Составные транзисторы

Составным транзистором называется соединение двух и более транзисторов, эквивалентное одному транзистору, но с большим коэффициентом усиления или другими отличительными свойствами. Известно несколько схем составного транзистора. Схема Дарлингтона. Она характеризуется тем, что входные цепи всех входящих в нее транзисторов соединены последовательно, а выходные цепи — параллельно рис. Транзисторы VT 1 и VT 2 , входящие в состав составного транзистора, можно представить в виде одного транзистора с выводами эмиттера Э , базы Б и коллектора К.

Поиск данных по Вашему запросу:

Составные транзисторы

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Составной транзистор
• Составной транзистор (схема Дарлингтона)
• Составной транзистор. Схемы Дарлингтона, Шиклаи. Расчет, применение
• 4.16. Составной транзистор
• 1. Транзистор.
• Составные транзисторы. Схемы включения.
• Составные транзисторы
• 2.16. Составной транзистор (схема Дарлингтона)

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ВНИМАНИЕ ! ОПАСНЫЙ ДАРЛИНГТОН ! Соединение транзисторов в цепочку

Составной транзистор

Схема составного транзистора показана на рис. Он состоит из двух биполярных транзисторов 7 и Т2; первый из них, менее мощный, включен по схеме с общим коллектором, нагрузкой его является цепь базы второго транзистора. Схема составного транзистора рассматривается как единый транзистор, у которого эмит-терный ток одного транзистора является базовым током другого. Четыре схемы составных транзисторов , реализованные на двух биполярных транзисторах VT1 и VT2, изображены на рис.

Все схемы выполнены по схеме с ОК. Чтобы параметры составных транзисторов различались незначительно, в качестве верхнего и нижнего плеч одной двухтактной схемы оконечного каскада следует применять составные транзисторы либо на рис. В этом случае выходные транзисторы VT2 одного типа проводимости и их параметры могут иметь меньший разброс.

Регулирующий транзистор строится по схеме составного транзистора в зависимости от величины тока нагрузки и величины выходного напряжения.

Транзисторы Т2 и Т5 соединены в схему составного транзистора. Разность напряжений усиливается и отрабатывается регулирующими транзисторами Т2, Т5 и Т4 по цепи обратной связи. Благодаря постоянству напряжения сравнения обеспечивается постоянство тока через резисторы R14, R19, а следовательно, и через источники излучения.

Ток стабилизации разрядный ток , который должен быть равен мА, регулируется резистором R19, выведенным на переднюю панель стабилизатора. Транзисторы V2 и V3 включены по схеме составного транзистора. Связь со входом следующего каскада с базой транзистора V4 — непосредственная.

Транзистор V4 включен по схеме с общим эмиттером и выполняет функцию усилителя мощности. Транзисторы Т1 и Т2 соединены по схеме составного транзистора и могут рассматриваться как один транзистор с увеличенным коэффициентом усиления. Усилитель мощности звуковых сигналов выполнен по схеме составного транзистора. Транзисторы 77 и 72 включены по схеме составного транзистора. Рассмотрим назначение резисторов R1 и R2 в схеме составного транзистора.

Через них поступают токи, увеличивающие эмиттерные токи в транзисторах ТС1 и ТС2, Такое увеличение необходимо по двум причинам. Выходной VTIO и предвыходной VT9 транзисторы соединены по схеме составного транзистора , что исключило необходимость постановки мощного резистора в цепи коллектора транзистора VT9, вследствие чего в 2 раза снизилось тепловыделение в коммутаторе.

Транзисторы VI и V2 первого каскада включены по схеме составного транзистора , что повышает усиление и входное сопротивление каскада, а транзистор V3 второго каскада-по схеме ОЭ. Непосредственная связь между транзисторами улучшает работу генератора на наиболее низких частотах генерируемых колебаний. Схема — составной транзистор Cтраница 1. Поделиться ссылкой:. Схема канала регулирования тока якорей и канала ограничения напряжения. Схема генератора с плавным изменением частоты.

Составной транзистор (схема Дарлингтона)

Буквально сразу после появления полупроводниковых приборов, скажем, транзисторов, они стремительно начали вытеснять электровакуумные приборы и, в частности, триоды. В настоящее время транзисторы занимают ведущее положение в схемотехнике. Начинающему, а порой и опытному радиолюбителю-конструктору, не сразу удаётся найти нужное схемотехническое решение или разобраться в назначении тех или иных элементов в схеме. Имея же под рукой набор «кирпичиков» с известными свойствами гораздо легче строить «здание» того или другого устройства.

Рисунок 8. Составные транзисторы: а) Схема Дарлингтона. б) схема Нортона. в) с полевым транзистором. Генераторы стабильного тока (ГСТ).

Составной транзистор. Схемы Дарлингтона, Шиклаи. Расчет, применение

В интегральных схемах и дискретной электронике большое распространение получили два вида составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и Шиклаи. В микромощных схемах, например, входные каскады операционных усилителей, составные транзисторы обеспечивают большое входное сопротивление и малые входные токи. В устройствах, работающих с большими токами например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности для повышения КПД необходимо обеспечить высокий коэффициент усиления по току мощных транзисторов. Схема Шиклаи реализует мощный p-n-p транзистор с большим коэффициентом усиления с помощью маломощного p-n-p транзистора с малым В и мощного n-p-n транзистора рисунок 7. В интегральных схемах это включение реализует высокобетный p-n-p транзистор на основе горизонтальных p-n-p транзистора и вертикального n-p-n транзистора. Также эта схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах, когда используются выходные транзисторы одной полярности n-p-n. Рисунок 7. Схема Шиклаи или комплементарный транзистор Дарлингтона ведет себя, как транзистор p-n-p типа рисунок 7.

4.16. Составной транзистор

Если открыть любую книгу по электронной технике, сразу видно как много элементов названы по именам их создателей: диод Шоттки , диод Зенера он же стабилитрон , диод Ганна, транзистор Дарлингтона. Инженер-электрик Сидни Дарлингтон Sidney Darlington экспериментировал с коллекторными двигателями постоянного тока и схемами управления для них. В схемах использовались усилители тока. Инженер Дарлингтон изобрёл и запатентовал транзистор, состоящий из двух биполярных и выполненный на одном кристалле кремния с диффундированными n негатив и p позитив переходами. Новый полупроводниковый прибор был назван его именем.

При проектировании устройств на транзисторах необходимо знать их параметры — коэффициент передачи по току, объемные сопротивления полупроводниковых слоев и т.

1. Транзистор.

Транзисторы подразделяются на биполярные и полевые. Каждый из этих типов имеет свой принцип работы и конструктивное исполнение, однако, общим для них является наличие полупроводниковых p-n структур. Определение «биполярный» указывает на то, что работа транзистора связана с процессами, в которых принимают участие носители заряда двух типов — электроны и дырки. Транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя электронно-дырочными переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов. В транзисторе используются оба типа носителей — основные и неосновные, поэтому его называют биполярным.

Составные транзисторы. Схемы включения.

Составной транзистор транзистор Дарлингтона — объединение двух или более биполярных транзисторов с целью увеличения коэффициента усиления по току. Составной транзистор является каскадным соединением нескольких транзисторов, включенных по схеме с общим коллектором. Нагрузкой предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного. Кроме того, может использоваться нагрузка в виде резистора. Такое соединение рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого при работе транзисторов в активном режиме приблизительно равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов:. Составной транзистор имеет три вывода база, эммитер и коллектор , которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора.

Составной транзистор (схема Дарлингтона). При проектировании схем радиоэлектронных устройств часто желательно иметь транзисторы с.

