www.amapro.cz & David Bazala [Elektronika]

Otevře webové stránky AmaPro


Otevře hlavní stránku společnosti AmaPro
Internetové stránky určené pro studenty středních a vysokých odborných škol.


amapro.cz/odkazy Projekt eliminuje vyhledávání klíčových slov na komerčních stránkách a v e-schopech.



Nový projekt AmaPro

Impedanční převodník U/I s Darlingtonovým zapojením

Předpokládejme, že máme vstupní signál napěťového charakteru s nízkým výkonem a potřebujeme řídit proud procházející výkonovým zařízením. Výkonové zařízení má nízký vstupní (vnitřní) odpor a vyžaduje průchodu vyšších proudů. Náš vstupní signál nedovede dodávat takový proud, který vyžaduje zařízení. Jako nejjednodušší výkonové zařízení si můžeme představit žárovku. Tuto situace lze řešit pomocí obvodového zapojení na obr.1a.

Obr.1: a) obvodové schéma Darligktonového zapojení tranzistorů; b) vstupní VACh; c) převodní VACh

Na obr.1a je obvodové zapojení dvou tranzistorů v tzv. Darlingtonovém zapojení. V aktivní proudové větvi je zapojena zátěž představující reálný odbor Rz. Jeho hodnotu uvažujme v desítkách ohmů. Vstupní napětí U1 vytváří proud I1, který prochází bázovými přechody obou tranzistorů. Důsledkem proudu I1 je uzavírající se proud I2. Proud I2 se uzavírá přes přímé připojení kolektorů na +Ucc, přechod C-E tranzistoru T2, nízký odpor Rz na zem. Za předpokladu, že T2 bude plně otevřen, bude protékat Rz poměrně vysoký proud, jehož hodnota je dána vzorečkem:

I2 = (Ucc-rce)/ Rz {A;V;W}

pro praktičtější výpočty při návrhu výkonových parametrů tranzistoru, budeme považovat za maximální stálý proud tranzistorem T2

I2 = Ucc/Rz {A;V;W}

nebo-li, budeme uvažovat úbytek napětí na přechodu C-E 0V. V takovém případě protéká tranzistorem největší proud, který ho může ohrozit. Napětí U1 musí být dostatečně velké, aby vzniklý proud I1 způsobil úbytky napětí na tranzistorech s hodnotami prahových napětí použitých tranzistorů. K napětí U1 je nutno připočíst i úbytek napětí na Rz. Závislost U1 na I1 nám vytváří (dle parametrů funkčních bloků) vstupní VACh, nebo-li vstupní odpor (obr.1b). Předpokládejme nastavení statického pracovního bodu P na hodnotu 1,3V. Z grafu zjistíme, že budící proud Darlingtonu je asi 0,3mA. Dle Ohmova zákona zjistíme vstupní impedanci:

Rvst = U1/I1 {Ohm;V;A}

a pro náš pracovní bod P :

