Составные транзисторы Дарлингтона против Шиклаи
Darlington и Sziklai составные транзисторы. Какую пару выбрать для выходного кас- када УМЗЧ, выполненного на биполярных транзисторах?
Несмотря на то, что в последнее время всё большая часть выходных каскадов промышленных УМЗЧ выполняется на мощных полевых MOSFET-ах, усилители на биполярных транзисторах никуда не подевались, мало того — на них строится и некоторое количество звуковоспроизводящей аппаратуры класса Hi-End.
Именно такой Hi-End усилитель мощности NHB-108 фирмы DarTZeel мы подробно обсудили странице (ссылка на страницу).
Одним из важных преимуществ полевых транзисторов является почти полное отсутствие входного тока в цепи затвора, что в большинстве
случаев позволяет упростить схемотехнику и, как результат, конструкцию изделия. С другой стороны — значительные величины входных
ёмкостей и приличный разброс параметров мощных MOSFET-ов делают в некоторых случаях предпочтительным использование именно
биполярных приборов.
Наиболее часто используемое включение составных транзисторов в выходных каскадах усилителей — схема Дарлингтона (Рис. 1 а и б).
Составные транзисторы по схеме включения Шиклаи используются значительно реже — и зря. Почему?
А ответ на этот вопрос дал конструктор электронных устройств и большой специалист в области звукотехники — Род Эллиот в своей статье
«Шиклаи соединение против пары Дарлингтона».
Приведу наиболее, на мой взгляд, важные выдержки из этой статьи:
Пары Дарлингтона и Шиклая широко используются в линейных цепях, причём пары Дарлингтона являются наиболее распространёнными.
Читатели моих Аудио Страниц могут заметить, что я в своих разработках для выходных каскадов усилителя мощности почти всегда без исключения
использовал пары составных транзисторов по схеме включения Шиклая.
Это относительно необычный подход, но для этого выбора
имеются веские причины.
1. Линейность составных пар.
На Рис.2 показана пара простых повторителей напряжения, один из которых использует составную пару Шиклая, а другой — Дарлингтона.
Рис. 2 Повторители на парах Шиклая и Дарлингтона
Это довольно простые каскады, и трудно ожидать какой-либо существенной разницы между ними, учитывая то, что эти цепи охвачены
100%-ой отрицательной обратной связью.
Первое, что бросается в глаза, это то, что составная пара Шиклая имеет более высокое выходное напряжение (это 99,5% от входного напряжения) по сравнению с парой Дарлингтона, которая передаёт на выход только 98,7%. Правда, это вряд ли можно назвать большой разницей, но, тем не менее, это заметно.
Более интересным параметром являются — искажения, вносимые этими двумя конфигурациями, и это продемонстрировано ниже.
Рис.3 Графики нелинейных искажений повторителей на парах Шиклая и Дарлингтона
Совершенно очевидно, что составная пара Шиклая (чёрная кривая) имеет меньший уровень гармоник, расположенных выше минимального уровня
шума -120 дБ, и все они находятся на более низком уровне по отношению к Дарлингтону — на 20 дБ и более!
Как можно увидеть, пара Дарлингтона имеет и в 3 раза больший суммарный уровень искажений, чем составная пара Шиклая.
Хотя обе цифры превосходны и значительно ниже порога слышимости, но следует помнить, что каждая ступень системы вносит некоторые
искажения, поэтому для каждого каскада важно поддерживать как можно более высокий параметр линейности.
Как я отмечал во многих статьях — THD усилителя является важным показателем не только потому, что мы слышим низкие уровни искажений, но и потому, что он является хорошим индикатором общей линейности. А любая нелинейность вызывает рост интермодуляционных искажений (IMD), считающихся наиболее нежелательными в звуковом тракте.
2. Температурная стабильность.
