6. Схема Дарлингтона

Парой Дарлингтона называются два транзистора, соединенные согласно рис. 1. Как видно, коллекторы обоих транзисторов соединены вместе, а эмиттерный ток транзистора является базовым током . Иногда пара Дарлингтона рассматривается как единый транзистор с коллектором (С), базой (В) и эмиттером (Е) согласно рис. 6.1.

Pис. 6.1 Основная пара Дарлингтона

Пары Дарлингтона имеют очень высокий коэффициент усиления по току, приблизительно равный произведению коэффициентов усиления двух транзис­торов Часто они выполняются как один прибор с тремя выводами вместо конструкции из двух отдельных транзисторов, и их общий коэффици­ент усиления по току, , приводится изготовителем в технических характеристиках. Обычно они используются в сочетании с эмиттерным повто­рителем, в результате чего имеют очень высокое входное сопротивление и коэффициент усиления по напряжению меньше 1, т.е. они выполняют функции эмиттерного суперповторителя. На практике маломощные пары Дарлингтона используются в дифференциальных усилителях и в оптронах. Некоторые из них имеют минимальный = 20000. Пары Дарлингтона большой мощности применяются в источниках питания, но здесь они имеют меньшие значения (типичная минимальная величина 1000).

Основная схема Дарлингтона представлена на рис. 6.2 а, а ее эквивалент­ная схема на рис. 6.2 б. Ток на входе транзистора усиливается и вызывает ток эмиттера , который одновременно является током базы . Дальнейшее усиление создает выходной ток .

Здесь можно сделать два замечания. Поскольку ток транзистора обычно гораздо больше тока ,то

обычно много меньше из-за различия токов транзисторов.

тоже обычно меньше (характеристика имеет тенденцию к замедлению роста при высоком токе), но замедление роста , происходит не в такой большой степени, как снижение .

Pис. 6.2

Расчет мощности

При расчете пар Дарлингтона из-за высоких токов необходимо учитывать максимально допустимую мощность транзисторов. Мощность транзистора определяется произведением и не может превышать максимальной мощности рассеяния транзистора.

Точные уравнения для расчета схемы Дарлингтона

Для расчета коэффициента усиления по току и входного сопротивления Дарлингтона существуют следующие точные уравнения:

В этих уравнениях учитывается тот факт, что выходное сопротивление первого каскада может быть одного порядка с входным сопротивлением второго каскада схемы Дарлингтона. Однако если произведение , то формулы сводятся к простым приближениям:

В большинстве практических случаев произведение невелико, поскольку выходной ток пары Дарлингтона большой. Если будет большим, то напряжение на эмиттере будет слишком высоким для практических целей. Это ограничивает сопротивления сверху и делает достаточно малым, что бы им можно было пренебречь. На основании сказанного приближенные уравнения находят широкое применение.

Задание к лабораторной работе:

Pис. 6.3

R43//R44<<h21R45

1. Изучить теоретическую часть лабораторной работы.

2. Собрать усилитель по схеме, изображенной на рисунке 6.3

В отчет по этой работе внести таблицу с исходными данными (табл. 1)

Таблица 1

R43,МОМ	R44,МОМ	R45,кОМ	R46,кОМ	R47,кОМ
3	3	12	12	5,6

3. Изменяя U вх измерить напряжение на выходе (не менее 5 опытов)

4. Определить коэффициент усиления схемы по напряжению и по току

5. Вычислить коэффициент усиления по току по приведенным выше формулам и сравнить его с коэффициентом, полученным в результате опытов.

6. Оценить погрешность измерения коэффициента усиления по току.

7. Вычислить входное сопротивление Дарлингтона.

Контрольные вопросы

1.Где используется схема Дарлингтона?

2.Достоинства и недостатки схемы Дарлингтона.

3.Как определяется ?

4.Каково значение выходного сопротивления?

5.Как модифицируется схема Дарлингтона при очень больших коэффициентах усиления тока?