Рокки пара
В электронике пара Шиклаи , также известная как пара с дополнительной обратной связью , представляет собой конфигурацию двух биполярных транзисторов , аналогичную паре Дарлингтона . [1] В отличие от схемы Дарлингтона, пара Шиклаи имеет один NPN- транзистор и один PNP- транзистор, поэтому ее иногда также называют «дополнительным Дарлингтоном». Конфигурация названа в честь Джорджа Сиклаи , который считается ее изобретателем. [ нужна ссылка ]
Характеристики
[ редактировать ]Коэффициент усиления по току пары Шиклаи аналогичен коэффициенту усиления пары Дарлингтона и является произведением коэффициентов усиления по току двух транзисторов. На рисунке 1 показана пара NPN-PNP, которая в целом действует как один NPN-транзистор.
Приложения
[ редактировать ]В типичном приложении пара Шиклаи действует как одиночный транзистор того же типа (например, NPN), что и Q1, но с очень высоким коэффициентом усиления по току (β). Эмиттер Q2 выполняет функцию коллектора. Следовательно, эмиттер Q2 обозначен буквой «C» на рисунке 1. Аналогично, в типичном применении коллектор Q2 (также подключенный к эмиттеру Q1) функционирует как эмиттер и поэтому обозначается буквой «E». Как и в случае с парой Дарлингтона, резистор (например, от 100 Ом до 1 кОм) можно подключить между эмиттером и базой Q2, чтобы сократить время его выключения (т. е. улучшить его характеристики для высокочастотных сигналов). [1]
Преимущества
[ редактировать ]Одним из преимуществ перед парой Дарлингтона является то, что базовое напряжение включения составляет всего около 0,6 В, или около половины номинального напряжения включения Дарлингтона 1,2 В. Как и Дарлингтон, он может насыщаться всего до 0,6 В, что является недостатком для мощных каскадов.
Дополнительные выходные каскады с обратной связью
[ редактировать ]Пары дополнительных обратных связей часто используются в выходных каскадах усилителей мощности из-за их преимуществ как в линейности, так и в полосе пропускания по сравнению с более распространенными выходными каскадами эмиттерного повторителя Дарлингтона. Они особенно выгодны в усилителях, где предполагаемая нагрузка не требует использования параллельных устройств. [2]
Дополнительные пары обратной связи также могут обеспечить превосходную термическую стабильность при правильных условиях. В отличие от традиционной конфигурации Дарлингтона, ток покоя гораздо более стабилен по отношению к изменениям температуры выходных транзисторов более высокой мощности по сравнению с драйверами меньшей мощности. [3] Это означает, что выходной каскад Шиклаи в усилителе класса AB требует только того, чтобы сервотранзистор или диоды смещения были термически согласованы с транзисторами драйвера меньшей мощности; их не нужно (и не следует) размещать на основном радиаторе. Это потенциально упрощает проектирование и реализацию стабильного усилителя класса AB , уменьшая потребность в эмиттерных резисторах. [4] Это значительно уменьшает количество компонентов, которые должны находиться в тепловом контакте с радиатором, и снижает вероятность температурного выхода из-под контроля.
Оптимальный ток покоя в усилителе, использующем комплементарные пары обратной связи, также имеет тенденцию быть намного ниже, чем в выходных каскадах на основе Дарлингтона, порядка 10 мА против 100 мА или более для некоторых выходных каскадов эмиттерного повторителя. Это означает, что во многих случаях энергопотребление в режиме ожидания составляет порядка нескольких ватт против десятков ватт при одинаковой производительности. [2] Это очень веская причина использовать пару Sziklai в тех случаях, когда выходная мощность умеренная (от 25 Вт до 100 Вт), точность воспроизведения имеет решающее значение и желательно относительно низкое энергопотребление в режиме ожидания.
Квазидополняющие выходные каскады
[ редактировать ]Исторически сложилось так, что проектировщики часто использовали «квазикомплементарную» конфигурацию, в которой используется двухтактная пара Дарлингтона (т. е. 2 NPN-транзистора) и дополнительная тянущая пара с обратной связью (т. е. 1 PNP и 1 NPN-транзистор). Эта конфигурация, в которой используются 3 NPN-транзистора и 1 PNP-транзистор, была выгодной, поскольку на протяжении десятилетий наиболее распространенными малосигнальными транзисторами были германиевые PNP (кремниевые силовые PNP-транзисторы развивались медленнее и в течение многих лет были дороже, чем их NPN-аналоги). С другой стороны, если бы использовалось германиевое устройство PNP, его характеристики существенно отличались бы от кремниевого NPN-транзистора. В квазикомплементарной топологии производительность нижней вытягивающей пары, в которой используется один NPN-транзистор, более точно соответствует производительности верхней выталкивающей пары, состоящей из двух NPN-транзисторов и идентичного силового устройства. [3]
На протяжении десятилетий квазидополняющий выходной каскад имел смысл; но поскольку силовые транзисторы PNP и NPN теперь одинаково доступны и имеют более близкие рабочие характеристики, в современных усилителях мощности звука часто используются эквивалентные топологии для обеих пар: либо 2 пары Дарлингтона, либо 2 пары Шиклаи. [3] [4]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Горовиц, Пол; Уинфилд Хилл (1989). Искусство электроники . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-37095-7 .
- ^ Перейти обратно: а б Селф, Дуглас (18 июня 2013 г.). Проектирование усилителя мощности звука (6-е изд.). Фокальная пресса. ISBN 9780240526133 .
- ^ Перейти обратно: а б с Продукты, Род Эллиотт - Elliott Sound. «Соединение против Дарлингтона» . sound-au.com . Проверено 14 сентября 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б Эллиотт, Род. «Высококачественный усилитель мощности 60 Вт» . sound-au.com . Проверено 14 сентября 2016 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Патент США 2966632 « Многокаскадные полупроводниковые схемы преобразования сигналов». Г.Ц.Шиклай, 27 декабря 1960 г.
- Патент США 2762870 Двухтактный транзисторный усилитель комплементарного типа. Г.Ц.Шиклай, 11 сентября 1956 г.
- Патент США 2791644 Двухтактный усилитель на транзисторах комплементарного типа. Г.Ц.Шиклай, 7 мая 1957 г.
- ECE 327: Процедуры лабораторной фильтрации выходного сигнала — раздел 4 («Усилитель мощности») подробно описывает конструкцию формирователя тока класса AB на основе пары биполярных транзисторов-Шиклаи.