Rvst = 1,3V/0,3mA

Rvst = 4,3 kOhm

Hodnota vstupního odporu je vysoká, což je základní vlastnost popisovaného impedančního převodníku U/I. Abychom pochopili jeho skutečnou výhodu, pozorujme graf na obr.1c. Jedná se o převodní charakteristiku, kde je znázorněna závislost vstupní veličiny (U1) na výstupní veličině (I2). Povšimněme si změny parametrů U a I pro jednotlivé pracovní body P1 a P2. V bodě P1 má U1=1,1V a proud I2=0,22A, v bodě P2 je U1=1,3V a proud I2=1,12A. Zjednodušeně řečeno malá změna vstupního napětí U1 způsobila větší změnu výstupního proudu I2. Pozor na tu skutečnost, že u bipolárních tranzistorů je kolektorový proud důsledkem bázového proudu. Bázový proud vzniká díky rozdílnému potenciálu U1. V našem přímém zapojení U1 na dvojici tranzistorů by U1 po odpojení od báze T1 mělo vyšší hodnotu napětí. Impedanční převodník U/I není správně definován, neboť se jedná o převodník I/I, nebo-li malý proud I1 budí větší proud I2. Doplněním jednoduchou odporovou vazbou nebo napěťovým děličem, lze celý obvod považovat za impedanční převodní Využití impedančního převodníku U/I je v praxi velmi časté. Pomocí těchto obvodových zapojení lze plynule řídit svit žárovky, točení motorku a pod. Při použití impedančních převodníků je nutno akceptovat několik katalogových hodnot tranzistorů, které vyplývají z obecného zapojení Darlingtonu. Definujícím parametrem jsou pak vstupně výstupní diference, jejich linearita a maximální přípustný proud. Uvažujeme-li impedanční převodník jako funkční blok, výstup představuje proudový okruh zátěží. Předpokladem pro správnou činnost obvodu je uzavření proudového okruhu I2 přes Rz na zem. Nebude-li obvod uzavřen, nebudou platit podmínky uváděné pro I1, neboť proudový okruh Rz uzavírá i budící proud I1.





  • Katalog součástek : Tranzistory
  • Tranzistory - konstrukce pouzdra, značení tranzistorů
  • Články o tranzistorech
  • Poruchy tranzistoru v obvodech
  • Náhrady trantzistorů
  • Schémata s tranzistory


  • Impedanční převodník U/U s Darlingtonovým zapojením

    Předpokládejme, že máme vstupní signál napěťového charakteru s nízkým výkonem a malou dynamikou a potřebujeme řídit vstupní obvody signálem o vyšším napětí a větší diferenci. Nové řídící napětí bude rozloženo v oblasti od Umin (0V) po Umax (+Ucc). Pomocí Darlingtonového zapojení tranzistorů dle obr.1 lze převádět vstupní malé napětí U1 na větší napětí U2.

    Obr.1: a) Obvodové zapojení Darlingtonu; b) vstupní VACh; převodní VACh

    Na obr.1b je VACh vstupní části obvodu. Je vidět, že vstupní napětí U1 vytváří bázový proud, který protéká B-E přechody obou tranzistorů. Není-li použit odpor Re, je vstupní impedance dána pouze reálnými odpory přechodů obou tranzistorů. Protékající proud I1 způsobuje proud I2, který protéká přechodem C-E tranzistoru T2. Velikost proudu I2 je omezována hodnotou Rc. Kdyby byl přechod C-E tranzistoru plně otevřen, byl by maximální proud I2 dán vzorečkem:

    I2=Ucc/Rc {A;V;Ohm}

    Při návrhu parametrů tranzistoru by I2 byl maximální provozní proud a od jeho hodnoty by se určil maximální přípustný stálý proud daného typu tranzistoru. Bude-li přechod maximálně otevřený, bude mít přechod C-E téměř nulový odpor a na výstupu U2 se objeví zem, nebo-li 0V. Bude-li přechod uzavřen (vysoká impedance), vzroste napětí na přechodu C-E téměř na +Ucc. Výstupní zatěžovací proud, který by mohl být odebírán z výstupu, je omezený sériově zapojeným odporem Rc. Nemůžeme připojit na výstup U2 zátěž nízkého reálného odporu, neboť bychom ohrozili stabilitu výstupního napětí U2.

    Na obr.1c je znázorněna převodní charakteristika. Výstupní napětí U2 je bráno z kolektoru, dochází proto k posuvu fáze o 180°. Tvar výstupní křivky je inverzní vůči vstupní charakteristice. Je-li přechod C-E tranzistoru T2 otevřený (pracovní bod P1), je výstupní napětí U2 malé. Je-li přechod C-E tranzistoru zavřený (pracovní bod P2), je výstupní napětí U2 větší.

