Korisnik:Ilija002/pesak

U elektronici, konfiguracija sa više tranzistora koja se naziva Darlingtonova konfiguracija (obično nazvana Darlingtonov par) je kolo koje se sastoji od dva bipolarna tranzistora sa emiterom jednog tranzistora koji je povezan sa bazom drugog, tako da je struja pojačana prvim tranzistorom. je dodatno pojačan drugim.^[1] Kolektori oba tranzistora su povezani zajedno. Ova konfiguracija ima mnogo veće pojačanje struje od svakog tranzistora odvojeno. Deluje kao i često je upakovan kao jedan tranzistor. Izmislio ga je 1953. Sidni Darlington.

Ponašanje[uredi | uredi izvor]

Darlingtonov par se ponaša kao jedan tranzistor, što znači da ima jednu bazu, kolektor i emiter. Obično stvara visoko strujno pojačanje (približno proizvod pojačanja dva tranzistora, zbog činjenice da se njihove β vrednosti množe zajedno). Opšti odnos između kombinovanog strujnog dobitka i pojedinačnih dobitaka je dat na sledeći način:

$\beta _{\mathrm {Darlington} }=\beta _{1}\cdot \beta _{2}+\beta _{1}+\beta _{2}$

Ako su β1 i β2 dovoljno visoki (stotine), ovaj odnos se može aproksimirati sa:

$\beta _{\mathrm {Darlington} }\approx \beta _{1}\cdot \beta _{2}$

Prednosti[uredi | uredi izvor]

Tipičan Darlington tranzistor ima strujno pojačanje od 1000 ili više, tako da je potrebna samo mala struja baze da bi se par prebacio na mnogo veće komutirane struje.^[2]

Još jedna prednost uključuje obezbeđivanje veoma visoke ulazne impedanse za kolo što se takođe prevodi u jednako smanjenje izlazne impedanse.

Lakoća stvaranja ovog kola takođe pruža prednost. Može se jednostavno napraviti sa dva odvojena NPN (ili PNP) tranzistora, a takođe je dostupan u različitim pojedinačnim paketima.

Nedostaci[uredi | uredi izvor]

Jedan nedostatak je približno udvostručenje napona baza-emiter. Pošto postoje dva spoja između baze i emitera Darlingtonovog tranzistora, ekvivalentni napon baza-emiter je zbir oba napona baza-emiter:

$V_{BE}=V_{BE1}+V_{BE2}\approx 2V_{BE1}\!$

Za tehnologiju zasnovanu na silicijumu, gde je svaki V_BEi oko 0,65V kada uređaj radi u aktivnom ili zasićenom regionu, neophodan napon baza-emiter para je 1,3V.

Još jedan nedostatak Darlington para je njegov povećan napon „zasićenja”. Izlaznom tranzistoru nije dozvoljeno da se zasiti (tj. njegov spoj baza-kolektor mora ostati obrnuto prednapredan) jer prvi tranzistor, kada je zasićen, uspostavlja punu (100%) paralelnu negativnu povratnu vezu između kolektora i baze drugog tranzistora.^[3] Pošto je napon kolektor-emiter jednak zbiru sopstvenog napona baza-emiter i napona kolektor-emiter prvog tranzistora, obe pozitivne veličine u normalnom radu, on uvek premašuje napon baza-emiter. (U simbolima, $\mathrm {V_{CE2}=V_{CE1}+V_{BE2}>V_{BE2}} \Rightarrow \mathrm {V_{C2}>V_{B2}}$ uvek.) Tako je napon „zasićenja” Darlington tranzistora jedan V_BE (oko 0,65 V u silicijumu) veći od napona zasićenja jednog tranzistora, koji je tipično 0,1 - 0,2 V u silicijumu. Za jednake kolektorske struje, ovaj nedostatak se pretvara u povećanje disipirane snage za Darlington tranzistor u odnosu na jedan tranzistor. Povećani niski izlazni nivo može izazvati probleme kada se pokreću TTL logička kola.

Drugi problem je smanjenje brzine prebacivanja ili odziva, jer prvi tranzistor ne može aktivno da inhibira osnovnu struju drugog, zbog čega se uređaj sporo isključuje. Da bi se ovo ublažilo, drugi tranzistor često ima otpornik od nekoliko stotina oma povezan između njegove baze i terminala emitera.^[1] Ovaj otpornik obezbeđuje put pražnjenja niske impedanse za naelektrisanje akumulirano na spoju baza-emiter, omogućavajući brže isključivanje tranzistora.

Darlingtonov par ima veći fazni pomak na visokim frekvencijama nego jedan tranzistor i stoga može lakše postati nestabilan sa negativnom povratnom spregom (tj. sistemi koji koriste ovu konfiguraciju mogu imati loše performanse zbog dodatnog kašnjenja tranzistora).

Pakovanje[uredi | uredi izvor]

Darlington parovi su dostupni kao integrisani paketi ili se mogu napraviti od dva diskretna tranzistora; Q₁, levi tranzistor na dijagramu, može biti tipa male snage, ali obično Q₂ (desno) mora da bude velike snage. Maksimalna kolektorska struja I_C(mak) para je Q₂. Tipičan integrisani uređaj za napajanje je 2N6282, koji uključuje otpornik za isključivanje i ima strujno pojačanje od 2400 pri I_C=10 A.

