Kurs elektroniki II - #3 - układ Darlingtona

[Treker (Damian Szymański)]

@Lexari super, że się udało Dzięki za zgłoszenie tego wcześniejszego błędu - zamienimy zdjęcia miejscami i będzie dobrze. Na początku stycznia wprowadzimy poprawki do tego kursu.

[jugen07]

Wszystko szlo rewelacyjnie do czasu pomysłu zbudowania ukladu Darlingtona z dwóch tranzystorów BC546. Wyniki na grafitowym potencjometrze wyszły bardzo zbliżone jak przy pojedynczym tranzystorze. Coś źle podłączyłem czy sam pomysł stworzenia Darlingtona na breadboardzie przy pomocy przewodów był skazany na niepowodzenie?

[Gieneq]

@jugen07 A przypadkiem nie patrzyłeś na schemat pary Sziklaiego wzięty gdzieś z internetu?

Masz coś takiego zbudowane, spójrz jeszcze raz jak wygląda pinout BC546 i sposób połączenie i spróbuj jeszcze robić od nowa  Możliwe że pomyliłeś w jednym z tranzystorów kolektor z emiterem.

[jugen07]

@Gieneq Dzięki za schemat. Połączyłem teraz trochę inaczej i działa jak należy. Układem Sziklaiego też się pobawiłem. Zastanawiam się tylko dlaczego jest on miej popularny od Darlingtona skoro eliminuje on jedną z największych wad a w kursie nawet o nim nie wspomnieliście.

Miałem pomysł żeby narysować dłuuugą kreskę ale na szczęście nie znalazłem odpowiedniego kawałka papieru  

[marek1707]

Ale przecież schemat pokazany przez @Gieneq jest bez sensu. To nie może działać. Poprawne konfiguracje to:

Pierwsza robi za zespolony tranzystor npn (chociaż elementem "mocy" jest pnp), druga za pnp (a tu odwrotnie: wyjściowy jest npn).

Układ węgra to para tranzystorów komplementarnych, co jest jednocześnie jej największą zaletą i wadą.

 

[Gieneq]

@jugen07  Fajnie że drążysz temat. Para komplementarna Sziklaiego ma co prawda niższe napięcie baza-emiter, ale ma większe napięcie nasycenia. Dla potrzeb kursu dla początkujących nie jest to bardzo istotne, ale jak chcesz czegoś więcej to obejrzyj np to:

 

Tu masz też porównanie w j. angielskim.

4 minuty temu, marek1707 napisał:

Ale przecież schemat pokazany przez @Gieneq jest bez sensu.

@marek1707  Bo jest bez sensu, ten schemat jest tym co zmontował kolega @jugen07 w poście wyżej. Fajnie że wrzuciłeś poprawny  

Edytowano Styczeń 27, 2021 przez Gieneq

[marek1707]

OK. Zrozumiałem, że to jest właśnie ten schemat z internetu i że takie coś zbudował kol. jugen07. 

[jugen07]

Korciło mnie jeszcze aby zbudować "trójkę Darlingtona" z wzmocnieniem rzędu milionów i sprawdzić, czy dioda zaświeci się bez podłączonego zasilania (prądem "z powietrza" lub "z ręki").Niemożliwe? Sprawdzę w następnym wolnym okienku czasowym 

Kanałem RSElektronika uzupełniam i utrwalam wiedzę zdobytą tutaj. Do tego odcinka nie dotarłem (jestem na razie w okolicach 30. odcinka, a ten to 171 z kolei). Nie odrobiłem lekcji z pewnego portalu: "Użyj szukaj. Zamykam" 

[marek1707]

Trójek nie stosuje się z prostego powodu: tranzystory nie są idealne i mają jakiś prąd upływu, który z resztą rośnie lawinowo z temperaturą. To oznacza, że nawet przy prądzie bazy = 0 coś tam przez złącze kolektorowe cieknie. Nawet jeśli jest to 100nA na pierwszym tranzystorze, to wzmocnione 40000 razy (drugi i trzeci tranzystor: 200*200) daje już 4mA prądu teoretycznie "zamkniętego" tranzystora końcowego. A jeśli trochę to podgrzejesz i w kolektorze pierwszego zacznie płynąć 1uA, to całość przestaje mieć sens nie tylko z powodu tak ogromnego prądu "zerowego" (wtedy już 40mA), ale także z powodu niestabilności takiego elementu przy zmianach temperatury.