    Ačkoliv mluvíme o impedančním převodníku U/U, jedná se opět (vlastnosti bipolárních tranzistorů) o převodník I/U. Výstupní napětí je řízeno bázovým proudem, který je důsledkem rozdílného potenciálu U1. Praktické využití takového impedančního převodníku je v elektronice velmi široké. Pozorujme v převodní charakteristice vstupní diferenci napětí U1. Jeho diference je velmi malá. Zato výstupní diference je velká. Může teoreticky dosahovat hodnot v rozmezí 0V (zem) až +Ucc. V praktickém využití impedančního převodníku U/U je nutno uvážit výstupní impedanci, která nám zpravidla nedovolí připojení dalších funkčních bloků s nízkým reálným odporem. Vlastní pracovní oblast diference výstupního U2 napětí lze pomocí hodnot odporů Rc a Re nastavit dle našich požadavků. Vstupní napětí U1 musí být úměrně vysoké, aby vzniklý bázový proud nebyl mimo povolené hodnoty tranzistorů, nebo nedostával pracovní body tranzistorů do nelineárních částí VACh. Větší vstupní napětí U1 lze jednoduše snížit odporovou vazbou. Naopak při vložení odporu Re je nutno uvážit hodnotu U1 tak, aby úbytky napětí na přechodech B-E tranzistorů byly v oblastech prahových napětí tranzistorů.

  • Katalog součástek : Tranzistory
  • Tranzistory - konstrukce pouzdra, značení tranzistorů
  • Články o tranzistorech
  • Poruchy tranzistoru v obvodech
  • Náhrady trantzistorů
  • Schémata s tranzistory


  • Katalog součástek : Rezistory, potenciometry Tesla
  • Barevné značení odporů TESLA
  • Články o rezistoru jako odporu
  • Poruchy rezistoru v obvodech


  • Abecední seznam všech článků Vyhledání pojmů ve článcích




    Základní elektronická zapojení
    Zabývá se problematikou napájecích zdrojů, zesilovačů a generátorů.
    knihy/zakladni_ele_zapojeni
    Katalog součástek
    Elektronické součástky a katalogy TESLA
    tesla/index_tesla.php
    Elektronika II.
    Publikace určená pro střední školy technických oborů pro slaboproud a telekomunikace.
    elektronika2/obsah_ele2.php
    Hledání schémat
    Vyhledání elektronického schématu
    fb_csm/vyhledavac_schemat.php
    Elektronické obvody
    Setřídění elektronických obvodů dle funkcionality zapojení
    katalogy/fb_csm/index.php
    Monolitické integrované obvody
    Zpracování plastů, vytváření plastových výrobků pro elektroniku a elektrotechniku.
    monoliticke_integrovane_obvody
    Analogová schémata
    lké množství schémat s pasivními a aktivníma součástkama
    ar/konstrukce_ar_1/
    Analogové součástky
    Využití klasických elektronických součástek v obvodech
    ar/konstrukce_ar_1/rejstrik.php
    Napájecí zdroje
    Konstrukce starších řešení napájecích zdrojů.
    zdroje1/obsah_zdroje1.php
    Otevře stránky Fulltextové vyhledávání na celém serveru
    Digitalizované odborné knihy
    Velká encyklopedie pojmů a zkratek
    Česko - anglicko - německý technický slovník
    Klasický katalog firem, služeb a stránek
    OnLine překladač  vět a textů (nepoužívá Google)
    Stránky pro chvíle oddechu od studia, relaxace
    Katalog českých firem dle technologií
    Internetový odkazník
    Otevře hlavní stranu pro oddíl elektroniky




     Wikipedie   Seznam stránek   Kapitoly témat   Významné servery   Klíčová slova 








    Otevře hlavní stranu společnosti AmaPro

    Všechna práva vyhrazena. Určeno jen pro osobní využití. Bez předchozího písemného souhlasu správce www.amapro.cz je zakázána jakákoli další publikace, přetištění nebo distribuce jakéhokoli materiálu nebo části materiálu zveřejněného na www.amapro.cz a to včetně šíření prostřednictvím elektronické pošty. Články, jejichž přímým autorem není amapro.cz lze publikovat pouze se souhlasem jejich majitelů či administrátoru příslušného webu.