Усилители на составных транзисторах

Составной транзистор - это 2 транзистора, один из которых является управляющим, а другой - управляемым.

Бывают:

БТ, БТ

ПТ, ПТ

ПТ, БТ

Схема Дарлингтона

обеспечивает надежное закрывание VT₁ в широком температурном диапазоне; R_ш - устраняет «голодный» режим VT₁, обеспечивает закорачивание токов утечки транзисторов VT₁ и VT₂ при работе в микрорежиме.

Схема Шикласс

Использование составного транзистора позволяет повысит или улучшить усилительные параметры (характеристики) самого усилительного элемента.

_= ₁*₂

Составной транзистор обладает большим усилением по току.

r_бэ = r_бэ1 + ₁*r_бэ2

r_кэ  r_кэ1,2/2

Составной транзистор часто используют для получения большого усиления и в выходных цепях усилителей мощности.

Мощные транзисторы, как правило, обладают относительно небольшим усилением по току:

b  440

VT₂ является мощным транзистором и может отдавать большой ток, а VT₁ относительно маломощный, но с большим b в результате вся структура эквивалентна мощному транзистору с большим b.

Такие составные транзисторы выпускаются в виде готового изделия, имеющего 3 вывода - Б, Э, К.

b может достигать 10⁴, но такой транзистор требует большого управляющего напряжения, т. к.

U_бэ = U_бэ1 + U_бэ2 @ 2*0,7 = 1,4 (В)

Примеры построения составных транзисторов пт и бт

ПТ как правило обладает небольшим усилением и меньшей мощностью, чем БТ, но большим R_{вх .} Составной транзистор ПТ+БТ эквивалентен либо мощному полевому транзистору, либо ПТ с очень большой крутизной.

S ~ 110 мА/В

S_экв ~ 100¸1000 мА/В

В результате обеспечивается как большое R_вх так и большое усиление.

Использование составных транзисторов позволяет либо повысить усиление, либо обеспечить большой ток в нагрузку, либо обеспечивает большое R_вх

Т. к. R_вх составного транзистора выше, чем одиночного, то и R_вх такого усилителя выше и делитель R_б1 и R_б2 может быть сделан более высокоомным для сохранения высокого R_вх схемы.

В составном транзисторе VT₁ работает при малых выходных токах. При малых рабочих токах усилительные параметры транзистора ухудшаются и усиливается температурное влияние. Поэтому, как правило, в составных транзисторах используется дополнительный резистор R_э1, через который обеспечивает протекание токов транзистора VT₁.

Усилитель на составном пт, бт транзисторе

Для обеспечения высокого полного входного сопротивления каскада используется делитель R₁, R₂, R₃, задающий режим работы усилителя, причем для обеспечения стабильности U_3T1 делитель R₁, R₂ берется относительно низкоомным (1 – 10кОм). Для сохранения большого R_вх присущего ПТ, используется резистор R₃ - высокоомный (10 Мом), он обеспечивает связь затвора с делителем.

Использование высокоомного делителя R₁, R₂ приводит к тому, что за счет тепловых утечек ПТ стабильность U₃ получается ниже, чем в рассмотренном варианте схемы. В результате такой каскад имеет большое R_вх  10 МОм и большое усиление за счет БТ – VT₂. Такие усилительные каскады могут быть использованы на входе усилителя при работе высокоомного источника сигнала. Обеспечивается большое R_вх и усиление.

Усилители с динамической нагрузкой

K_u = h₂₁R_k/h₁₁

В простом усилителе ОЭ усиление зависит как от самого транзистора (h₂₁, h₁₁), так и от внешних элементов R_к. Предельное усиление достигается, когда R_к  , при этом либо каскад работает при очень малых токах (усилие теряется), или требуется большое напряжение питания.

Предельное усиление может быть достигнуто и на одном каскаде, если обеспечить работу на динамическую нагрузку.

Динамическая нагрузка – это источник тока.

Источник тока на постоянном токе обеспечивает заданный рабочий ток, а на переменном токе имеет большое динамическое сопротивление.

Таким образом динамическая нагрузка имеет малое сопротивление по постоянному току и большое по переменному.

В качестве динамической нагрузки в частности может быть использован каскад, входом которого является коллектор и источники тока на БТ и ПТ.

В рассматриваемой схеме, если сигнал подается на вход 1, то усиливает транзистор VT₁, а VT₂ является для него нагрузкой и наоборот.

Делители R₁, R₂ и R₃, R₄ задают рабочие токи через транзисторы и т. к. они включены последовательно, то через них протекает один и тот же ток, т. е. по постоянному току они связаны между собой последовательно и пропускают один и тот же ток.

По переменному току R_вых со стороны коллектора большое (r_кэ  0,11МОм)

r_кэ = U_кэ/ i_кэ

На переменном токе нагрузочный транзистор VT₁ или VT₂ эквивалентен очень большому сопротивлению, в результате это эквивалентно увеличивает R_к, т. е. в схеме обеспечивается большое усиление, причем при обычном питании и не предельных рабочих токах.

Однако эти возможности по усилению реализуются только когда последующие каскады или нагрузка являются также высокоомными.

Каскады с динамической нагрузкой широко используются в интегральных усилителях и, в первую очередь, во входных цепях.