Gdy potrzebujesz sterowania napięciem bez pobierania prądu z wejścia, to zamiast mnożenia tranzystorów bipolarnych, wstawiasz MOSFET, który z definicji ma praktycznie zerowy prąd bramki. Albo, w przypadku koniecznej np. liniowości układu (pojedyncze tranzystory wprost tego nie zapewniają), dajesz wzmacniacz operacyjny.

[Barteks873]

Witam. Chyba czegoś nie zrozumiałem. Moje pytanie jest banalne. Zbudowałem układ z tranzystorem BC546 (jak na zdjęciu w artykule) i po dotknięciu przewodów do linii grafitowej jak najbardziej wszystko świeci. Zauważyłem, że gdy dotknę palcem do przewodu połączonego z rezystorem 10k (połączonym z bazą) to dioda zaczyna lekko świecić mimo że obwód nie jest zamknięty. Nie mam pojęcia czemu tak się dzieje. Zamieszczam zdjęcia poniżej i z góry dziękuję za odpowiedź.

[Treker (Damian Szymański)]

@Barteks873 gdy dotykasz tego przewodu to działasz jak wielka antena, która ściąga różne zakłócenia. Jeśli sygnał jest wystarczająco mocny to może się tak zdarzyć, że sygnał będzie wystarczający do tego, aby aktywować przepływ prądu i włączyć diodę. To zupełnie normalne, projektując różne urządzenia elektroniczne trzeba pamiętać o istnieniu takich zakłóceń - stąd często stosuje się różne filtry, kondensatory lub rezystory, które eliminują takie przypadłości. W przeciwnym wypadku różne sprzęty elektroniczne mogłyby się aktywować, gdy użytkownik do nich podejdzie (bo czasami nie trzeba nawet dotykać przewodu, aby powstały takie zakłócenia).

[Barteks873]

Wielkie dzięki za wyjaśnienie @Treker. Zaczyna być coraz ciekawiej, a to dopiero początek mojej drogi . Od podstawówki uczymy się w szkołach o tym, że grafit przewodzi prąd, a tak naprawdę nigdy nie było okazji się o tym przekonać na własnej skórze. Super!  

Edytowano Luty 7, 2021 przez Barteks873

[EagleEye]

Jestem zupełnie zielony w kwestiach elektroniki i przed przystąpieniem do kursu nie miałem żadnego pojęcia na ten temat. Z tego powodu sprawia mi pewną trudność zrozumienie wagi układów Darlingtona.

Potrafię widzieć, że zjawiska występujące w Darlingtonie i innych tranzystorach będą miały olbrzymie znaczenie w konstruowaniu urządzeń ale nie potrafię uchwycić ich istoty. Oto co wiem i może dobra dusza spróbuje mnie poprawić:

Współczynnik β w Darlingtonie jest masywny na wyjściu co sprawia, że sygnał na kolektorze zostaje powiększony tak bardzo, że nasze ciało ma wpływ na sygnał. Ale co z tego, jeśli do uruchomienia silnika wystarczy stan saturacji, zatem β jest nieistotne.

Dlaczego wzmocnienie sygnału w ogóle ma tu jakiekolwiek znaczenie, jeśli U_ce to jakieś miliampery? Mogłbym poprostu zwiększyć napięcie na kolektorze jeśli chciałbym więcej mocy. Dlaczego te niewielkie wzmocnienia mają jakiekolwiek znaczenie w elektronice?

Dostrzegam zalety tranzystorów jako włączników sterowanych prądowo, ale kompletnie nie pojmuję istoty wzmocnienia.