Integrisani uređaji mogu zauzeti manje prostora od dva pojedinačna tranzistora jer mogu da koriste zajednički kolektor. Integrisani Darlington parovi dolaze upakovani pojedinačno u pakete nalik tranzistorima ili kao niz uređaja (obično osam) u integrisanom kolu.

Darlington trojka[uredi | uredi izvor]

Treći tranzistor se može dodati Darlingtonovom paru da bi se dobio još veći strujni dobitak, čineći Darlington triplet. Emiter drugog tranzistora u paru je povezan sa bazom trećeg, kao što je emiter prvog tranzistora povezan sa bazom drugog, a kolektori sva tri tranzistora su povezani zajedno. Ovo daje strujni dobitak približno jednak proizvodu pojačanja tri tranzistora. Međutim, povećano pojačanje struje često ne opravdava probleme sa osetljivošću i strujom zasićenja, tako da se ovo kolo retko koristi.

Kada se koristi, često je komplementarni Trarlington, kako ih je nazvao Bob Piz. 3 Vbe-a postaju dlakavi, ali kada jedan od njih otkaže drugu, u njima ima zasluga. Razmislite o beta kocki, u osnovi. sa otiskom Vbe. Naravno, i dodatni fazni pomak vremena kašnjenja.

Prijave[uredi | uredi izvor]

Primene Darlington parovi se često koriste u push-pull izlaznim fazama audio pojačala snage koji pokreću većinu zvučnih sistema. U potpuno simetričnom push-pull kolu dva Darlington para su povezana kao emiterski sledbenici koji pokreću izlaz iz pozitivnog i negativnog napajanja: NPN Darlington par povezan na pozitivnu šinu koja obezbeđuje struju za pozitivne ekskurzije izlaza, i PNP Darlington par povezan na negativnu šinu koja obezbeđuje struju za negativne ekskurzije.

Pre nego što su bili dostupni kvalitetni PNP tranzistori snage, korišćeno je kvazi-simetrično push-pull kolo, u kojem su samo dva tranzistora povezana na pozitivnu šinu napajanja bili NPN Darlingtonov par, a par iz negativne šine bila su još dva NPN tranzistora povezani kao pojačivači sa zajedničkim emiterom.

Sigurnost[uredi | uredi izvor]

Darlingtonov par može biti dovoljno osetljiv da reaguje na struju koja prolazi kontaktom sa kožom čak i pri naponima bezbedne zone. Tako može da formira novu ulaznu fazu prekidača osetljivog na dodir.

Pojačanje[uredi | uredi izvor]

Darlington tranzistori se mogu koristiti u strujnim kolima kao što je regulator napona LM1084.^[4] Druge aplikacije velike struje mogu uključivati one koje uključuju kompjutersku kontrolu motora ili releja, gde se struja pojačava sa bezbednog niskog nivoa izlazne linije računara do količine koja je potrebna povezanom uređaju.

Reference[uredi | uredi izvor]

^ ^a ^b Horowitz, Paul; Winfield Hill (1989). The Art of Electronics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-37095-7.
^ Boylestad, Robert L.; Nashelsky, Louis. Electronic devices and circuit theory (11 ed.). Pearson Education, Inc. pp. 305–314. ISBN 978-0-13-262226-4.
^ Similarly, an emitter follower never saturates because of the 100% series negative feedback. Another example is an "active diode" made by a transistor with joined base and collector (e.g., the current-setting part of a current mirror).
^ "LM1084 DataSheet" (PDF). Texas Instruments. Retrieved 22 November 2020.

Literatura[uredi | uredi izvor]

Bipolarni tranzistor sa izolovanim gejtom
ULN2003A
Sziklai par, ponekad se naziva "komplementarni „Darlington”, slična konfiguracija, ali sa tranzistorima suprotnog tipa (jedan NPN i jedan PNP)

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Media related to Darlington transistors at Wikimedia Commons
U.S. Patent 2,663,806 „Poluprovodnički uređaj za prevođenje signala” (Darlington tranzistor)
A Darlington pair motor speed control circuit
ECE 327: Procedures for Output Filtering Lab – Odeljak 4 („Pojačalo snage”) detaljno razmatra Darlington parove u dizajnu drajvera struje klase-AB zasnovanog na BJT-u.

[:0-1] Horowitz, Paul; Winfield Hill (1989). The Art of Electronics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-37095-7.

[2] Boylestad, Robert L.; Nashelsky, Louis. Electronic devices and circuit theory (11 ed.). Pearson Education, Inc. pp. 305–314. ISBN 978-0-13-262226-4.

[3] Similarly, an emitter follower never saturates because of the 100% series negative feedback. Another example is an "active diode" made by a transistor with joined base and collector (e.g., the current-setting part of a current mirror).

[4] "LM1084 DataSheet" (PDF). Texas Instruments. Retrieved 22 November 2020.

[1]

[2]

[3]

[4]