Составные транзисторы

Составные транзисторы

Создание мощного высоковольтного транзистора, предназначенного для работы в режиме переключения и характеризующегося переходом из закрытого состояния с высоким обратным напряжением в открытое состояние с большим током коллектора, то есть с высоким коэффициентом b , имеет схемотехническое решение. Как отмечалось в разделе 5. Коэффициент усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером b определяется следующим соотношением:.

2.16. Составной транзистор (схема Дарлингтона)

Транзисторы как силовые элементы многих радиоэлектронных устройств для нормальной работы должны выполнять следующие функции:. Обеспечивать управление заданным током нагрузки при большом усилении по мощности. Обладать достаточной с учётом заданной выходной мощности и диапазонов изменения входного и выходного напряжений рассеиваемой мощностью. Иметь максимально допустимое напряжение коллектор — эмиттер, позволяющее без опасности пробоя обеспечивать необходимое падение напряжение на переходе коллектор — эмиттер при возможных значениях входного и выходного напряжений. В некоторых случаях имеющиеся в наличии транзисторы не позволяют выполнить одно или несколько вышеописанных условий, тогда прибегают к помощи так называемых составных транзисторов. Схем составных транзисторов существует великое множество, но основных схем существует всего три.

Компьютерные сети Системное программное обеспечение Информационные технологии Программирование.

Все о программировании Обучение Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации Главная Тексты статей Добавить статьи Контакты Составные транзисторы.

Если соединить транзисторы, как показано на рис. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс. Составной транзистор Дарлингтона. Повышение скорости выключения в составном транзисторе Дарлингтона. В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде так как потенциал эмиттера транзистора должен превышать потенциал эмиттера транзистора на величину падения напряжения на диоде. Кроме того, соединенные таким образом транзисторы ведут себя как один транзистор с достаточно малым быстродействием, так как транзистор не может быстро выключить транзистор. С учетом этого свойства обычно между базой и эмиттером транзистора включают резистор рис.

Read More What are Darlington Pairs? Darlington pairs, also called Darlington transistors, are a package of two standard BJT transistors bipolar junction transistor. One of the transistors is high-gain while the other is high current. They are used to amplify weak signals from one circuit to another circuit or microprocessor.

Составной транзистор — сборка Дарлингтона кратко Электротехника,.

..

Привет, сегодня поговорим про составной транзистор, обещаю рассказать все что знаю. Для того чтобы лучше понимать что такое составной транзистор, сборка дарлингтона, транзистор дарлингтона, каскодная схема , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства.

составной транзистор — электрическое соединение двух или более биполярных транзисторов или полевых транзисторов, либо комбинации тех и других (например, IGBT, где совместно применяются полевые и биполярные транзисторы) с целью улучшения тех или иных электрических параметров по сравнению с одиночными транзисторами. К этим схемам относятся составной транзистор дарлингтона , пара Шиклаи, каскодная схема , токовое зеркало и др.

Наиболее часто под термином «составной транзистор» подразумевается составной транзистор Дарлингтона.

рис. Схема составного транзистора Дарлингтона.

Схема Дарлингтона

рис. Принципиальная схема составного транзистора Дарлингтона с базовымрезистором.

Эту схему в 1953 году изобрел инженер-электрик, сотрудник Bell Laboratories Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington).

Составной транзистор Дарлингтона (иногда называют пара Дарлингтона, схема Дарлингтона) является каскадным соединением 2 или, редко, более двух биполярных транзисторов^{, включенных таким образом, что нагрузкой в эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного.}

Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора Дарлингтона очень высок и приблизительно равен произведению коэффициентов усиления по току составляющих транзисторов, у мощных транзисторов (у схемы Дарлингтона, конструктивно выпускаемой в одном корпусе, например, транзистор КТ825 ≈1000) и у пар маломощных транзисторов ≈50000. Это означает, что небольшим входным током составного транзистора можно управлять выходными токами, на несколько порядков превышающими входной ток управления.

Достигнуть повышения коэффициента усиления по току можно также уменьшив толщину базы при изготовлении транзистора, но это представляет определенные технологические трудности и такие транзисторы имеют очень низкие коллекторные рабочие напряжения, не превышающие нескольких вольт. Поэтому в относительно сильноточных и высоковольтных схемах используются пара Дарлингтона или пара Шиклаи.

Иногда схему Дарлингтона не совсем корректно называют «супербета транзистор»^{. Примерами супербета транзисторов могут служить серии одиночных транзисторов КТ3102, КТ3107 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Однако и такие транзисторы иногда объединяют в схеме Дарлингтона.}

Составные транзисторы Дарлингтона используются в сильноточных схемах, например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадах усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс и малые входные токи.

Составной транзистор имеет три электрических вывода, которые эквивалентны выводам базы, эмиттера и коллектора обычного одиночного транзистора. Иногда в схеме для ускорения закрывания и снижения влияния начального тока входного транзистора используется резистивная нагрузка эмиттера входного транзистора. Описанное соединение в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого, при работе транзисторов в активном режиме, приблизительно равен произведению коэффициентов усиления всех транзисторов, например, двух:

Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β, значительно больший, чем у его обоих компонентов. Задавая приращение dI_б=dI_б1, получаем:

dI_э1=(1+β₁)dI_б=dI_б2;

dI_к=dI_к1+dI_к2=β₁dI_б+β₂((1+β₁)dI_б).

Деля dI_к на dI_б, находим результирующий дифференциальный коэффициент передачи:

β_Σ=β₁+β₂+β₁β₂

Поскольку всегда , можно считать:

β_Σ≈β₁β₂.

Следует подчеркнуть, что коэффициенты и могут различаться даже в случае однотипных транзисторов, поскольку ток эмиттера I_э2 в 1+β₂ раз больше тока эмиттера I_э1 (это вытекает из очевидного равенства I_б2=I_э1).

Схема (пара) Шиклаи

рис. Каскад Шиклаи, эквивалентный n-p-n транзистору

Паре Дарлингтона подобно соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai pair), названное так в честь его изобретателя ДжорджаК. Шиклаи, также иногда называемое комплементарным транзистором Дарлингтона^{. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема Шиклаи содержит транзисторы разного типа проводимости(p-n-p и n-p-n). Пара Шиклаи электрически эквивалентна n-p-n-транзистору c большим коэффициентом усиления. Входное напряжение — это напряжение между базой и эмиттером транзистора Q1, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2 обычно включают резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной проводимости.}

Каскодная схема

рис. Каскодный усилитель на биполярных n-p-n транзисторах.

Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме, характеризуется тем, что транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 — по схеме с общей базой. Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но при этом он имеет гораздо лучшие частотные свойства, высокое выходное сопротивление и больший линейный диапазон, т.е. меньше искажает передаваемый сигнал. Так как потенциал коллектора входного транзистора практически не изменяется, это существенно подавляет нежелательное влияние эффекта Миллера и улучшает частотные свойства.

Достоинства и недостатки составных транзисторов

Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ — граничная частота усиления по току и быстродействие составных транзисторов меньше, чем эти же параметры для каждого из транзисторов VT1 и VT2.

Достоинства составных пар Дарлингтона и Шиклаи:

• Высокий коэффициент усиления по току.
• Схема Дарлингтона изготавливается в составе интегральных схем и при одинаковом токе площадь занимаемая парой на поверхности кристалла кремния меньше, чем у одиночного биполярного транзистора.
• Применяются при относительно высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора:

• Низкое быстродействие, особенно в ключевом режиме при переходе из открытого состояния в закрытое. Поэтому составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, работающих в линейном режиме. На высоких частотах их частотные параметры хуже, чем у одиночного транзистора.
• Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер выходного транзистора в схеме Дарлингтона почти в два раза больше, чем в одиночном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В, так как не может быть меньше, чем удвоенное падение напряжения на прямосмещенном p-n переходе.
• Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В у обычных транзисторов) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности, так как не может быть меньше чем падение напряжения на прямосмещенном p-n переходе плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе.

Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора. Величина резистора выбирается с таким расчетом, чтобы ток коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии (начальный ток коллектора) создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшается общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии. Кроме того, применение резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счетфорсирования закрытия транзистора , так как неосновные носители, накопленные в базе VT2 при его запирании из режима насыщения не только рассасываются, но и стекают через этот резистор. Обычно сопротивление R1 выбирают величиной сотни Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько кОм в маломощном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы Дарлингтона выполненной в одном корпусе со встроенным эмиттерным резистором служит мощный n-p-n транзистор Дарлингтона типа КТ825, его типовой коэффициент усиления по току около 1000 при коллекторном токе 10 А.

См. также

• классификация транзисторов , биполярные транзисторы , биполярный транзистор , полупроводниковые триоды ,
• полевые транзисторы , полевой транзистор , полупроводниковые триоды , mosfet ,
• Дифференциальный каскад
• усилитель

Напиши свое отношение про составной транзистор. Это меня вдохновит писать для тебя всё больше и больше интересного. Спасибо Надеюсь, что теперь ты понял что такое составной транзистор, сборка дарлингтона, транзистор дарлингтона, каскодная схема и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Составной транзистор

Составной транзистор — электрическое соединение двух (или более) биполярных транзисторов, полевых транзисторов или IGBT-транзисторов с целью улучшения их электрических характеристик. К этим схемам относят так называемую пару Дарлингтона, пару Шиклаи, каскодную схему включения транзисторов, схему так называемого токового зеркала и др.

Пара Дарлингтона

Составной транзистор (или схема) Дарлингтона (часто — пара Дарлингтона) была предложена в 1953 году инженером Bell Laboratories Сидни Дарлингтоном (Sidney Darlington). Схема является каскадным соединением двух (редко — трёх или более) биполярных транзисторов, включённых таким образом, что нагрузкой в эмиттерной цепи предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора последующего каскада (то есть эмиттер предыдущего транзистора соединяется с базой последующего), при этом коллекторы транзисторов соединены. В этой схеме ток эмиттера предыдущего транзистора является базовым током последующего транзистора.

Коэффициент усиления по току пары Дарлингтона очень высок и приблизительно равен произведению коэффициентов усиления по току транзисторов, составляющих такую пару. У мощных транзисторов включенных по схеме пары Дарлингтона, конструктивно выпускаемой в одном корпусе (например, транзистор КТ825) гарантированный коэффициент усиления по току при нормальных условиях эксплуатации) не менее 750.

У пар Дарлингтона, собранных на маломощных транзисторах этот коэффициент может достигать значения 50000.

Высокий коэффициент усиления по току обеспечивает управление малым током, поданным на управляющий вход составного транзистора, выходными токами, превышающими входной на несколько порядков.

Достигнуть повышения коэффициента усиления по току можно также уменьшив толщину базы при изготовлении транзистора, такие транзисторы выпускаются промышленностью и называются «супербета транзистор», но процесс их изготовления представляет определённые технологические трудности и такие транзисторы имеют очень низкие коллекторные рабочие напряжения, не превышающие нескольких вольт. Примерами супербета транзисторов могут служить серии одиночных транзисторов КТ3102, КТ3107. Однако и такие транзисторы иногда объединяют в схеме Дарлингтона. Поэтому в относительно сильноточных и высоковольтных схемах, где требуется снизить управляющий ток, используются пары Дарлингтона или пары Шиклаи.

Иногда и схему Дарлингтона не совсем корректно называют «супербета транзистор».

Составные транзисторы Дарлингтона используются в сильноточных схемах, например, в схемах линейных стабилизаторов напряжения, выходных каскадах усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс и малые входные токи.

Составной транзистор имеет три электрических вывода, которые эквивалентны выводам базы, эмиттера и коллектора обычного одиночного транзистора. Иногда в схеме для ускорения закрывания выходного транзистора и снижения влияния начального тока входного транзистора используется резистивная нагрузка эмиттера входного транзистора, как показано на рисунке.

Пару Дарлингтона электрически в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого, при работе транзисторов в линейном режиме, приблизительно равен произведению коэффициентов усиления всех транзисторов, например, двух:

β D ≈ β 1 ⋅ β 2 {displaystyle eta _{D}approx eta _{1}cdot eta _{2}} где β D {displaystyle eta _{D}} — коэффициент усиления по току пары Дарлингтона; β 1 , {displaystyle eta _{1},} β 2 {displaystyle eta _{2}} — коэффициенты усиления по току транзисторов пары.

Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β {displaystyle eta } , значительно больший, чем у его обоих транзисторов. Анализ проведен для схемы без эмиттерного резистора R 1 {displaystyle R_{1}} (см. рисунок).

Ток эмиттера I E {displaystyle I_{E}} любого транзистора через базовый ток I B , {displaystyle I_{B},} статический коэффициент передачи тока базы β {displaystyle eta } и из 1-го правила Кирхгофа выражается формулой:

I E = I B + I C = I B + I B ⋅ β = I B ⋅ ( 1 + β ) , {displaystyle I_{E}=I_{B}+I_{C}=I_{B}+I_{B}cdot eta =I_{B}cdot (1+eta ),} где I C {displaystyle I_{C}} — ток коллектора.

Так как ток эмиттера второго транзистора I E 2 {displaystyle I_{E2}} , опять же из 1-го правила Кирхгофа равен:

I E 2 = I B 1 + I C 1 + I C 2 , {displaystyle I_{E2}=I_{B1}+I_{C1}+I_{C2},} где I B 1 {displaystyle I_{B1}} — базовый ток 1-го транзистора; I C 1 , {displaystyle I_{C1},} I C 2 {displaystyle I_{C2}} — коллекторные токи транзисторов.

Имеем:

β D = β 1 + β 2 + β 1 ⋅ β 2 , {displaystyle eta _{D}=eta _{1}+eta _{2}+eta _{1}cdot eta _{2},} где β 1 , {displaystyle eta _{1},} β 2 , {displaystyle eta _{2},} — статические коэффициенты передачи тока базы на коллектор транзисторов 1 и 2.

Так как у транзисторов β >> 1 , {displaystyle eta >>1,} то β D ≈ β 1 ⋅ β 2 . {displaystyle eta _{D}approx eta _{1}cdot eta _{2}.}

Коэффициенты β 1 {displaystyle eta _{1}} и β 2 {displaystyle eta _{2}} различаются даже в случае применения пары совершенно одинаковых по всем параметрам транзисторов, поскольку ток эмиттера I E 2 {displaystyle I_{E2}} в 1 + β 2 {displaystyle 1+eta _{2}} раз больше тока эмиттера I E 1 {displaystyle I_{E1}} , (это вытекает из очевидного равенства I B 2 = I E 1 , {displaystyle I_{B2}=I_{E1},} а статический коэффициент передачи тока транзистора заметно зависит от тока коллектора и может различаться во много раз при разных токах.