[Gieneq]

20 godzin temu, EagleEye napisał:

Z tego powodu sprawia mi pewną trudność zrozumienie wagi układów Darlingtona.

Cieszymy się, że kurs jest przystępny, postaram sięodpowiedzieć na pytania które siepojawiły.

20 godzin temu, EagleEye napisał:

β w Darlingtonie jest masywny na wyjściu

Z takim określeniem się nie spotkałem i niezbyt rozumiem co masz na myśli.

20 godzin temu, EagleEye napisał:

Ale co z tego, jeśli do uruchomienia silnika wystarczy stan saturacji, zatem β jest nieistotne.

Pierwsza sprawa - do sterowania silnikiem nie użyjesz tego tranzystora z kursu, bo jest na małą moc, parametry jak i obudowa nie nadają się.

W kursie był podany przykład 2 tranzystorów:

1. nie nadawał się do sterowania dużym obciążeniem ale nasycał się przy niskim prądzie bazy - dobry do sterowania z Arduino, zły do sterowania silnikiem,
2. nadawał się do sterowania dużą mocą, wysoki prąd kolektora, ale miał duży prąd nasycenia bazy - nie do sterowani z Arduino, dobry do sterowania silnikiem.

Łącząc cechy wyżej wymienionych można zbudować Darlingtona na dużą moc sterowany prądem o małej wartości. I tu widać jak użyć w praktyce taki tranzystor.

W kursie dysponujesz jednak tranzystorem na małe moce ale i taki się nadaje do pewnych zastosowań. Jakich? To już zależy od potrzeb, najpewniej trafisz na taki w układzie wzmacniacza. Więc w jakim celu jest w kursie? Aby poznać jego działanie, poprzez praktyczny eksperyment.

20 godzin temu, EagleEye napisał:

Dlaczego wzmocnienie sygnału w ogóle ma tu jakiekolwiek znaczenie, jeśli U_ce to jakieś miliampery?

To chyba masz na myśli IC - prąd kolektora który ma jakieś miliampery. Na tym tranzystorze nie uzyskasz więcej niż kilkaset miliamperów bo takie ma właściwości.

21 godzin temu, EagleEye napisał:

 jeśli chciałbym więcej mocy.

Mógłbyś równie dobrze użyć tranzystor MOS i też będzie dobrze, a prądu w ogóle nie pobiera przy podrzymywaniu. Gdybyś jednak chciał wzmocnić jakiś znikomy sygnał zmienny to już nabiera to sensu. Niekoniecznie pracujemy w obszarze nasycenia. Zauważ że wzmacniacze audio składają się z kilku stopni, nie załatwisz wszystkiego jednym tranzystorem, który z miliamperów z wejścia Jack zrobią nagle setki watów na wyjściu.

21 godzin temu, EagleEye napisał:

Dlaczego te niewielkie wzmocnienia mają jakiekolwiek znaczenie w elektronice?

Bo bywa że dysponujemy prądem któy jest naprawdę znikomy i jakoś trzeba go wzmocnić. Np 20mA z wyjścia Arduino jest ok dlawzmocnienia 100 typowego tranzystora BJT. Ale gdybyś miał prąd w uA to już 500mA nie zrobisz z tego tak łatwo.

21 godzin temu, EagleEye napisał:

Mogłbym poprostu zwiększyć napięcie na kolektorze

Nie zawsze możesz

[EagleEye]

@Gieneq To bardzo cenne wyjaśnienie. Czy słusznie zrobię zakładając, że następne kursy pomogą mi to zrozumieć jeszcze lepiej i nie powinienem się tym teraz za bardzo przejmować? Czy też jeśli teraz tego nie zrozumiem w pełni, to będę miał problemy na dalszych etapach (bo zamierzam regularnie kupować kolejne części).

Gdybyś jeszcze chciał mi wytłumaczyć ogólnie, jak 5-cio latkowi, dlaczego potrzebujemy wzmocnienia na tranzystorze skoro możemy poprostu zastosować mocniejszą baterię - zdaję sobie pytanie jak głupie to pytanie dla fachowca.