Для таких конструкций, как двухтактные усилители мощности, термостабильность выходного каскада имеет первостепенное значение. Коэффициент усиления транзистора зависит от температуры, при увеличении температуры — увеличивается и коэффициент усиления. Эта температурная зависимость сохраняется вплоть до температур, которые могут вызвать пробой полупроводника. Кроме того, с ростом температуры уменьшается напряжение база-эмиттер транзистора (примерно на 2 мВ/°C), поэтому определённые средства стабилизации тока смещения являются обязательными.
В составной паре Sziklai влияние температурной зависимости выходного транзистора Q2 значительно меньше, чем влияние драйвера Q1.
Как итог — общая температурная зависимость составной пары Шиклая значительно ниже, чем у пары Дарлингтона, выходной ток которого
зависит от напряжений база-эмиттер двух каскадно соединённых транзисторов, в результате чего эффект удваивается.
Это усугубляется тем фактом, что большинство усилителей, использующих выходной каскад Дарлингтона, имеют драйвер и силовой
транзистор в одном корпусе, а потому оказываются установленными в одной точке радиатора.
Соберём схемы для проверки температурной зависимости транзисторных пар Шиклая и Дарлингтона
Рис.4 Схемы для проверки температурной зависимости составных транзисторов
и проверим сказанное выше.
| Температура транзистора | Sziklai пара | Darlington пара | |||||||||||||
| Q1, Q3 (Driver) | Q2, Q4 (Output) | Выходной ток | Выходной ток | ||||||||||||
25 °C| 25 °C | 41 mA | 75 °C | 25 °C | 123 mA | 96 mA
| 25 °C | 75 °C | 44 mA | 87 mA
| 75 °C | 75 °C | 126 mA | 148 mA | | |
В таблице приведены температурные зависимости двух цепей, изображённых на Рис.
4.
Поскольку гораздо проще поддерживать постоянную температуру на драйверных транзисторах, очевидно, что будет и гораздо проще поддерживать
стабильный выходной ток в составной паре Шиклаи, по сравнению с цепью, использующей пару Дарлингтона.
2. Двухтактные выходные каскады.
Три типовые схемы выходных каскадов усилителей мощности показаны на Рис.5. Очевидно, что есть и другие, но они обычно базируются на той или иной комбинации из представленных на рисунке.
Рис.5 Три основные схемы выходных каскадов усилителей мощности
Самой старой из представленных схем является первая схема (A) — каскад квазикомплементарной симметрии.
Эта схема являлась основной до того момента, как появились комплементарные пары транзисторов разной проводимости.
А как только начался выпуск комплементарных транзисторов, основное распространение получила полностью симметричная конфигурация (B)
с использованием пар Дарлингтона. В течение многих лет и до сих пор — этот тип выходного каскада остаётся самым распространённым.
При соответствующем выборе смещения все эти схемы имеют довольно хорошие характеристики искажений, причём пара Шиклаи является лучшей,
а квазикомплементарная — худшей.
По причинам, которые я всегда находил неясными и несколько загадочными, я обнаружил, что каждый усилитель, который я
проектировал с использованием конфигурации Шиклаи, имел паразитные колебания на отрицательной полуволне.
Добавление конденсатора небольшой ёмкости (обычно 220 пФ), установленного, как показано на схеме, было необходимо каждый раз и
полностью устраняло эту проблему.
Составной транзистор | это… Что такое Составной транзистор?
Условное обозначение составного транзистора
Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) — объединение двух или более биполярных транзисторов[1] с целью увеличения коэффициента усиления по току[2]. Такой транзистор используется в схемах работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.
Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора, (иногда ошибочно называемого «супербета»[3], у мощных транзисторов (например — КТ825) ≈1000 и у маломощных транзисторов (типа КТ3102 и т. п.) ≈50000. Это означает, что небольшого тока базы достаточно для того, чтобы составной транзистор открылся.
Содержание
|
Схема Дарлингтона
Принципиальная схема составного транзистора
Изобретение одного из видов такого транзистора является делом рук инженера-электрика Сидни Дарлингтона (Sidney Darlington).
