Darlington PushPull
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7/15/2019 Darlington PushPull
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Le Darlington et le Push-Pull
1. Les défauts des structures connues
2. Présentation de deux principes de fonctionnement
• Darlington et Push-Pull
• Leurs limitations
• Leurs optimisations
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ZOUT = 1/gm + RS/β
Que sait-on faire comme amplificateur?
Vcc
R1
R2
CIN
RC
RE
COUT
CE REcc
V(t)IN
V(t)OUT
On veut fournir de la puissance à la charge RL
RL
L ’impédance de sortie du collecteur commun limite le rendement
vS
RS 1/gbe2
REcc
gm2 vbe2vbe2
T1
T2
!
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Montage Darlington
Usages corrélés:
• Augmentation du gain en courantβ
12 ∼ β
1∗β
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• Diminution de l ’impédance de sortie
T21
T22
T’2
ZOUT = 1/gm2 + RS/β12Intuitif
NPN
PNP Même principeT21
T22
T’2
Inconvénients pour le NPN et le PNP
• Ai réel différent de β1∗β
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• U j12 ~ 2 U j
!
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Amélioration du potentiel U j12
T21 T’2
Montage pseudo-Darlington
T22
T’2NPN
U j
T’2T21
T22T’2PNP
U j
Gain en courant réel Ai ???!
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Montage Darlington en MOS ????
IMPOSSIBLELe montage Darlington se contrôle exclusivement en courant
Or le MOS ne se contrôle qu ’en tension
POSSIBLE
T21
T22Le montage Darlington se contrôle ici en tension
! Que vaut le courant d ’émetteur du transistor T22???
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Inconvénient du montage DarlingtonSa lenteur
T21
T22
En phase de blocage,T21 ne bloque pas instantanément T22
T21
T22 Solution, ajouter R
R
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Justification du Push-Pull: Etage de puissance
T ou super T
REcc RLVOUT
Vcc
VB0
Comme chaque étage, il faut conditionner lestransistors:
VB0 est imposé par l ’étage précédent(pas de variations)
REcc Intervient dans la polarisation du transistor
Sans variation, on a une consommation statique importanteuniquement pour polariser le transistor
Avec les variations on a une perte de rendement à cause de REcc
Actuellement l'étage de puissance est un CC
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Solution 1: Eliminer REcc
T ou super T
RLVOUT
Vcc
VB0RL Intervient dans la polarisation du transistor
Donc polarisation dépend du contexte
On améliore le rendement énergétique, cependant:
On a toujours une consommation importante (voire plus)
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Solution 2: Et si l ’on ne consommait rien au repos
T ou super T
RLVOUT
Vcc
VB0 = 0V
Il faudrait que le transistor soit bloqué
Pour simplifier on prend Uj = 0
Et donc que VB0 = 0
On ne consommerait que pour la partiepositive des variationsEt le négatif???????
T RLVOUT
-VccVB0 = 0V
On propose une structure duale
Et on garde VB0 = 0
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Solution 3: Solution globaleLe Push-Pull
Vcc
T ou super T
RLVOUT
VB0
= 0V
On fusionne les deux solutions, et on maintient VB0 = 0
T RLVOUT
-VccV
B0= 0V
Vcc
RLVOUT
-Vcc
VB0 = 0V
Avantages: - On a une dynamique beaucoup plus grande+/- Inconvénient: - L ’étage précédent doit être découplé pour la polarisation
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Intégration du montage dans l ’environnement complet
Vcc
RL
VOUT
-Vcc
VB0 = 0V
Inconvénients:• Capacité de couplage pour éliminer la composante continue
• ralentit le système et• contribue à changer la fonction de transfert du
montage• Deux alimentations, mais on n ’a pas le choix.
MaintenantAvant
T ou super T
REcc RL
VOUT
Vcc
VC0 = VB0
RC
RE CE
RC
RE
CE
Ne marche pas car VB0 flottant
Vcc
-Vcc
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Problème de linéarité avec le Push-Pull
Vcc
RLVOUT
-Vcc
VIN
VOUT
VIN
Aucun des deux transistors ne conduit s’il n ’y a pas Uj à l’entrée
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Linéarisation du Push-Pull
Vcc
RLVOUT
-Vcc
VIN
VOUT
VIN
VOUT
VIN
Décalagede tension Uj
U j
U j
Principe: et les résistancespour fixer VB0 ?
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Quel composant naturel permet ce décalage de Uj???
Vcc
RLVOUT
-Vcc
U j
U j
Vcc
RLVOUT
-Vcc
U j
U j
Deux solutions pour polariser le Push-Pull
Cas 1 Cas 2
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Linéarisation par les diodes
Le cas 1 ne permet pas de polariser les diodesPar la suite on modélisera les courants de polarisation par des sources de courant (cas général)
Vcc
RLVOUT
-Vcc
VINU j
U j
Cas 1 Cas 2
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Autre technique pour linéariser
Vcc
VOUT
-Vcc
-
+VIN
La réaction permet d ’absorber la distorsion
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Et si nous voulons plus de puissance???
Solution avec un montage Darlington, respectivement pseudo-Darlington
Ne pas oublier la non linéarité et un décalage de 4 Uj, respectivement 3 Uj
VIN
Vcc
VOUT
-Vcc
2U j
2U j
VIN
Vcc
VOUT
-Vcc
U j
2U j
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Solution paramétrable pour pseudo Darlington
A quoi peut bien servir le montage avec Tm, R1, R2?????
VOUT
VIN
Vcc
-Vcc
R1
R2
Tm
!
Attention: Vin ne peut plus attaquer la cellule de manière symétrique
2Uj
Uj
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Solution moins bien adaptée pour Darlington
VOUT
VIN
Vcc
-Vcc
R1
R2
Tm
2Uj
2Uj
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Effets indésirables
VOUT
T2
T1Dérive en température accentuée siT1 et T2 non appariés
=> Offset
VOUT
T2
T1
Re
ReRe typique de 2 Ω
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Protection contre le court-circuit
VOUT
T1
Re
Re
Analyse de la combinaison!
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Il faudrait une structure comparable à celle-ci: VDD
-VDD
Pas facile à mettre en œuvre car il fautl'équivalent d'un décalage de Uj (en fait VT )
Equivalent avec le MOS???
On propose l’inverseur CMOS qui ressemble à un Push-PullCependant il se comporte à l ’envers (normal puisqu ’il inverse)
Pour retomber sur nos pattes, il faut deux inverseurs.Le premier inverseur pilote un petit courant,
Le second inverseur pilote un fort courant