Составном транзисторе

Пример 6.22. Определить параметры составного транзистора VgVu^e ( 6.14), элементы которого характеризуются значениями /iii9vu~100 Ом, /i2ievu=100, /?6 = 300 Ом, Лцэу9 = 1 кОм, = 100.

Пример 6.23. Рассчитать входное сопротивление открытого в рассматриваемый момент времени составного транзистора по данным примера 6.!21, работающего на нагрузку с сопротивлением RH= = Рв1 =4 Ом.

Задача 6.21. При каком значении коэффициента передач» тока /121Э составного транзистора VaVs ( 6.15) входное сопротивление выполненного на нем каскада при работе на внешнюю нагрузку ^н=15 Ом составляет 30 кОм, если Лцэ=5 кОм.

1. Разработка принципиальной схемы, так же как и структурной схемы, начинается с разработки блока регулирующего транзистора РТ. Для выходного напряжения 12 В и тока нагрузки 5 А в качестве регулирующего наиболее целесообразно применить мощный составной транзистор n-p-rt-типа. Задаем входной ток составного транзистора, поскольку он определяет статический коэффициент передачи тока составного транзистора, а также статические режимы транзисторов усилителя и токостабилизирующего двухполюсника ТД. Усилитель и ТД с целью повышения общего КПД строят на маломощных транзисторах. Для улучшения температурной стабильности режима желательно уста-

3.13. Принципиальная схема составного транзистора (д) и этапы ее разработки (а — г)

навливать относительно большие коллекторные токи этих транзисторов. Это необходимо для снижения статического коэффициента передачи тока составного транзистора. Коллекторный ток маломощных транзисторов обычно не превышает 20 мА. В первом приближении номинальные значения входного тока составного транзистора и коллекторного тока усилителя приняты равными 5 мА. Отсюда ток ТД — 10 мА.

Коэффициент передачи тока составного транзистора 5:0,005 = = 1000. Такое значение, ориентируясь на минимальные значения коэффициентов передачи тока современных транзисторов, можно получить от транзистора ( 3.13, а), составленного из двух транзисторов: мощного Тц и средней мощности Т\\.

Разработка принципиальной схемы составного транзистора привела к необходимости корректировать структурную схему. В нее введены вспомогательный выпрямитель с фильтром ( 3.15). Введение вспомогательного выпрямителя позволяет попутно заменить два кремниевых диода в схеме токостабилизирующего двухполюсника на один стабилитрон КС133А, что повышает стабильность тока двухполюсника.

= 0,7 вместо 0,058 при 1/э = 0. С этой целью эмиттер соединяют с выходом параметрического стабилизатора напряжения ( 3.16, б), собранного на стабилитроне ?>1 и резисторе /?о. Сопротивление резистора Ra обычно берут таким, чтобы суммарный ток стабилитрона имел значение, при котором температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилитрона минимален. Таким образом, в данной схеме опорное напряжение и часть выходного напряжения ВИП приложены к эмиттерному переходу, который выполняет функции ноль-органа, их разность усиливается транзистором Тз и токовый сигнал его коллекторной цепи управляет проводимостью составного транзистора Т\. Чем больше коллекторный ток усилителя, тем меньше часть стабильного тока поступит на вход составного транзистора и наоборот.

Tt заперт, поскольку разность напряжений на датчике Я? и резисторе Rs меньше напряжения отпирания транзистора. При перегрузке транзистор Tt откроется, его коллектор перехватит часть входного тока составного транзистора, в результате чего транзистор Т'ч начнет закрываться. При этом напряжение на выходе стабилизатора будет снижаться, что вызовет сначала уменьшение коллекторного тока транзистора Т3 усилителя, который стремится поддерживать выходное напряжение Рис- 3-17- Делитель выходного стабильным, а затем — его запира- напряжения некорректирован-ние. Снижение напряжения в точ- ный (а) и корректированный (б) ке А повлечет за собой уменьшение

эмиттеру, базе и коллектору. Поэтому его можно рассматривать как единый транзистор, обладающий определенными параметрами. Основными параметрами составного транзистора являются коэффициент усиления по току /i21 и резистивный параметр

Составные транзисторы находят применение в усилителях ОЭ. Особенно часто составной (по схеме Дарлингтона) транзистор применяется в эмиттерных повторителях. Анализ изменений основных параметров эмиттерного повторителя на составном транзисторе по формулам (2.15), (2.16) показывает, что он имеет более высокое входное и более низкое выходное сопротивление.