Пара Шиклаи

Паре Дарлингтона подобно соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai pair), названное так в честь его изобретателя Джорджа К. Шиклаи, также иногда называемое комплементарным транзистором Дарлингтона. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема Шиклаи содержит транзисторы разного типа проводимости (p-n-p и n-p-n). Пара Шиклаи электрически эквивалентна n-p-n-транзистору c большим коэффициентом усиления. Входное напряжение — это напряжение между базой и эмиттером транзистора Q1, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде[уточнить]. Между базой и эмиттером транзистора Q2 обычно включают резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной проводимости.[уточнить]

Каскодная схема

Основная статья: Каскодный усилитель

Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме, характеризуется тем, что транзистор T1 включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор T2 — по схеме с общей базой. Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но при этом он имеет гораздо лучшие частотные свойства, высокое выходное сопротивление и больший линейный диапазон, то есть меньше искажает передаваемый сигнал. Так как потенциал коллектора входного транзистора практически не изменяется, это существенно подавляет нежелательное влияние эффекта Миллера и расширяет рабочий диапазон по частоте.

Достоинства и недостатки составных транзисторов

Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ — граничная частота усиления по току и быстродействие составных транзисторов меньше, чем эти же параметры для каждого из транзисторов VT1 и VT2.

Достоинства составных пар Дарлингтона и Шиклаи:

• Высокий коэффициент усиления по току.
• Схема Дарлингтона изготавливается в составе интегральных схем и при одинаковом токе площадь занимаемая парой на поверхности кристалла кремния меньше, чем у одиночного биполярного транзистора.
• Применяются при относительно высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора:

• Низкое быстродействие, особенно в ключевом режиме при переходе из открытого состояния в закрытое. Поэтому составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, работающих в линейном режиме. На высоких частотах их частотные параметры хуже, чем у одиночного транзистора.
• Прямое падение напряжения Uбэ составного транзистора в схеме Дарлингтона почти в два раза больше, чем у одиночного транзистора, и для кремниевых транзисторов находится в пределах 0,6 — 1,4 В, так как равна сумме падений напряжения на прямосмещённых p-n переходах двух транзисторов.
• Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В у обычных транзисторов) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности, так как не может быть меньше чем падение напряжения на прямосмещённом p-n переходе плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе. [уточнить]

Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора. Величина резистора выбирается с таким расчётом, чтобы ток коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии (начальный ток коллектора) создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшается общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии. Кроме того, применение резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счёт форсирования закрытия транзистора, так как неосновные носители, накопленные в базе VT2 при его запирании из режима насыщения не только рассасываются, но и стекают через этот резистор. Обычно сопротивление R1 выбирают величиной сотни ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько килоом в маломощном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы Дарлингтона, выполненной в одном корпусе со встроенным эмиттерным резистором, служит мощный n-p-n-транзистор Дарлингтона типа КТ827, его типовой коэффициент усиления по току около 1000 при коллекторном токе 10 А.

Составной транзистор. Как это эквивалентно одному транзистору

Добро пожаловать на EDAboard.com

Добро пожаловать на наш сайт! EDAboard.com — это международный дискуссионный форум по электронике, посвященный программному обеспечению EDA, схемам, схемам, книгам, теории, документам, asic, pld, 8051, DSP, сети, радиочастотам, аналоговому дизайну, печатным платам, руководствам по обслуживанию… и многому другому. более! Для участия необходимо зарегистрироваться. Регистрация бесплатна. Нажмите здесь для регистрации.

Регистрация Авторизоваться

JavaScript отключен. Для лучшего опыта, пожалуйста, включите JavaScript в вашем браузере, прежде чем продолжить.

• Автор темы симплсофт
• Дата начала 10 января 2018 г.

Статус

Закрыто для дальнейших ответов.

симплсофт

Полноправный член уровня 2

Привет

Я хочу знать о составном транзисторе. В литературе составной транзистор считается эквивалентным одиночному транзистору. Может кто-нибудь сказать мне, как? Если оба транзистора составного транзистора находятся в подпороговой области насыщения, то как они могут быть равны одному транзистору?

Прикрепляю составной транзистор

 

FvM

Супер модератор

Особо схему каскода к подпороговой работе относить не буду, но оба транзистора должны быть не в омической, а в насыщенной области.

Вы получаете транзистор с повышенным выходным сопротивлением, подходящий напр. в качестве истокового повторителя с усилением ближе к единице.

Какое приложение вы ищете?

 

симплсофт

Уровень полноправного члена 2

Спасибо FvM за ответ

Я ищу низкочастотное приложение. Выходное сопротивление увеличено, но как оно равно одному транзистору

 

ZoOneR

Уровень участника 1

Hi,
Если оба транзистора находятся в подпороговом состоянии, то ток через M2 можно записать как:
I2 = I0*exp((VGS2-Vth)/nVt), а ток через I1 как:
I1 = I0*exp((VGS1-Vth)/nVt)(1-exp(-VDS)/Vt)

Зная, что I2=I1=I, можно доказать, что два составных транзистора могут вести себя как один ( если n почти 1 и транзисторы имеют одинаковые Vth)

 

т4_в

Полноправный член уровня 2

Не равно. Как два апельсина равны одному апельсину? Они не делают. В вашем случае компоновка и работа другая. Запустите простые характеристики ID и VDS и ID и VGS, и вы увидите, что эти два случая не равны. Даже входная емкость у каскода выше, чем у одиночного транзистора.

В литературе делают приближение: автокаскод ~= одиночный транзистор. Но имейте в виду, что на самом деле это не так. Возможно, вы могли бы получить характеристику каскода с одним транзистором, но я не уверен.

 

симплсофт

Полноправный член уровня 2

В литературе упоминается, что при использовании собственного каскода размах выходного сигнала увеличивается по сравнению с обычным каскодом. Его падение напряжения vdsat равно одному транзистору. Размер каскодного устройства в собственном каскоде сохраняется больше.

Что-то непонятное

 

т4_в

Полноправный член уровня 2

Да, выходной размах может быть увеличен по сравнению с обычным каскодом, поскольку нормальный каскод может быть смещен (верхний транзистор) выше, чем в собственном каскоде. Падение VDsat равно одному транзистору, что не должно быть правдой, так как последовательно соединены два транзистора. Да, размер устройства каскода в собственном каскоде должен быть больше.

 

Статус

Закрыто для дальнейших ответов.

• А

  Эквивалент CA3240

  • Автор aless2056
  • 5 августа 2022 г.
  • Ответов: 11

  Дизайн аналоговых интегральных схем (ИС), компоновка и многое другое

• Е

  Пробоотборник с МОП-транзистором и крышкой

  • Автор: electronics_rama
  • 20 мая 2022 г.
  • Ответов: 4

  Дизайн аналоговых интегральных схем (ИС), компоновка и многое другое

• М

  ИС генерации составного сигнала в гидроакустических буях DIFAR

  • Автор m_t_c
  • 25 августа 2022 г.
  • Ответов: 0

  Дизайн аналоговых интегральных схем (ИС), компоновка и многое другое

• М

  Как имитировать (эквивалентный) шум (заряд) КСА?

  • Автор melkord
  • 17 мая 2022 г.
  • Ответов: 1

  Дизайн аналоговых интегральных схем (ИС), компоновка и многое другое

• Как составить уравнения по схеме

  • Автор xiaowenrun
  • 27 сентября 2022 г.
  • Ответов: 1

  Дизайн аналоговых интегральных схем (ИС), компоновка и многое другое

Делиться:

Фейсбук Твиттер Реддит Пинтерест Тамблер WhatsApp Эл. адрес Делиться Ссылка на сайт

Верх

Compound Transistor — Darlington Transistor Electrical Engine…

Составной транзистор представляет собой электрическое соединение двух или более биполярных транзисторов или полевых транзисторов или их комбинации (например, IGBT, где полевые и биполярные транзисторы используются вместе) для улучшения некоторых электрических параметров по сравнению с одиночными транзисторами. Эти схемы включают в себя составной транзистор Дарлингтона, пару Шиклая, каскодную схему, токовое зеркало и т. д.

