حسابات دارلينجتون الترانزستور

دارلينجتون ترانزستور هو اتصال معروف وشائع باستخدام زوج من الترانزستور ثنائي القطب (BJT) ، المصمم للعمل مثل موحد 'رائع' الترانزستور. يوضح الرسم البياني التالي تفاصيل الاتصال.

تعريف

يمكن تعريف ترانزستور دارلينجتون على أنه اتصال بين اثنين من BJTs يسمح لهم بتكوين BJT مركب واحد يكتسب قدرًا كبيرًا من الكسب الحالي ، والذي قد يتجاوز الألف نموذجيًا.

الميزة الرئيسية لهذا التكوين هي أن الترانزستور المركب يتصرف مثل جهاز واحد معزز المكسب الحالي ما يعادل ناتج المكاسب الحالية لكل ترانزستور.

إذا كان اتصال دارلينجتون يتألف من اثنين من BJTs الفردية مع المكاسب الحالية β₁و β_اثنينيمكن حساب الكسب الحالي المجمع باستخدام الصيغة:

ب_د= β₁ب_اثنين-------- (12.7)

عندما يتم استخدام الترانزستورات المتطابقة في اتصال دارلينجتون مثل β₁= β_اثنين= β ، يتم تبسيط الصيغة أعلاه للمكاسب الحالية على النحو التالي:

ب_د= β^اثنين-------- (12.8)

مغلف دارلينجتون الترانزستور

نظرًا لشعبيتها الهائلة ، يتم تصنيع ترانزستورات دارلينجتون أيضًا ومتاحة جاهزة في عبوة واحدة تحتوي على اثنين من BJTs داخليًا كوحدة واحدة.

يوفر الجدول التالي ورقة بيانات مثال زوج Darlington داخل حزمة واحدة.

المكسب الحالي المشار إليه ، هو صافي الربح من BJTs. تأتي الوحدة مع 3 أطراف قياسية خارجية ، وهي القاعدة ، والباعث ، والمجمع.

يحتوي هذا النوع من ترانزستورات دارلينجتون المعبأة على ميزات خارجية مشابهة للترانزستور العادي ولكن لها ناتج كسب تيار مرتفع للغاية ومعزز ، مقارنةً بالترانزستورات الفردية العادية.

كيفية تحيز العاصمة لدائرة دارلينجتون الترانزستور

يوضح الشكل التالي دائرة دارلينجتون الشائعة باستخدام الترانزستورات ذات الكسب الحالي العالي جدًا β_د.

هنا يمكن حساب تيار القاعدة باستخدام الصيغة:

أنا_ب= V._{العاصمة}- الخامس_يكون/ ص_ب+ β_در_يكون-------------- (12.9)

على الرغم من أن هذا قد يبدو مشابهًا لـ المعادلة التي يتم تطبيقها عادةً على أي BJT عادي ، القيمة β_دفي المعادلة أعلاه سيكون أعلى بكثير ، و V._يكونستكون أكبر نسبيًا. وقد تم إثبات ذلك أيضًا في نموذج ورقة البيانات المقدمة في الفقرة السابقة.

لذلك ، يمكن حساب تيار المرسل على النحو التالي:

أنا_يكون= (β_د+ 1) أنا_ب≈ β_دأنا_ب-------------- (12.10)

سيكون جهد التيار المستمر:

الخامس_يكون= أنا_يكونر_يكون-------------- (12.11)

الخامس_ب= V._يكون+ V._يكون-------------- (12.12)

مثال محلول 1

من البيانات الواردة في الشكل التالي ، احسب تيارات التحيز والجهود الفولتية لدائرة دارلينجتون.

المحلول : تطبيق المعادلة 12.9 يتم تحديد تيار القاعدة على النحو التالي:

أنا_ب= 18 فولت - 1.6 فولت / 3.3 ميجا + 8000 (390 درجة) ≈ 2.56 ميكرو أمبير

بتطبيق المعادلة 12.10 ، يمكن تقييم تيار المرسل على النحو التالي:

أنا_يكون≈ 8000 (2.56 μA) ≈ 20.28 مللي أمبير I._ج

يمكن حساب جهد التيار المباشر للباعث باستخدام المعادلة 12.11 ، على النحو التالي:

الخامس_يكون= 20.48 mA(390Ω) ≈ 8 V,

أخيرًا يمكن تقييم جهد المجمع من خلال تطبيق المعادل. 12.12 كما هو موضح أدناه:

الخامس_ب= 8 فولت + 1.6 فولت = 9.6 فولت

في هذا المثال ، سيكون جهد الإمداد عند مجمع دارلينجتون هو:
الخامس_ج= 18 فولت

حلبة دارلينجتون المكافئة للتيار المتردد

في الشكل الموضح أدناه ، يمكننا أن نرى أ BJT باعث المتابع الدائرة متصلة في وضع دارلينجتون. يتم توصيل الطرف الأساسي للزوج بإشارة إدخال تيار متردد من خلال مكثف C1.

ترتبط إشارة خرج التيار المتردد التي يتم الحصول عليها من خلال المكثف C2 بمحطة الإرسال في الجهاز.

يتم عرض نتيجة محاكاة التكوين أعلاه في الشكل التالي. هنا يمكن رؤية ترانزستور دارلينجتون مستبدلاً بدائرة مكافئة للتيار المتردد لها مقاومة دخل ص _أنا ومصدر إخراج للتيار يمثله ب _د أنا _ب

يمكن حساب مقاومة إدخال التيار المتردد كما هو موضح أدناه:

تيار قاعدة التيار المتردد يمر ص _أنا يكون:

أنا_ب= V._أنا- الخامس_أو/ ص_أنا---------- (12.13)

منذ
الخامس_أو= (أنا_ب+ β_دأنا_ب) ر_يكون---------- (12.14)

إذا طبقنا Eq 12.13 في Eq. 12.14 نحصل على:

أنا_بص_أنا= V._أنا- الخامس_أو= V._أنا- أنا_ب(1 + β_د) ر_يكون

حل ما ورد أعلاه الخامس _أنا:

الخامس_أنا= أنا_ب[ص_أنا+ (1 + β_د) ر_يكون]

الخامس_أنا/ أنا_ب= ص_أنا+ β_در_يكون

الآن ، عند فحص قاعدة الترانزستور ، يمكن تقييم مقاومة مدخلات التيار المتردد على النحو التالي:

مع_أنا= ص_ب॥ ص_أنا+ β_در_يكون---------- (12.15)

مثال محلول 2

الآن دعنا نحل مثالًا عمليًا لتصميم تابع باعث مكافئ التيار المتردد أعلاه:

تحديد مقاومة الإدخال للدائرة ، معطى r _أنا = 5 كيلو أوم

بتطبيق المعادلة 12.15 نحل المعادلة كما هو موضح أدناه:

مع_أنا= 3.3 متر مكعب॥ [5 كيلو أوم + (8000) 390 أوم)] = 1.6 ميجا أوم

تصميم عملي

إليك تصميم Darlington العملي من خلال توصيل ملف 2N3055 ترانزستور الطاقة مع إشارة صغيرة BC547 الترانزستور.

يتم استخدام المقاوم 100K في جانب إدخال الإشارة لتقليل التيار إلى بضعة مللي أمبير.

عادةً مع مثل هذا التيار المنخفض في القاعدة ، لا يمكن للمضخة 2N3055 وحدها أن تضيء حمولة تيار عالية مثل لمبة 12 فولت 2 أمبير. هذا لأن المكسب الحالي لـ 2N3055 منخفض جدًا لمعالجة تيار القاعدة المنخفض إلى تيار المجمع العالي.

ولكن بمجرد توصيل BJT آخر وهو BC547 هنا بـ 2N3055 في زوج دارلينجتون ، فإن الكسب الحالي الموحد يقفز إلى قيمة عالية جدًا ، ويسمح للمصباح بالتوهج عند السطوع الكامل.

متوسط ​​الكسب الحالي (hFE) لـ 2N3055 هو حوالي 40 ، بينما بالنسبة لـ BC547 هو 400. عندما يتم الجمع بين الاثنين كزوج من دارلينجتون ، يرتفع الكسب بشكل كبير إلى 40 × 400 = 16000 ، أليس كذلك رائعًا. هذا هو نوع القوة التي يمكننا الحصول عليها من تكوين ترانزستور دارلينجتون ، ويمكن تحويل الترانزستور العادي المظهر إلى جهاز مُصنف بشكل كبير فقط مع تعديل بسيط.