輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證達(dá)林頓管原理與應(yīng)用

復(fù)合管（CompositeTransistor），也稱(chēng)為達(dá)林頓管（DarlingtonTransistor），是一種由兩個(gè)雙極型晶體管（BJT）串聯(lián)組合而成的復(fù)合晶體管結(jié)構(gòu)。它的主要特點(diǎn)是具有很高的電流增益（CurrentGain）。。

在使用時(shí)既可以使用成品的達(dá)林頓管，也可以由兩只獨(dú)立的三極管組成。這種組合方式有四種可能，包括NPN管和NPN管、PNP管和PNP管、NPN管和PNP管、PNP管和NPN管。

一般大功率三極管的基極需要較大的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，不能直接將小信號(hào)進(jìn)行放大（小信號(hào)提供不了足夠的基極驅(qū)動(dòng)電流），而達(dá)林頓管內(nèi)部由兩個(gè)三極管組合而成，前級(jí)三極管將小電流放大后再驅(qū)動(dòng)后級(jí)的三極管，這樣小電流也可以驅(qū)動(dòng)大功率的達(dá)林頓管，由原理也可以看出，功率部分主要是由后級(jí)的三極管來(lái)承擔(dān)的。達(dá)林頓管的主要復(fù)合方式有四種，如下圖所示。PNP-PNPNPN-NPNPNP-NPNNPN-PNP輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證達(dá)林頓管原理與應(yīng)用

以NPN達(dá)林頓管為例，介紹其工作原理。NPN達(dá)林頓管結(jié)構(gòu)如下：

第一個(gè)晶體管（Q1）的發(fā)射極連接到第二個(gè)晶體管（Q2）的基極。Q1的集電極和Q2的集電極連接在一起，作為復(fù)合管的集電極。Q1的基極作為復(fù)合管的基極。Q2的發(fā)射極作為復(fù)合管的發(fā)射極。

在達(dá)林頓管中，電流首先通過(guò)Q1，然后進(jìn)入Q2。因?yàn)镼1和Q2都是NPN型晶體管，所以它們的電流增益（??）會(huì)乘積，從而實(shí)現(xiàn)高電流增益，如右下圖輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證射級(jí)跟隨器原理與應(yīng)用

電壓跟隨器是一種具有100%電壓負(fù)反饋的放大器電路，其特點(diǎn)是輸出電壓的幅度和極性都與輸入電壓相同，所以叫跟隨器。典型線路如圖所示。運(yùn)放跟隨器有輸入阻抗高，而輸出阻抗低的特性，一般來(lái)說(shuō)，輸入阻抗可以達(dá)到幾兆歐姆，而輸出阻抗低，通常只有幾歐姆，甚至更低。在電路中，電壓跟隨器一般做緩沖級(jí)（buffer）及隔離級(jí)。根據(jù)運(yùn)放的虛斷虛短特性，可以得知電壓跟隨器還可以提高輸入阻抗，可以大幅度減小輸入電容的大小，為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供保證。輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證射級(jí)跟隨器原理與應(yīng)用集成運(yùn)算放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高增益的多級(jí)直接耦合放大器，具有很大的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)（一般可達(dá)105）和極高的輸入阻抗（可達(dá)l06Ω，采用場(chǎng)效應(yīng)管輸入級(jí)的可達(dá)109Ω以上）。電壓跟隨器。輸出信號(hào)與輸入信號(hào)配相位相同，放大倍數(shù)A≈1。電壓跟隨器就是Rf=0、R1=∞、反饋系數(shù)F=1時(shí)的同相輸入放大器。由于集成運(yùn)放本身的高增益特性，因此用集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器具有極高的輸入阻抗，幾乎不從信號(hào)源汲取電流。同時(shí)具有極低的輸出阻抗，向負(fù)載輸出電流時(shí)幾乎不在內(nèi)部引起壓降，可視為電壓源。集成運(yùn)放電壓跟隨器的性能非常接近理想狀態(tài)，并且無(wú)外圍元件、無(wú)須調(diào)整，這是晶體管電壓跟隨器（射級(jí)跟隨器）所無(wú)法比擬的。輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)

根據(jù)前面的分析，可以設(shè)計(jì)出如M212板卡上的輸出級(jí)電路，原理圖如下示。輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)U2為運(yùn)放，首先其同相輸入端輸入經(jīng)過(guò)DAC的模擬電壓，U5、U6組成NPN達(dá)林頓管，當(dāng)其導(dǎo)通時(shí)，我們可以將其近似看作一根導(dǎo)線，因此上圖可簡(jiǎn)化為以下示意圖。輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)當(dāng)達(dá)林頓管關(guān)閉時(shí)，運(yùn)放變成過(guò)零比較器，PWRI_OUT電壓此時(shí)為0V，當(dāng)同相輸入端電壓大于0V時(shí)，運(yùn)放輸出電壓為12V，達(dá)林頓管的Vbe

>1.4V（一個(gè)三極管的Vbe大致為0.7V），于是達(dá)林頓管導(dǎo)通，導(dǎo)通后運(yùn)放組成電壓跟隨器，此時(shí)PWRI_OUT電壓為ADJ_IN電壓。輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證輸出級(jí)電路測(cè)試與驗(yàn)證空載電壓調(diào)節(jié)輸出測(cè)試

按照如下示意圖連接線路，調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)器輸入電路不同的數(shù)字量，測(cè)量調(diào)整輸出級(jí)電路的電源輸出點(diǎn)電壓值，并完成后表。連接方式：將板卡的ADC_IN測(cè)試點(diǎn)J8與DA_OUT測(cè)試點(diǎn)J12引腳。萬(wàn)用表的紅色表筆（正極）連接至板卡的PWR+測(cè)試點(diǎn)J4。萬(wàn)用表的黑色表筆（負(fù)極）連接至板卡的PWR-測(cè)試點(diǎn)J6即可。輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證輸出級(jí)電路測(cè)試與驗(yàn)證空載電壓調(diào)節(jié)輸出測(cè)試

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

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D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

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D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

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D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

數(shù)碼管顯示值

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D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證輸出級(jí)電路測(cè)試與驗(yàn)證帶載電壓調(diào)節(jié)輸出測(cè)試

按照如下示意圖連接線路，調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)器輸入電路不同的數(shù)字量，測(cè)量調(diào)整輸出級(jí)電路的電源輸出點(diǎn)電壓值，并完成后表。連接方式：將板卡中的J2測(cè)試點(diǎn)連接至PWR+測(cè)試點(diǎn)J4。ADC_IN測(cè)試點(diǎn)J8與DA_OUT測(cè)試點(diǎn)J12。將電壓表的黑色表筆（負(fù)極）連接至PWR-測(cè)試點(diǎn)J6。電壓表的紅色表筆（正極）連接至PWR+測(cè)試點(diǎn)J4。電流表的黑色表筆（負(fù)極）連接至PWR-測(cè)試點(diǎn)J6。電流表的紅色表筆（正極）連接至測(cè)試點(diǎn)J10即可。輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證輸出級(jí)電路測(cè)試與驗(yàn)證帶載電壓調(diào)節(jié)輸出測(cè)試數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

負(fù)載電流值

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

負(fù)載電流值

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

負(fù)載電流值

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

負(fù)載電流值

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

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D/A模擬電壓

輸出級(jí)輸出電壓

負(fù)載電流值

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OU