Чаще всего термин «составной транзистор» относится к составному транзистору Дарлингтона.

Схема составного транзистора Дарлингтона.

Схема Дарлингтона

рис Принципиальная схема составного транзистора Дарлингтона с базовым резистором.

Эту схему в 1953 году изобрел инженер-электрик, сотрудник Bell Laboratories Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington).

Составной транзистор Дарлингтона (иногда именуемый парой Дарлингтона, схемой Дарлингтона) представляет собой каскадное соединение 2 или, реже, более двух биполярных транзисторов ^[1] соединены таким образом, что нагрузкой в ​​эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер следующего транзистора, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора подключается к база выпуска.

Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора Дарлингтона очень велик и примерно равен произведению коэффициентов усиления по току составных транзисторов, для мощных транзисторов (для схемы Дарлингтона, конструктивно выполненной в одном корпусе, например, транзистор КТ825 ≈1000) и для пар маломощных транзисторов ≈50000. Это означает, что малый входной ток составного транзистора может управлять выходными токами, на несколько порядков превышающими входной ток управления.

Увеличить коэффициент усиления по току можно также за счет уменьшения толщины базы при изготовлении транзистора, но это представляет определенные технологические трудности и такие транзисторы имеют очень низкие рабочие напряжения коллектора, не превышающие нескольких вольт. Поэтому в относительно сильноточных и высоковольтных цепях используется пара Дарлингтона или пара Чиклаи.

Иногда схему Дарлингтона не совсем корректно называют «транзистором супербета» ^[2] . Примерами супербетовых транзисторов могут служить серии одиночных транзисторов КТ3102, КТ3107. Однако иногда такие транзисторы объединяют в схему Дарлингтона.

Составные транзисторы Дарлингтона применяются в сильноточных цепях (например, в цепях регуляторов напряжения, выходных каскадах усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить высокое входное сопротивление и малые входные токи.

Составной транзистор имеет три электрических вывода, которые эквивалентны выводам базы, эмиттера и коллектора обычного одиночного транзистора. Иногда в схеме используется резистивная эмиттерная нагрузка входного транзистора для ускорения закрытия и уменьшения влияния начального тока входного транзистора. Описываемое соединение вообще рассматривается как один транзистор, коэффициент усиления по току которого при работе транзисторов в активном режиме примерно равен произведению коэффициентов усиления всех транзисторов, например, два:

Мы показываем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β, намного больший, чем у обоих его компонентов. Задав приращение dI _b = dI _b1 , получим:

dI _e1 = (1 + β ₁ ) dI _b = dI _b2 ;

DI _К = DI _K1 + DI _К2 = β ₁ DI _B + β ₂ (1 + β ₁ 71 2 (1 + β _1111277).

Dividing dI _c by dI _b , we find the resulting differential gain:

β _Σ = β ₁ + β ₂ + β ₁ β ₂

As always , it можно считать:

β _Σ ≈β ₁ β ₂ .

Следует подчеркнуть, что коэффициенты и могут различаться даже в случае однотипных транзисторов, так как эмиттерный ток I _e2 равен 1 + β ₂ умноженный на ток эмиттера I _e1 (это следует из очевидного равенства I _b2 = I _e1 ) ^[3] .

Схема (пара) Шиклай

рис Каскад Шиклея, эквивалентный npn-транзистору

Пара Дарлингтона аналогична паре транзисторов Шиклаи, названной в честь ее изобретателя Джорджа К. Шиклея, также иногда называемого комплементарным транзистором Дарлингтона ^[4] . В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема Шиклея содержит транзисторы разного типа проводимости (pnp и npn). Пара Schiclai электрически эквивалентна npn-транзистору с высоким коэффициентом усиления. Входное напряжение — это напряжение между базой и эмиттером 9Транзистор 0351 Q1 , а напряжение насыщения не менее падения напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2 обычно включают резистор с малым сопротивлением. Эта схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов с одной проводимостью.

Схема каскода

рис Каскодный усилитель на биполярных транзисторах npn .

Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме, отличающийся тем, что транзистор VT1 — это , включенный по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 — по схеме с общей базой. Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но при этом имеет гораздо лучшие частотные характеристики, высокое выходное сопротивление и больший линейный диапазон, т. е. меньше искажает передаваемый сигнал. Поскольку потенциал входного транзистора остается практически неизменным, это значительно подавляет нежелательное влияние эффекта Миллера и улучшает частотные свойства.

Преимущества и недостатки составных транзисторов

Высокие коэффициенты усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. В высокочастотных схемах составные транзисторы таких преимуществ уже не имеют — предельный коэффициент усиления по частоте тока и быстродействия составных транзисторов меньше, чем аналогичные параметры каждого из транзисторов VT1 и ВТ2 .

Преимущества композитных пар Дарлингтона и Шиклая:

• Высокий коэффициент усиления по току.
• Схема Дарлингтона изготавливается в составе интегральных схем и при одинаковом токе площадь, занимаемая парой на поверхности кристалла кремния, меньше, чем у одиночного биполярного транзистора.
• Используется при относительно высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора:

• Низкая скорость, особенно в ключевом режиме при переходе из открытого состояния в закрытое. Поэтому составные транзисторы применяются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных цепях, работающих в линейном режиме. На высоких частотах их частотные параметры хуже, чем у одиночного транзистора.
• Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер выходного транзистора в схеме Дарлингтона почти в два раза больше, чем в одиночном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В, так как не может быть меньше чем в два раза падение напряжения на прямом p-n переходе.
• Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора, составляет около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В для обычных транзисторов) для маломощных транзисторов и около 2 В для мощных транзисторов, так как оно не может быть меньше напряжения падение напряжения на p-n переходе с прямым смещением плюс падение напряжения на входном транзисторе с насыщением.

Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора. Размер резистора выбирают таким, чтобы ток коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии (начальный ток коллектора) создает падение напряжения на резисторе, недостаточное для открытия транзистора VT2 . Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2 , что снижает суммарный ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии. Кроме того, использование резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора на форсирует закрытие транзистора, так как неосновные носители, накопившиеся в базе VT2 при его запирании из режима насыщения не только растворяются, но и протекают через этот резистор. Обычно сопротивление R1 выбирают равным сотни Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько кОм в маломощном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы Дарлингтона, выполненной в едином корпусе со встроенным эмиттерным резистором, может служить мощный npn-транзистор Дарлингтона типа КТ825, его типовой коэффициент усиления по току около 1000 при токе коллектора 10 А.

Примечания

1. ↑ Полевые транзисторы, в отличие от биполярных, в составной коммутации не применяют, так как имеют большое входное сопротивление, управляются напряжением, а не током, и такая коммутация нецелесообразна.
2. ↑ Технический паспорт транзистора КТ825.
3. ↑ Супербитными (супер-β) транзисторами называют транзисторы со сверхбольшим коэффициентом усиления по току, полученным за счет очень малой толщины базы, а не за счет составного включения. В этом случае рабочий ток базы одиночного транзистора может быть снижен до десятков Па. Такие транзисторы используются в первых каскадах операционных усилителей со сверхмалыми входными токами, например, типа LM111 и LM316.
4. ↑ Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — 4-е изд.,перераб. и доп.. — М.: Энергия, 1977. — с. 233, 234. — 672 с.
5. ↑ Горовиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Пер. с. англ. — 4-е изд.,перераб. и добавить. — М.: Мир, 1993. — Т. 1. — с. 104, 105. — 413 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-03-002337-2.
6. ↑ Это не всегда (не во всех приложениях) недостаток, но всегда особенность, которую необходимо учитывать при расчете цепи постоянного тока, и которая не заменяет напрямую один транзистор компонентом Дарлингтона.

