曾俊超-自制555定时器芯片

555定时器原理解析

原文链接：https://wiki.lceda.cn/zh-hans/course-projects/analog-eigital-circuit/     下面对原文的扩展部分                                                             【7613784A+曾俊超】

电容和电感的充放电公式推导_电感充电公式-CSDN博客

电阻分压电路​

  VCC电源通过三个5K的电阻进行分压，给两级比较器分别提供1/3VCC以及2/3VCC的电压，由于5KΩ的电阻并不常见，电阻的制造又会存在误差值，可以采用两个10KΩ的电阻进行并联从而得到一个较为稳定的5KΩ电阻。电路设计如下所示：

达林顿管：初级模拟电路：8-2 达林顿连接 - 知乎

   在第一级差分放大电路中Q1/Q4，Q6/Q8使用了达林顿结构，组成达林顿管。达林顿管又叫复合三极管，它采用复合连接方式将两个或多个三极管的集电极连在一起，第一个三极管的发射极直接耦合到第二个三极管的基极，依次连接而成，最终引出B、C 、E三个电极。这样组成的达林顿管具有增益高、开关速度快、稳定性好等优点。使用时，可以直接把达林顿管看成是一个具有高电流放大系数的高性能三极管。如果单个晶体管的增益为10，那么2个晶体管组成的达林顿管的增益将达到10x10=100倍。随着三极管个数的增加，达林顿管的Vbe导通电压也会随之增加。

1. 达林顿连接的基本原理

　　在上一小节，我们通过将2个共射放大器级联而提高了总体的放大系数。而另一个提高放大系数的方法，就是直接将两个BJT串接，做成一个 𝛽 超大的超级晶体管，这个就是所谓的达林顿连接（Darlington configuration）。另外，也可以是一个FET和一个BJT串联，称为BiFET，不过这种结构因成本较高而用得比较少。

　　达林顿连接的基本原理如下图所示：

成品达林顿管

　　成品达林顿管并不是简单地将两个BJT串接起来卖给你，厂家一般会对其内部结构作一定优化，并加入一些附加电路。对于初学者来说，查阅数据手册中的一些参数并不难（毕竟跟BJT三极管很相似），难的是看不懂这些附加电路有什么作用，一般的模电书上也不会给你解释。所以下面我们以成品达林顿管 TIP102/TIP107 为例，介绍如何阅读达林顿管的数据规格书：点此阅读datasheet链接。

下面我们依次先解释和
两个电阻的作用，然后再解释这个保护二极管的作用。先说结论，两个电阻的主要目的是为了加快达林顿管的关断速度，同时这两个电阻对电路具有一定的保护作用；然而其代价就是使得达林顿管的总电流放大倍数 减小。而这个保护二极管的作用与MOSFET中保护二极管的作用类似，主要是在H桥的开关应用中，对感性负载起到续流作用。

（1）开关速度

pn结正偏时会储存一定的电荷，产生一定的电容效应。当BJT的基极在外部关断时，发射结上的压降不会马上就降低到0，而是会被这个电容维持住，如下图所示：

如果你不提供额外的通路让这个电容快速放电，那电容上的电菏只能通过集电极慢慢释放，相应的，发射结上的电压也只能慢慢下降到0，集电极电流也会以这个放电速度慢慢下降到0，而不会立即关断。在下左图中，当输入控制信号的频率为10kHz左右的时候，负载两端的电压波形如下右图所示，在关断的时候会拖一个比较明显的尾巴。当集电极电流较大时，这个尾巴会尤其明显。

如果这时你在发射结上并联一个120Ω的电阻
，当基极开关关断时，发射结电容上的存储电荷会迅速通过电阻释放掉，因此集电极电流会立即下降到0，负载电压波形如下图所示：

达林顿管放大电路的计算

　　成品达林顿管一般常用于开关电路，而对于用作放大器作用的达林顿管，我们一般使用2个BJT自行搭接。一个分压偏置的达林顿管A类放大电路如下图所示

（1）直流分析

　　直流分析还是老套路：先将电容看作断路，然后对基极作戴维南等效变换，如下图所示：

戴维南等效电压和电阻分别为：

基极静态电流
I_B:

　其中，第一个BJT的集电极电流和发射极电流I_B和发射极电流HE和和     分别为：

　第二个BJT的集电极电流和发射极电流分别为：

集电极总静态电流为：

发射极总静态电流为：

集射总静态电压为：

下面是仿真检验：