Sziklai par

Sziklai-partransistorkonfiguration. Symbolerna "C", "E" och "B" hänvisar till Sziklai-paret, inte de enskilda transistorerna.

Inom elektronik är Sziklai -paret , även känt som ett komplementärt återkopplingspar , en konfiguration av två bipolära transistorer , liknande ett Darlington-par . I motsats till Darlington-arrangemanget har Sziklai-paret en NPN- och en PNP- transistor, och därför kallas det ibland också för den "komplementära Darlington". Konfigurationen är uppkallad efter George C. Sziklai , som tros vara dess uppfinnare.

Egenskaper

Strömförstärkningen för Sziklai-paret liknar den för ett Darlington-par och är produkten av strömförstärkningarna för de två transistorerna. Figuren ovan illustrerar ett NPN-PNP-par som fungerar som en enda NPN-transistor totalt sett. Genom att ersätta Q1 med en PNP-transistor och Q2 med en NPN-transistor kommer paret att fungera som en PNP-transistor totalt sett.

Ansökningar

I en typisk tillämpning fungerar Sziklai-paret något som en enkel transistor med samma typ (t.ex. NPN) som Q1 och med en mycket hög strömförstärkning (β). Sändaren för Q2 fungerar som en kollektor. Därför är sändaren för Q2 märkt "C" i figuren ovan. På samma sätt, i en typisk tillämpning, fungerar kollektorn för Q2 (även ansluten till emittern hos Q1) som en emitter och är sålunda märkt "E". Som med ett Darlington-par kan ett motstånd (t.ex. 100 Ω till 1 kΩ) anslutas mellan Q2:s emitter och bas för att förbättra dess avstängningstid (dvs. förbättra dess prestanda för högfrekventa signaler).

Fördelar

En fördel jämfört med Darlington-paret är att grundspänningen bara är cirka 0,6 V, eller ungefär hälften av Darlingtons 1,2 V nominella startspänning. Liksom Darlington kan den mättas till endast cirka 0,6 V, vilket är en nackdel för högeffektssteg.

Kompletterande återkopplingsbaserade slutsteg

Kompletterande återkopplingspar används ofta i slutsteg för effektförstärkare på grund av deras fördelar både vad gäller linjäritet och bandbredd jämfört med vanligare Darlington emitterföljares slutsteg. De är särskilt fördelaktiga i förstärkare där den avsedda belastningen inte kräver användning av parallella enheter.

Kompletterande återkopplingspar kan också ha fördelen av överlägsen termisk stabilitet under rätt förhållanden. I motsats till den traditionella Darlington-konfigurationen är viloström mycket mer stabil med avseende på förändringar i temperaturen hos transistorerna med högre uteffekt jämfört med drivenheterna med lägre effekt. Detta betyder att ett Sziklai-utgångssteg i en klass AB-förstärkare endast kräver att förspänningsservotransistorn eller dioderna är termiskt anpassade till drivtransistorerna med lägre effekt; de behöver (och bör inte) placeras på huvudkylflänsen. Detta förenklar potentiellt designen och implementeringen av en stabil klass AB-förstärkare , vilket minskar behovet av emittermotstånd. Detta minskar avsevärt antalet komponenter som måste vara i termisk kontakt med kylflänsen och minskar sannolikheten för termisk flykt.

Optimal viloström i en förstärkare som använder komplementära återkopplingspar tenderar också att vara mycket lägre än i Darlington-baserade utgångssteg, i storleksordningen 10 mA mot 100 mA eller mer för vissa emitterföljares utgångssteg. Detta innebär att tomgångsströmförbrukningen är i storleksordningen några få watt mot tiotals watt för samma prestanda i många fall. Detta är ett mycket övertygande skäl att använda Sziklai-paret i fall där uteffekten är måttlig (25 W till 100 W), tillförlitlighet är kritisk och relativt låg tomgångsströmförbrukning önskas.

Kvasikomplementära slutsteg

Historiskt sett använde designers ofta den "kvasikomplementära" konfigurationen, som använder ett Darlington push-par (dvs. 2 NPN-transistorer) och ett komplementärt återkopplingspar (dvs. 1 PNP och 1 NPN-transistor). Denna konfiguration, som använder 3 NPN-transistorer och 1 PNP-transistor, var fördelaktig eftersom de vanligaste små signaltransistorerna i decennier var germanium-PNP (kisel-PNP-krafttransistorer var långsammare att utveckla och var i flera år dyrare än sina NPN-motsvarigheter). Alternativt, om en germanium PNP-enhet användes, skulle den ha betydligt andra egenskaper än kisel-NPN-transistorn. I den kvasi-komplementära topologin matchar prestandan hos det nedre dragparet, som använder en enda NPN-transistor, mer prestandan hos det övre push-paret, som består av två NPN-transistorer och en identisk effektenhet.

Medan det kvasi-komplementära utgångssteget i årtionden var vettigt, eftersom PNP- och NPN-effekttransistorer nu är lika tillgängliga och har mer matchade prestandaegenskaper, använder moderna ljudeffektförstärkare ofta likvärdiga topologier för båda paren: antingen 2 Darlingtons eller 2 Sziklai-par.

externa länkar

• US patent 2 966 632 Flerstegs halvledarsignalöversättningskretsar. GCSziklai, 27 december 1960
• US-patent 2 762 870 Push-pull-transistorförstärkare av komplementär typ. GCSziklai, 11 september 1956
• US-patent 2 791 644 Push-pull-förstärkare med transistorer av komplementär typ. GCSziklai, 7 maj 1957
• ECE 327: Procedurer för utgångsfiltreringslab — Avsnitt 4 ("Power Amplifier") diskuterar design av en BJT-Sziklai-parbaserad klass-AB-strömdrivrutin i detalj.