Создание композитного текстового видеотерминала

Интеграция небольшого дисплея во встроенную систему дает множество преимуществ. В этой статье о проекте Стюарт берет 3,5-дюймовый ЖК-видеомонитор и строит схему, обеспечивающую текстовый терминал, который можно подключить к дисплею. Это в основном эмулирует буквенно-цифровой компьютерный терминал старого стиля, но использует современную ЖК-технологию с низким энергопотреблением.

Я купил ЖК-видеомонитор за 15 долларов на Amazon. Он имеет два стандартных композитных видеовхода. Экран всего 3,5 дюйма, поэтому вы никогда не замените им 12-дюймовый или 14-дюймовый монитор. Он предназначен для использования в качестве дисплея для камер заднего вида в транспортных средствах.

Тем не менее, у такого дисплея есть и другие применения. Например, это может быть отображение состояния встроенной системы. Конечно, вы всегда можете носить с собой планшет или даже отображать что-то на своем телефоне. Но что, если вы хотите, чтобы дисплей был автономным? Или вы не хотите добавлять Wi-Fi в свой дизайн? Что, если это часть оборудования, расположенная там, где телефоны и компьютеры запрещены?

Я подумал, что было бы интересно построить схему для текстового терминала, который можно было бы подключить к дисплею. Эффект был бы подобен старым буквенно-цифровым компьютерным терминалам, использовавшимся в 19 веке.70-х и 1980-х годов, но с гораздо меньшим, легким и менее энергоемким экраном. Чтобы это заработало, мне пришлось сгенерировать выход, который управлял бы композитным видеовходом монитора.

ЧТО ТАКОЕ КОМПОЗИТНОЕ ВИДЕО?
Композитный видеосигнал восходит к временам монохромных телевизоров, когда они были построены на электронных лампах. Поскольку сигнал передавался по радиоканалу, все необходимое для отображения полной картины должно было быть встроено в передаваемый сигнал. Картинка на экране рисовалась последовательностью линий слева направо и сверху вниз. Цифровой связи не было. Все это было сделано с напряжениями и временем резистор-конденсатор.

Для рисования изображения на экране форма волны должна включать:

• Сигнал для начала рисования на кинескопе в верхнем левом углу экрана
• Когда начинать каждую новую строку
• Яркость (белый уровне) каждой точки на каждой строке

— РЕКЛАМА—

—Реклама здесь—

Составной сигнал показан на   Рис. 1 . Поскольку схема видеотерминала, которую я построил, предназначена только для рисования персонажей, а не телевизионного изображения, вся видеоинформация либо белая, либо черная. Напротив, в телетрансляции часть видео будет варьироваться от белого до черного, чтобы воспроизвести изображение в градациях серого передаваемого изображения. Составной сигнал, передаваемый по кабелю, обычно представляет собой сигнал 1 В PP (пик-пик). При эфирном вещании амплитуда зависит от силы сигнала. Схемы в телевизионном приемнике нормализуют его, поэтому сигнал можно использовать.

РИСУНОК 1 – Композитный видеосигнал

Каждая строка начинается с строчного синхроимпульса напряжением около 0,1 В и длительностью 4,7 мкс. Это говорит приемнику перезапустить сканирование на следующей строке. По обе стороны от горизонтального синхроимпульса есть черные области, чтобы дать схемам в приемнике время для обработки входного синхроимпульса. Они называются «гашением» и называются «передним крыльцом» (интервал гашения непосредственно перед синхронизацией) и «задним крыльцом» (интервал гашения сразу после синхронизации). Между задним крыльцом одного синхроимпульса и передним крыльцом следующего находится видеоинформация в режиме реального времени. Здесь закрашивается одна строка развертки изображения.

После того, как последняя горизонтальная линия будет нарисована, сканирующий луч должен быть перемещен обратно в верхний левый угол, чтобы начать следующее изображение. Это делается с помощью импульсов вертикальной синхронизации, которые имеют то же напряжение, что и импульсы горизонтальной синхронизации, но имеют более длительный период времени. Схемы в телевизоре распознают разницу в ширине импульса между горизонтальной и вертикальной синхронизацией и перемещают сканирование обратно в верхний левый угол. Вертикальной синхронизации в старом телевизоре требовалось некоторое время, чтобы повторить сканирующий луч, поэтому за тремя импульсами вертикальной синхронизации следовал длинный интервал гашения. Это дало схемам время для вертикального восстановления.

Интервал вертикального гашения прерывается или прерывается горизонтальными синхроимпульсами, поэтому горизонтальная синхронизация не теряется во время вертикального обратного хода. Частота вертикальной развертки составляет 60 Гц в системе США NTSC. Это не несчастный случай. Задав частоту вертикальной развертки такой же, как частота сети 60 Гц, можно свести к минимуму некоторые видимые артефакты, возникающие в результате использования электронных ламп, нерегулируемых источников питания, ламп накаливания, работающих на частоте 60 Гц и т. д. Частота горизонтальной синхронизации составляет 15 750 Гц или период 63,5 мкс. Частота вертикальной развертки 60 Гц в сочетании с частотой горизонтальной строки 15 750 Гц дает 262,5 строки горизонтальной развертки на изображение.

ОБЩЕЕ ВРЕМЯ ВИДЕО
Поскольку для синхронизации, переднего и заднего крыльца вместе требуется около 11 мкс, общее время живого видео на каждой строке сканирования составляет около 52 мкс. Так, процесс горизонтальной синхронизации крадет около 20% всего времени линии. Точно так же вертикальный возврат занимает некоторое время, поэтому часть из 262 строк горизонтальной развертки гасится и используется для вертикального возврата.

При отображении текста на мониторе с использованием композитного видео для каждого символа требуется несколько строк на дисплее. В 19В 70-х и 1980-х типичные символы были либо 5×7, либо 7×9 — это 5 точек в ширину и 7 точек в высоту или 7 точек в ширину и 9 точек в высоту. Для отображения полного символа потребуется 7 или 9 строк сканирования, по крайней мере, с одним пустым рядом точек между каждой строкой символов для разделения символов. Таким образом, монитор будет отображать около 20 или 24 строк символов.

Точно так же, когда каждый символ имеет ширину 5 или 7 точек, тактирование точек с разумной скоростью, чтобы сделать символы достаточно широкими для чтения, приводит к тому, что строка обычно содержит от 70 до 80 символов. Фильтры в телевизоре для удаления звуковой поднесущей означают, что телевизор не может отображать столько точек на экране, а монитор с композитным видеовходом может.

Если первая строка дисплея содержит символы ABC, то первые три ячейки ОЗУ будут содержать коды ASCII для этих символов. По мере того, как сканирование перемещается по экрану, первая строка сканирования будет адресована верхней строке символа A, затем B, затем C, а затем остальная часть строки будет пустой. Вторая строка сканирования будет адресована второй строке символа A, затем B, затем C и так далее. Каждая строка символов отображается по одной строке за раз, вплоть до нижней части экрана.

Более поздние версии составного сигнала вставляли информацию в интервал вертикального гашения для таких вещей, как информация о канале и субтитры. Хотя в компьютерах композитное видео было вытеснено VGA, DVI и HDMI с более высоким разрешением, возможность передачи полного видеосигнала по одному коаксиальному кабелю в некоторых ситуациях по-прежнему имеет преимущества. И теперь, конечно же, сама телевизионная трансляция представляет собой цифровую передачу HDTV.

