darlington pushpull

7/15/2019 Darlington PushPull

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1

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



2

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

!



3

Montage Darlington

Usages corrélés:

• Augmentation du gain en courantβ

12 ∼ β

1∗β

2

• 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

2

• U j12 ~ 2 U j

!



4

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 ???!



5

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???



6

Inconvénient du montage DarlingtonSa lenteur

T21

T22

En phase de blocage,T21 ne bloque pas instantanément T22

T21

T22 Solution, ajouter R

R



7

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



8

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)



9

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



10

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



13

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 ?



14

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



17

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



18

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



19

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



21

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

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