Составной транзистор является каскадным соединением нескольких транзисторов, включенных таким образом, что нагрузкой в эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного. Кроме того, в составе схемы для ускорения закрывания может использоваться резистивная нагрузка первого транзистора. Такое соединение в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого при работе транзисторов в активном режиме приблизительно равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов:
Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β, значительно больший, чем у его обоих компонентов.
Задавая приращение dIб=dIб1, получаем:
dIэ1=(1+β1)dIб=dIб2;
dIк=dIк1+dIк2=β1dIб+β2[(1+β1)dIб].
Деля dIr на dIб, находим результирующий дифференциальный коэффициент передачи:
βΣ=β1+β2+β1β2
Поскольку всегда , можно считать:
βΣ≈β1β2.
Следует подчеркнуть, что коэффициенты и могут различаться даже в случае однотипных транзисторов, поскольку ток эмиттера Iэ2 в 1+β2 раз больше тока эмиттера Iэ1 (это вытекает из очевидного равенства Iб2=Iэ1)[4].
Схема Шиклаи
Каскад Шиклаи, эквивалентный n-p-n транзистору
Паре Дарлингтона подобно соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai pair), названное так в честь его изобретателя Джорджа К.
Шиклаи также иногда называемое комплементарным транзистором Дарлингтона[5]. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема Шиклаи содержит транзисторы разной полярности(p-n-p и n-p-n). Пара Шиклаи ведет себя как n-p-n-транзистор c большим коэффициентом усиления. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной полярности.
Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме, характеризуется тем, что транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 — по схеме с общей базой. Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но при этом он имеет гораздо лучшие частотные свойства и большую неискаженную мощность в нагрузке, а также позволяет значительно уменьшить эффект Миллера.
Достоинства и недостатки составных транзисторов
Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ — граничная частота усиления по току и быстродействие составных транзисторов меньше, чем эти же параметры для каждого из транзисторов VT1 и VT2.
Достоинства составного транзистора:
- Высокий коэффициент усиления по току.
- Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.
Недостатки составного транзистора:
- Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.
- Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти в два раза больше чем в обычном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В (не может быть меньше, чем удвоенное падение напряжения на p-n переходе).
- Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В у обычных транзисторов) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности (не может быть меньше чем падение напряжения на p-n переходе плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе).
Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора. Величина резистора выбирается с таким расчётом, чтобы ток коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшается общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии.
Кроме того, применение резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счёт форсирования закрытия транзистора VT2. Обычно сопротивление R1 составляет сотни Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько кОм в малосигнальном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы с эмиттерным резистором служит мощный n-p-n — транзистор Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.
Примечания
- ↑ В отличие от биполярных, полевые транзисторы не используются в составном включении. Объединять полевые транзисторы нет необходимости, так как они и без того обладают чрезвычайно малым входным током. Однако существуют схемы (например, IGBT), где совместно применяются полевые и биполярные транзисторы. В некотором смысле, такие схемы также можно считать составными транзисторами.
- ↑ Достигнуть повышения значения коэффициента усиления можно также уменьшив толщину базы, но это представляет определенные технологические трудности.
- ↑ Супербе́та (супер-β) транзисторами называют транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, полученным за счёт малой толщины базы, а не за счёт составного включения. Примером таких транзисторов может служить серия КТ3102, КТ3107. Однако их также можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь 50 пкА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316).
- ↑ Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1977. — С. 233, 234. — 672 с.
- ↑ Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Пер. с. англ. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Мир, 1993. — Т. 1. — С. 104, 105. — 413 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-03-002337-2
Транзисторная составная пара | Журнал Nuts & Volts
» Перейти к дополнительным материалам
Составная пара состоит из двух транзисторов с противоположной полярностью (NPN, PNP), соединенных вместе для обеспечения максимального возможного усиления по току и мощности.
Устройство отличается от пары Дарлингтона, поэтому, например, становятся возможными схемы с положительной обратной связью. Вы можете построить широкий спектр проектов, используя эту простую комбинацию, от усилителей звука до датчиков света и генераторов импульсов, часто имеющих преимущество в малом количестве компонентов. Составная пара выдвигает на первый план многие интересные технические аспекты поведения транзистора, особенно потому, что первый транзистор работает в режиме с общим эмиттером при очень малом токе.
