Составной транзистор

Схема коллекторной стабилизации

Схема эмиттерной стабилизации

В схеме усилительного каскада на рис. 3.42 в цепь эмиттера включено сопротивление , шунтированное конденсатором . Для создания смещения здесь используется делитель напряжения - . В соответствии с выбранным положением начальной рабочей точки, определяемой напряжением смещения, в коллекторной цепи транзистора протекает начальный коллекторный ток . Этот ток создает на эмиттерном сопротивлении падение напряжения:

(3.58)

Полярность этого падения напряжения направлена навстречу падению напряжения на сопротивлении делителя напряжения, создающего напряжение смещения. Поэтому результирующее напряжение, определяющее смещение рабочей точки составляет:

(3.59)

При повышении температуры транзистора его начальный коллекторный ток возрастает, и следовательно возрастает второе слагаемое в (3.59). Это приводит к снижению величины напряжения на базе и к уменьшению тока базы смещения и к снижению начального коллекторного тока . То есть в данной схеме имеет место передача части энергии усиливаемого сигнала из выходной цепи усилителя во входную, что называется обратной связью.

Если подаваемый с выхода на вход усилителя сигнал обратной связи находится в противофазе с входным, ослабляет его, то такая обратная связь называется отрицательной, а если наоборот, сигнал обратной связи находится в фазе с входным сигналом и усиливает его, то такая обратная часть называется положительной.

В нашем случае сигнал обратной связи вычитается из напряжения , приложенного к входу усилителя, то есть обратная связь здесь отрицательная, а поскольку сигнал обратной связи = пропорционален выходному (коллекторному) току, то такая обратная связь называется обратной связью по току. Легко показать, что отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления усилителя, но зато стабилизирует его начальную рабочую точку. Для того чтобы усиливаемый полезный сигнал (сигнал переменного тока) не ослаблялся под действием вводимой обратной связи, параллельно сопротивлению обратной связи Rэ включается конденсатор . Имея малое сопротивление по переменной составляющей, он пропускает ее через себя, а постоянная составляющая протекает через . Поэтому в сигнале обратной связи нет падения напряжения от переменной составляющей, и следовательно не будет уменьшаться коэффициент усиления.

В этой схеме (рис. 3.43, а) стабилизация осуществляется введением отрицательной обратной связи по напряжению. Действительно, при повышении температуры возрастает начальный ток коллектора . Это приводит к увеличению падения напряжения на сопротивлении и к уменьшению напряжения :

(3.60)

т.е. отрицательный потенциал коллектора относительно эмиттера будет уменьшаться; а поскольку он через резистор приложен к базе транзистора, то и отрицательный потенциал базы относительно эмиттера будет уменьшаться, т.е. будет снижаться начальный базовый ток (ток смещения), а начальный коллекторный ток вернется к прежнему значению.

Здесь, так же как и в предыдущей схеме под действием сигнала обратной связи стабилизируется начальный коллекторный ток . Чтобы при этом не снижать коэффициент усиления по переменной составляющей и не ослаблять полезный сигнал, в схему вводят конденсатор (рис. 3.43, б). В этом случае резистор заменяют двумя резисторами и . Переменная, составляющая коллекторного напряжения, замыкается через конденсатор и практически не оказывает влияние на напряжение транзистора, а следовательно и на коэффициент усиления полезного сигнала.

Составным транзистором называется соединение двух и более транзисторов, эквивалентное одному транзистору, но с большим коэффициентом усиления или другими отличительными свойствами.

Известн о несколько схем составного транзистора.

1. Схема Дарлингтона. Она характеризуется тем, что входные цепи всех входящих в нее транзисторов соединены последовательно, а выходные цепи – параллельно (рис. 3.44). Транзисторы VT1 и VT 2, входящие в состав составного транзистора, можно представить в виде одного транзистора с выводами эмиттера (Э), базы (Б) и коллектора (К). Коллекторный ток составного транзистора равен сумме коллекторных токов, входящих в него транзисторов:

(3.61)

Коллекторный ток транзистора VT1:

(3.62)

где – коэффициент усиления по току транзистора VT1.

Коллекторный ток транзистора VT2:

(3.63)

где – коэффициент усиления по току транзистора VT2, – ток базы транзистора VT2.

Учитывая, что = + , получаем

.

Коэффициент усиления по току составного транзистора:

(3.64)

Подставляя сюда значения , получаем

(3.65)

Входное сопротивление составного транзистора

(3.66)

где входные сопротивления транзисторов VT1 и VT2.

(3.67)

где входные сопротивления транзисторов VT1 и VT2, соответственно.

Очевидно, что мощность транзистора VT2 должна быть больше мощности транзистора VT1, т.к. .

Следует отметить, что в схему составного транзистора Дарлингтона может быть включено и большее количество отдельных транзисторов.

2. Составной транзистор на комплементарных транзисторах (рис. 3.45) – транзисторах противоположных типов электропроводности p–n–p и n–p–n.

Эта схема составного транзистора эквивалентна эмиттерному повторителю – транзистору, включенному по схеме с общим коллектором. Он имеет большое входное сопротивление и малое выходное, что очень важно во входных каскадах усиления.

3. Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме (рис. 3.46). Она 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.

Выводы:

1. Соединение из двух или трёх транзисторов – составной транзистор – позволяет получить существенное увеличение коэффициента усиления по току или другие отличительные свойства по сравнению с одиночным транзистором.

Дата добавления: 2015-06-04