Schaltungstechnik

328 5 Funktionsschaltungen mit Bipolartransistoren
10M
1,0M
1,0k
100
100
10
26k 0+ 1
0+ 1
13 + 13k= 26k U2
U1 Z 11'
gmQ1 R
L 2 = 70
1,0
10Hz 1,0kHz 100kHz 10MHz
Bild 5.3-40: Eingangswiderstand und Verstärkung der Darlingtonstufe
Weitere Varianten der Darlingtonstufe sind zum Vergleich in Bild 5.3-41 dargestellt
(idealisierte Ströme ohne Berücksichtigung von I 0 ). Ein Problem weist nämlich
die Darlingtonstufe prinzipiell auf. Wenn der Ausgangstransistor Q1
übersteuert wird, so steht kein signifikanter Ausräumstrom an der Basis von Q1 zur
Verfügung. Damit ergibt sich eine hohe Speicherzeit (siehe Kap. 5.4). Zur Verbesserung
ist in Bild 5.3-41b) eine Stromquelle I 0 an der Basis von Q1 eingefügt. Sie
stellt keine Belastung für das AC-Verhalten dar. Allerdings wird durch diese Maßnahme
der Arbeitspunkt von Q2 verändert. Q2 zieht einen um den Stromquellenstrom
höheren Arbeitspunktstrom. Dies reduziert seinen differenziellen Widerstand
r e,Q2 , was insbesondere den Eingangswiderstand beeinflusst und vermindert. Eine
weitere Möglichkeit ist das Einfügen eines Ableitwiderstandes anstelle der Stromquelle,
der aber AC-mäßig eine Belastung darstellt. In beiden Fällen führt diese
Maßnahme dazu, dass der Transistor Q2 einen höheren Ruhestrom zieht. Die hälftige
Aufteilung der Eingangsspannung (Bild 5.3-38) auf die Basis-Emitterstrecken
von Q2 und Q1 ist nicht mehr gegeben. Der größere Teil der Eingangsspannung
fällt am Steuerkreis von Q1 ab. Die Aussage, dass die Steilheit der Darlingtonstufe
vom stromführenden Transistor Q1 bestimmt wird, ändert sich nicht.
Die Variante der Darlingtonstufe in Bild 5.3-41b) ist insbesondere bei Leistungsverstärkern
interessant. Mit dieser Variante lässt sich aus dem stromführenden
npn-Leistungstransistor durch Vorschaltung eines weniger strombelasteten
pnp-Transistors gemäß der Skizze, eine insgesamt als pnp-Leistungstransistor wirkende
Anordnung erzeugen. In der Betrachtung der Ströme in Bild 5.3-41 wird für
beide Transistoren gleiche Stromverstärkung angenommen. Real ist die Stromverstärkung
aber abhängig vom Strom.