— РЕКЛАМА —

— Реклама здесь —

РАННИЕ ВИДЕОТЕРМИНАЛЫ
Стандарт композитного видео определяет стандартный способ получения видеоизображения на мониторе, но сигнал, содержащий понятную информацию, все еще должен быть сгенерирован. Ранние видеотерминалы были построены с TTL (транзисторно-транзисторной логикой). Логика должна была проходить через память дисплея, последовательно извлекая сохраненные символы ASCII.

Вывод из памяти дисплея будет поступать в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), которое содержит коды для преобразования ASCII из ОЗУ в точечные шаблоны для каждой строки сканирования символа. Сдвиговый регистр производил белые/черные выходные данные, которые создавали точки на экране. Требовалась дополнительная логика для генерации горизонтальных и вертикальных сигналов, когда это необходимо, и еще больше логики требовалось для обработки входящих последовательных данных и их записи в память. Lear-Siegler ADM-3A был одним из таких терминалов. В интернете можно найти инструкцию по эксплуатации со схемами. В этом терминале было более 100 IC.

Видеокарты, установленные в первых компьютерах, часто использовали микросхемы синхронизации видео, такие как Motorola 6845. Эти устройства имели программируемые внутренние счетчики для обращения к внешней ОЗУ и для генерации вертикальных и горизонтальных импульсов синхронизации. Но им по-прежнему требовалось внешнее ОЗУ, внешнее ПЗУ генератора символов и дополнительное оборудование для помещения символов ASCII в ОЗУ.

НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Новая схема реализует аналогичную функциональность с использованием современного микроконтроллера (MCU). Я использовал микроконтроллер Texas Instruments (TI) TM4C1233H6PM на базе Arm, в основном потому, что у меня было несколько под рукой. Вся схема состоит из микроконтроллера, микросхемы интерфейса RS232, буфера с одним затвором и открытым коллектором и стабилизатора напряжения. Транзистор управляет видеовыходом на мониторе.

TM4C имеет достаточно внутренней памяти для хранения видеоинформации и поддержки программы. Память была дорогой во времена оригинальных терминалов, но в ОЗУ TM4C достаточно памяти для хранения строк сканирования вместо символов. Таким образом, вместо хранения символов ASCII, преобразованных внешним ПЗУ в точки, программа TM4C преобразует входящие коды ASCII в точки в таблице поиска и сохраняет точки в ОЗУ.

Использование внутренней оперативной памяти имеет дополнительное преимущество — не требуется сложная синхронизация с оперативной памятью. Ранним видеокартам требовался механизм, гарантирующий, что микропроцессор компьютера не запишет новые символы в память во время сканирования в реальном времени. Если бы они это сделали, дисплей был бы покрыт «снегом» — белыми точками, которые случайным образом появляются на экране. Если запись происходит во время сканирования в реальном времени, это мешает чтению памяти для отображения символов. Один из способов исправить это — писать только в периоды горизонтального или вертикального гашения, когда экран все равно гаснет.

В конструкции TM4C в этом нет необходимости, так как чтение выполняется с помощью внутреннего контроллера прямого доступа к памяти. Доступ DMA к ОЗУ синхронизируется с ЦП MCU. В результате никогда не возникает проблем с помехами между ними.

Ранние конструкции терминалов использовали сдвиговый регистр для смещения точек. В конструкции TM4C для вывода точек используется один из синхронных последовательных портов. Внутренние таймеры генерируют сигналы синхронизации, и весь процесс управляется сигналом горизонтальной синхронизации. TM4C представляет собой почти автономный видеотерминал с несколькими необходимыми внешними частями (не считая, конечно, электроники самого ЖК-видеотерминала).

Из-за крошечного размера монитора DIP-переключатель выбирает либо вывод 75 символов x 20 строк, либо вывод 35 символов x 10 строк. Выход 75×20 предназначен для отображения на больших терминалах. Вы можете использовать его на крошечном дисплее, но это непрактично.

На рис. 2 представлена ​​блок-схема, показывающая, как терминал мог быть реализован в 1980-х годах по сравнению с новым дизайном. Счетчики адресов в старой конструкции (верхняя часть рис. 2) могли быть дискретными счетчиками или частью чипа синхронизации видео, но вы можете видеть, что в любом случае требуется много логики для генерации видеоинформации. Эта диаграмма даже не включает логику, которая загружает в память новые символы. Нижняя диаграмма на рис. 2 представляет собой новый подход, при котором почти все содержится в микроконтроллере. Хотя микроконтроллер сам по себе намного сложнее, чем старый, он по-прежнему заменяет десятки интегральных схем всего одной.

РИСУНОК 2 – Блок-схема терминала 1980-х годов и нового дизайна на базе Arm.

ЦЕПЬ
Схема цепи показана на рис. 3 и рис. 4 . U1, TM4C1233H6, является одной из многих частей семейства TI TM4C. Внутренний таймер T0 генерирует горизонтальные и вертикальные синхроимпульсы частотой 15 750 Гц, а выход T0 возвращается на вход PB6 в качестве прерывания.

• Рисунок 3
• Рисунок 4

РИСУНОК 3 – Схема, стр. 1 РИСУНОК 4 – Схема, стр. 2

Синхронный последовательный интерфейс номер 3 используется для генерации видеоточек и гашения. Выход SSI3 на PD3 подключен к земле, потому что он должен быть на уровне гашения, когда он неактивен, а TM4C обычно плавает на выходе, когда он неактивен. SSI3 настроен на передачу 7-битных слов, поскольку матрица символов составляет 7 точек × 9 точек. Сдвиговый регистр SSI работает на частоте 10 МГц в режиме 75 символов на строку и на частоте 5 МГц в режиме 35 символов на строку. Это частота точек, которая позволяет за 52,5 мкс времени сканирования в реальном времени отображать 525 точек. Использование 7×9формат символов, то есть 75 символов в строке. С тактовой частотой 5 МГц это 37 символов в строке. В прошивке поставил 35.

U3 буферизует выход PD3, чтобы он мог управлять выходным транзистором. Последовательный порт 0 на PA0 и PA1 используется для программирования устройства. Перемычка W1 заземляется, чтобы перевести TM4C в режим программирования. J2 подключает внешний преобразователь RS232 для подключения к последовательному порту хоста, как описано в моей статье «Отладка встроенных систем с минимальными ресурсами» ( Circuit Cellar  312, июль 2016 г.). Рисунок 5.  – схема адаптера для программирования.

РИСУНОК 5. Адаптер для программирования

U5 представляет собой преобразователь 3,3 В в RS232, который соединяет последовательный порт 1 (UART1) на PB0/PB1 с хост-системой. В прошивке UART1 зафиксирован на скорости 9600 бод, хотя, очевидно, это можно изменить. Разъем J3 представляет собой 10-контактный разъем, который подключается к разъему серии D с помощью короткого кабеля. Транзистор Q1 смешивает точечный и синхросигналы для создания композитного видеовыхода. Чтобы точки оставались четкими, Q1 смещен так, что он никогда не достигает полного насыщения или отсечки.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
В прошивке TM4C есть некоторые особенности для создания рабочего видео. «ПЗУ генератора символов», которое на самом деле представляет собой массив во флэш-памяти, настроено на 7×9 точек. Но фактическая память дисплея рассчитана на 10 точек на символ, чтобы сделать пустую строку сканирования под каждой строкой символов для вертикального разделения. Эта дополнительная строка сканирования не включена в матрицу символов. Это просто дополнительная строка, которая инициализируется всеми нулями (пустой). Таким образом, начало первой строки символов находится в ячейке 0 в массиве памяти дисплея, а следующая — в ячейке 750 (75 символов в строке × 10 строк развертки на символ). Чтобы курсор мигал, пустая строка под символом, на котором находится курсор, переключается один раз в секунду между белым и черным цветом.

