Составной транзистор

Биполярный составной транзистор (схема Дарлингтона) состоит из двух транзисторов, включенных в соответствии с рисунком 2.14.

Рисунок 2.14 – Составной транзистор

Ток коллектора составного транзистора состоит из I_К=I_К1+I_К2. I_К1=h_21Э(1)×I_Б1, I_К2=h_21Э(2)×I_Б2= h_21Э(2)×I_Э1= h_21Э(2)× I_Б1(1+h_21Э(1)). Индекс в скобках указывает номер транзистора. Тогда коэффициент передачи по току составного транзистора будет равен h_21Э=I_К/ I_Б= h_21Э(1)+ h_21Э(1) × h_21Э(2)+ h_21Э(2)» h_21Э(1) × h_21Э(2). А входное сопротивление h_11Э= h_11Э(1)+ (1+h_21Э(1))× h_11Э(2) или h_11Э» h_21Э(1) × h_11Э(2).

Таким образом, входное сопротивление и коэффициент передачи по току составного транзистора увеличиваются примерно в h_21Э(1) раз. Заменяя в ДУ, приведенным в соответствии с рисунком 2.13, транзисторы VT1 и VT2 на составные, получим значительное увеличение входного сопротивления ДУ (сотни килоОм), однако, коэффициент усиления почти не изменится.

Дальнейшее увеличение входного сопротивления ДУ можно получить, используя полевые транзисторы, а для увеличения K_U в качестве R₁ применяют динамическую нагрузку. Роль динамических нагрузок в ОУ выполняют источники тока на основе БТ и ПТ в соответствии с рисунком 2.15.

Здесь высокие динамические сопротивления достигаются благодаря использованию свойств ООС по току. Динамическое сопротивление генератора тока на основе БТ вычисляют по формуле:

(2.56)

Рисунок 2.15 – Разновидности динамической нагрузки

Динамическое сопротивление генератора тока на основе ПТ вычисляют по формуле:

R_Д=R_СИ (1+S_ПТ R₁), (2.57)

где R_СИ – дина­мическое сопротивление ПТ без ООС (сопротивление участка сток-исток переменному току);

S_ПТ – крутизна ПТ в рабочей точке.

Значение динамических сопротивлений R_Д, реализуемых в соответствии с рисунком 2.15, на один-два порядка превосходят значения сопротивлений резисторов нагрузки в ДУ, используемых в схеме в соответствии с рисунком 2.13, а. Для реализации очень больших значений R_Д необходимы высокоомные резисторы во входных цепях генераторов тока. Однако это нежелательно из-за существенного падения на них напряжения постоянного тока. Избежать применения резисторов и реализовать динамические сопротивления позволяют отражатели тока первого и второго типов, приведенные в соответствии с рисунком 2.15. Здесь выходные токи I₂ с приемлемой для практики точностью повторяют входные токи I_1. Такие узлы иногда называют «зеркалом» тока первого и второго типов соответственно.

Для отражателя тока I типа справедливо выражение

I₂=I₁[1-2∙(h²_{21 Э} + h_{21 Э} +2)], (2.58)

для отражателя второго типа выходной ток с высокой точностью повторяет входной ток:

I₂=I₁[1-2∙ (h²_{22 Э} + h²_{22 Э} +2)]. (2.59)