10. L’esquema de Darlington

L’esquema de Darlington <https://es.wikipedia.org/wiki/transistor_darlington>`__ és un dispositiu que combina dos transistors connectats de manera que el corrent emissor del primer alimenta el corrent base del segon que es pot veure a la imatge següent:

Esquema de dos transistors NPN a l'assemblea de Darlington.

L’esquema de Darlington es comporta com a transistor ordinari, amb un col·leccionista, una base i un emissor.

Avantatges:

• L’avantatge principal d’aquest esquema és que el guany dels dos transistors es multiplica, aconseguint fàcilment ** beneficis molt alts **, de diversos milers. Això permet controlar corrents elevats amb corrents de base molt petits.
• Aquest esquema es pot implementar amb dos transistors discrets connectats o també hi ha ** parelles integrades de Darlington ** en un únic encapsulat, que redueix l’espai.

Desavantatges:

• L’esquema de Darlington té una resposta més lenta que un sol transistor. Això limita el seu funcionament com a interruptor a dispositius lents. Per accelerar el segon transistor, se sol situar una resistència entre la seva base i el seu emissor.
• La tensió mínima entre col·leccionista i emissor és més gran que amb un sol transistor. Això produeix una escalfament més gran del dispositiu quan controla l’encesa i la desactivació dels dispositius amb molta corrent i produeix una pèrdua de tensió apreciable.
• La tensió entre la base i l'emissor és més gran, normalment superior a 1,2 volts afegint dues caigudes de tensió de dos transistors.

Simulació I

A continuació, podem veure la simulació d’un esquema de Darlington en la configuració comuna de l’emissor. Aquesta etapa necessita molt poc corrent base per encendre una làmpada de 50 i 12 volts.

Aquest esquema es pot utilitzar per actuar càrregues elevades amb corrents baixos que provenen de circuits de control digitals, com ara un microcontrolador.

Simulació II

A continuació, podem veure la simulació de l’etapa de sortida d’un circuit oscil·lador molt popular, el ** NE555 **. Aquesta etapa de sortida utilitza dues configuracions de Darlington per amplificar els senyals interns del circuit i aconseguir un corrent alt que activa les càrregues externes.

A la caixa superior podem identificar un esquema de Darlington a ** Collector Common ** (Col·leccionista connectat a menjar positiu). Aquest esquema serveix per alimentar la sortida amb tensió positiva.

A la caixa inferior podem identificar un esquema de Darlington a ** emissor comú ** (emissor connectat amb els aliments negatius). Aquest esquema serveix per alimentar la sortida amb tensió negativa.

Aquesta segona caixa inferior té algun canvi respecte a la configuració estàndard, afegint una resistència de 200 ohms entre el primer transistor Q1 i el segon transistor Q2. A més, hi ha un díode entre els col·leccionistes de Q1 i Q2. Aquests canvis permeten obtenir una tensió inferior a la sortida que amb l’esquema estàndard.

Les resistències de 200 ohms a la dreta no pertanyen al circuit NE555, són resistències de càrrega externa.

Exercicis

1. Dibuixa un esquema simplificat de dos transistors NPN que treballen en la configuració de Darlington.

2. Dibuixa un esquema realista de dos transistors NPN que treballen a la configuració de Darlington de l’emissor comú.

3. Dibuixa un esquema realista de dos transistors NPN que treballen a la configuració de Darlington del col·leccionista comú.

4. Quins avantatges té un esquema de Darlington contra un transistor individual?

5. Quins inconvenients té un esquema de Darlington davant d’un transistor individual? Com es pot reduir l'efecte d'aquests inconvenients?

6. En l’etapa de sortida del circuit NE55:

   Quants esquemes de Darlington podeu identificar?

   Quina configuració és cadascú i per què?