6*. Собрать усилитель ОЭ на составном транзисторе, повторить измерения п. 2, 3 и сравнить параметры Ки, R*x и #ВЫх с результатами п. 2, 3.

На составном транзисторе 7\6, Т1д выполнен усилитель напряжения, нагрузкой которого служит полевой транзистор Т17. На выходе микросхем применен бестрансформаторный усилитель мощности на составных транзисторах Т20, Т22 и Т23, Т^.

Лучшие характеристики имеют электронные фильтры, выполненные на составном транзисторе ( 9.15, б). Коэффициент сглаживания таких фильтров достигает сотни. При подобном включении транзисторов эквивалентный силовой транзистор имеет, как известно, значительно меньшую выходную проводимость, чем каждый транзистор в отдельности. Резистивный делитель R^R^Rg обеспечивает положение рабочей точки составного транзистора, а резисторы /?4 и R& являются термостабилизирующим звеном. Конденсатор Сбз не пропускает переменную составляющую в цепь базы составного транзистора, и эквивалентный коллекторный ток составного транзистора почти не изменяется во времени.

С появлением интегральных микросхем электронные фильтры стали более эффективными. На 9.15, в изображена схема электронного фильтра с применением микросхемы. Пульсации во входном напряжении, усиленные операционным усилителем (ОУ) на интегральной микросхеме, еще более закрывают составной транзистор, т. е. еще больше уменьшают выходную проводимость. При этом увеличивается падение напряжения от переменной составляющей на составном транзисторе. Таким образом, снижаются пульса-

9.15. Схема параллельного электронного фильтра на одном транзисторе (а), на составном транзисторе (б), на операционном усилителе (в)

На ИМС К237ХК2 ( 3.5, б) выполнены усилитель ПЧ, амплитудный детектор и усилитель АРУ. Широкополосный усилитель ПЧ состоит из регулирующего и апериодического усилительных каскадов. Детектор на составном транзисторе с эмиттерной нагрузкой имеет малый коэффициент детектирования (К = 0,4ч-0,7), но большое входное сопротивление. Кроме того, такой детектор не боится перегрузок и имеет линейную детекторную характеристику (коэффициент нелинейных искажений менее 3%).

Входные параметры усилителей соответствуют выходным параметрам логических элементов серии ЭТ. При работе усилителя на индуктивную нагрузку в коллекторную цепь выходного каскада усилителя на составном транзисторе, состоящем из двух транзисторов П203, включают шунтирующий диод Дш, исключающий возможность нежелательного повышения напряжения на коллекторе при запирании транзистора. Параллельно нагрузке (вне усилителя) включают шунтирующий резистор #„„ сопротивление которого должно быть не больше сопротивления нагрузки Ra. В этом случае напряжение на коллекторе будет кратковременно увеличиваться до величины, не превышающей двойного напряжения источника питания.

Большая величина г^.р в составном транзисторе может быть пояснена также из того, что транзисторы ТС1 и ТС2 ( VIII. 17, а) представляют собой каскадную схему включения двух эмиттерных повторителей. Как известно, входное сопротивление эмиттерного повторителя значительно больше его нагрузочного сопротивления. Поэтому транзисторы ТС1 и ТС2 называют согласующими, имея в виду согласование большого выходного сопротивления транзистора ТУ с низким сопротивлением транзистора ТР.

В составном транзисторе, рассмотренном выше, почти в 1000 раз. Это позволяет значительно увеличить величину нагрузочного сопротивления R в управляющем каскаде ( VIII.17,с) и получить большие значения цд.у. /С„ в таком стабилизаторе достигает нескольких сотен при гВЬ1Х.с порядка десятых долей ома.

Как видно из IX.19, в диапазоне 6—27 В ток /н изменяется соответственно от 150 до 45 мА. Большие токи (2—3 А) можно стабилизовать, умощнив стабилизатор при помощи проходных транзисторов, образующих с транзисторами ТЗ и Т4 составной. При этом пользуются выводами 16 и /3. Однако такое умощнение невыгодно, так как на составном транзисторе большое падение напряжения, требуемое транзисторами ТЗ и Т4. Лучшие результаты достигаются в схеме, показанной на IX.20, где для питания микросхемы используется вспомогательный маломощный источник, а умощняющие транзисторы Т10 и Т11 питаются от основного (мощного) источника и работают в нормальном для них режиме (например, t/K.cP = 1,5—2В вместо 4—4,5В).