Основы
Основной мотив показан на Рисунок 1 .
Рис. 1. Составная пара транзисторов NPN, PNP. Небольшой ток, протекающий через переход база-эмиттер Q1, становится большим током, протекающим через сопротивление нагрузки R1.
Q1 имеет схему с общим эмиттером. Небольшой ток, протекающий через переход базы-эмиттера Q1, вызывает протекание большего тока через его коллектор, который затем течет через переход база-эмиттер Q2 (также в режиме с общим эмиттером).
Это приводит к еще большему усилению тока.
Результат: два раунда усиления тока; во-первых, по hFE (текущему усилению) Q1, а во-вторых, по hFE Q2. Для типичных значений hFE около 300 общий коэффициент усиления по току весьма впечатляет — 90 000 (300*300).
Вы также можете поменять полярность транзисторов, как в Рисунок 2 .
Рис. 2. Пара соединений PNP, NPN. Подключение резистора большого номинала от In к земле приведет к протеканию большого тока через нагрузочный резистор R1.
Это может быть полезно при использовании мощных транзисторов NPN из бракованных компактных люминесцентных ламп, которые сами по себе имеют слишком низкий hFE, чтобы быть полезными.
Составная пара чаще всего применяется в качестве замены пары Дарлингтона.
В этом режиме ее часто называют парой Шиклаи, и она показана на Рис. 3 .
Рисунок 3. Пара Шиклаи. Напряжение на входе копируется на выход минус примерно 0,7 вольта.
Ток, требуемый при In, крошечный; ток, доступный на выходе, намного больше.
Обычно используется в усилителях высокой мощности класса B. У него меньшее падение напряжения (0,7 вольта), чем у пары Дарлингтона (1,4 вольта).
Коэффициент усиления по току
В качестве примера значительного увеличения тока составной пары можно рассмотреть использование светодиода в качестве фотоэлемента. Поскольку площадь полупроводникового перехода очень мала, ток, генерируемый при свечении светодиода, ничтожно мал. На самом деле, он настолько мал, что его трудно прочитать обычным мультиметром. Можно подумать, что эффекта не существует.
Используя схему Рисунок 4 , вы можете увидеть, что некоторый ток действительно вырабатывается.
Рис. 4. Светодиод как фотоэлемент. Загорание светодиода 1 вызывает свечение светодиода 2.
Коэффициент усиления по напряжению и смещение
Преобразуется ли высокий коэффициент усиления по току, обеспечиваемый составной парой, в высокий коэффициент усиления сигнала по напряжению? Есть небольшая проблема из-за очень высокого входного сопротивления первого транзистора, что следует из того факта, что он работает при очень малом токе.
Высокий входной импеданс означает, что вы должны сильно изменять входное напряжение, чтобы входной ток немного менялся. В схеме предусилителя звука в (рис. 5 ) добавлен R5 для увеличения тока, протекающего через Q1.
Рис. 5. Предварительный усилитель звука с высоким усилением напряжения сигнала.
Это увеличивает усиление со 100, если R5 был опущен, до более респектабельных 700 или около того.
Чтобы сместить цепь, необходимо использовать поведение повторителя напряжения. Диоды D1 и D2, включенные последовательно, подают 1,4 В на базу Q1. В результате на эмиттере транзистора Q1 появляется напряжение 0,7 вольта.
Однако большая часть тока, вызывающего появление 0,7 В на резисторе R1, на самом деле обеспечивается Q2 через R4. Тогда напряжение на R4 составляет 4,7 * 0,7 = 3,29 вольта, что правильно смещает цепь.
C1 предотвращает резкое снижение усиления схемы отрицательной обратной связью.
Он фильтрует аудиосигналы на землю. R6 необходим для предотвращения быстрой зарядки C1 при включении через Q1 и переход база-эмиттер Q2. В противном случае высокий зарядный ток может повредить два транзистора.