— РЕКЛАМА—

—Реклама здесь—

Хотя количество символов по горизонтали в строке можно изменить, просто изменив частоту точек и заставив DMA отправлять только 262 точки (35 символов) на строку сканирования, расстояние по вертикали не т так легко. В режиме 35 символов в строке, если бы использовалось то же количество строк символов, что и в режиме 75 символов в строке, символы были бы «сплющены» по вертикали, и отображалась бы только верхняя половина дисплея. использовал. Таким образом, в режиме 35 символов на строку каждая строка точек отправляется дважды, чтобы увеличить высоту каждой строки по вертикали. Полный кадр по-прежнему составляет 262 строки развертки, но каждая строка символов теперь занимает 20 строк развертки вместо 10.

Таймер T0 настроен как 16-разрядный генератор ШИМ. Рабочий цикл составляет 4,7 мкс для горизонтальной синхронизации и 58 мкс для вертикальной синхронизации. Подпрограмма обслуживания прерывания (ISR) должна изменить рабочий цикл ШИМ (но не частоту), чтобы генерировать более широкий импульс вертикальной синхронизации. Значение не может быть изменено внутри ISR, потому что на выходе будет короткий импульс. Вместо этого ISR устанавливает флаг, и основной цикл изменяет рабочий цикл, когда отсчет времени меньше, чем новое значение рабочего цикла. Это приводит к тому, что новый рабочий цикл и ширина импульса появляются в следующем периоде таймера.

Программное обеспечение прокручивает экран, когда необходимо вставить новый символ, и экран находится в конце. Это достигается путем перемещения индекса, указывающего, где начинается верхняя строка. При инициализации ячейка 0 в области ОЗУ дисплея является началом первой строки. Когда достигается нижняя часть экрана, экран прокручивается вверх, делая позицию 750 (начало второй строки символов) верхней частью экрана, а строку, начинающуюся с позиции 0 — теперь последнюю строку на экране, — заглушен. Печатная плата и монитор, на котором отображается несколько строк тестового текста, показаны на  9.0233 Рисунок 6 . См. боковую панель «Расчеты композитного видеодисплея» ниже в качестве руководства, если вы хотите попробовать альтернативные тактовые частоты или другие размеры генератора символов.

РИСУНОК 6 – Фотография прототипа печатной платы и 3,5-дюймового ЖК-монитора

ЦВЕТ
Когда появилось цветное телевидение, форма монохромного видеосигнала была изменена для добавления цвета. Форма волны должна была быть совместима с существующими монохромными телевизорами, поэтому изменения должны были быть незаметны для существующих монохромных приемников. Цвет был добавлен путем отправки пакета цветовой синхронизации во время задней панели горизонтальной синхронизации, которая синхронизировала фазу цветности с фазой передатчика. Информация о цвете кодируется по фазе сигналом 3,58 МГц на видео. Схемы внутри телевизора извлекают цветовой сигнал 3,58 МГц для отображения информации о цвете с информацией о яркости (белый/серый/черный). Видеосхема здесь не включает цвет. Для этого потребуется дополнительное оборудование и значительно более быстрый процессор.

В текущей реализации терминал довольно прост. Символы принимаются через последовательный порт и записываются на дисплей в текущей позиции курсора. При достижении конца экрана экран прокручивается на одну строку вверх, а новые символы вставляются внизу. Добавление прямой адресации курсора позволит хосту отправлять символы, которые сообщают терминалу, что нужно поместить курсор в определенную позицию строки и столбца.

Другим улучшением будет добавление подчеркивания или инвертированного видео для символов. Старший бит входящего байта может использоваться для указания того, когда символ должен отображаться в этом расширенном режиме. Исходному набору символов ASCII требовалось всего 7 бит, поэтому старший бит можно использовать для специальных функций. Некоторые текстовые процессоры той эпохи использовали эти функции. по мере доступности.

Хотя весь этот проект был основан на отображении символов ASCII, нет никаких причин, по которым вы не можете отображать графическую информацию на экране. Разрешение не очень высокое, и, как уже упоминалось, для добавления цвета потребуется другое оборудование. Но в отличие от символьных терминалов 1980-х, вы не ограничены отображением только символов.

Поскольку между оперативной памятью и точечным выводом нет аппаратного генератора символов, можно отображать графику с низким разрешением, просто заполняя память графическим изображением. На самом деле, первый тест, который я провел в системе, когда я подключил ее к ЖК-дисплею, состоял в том, чтобы отобразить строку в середине позиции каждого другого символа в каждой строке символов. Результатом стал дисплей, на котором была только серия горизонтальных пунктирных линий. Я сделал это, потому что это было легко сделать и не требовалось, чтобы какие-либо процедуры обработки символов работали. Если вы посмотрите на исходный код, вы увидите, что простой код для этого все еще существует, просто закомментирован. Исходный код этого проекта можно загрузить с  9Код статьи 0351 Circuit Cellar и веб-страница с файлами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Этот проект начался с воссоздания чего-то, напоминающего терминалы, которые мы использовали в 1980-х годах. Если вы не заинтересованы в таком проекте, первоначальный замысел этой схемы не будет вам полезен. Но простота схемы обеспечивает простой способ создания текстового или даже графического монохромного дисплея, который будет управлять любым монитором с композитным видеовходом. Он обеспечивает недорогой способ изготовления дисплея для диагностики, мониторинга и общего визуального отображения, особенно с учетом низкой стоимости монитора, использованного для прототипа.

• РАСЧЕТЫ КОМПОЗИТНОГО ВИДЕО ДИСПЛЕЯ

Расчеты для композитного видеодисплея приведены здесь, если вы хотите работать с альтернативными тактовыми частотами или другими размерами генератора символов:

Горизонтальное гашение плюс время синхронизации = 10,9 мкс
Частота горизонтальной развертки = 15 750 Гц = период 63,5 мкс
Время сканирования в реальном времени = 63,5 мкс – 10,9 мкс = 52,6 мкс
точек на строку = время сканирования в реальном времени × частота синхронизации точек = 52,6 мкс x 10 МГц = 525 для 10 МГц, 262 для 5 МГц
Символов в строке = количество точек в строке/горизонт. точек на символ = 525/7 = 75 для 10 МГц, 37 для 5 МГц (ограничено 35 в FW)

РЕСУРСЫ

Код для этой статьи см. в архиве кодов статей.

«Отладка встроенных систем с минимальными ресурсами» ( Circuit Cellar 312, июль 2016 г.).

Техас Инструментс | www.ti.com

ПУБЛИКУЕТСЯ В ЖУРНАЛЕ CIRCUIT CELLAR • МАРТ 2020 № 356 – Получить номер в формате PDF

Будьте в курсе наших БЕСПЛАТНЫХ еженедельных информационных бюллетеней!	Не пропустите новые выпуски Circuit Cellar. Подписаться на журнал Circuit Cellar Примечание. Мы сделали выпуск Circuit Cellar за май 2020 г. бесплатным образцом. В нем вы найдете большое разнообразие статей и информации, иллюстрирующих типичный номер текущего журнала.
Хотите написать для Circuit Cellar ? Мы всегда принимаем статьи/сообщения от технического сообщества. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника