Darlington Transistor Beregninger

Darlington transistor er en kjent og populær forbindelse ved hjelp av et par bipolar transistor junction transistor (BJT), designet for å fungere som en enhetlig 'suveren' transistor. Følgende diagram viser detaljene for tilkoblingen.

Definisjon

En Darlington-transistor kan defineres som en forbindelse mellom to BJT-er som gjør det mulig for dem å danne en enkelt sammensatt BJT som tilegner seg en betydelig mengde strømforsterkning, som vanligvis kan variere utover tusen.

Den største fordelen med denne konfigurasjonen er at den sammensatte transistoren oppfører seg som en enkelt enhet som har en forbedret nåværende gevinst tilsvarer produktet av den nåværende gevinsten til hver transistor.

Hvis Darlington-forbindelsen består av to individuelle BJT-er med nåværende gevinst β₁og β_toden samlede strømforsterkningen kan beregnes ved hjelp av formelen:

b_D= β₁b_to-------- (12.7)

Når matchede transistorer brukes i en Darlington-forbindelse slik at β₁= β_to= β, blir formelen ovenfor for gjeldende gevinst forenklet som:

b_D= β^to-------- (12.8)

Pakket Darlington Transistor

På grunn av sin enorme popularitet er Darlington-transistorer også produsert og tilgjengelig ferdig laget i en enkelt pakke som har to BJT-er som er internt koblet sammen som en enhet.

Tabellen nedenfor gir databladet for et eksempel på Darlington-par i en enkelt pakke.

Den angitte nåværende gevinsten er nettovinsten fra de to BJT-ene. Enheten leveres med 3 standard terminaler eksternt, nemlig base, emitter, collector.

Denne typen pakkede Darlington-transistorer har eksterne funksjoner som ligner på en normal transistor, men har veldig høy og forbedret strømforsterkningsutgang, sammenlignet med de normale enkelttransistorer.

Hvordan DC forspenne en Darlington Transistor Circuit

Følgende figur viser en vanlig Darlington-krets som bruker transistorer med veldig høy strømforsterkning β_D.

Her kan basestrømmen beregnes med formelen:

Jeg_B= V_DC- V_VÆRE/ R_B+ β_DR_ER-------------- (12.9)

Selv om dette kan se ut som ligning som normalt brukes for enhver vanlig BJT , verdien β_Di ovenstående ligning vil være vesentlig høyere, og V_VÆREvil være relativt større. Dette er også bevist i eksemplet på databladet som ble presentert i forrige avsnitt.

Derfor kan emitterstrømmen beregnes som:

Jeg_ER= (β_D+ 1) Jeg_B≈ β_DJeg_B-------------- (12.10)

DC-spenning vil være:

V_ER= Jeg_ERR_ER-------------- (12.11)

V_B= V_ER+ V_VÆRE-------------- (12.12)

Løst eksempel 1

Beregn forspenningsstrømmene og spenningene til Darlington-kretsen fra dataene gitt i følgende figur.

Løsning : Bruk av ligning 12.9 basestrømmen bestemmes som:

Jeg_B= 18 V - 1,6 V / 3,3 MΩ + 8000 (390Ω) ≈ 2,56 μA

Ved anvendelse av ligning.12.10 kan emitterstrømmen evalueres som:

Jeg_ER≈ 8000 (2,56 μA) ≈ 20,28 mA ≈ I_C

Emitter DC-spenning kan beregnes ved hjelp av ligning 12.11, som:

V_ER= 20,48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

Til slutt kan kollektorspenningen vurderes ved å bruke lik. 12.12 som gitt nedenfor:

V_B= 8 V + 1,6 V = 9,6 V

I dette eksemplet vil forsyningsspenningen på samleren til Darlington være:
V_C= 18 V.

AC-ekvivalent Darlington Circuit

I figuren vist nedenfor kan vi se a BJT emitter-tilhenger krets koblet til i Darlington-modus. Baseterminalen til paret er koblet til et vekselstrøminngangssignal gjennom kondensatoren C1.

Utgangs-vekselstrømssignalet oppnådd gjennom kondensator C2 er assosiert med emitterterminalen til enheten.

Simuleringsresultatet av konfigurasjonen ovenfor er vist i følgende figur. Her kan Darlington-transistoren sees erstattet med en vekselstrøm ekvivalent krets som har en inngangsmotstand r _Jeg og en utgangskilde for strøm representert som b _D Jeg _b

AC-inngangsimpedansen kan beregnes som forklart nedenfor:

AC basestrøm som går gjennom r _Jeg er:

Jeg_b= V_Jeg- V_eller/ r_Jeg---------- (12.13)

Siden
V_eller= (Jeg_b+ β_DJeg_b) R_ER---------- (12.14)

Hvis vi bruker lik 12.13 i lik. 12.14 får vi:

Jeg_br_Jeg= V_Jeg- V_eller= V_Jeg- JEG_b(1 + β_D) R_ER

Løse ovennevnte for V _Jeg:

V_Jeg= Jeg_b[r_Jeg+ (1 + β_D) R_ER]

V_Jeg/ JEG_b= r_Jeg+ β_DR_ER

Nå, når vi undersøker transistorbasen, kan dens inngangsimpedans evalueres som:

MED_Jeg= R_B॥ r_Jeg+ β_DR_ER---------- (12.15)

Løst eksempel 2

La oss nå løse et praktisk eksempel for den ovennevnte AC-ekvivalente emitterfølgerdesignen:

Bestem inngangsimpedansen til kretsen, gitt r _Jeg = 5 kΩ

Ved å bruke ligning 12.15 løser vi ligningen som gitt nedenfor:

MED_Jeg= 3,3 MΩ॥ [5 kΩ + (8000) 390 Ω)] = 1,6 MΩ

Praktisk design

Her er et praktisk Darlington-design ved å koble til en 2N3055 kraft transistor med et lite signal BC547 transistor.

En 100K motstand brukes på signalinngangssiden for å redusere strømmen til noen få millamper.

Normalt med så lav strøm i basen, kan 2N3055 alene aldri belyse en høy strømbelastning, for eksempel en 12V 2 amp pære. Dette er fordi strømforsterkningen på 2N3055 er veldig lav for å behandle den lave basestrømmen til høy kollektorstrøm.

Men så snart en annen BJT som er en BC547 her er koblet til 2N3055 i et Darlington-par, hopper den enhetlige strømforsterkningen opp til en veldig høy verdi, og lar lampen lyse med full lysstyrke.

Gjennomsnittlig strømforsterkning (hFE) på 2N3055 er rundt 40, mens det for BC547 er 400. Når de to kombineres som et Darlington-par, skyter gevinsten vesentlig opp til 40 x 400 = 16000, fantastisk er det ikke. Det er den slags kraft vi kan få fra en Darlington-transistorkonfigurasjon, og en vanlig utseende transistor kan bli omgjort til en enormt rangert enhet bare med en enkel modifisering.