضافی بین پایه و امیتر ترانزیستور VT2 متصل می شود.

شکل 3 ترانزیستور کامپوزیت دارلینگتون با یک مقاومت اضافی در مدار امیتر اولین ترانزیستور

به عنوان مثال، اجازه دهید عناصر یک مدار دارلینگتون مونتاژ شده بر روی ترانزیستورهای BC846A را تعریف کنیم.اجازه دهید جریان ترانزیستور VT2 برابر با 1 میلی آمپر باشد. سپس جریان پایه آن برابر خواهد بود با:

(2)

در این جریان، افزایش فعلی ساعت 21 به شدت کاهش می یابد و بهره کلی جریان ممکن است به طور قابل توجهی کمتر از مقدار محاسبه شده باشد. با افزایش جریان کلکتور ترانزیستور VT1 با استفاده از یک مقاومت، می توانید مقدار بهره کلی را به میزان قابل توجهی افزایش دهید. ساعت 21. از آنجایی که ولتاژ پایه ترانزیستور ثابت است (برای ترانزیستور سیلیکونی تو be = 0.7 V)، سپس طبق قانون اهم محاسبه می کنیم:

(3)

در این صورت می توان انتظار افزایش فعلی تا 40000 را داشت.این تعداد ترانزیستورهای سوپربتای داخلی و خارجی مانند KT972، KT973 یا KT825، TIP41C، TIP42C ساخته می شوند. مدار دارلینگتون به طور گسترده ای در مراحل خروجی تقویت کننده های فرکانس پایین ()، تقویت کننده های عملیاتی و حتی تقویت کننده های دیجیتال استفاده می شود.

لازم به ذکر است که مدار دارلینگتون دارای عیب افزایش ولتاژ است U ke. اگر در ترانزیستورهای معمولی U ke 0.2 V است، سپس در ترانزیستور کامپوزیت این ولتاژ به 0.9 V افزایش می یابد. این به دلیل نیاز به باز کردن ترانزیستور VT1 است و برای این کار باید ولتاژ 0.7 V به پایه آن اعمال شود (اگر ترانزیستورهای سیلیکونی را در نظر بگیریم). .

به منظور رفع این اشکال، یک مدار ترانزیستور مرکب با استفاده از ترانزیستورهای مکمل توسعه یافت. در اینترنت روسیه آن را طرح سیکلای نامیدند. این نام از کتاب Tietze و Schenk گرفته شده است، اگرچه این طرح قبلاً نام دیگری داشت. مثلاً در ادبیات شوروی به آن جفت متناقض می گفتند. در کتاب W.E. Helein و W.H. Holmes، ترانزیستور مرکب مبتنی بر ترانزیستورهای مکمل مدار سفید نامیده می شود، بنابراین ما به سادگی آن را ترانزیستور مرکب می نامیم. مدار یک ترانزیستور کامپوزیت pnp با استفاده از ترانزیستورهای مکمل در شکل 4 نشان داده شده است.

شکل 4 ترانزیستور کامپوزیت pnp بر اساس ترانزیستورهای مکمل

یک ترانزیستور NPN دقیقاً به همین ترتیب تشکیل می شود. مدار یک ترانزیستور مرکب npn با استفاده از ترانزیستورهای مکمل در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5 ترانزیستور مرکب npn بر اساس ترانزیستورهای مکمل

در فهرست منابع، رتبه اول را کتاب منتشر شده در سال 1974 به خود اختصاص داده است، اما BOOKS و انتشارات دیگر وجود دارد. اصول اولیه ای وجود دارد که برای مدت طولانی منسوخ نمی شود و تعداد زیادی از نویسندگان که به سادگی این اصول را تکرار می کنند. شما باید بتوانید همه چیز را واضح بگویید! در تمام دوران حرفه‌ای‌ام، با کمتر از ده کتاب مواجه شده‌ام. من همیشه آموزش طراحی مدارهای آنالوگ را از این کتاب توصیه می کنم.

آخرین تاریخ به روز رسانی فایل: 1397/06/18

ادبیات:

همراه با مقاله "ترانزیستور کامپوزیت (مدار دارلینگتون)" بخوانید:

http://site/Sxemoteh/ShVklTrz/kaskod/

http://site/Sxemoteh/ShVklTrz/OE/