Другим способом смещения составной пары является использование токового зеркала, как в Рисунок 6 .
Рис. 6. Настроенный радиочастотный (TRF) приемник. Вы можете использовать антенну с ферритовым стержнем для L1.
При постоянном токе индуктор L1 в основном является прямым соединением, что означает, что Q1 и Q2 образуют токовое зеркало. Напряжение на R1 примерно 6 — 0,6 = 5,4 вольта. Тогда ток составляет 540 нА.
Если Q1 и Q2 согласованы, то ток на коллекторе Q2 также равен 540 нА. Затем этот ток умножается на hFE Q3, который может быть около 300. Это даст ток 0,16 мА на коллекторе Q3.
Конечно, при использовании такой схемы смещение не является точным, и может потребоваться некоторая регулировка резистора R1.
Высокий входной импеданс Q2 позволяет избежать демпфирования настроенного резонансного контура L1 и C2, обеспечивая такую избирательность, которую обеспечивает добротность настроенного контура. Обнаружение AM осуществляется по нелинейному поведению транзистора Q2 по отношению к сигналам напряжения.
Ток на коллекторе транзистора Q2 настолько мал, что частотная характеристика ограничивается паразитной емкостью, а радиочастотная составляющая эффективно отфильтровывается, оставляя транзистор Q3 усиливать оставшуюся звуковую составляющую.
Положительная обратная связь
Поскольку выход составной пары увеличивается при увеличении входа, существует возможность использования положительной обратной связи. Простейшим примером является триггер Шмитта, показанный на рис. 7 .
Рис. 7. Триггер Шмитта с широким допуском входного напряжения.
Когда напряжение на In превышает пороговое значение около 0,6 вольт, Q1 начинает проводить; Q2 тем более.
Напряжение на R2 увеличивается и является обратной связью на вход через R3. Это заставляет Q1 проводить еще сильнее, что приводит к щелчку.
Чтобы обратить процесс вспять, необходимо уменьшить напряжение на входе In примерно на 0,2 вольта, что приведет к отключению системы. Схема устойчива к большим колебаниям входного напряжения, потому что сопротивление R1 довольно велико. D1 предотвращает пробой обратного перехода база-эмиттер Q1, когда входное напряжение очень отрицательное.
Другим применением положительной обратной связи является создание генератора импульсов, как показано на рис. 8 .
Рис. 8. Схема генератора импульсов.
R2 медленно заряжает C1 до тех пор, пока Q1 не начнет проводить. Q2 защелкивается и пропускает ток через C1 и R3 в базу Q1. Когда C1 полностью заряжен, на коллекторе Q2 наблюдается достаточное падение напряжения, чтобы запустить систему в обратном направлении. Q1 и Q2 отщелкиваются.
Нагрузочный резистор R4 должен быть относительно низким, чтобы система работала. Выход идеально подходит для управления полевым МОП-транзистором, если вам нужны еще более мощные импульсы тока.
В примере через резистор R5 проходят импульсы силой 12 ампер. МОП-транзистор M1 может быть любого подходящего типа, способного выдерживать большие токи. R1, R3 и D1 присутствуют для предотвращения повреждения транзисторов от избыточных токов и обратных напряжений.
При более низких напряжениях и при питании схемы от цинк-угольных аккумуляторов с высоким внутренним сопротивлением их можно не использовать. C1 действительно должен быть керамическим или пленочным конденсатором.
Схема может быть адаптирована различными способами для создания генераторов высокого напряжения, преобразователей постоянного тока, драйверов светодиодов, а также в качестве генератора сигналов с высоким содержанием гармоник для тестирования аудио- и радиосхем.
Я надеюсь, что вы нашли эту статью полезной и поэкспериментировали самостоятельно.
НВ
Пара Шиклаи
https://www.electronics-notes.com/articles/analogue_circuits/transistor/sziklai-compound-complementary-pair.php
Генерация импульсов и регулирование напряжения
https://romanblack .com/smps/smps.htm
Соединение / Дополнение » Примечания по электронике
Пара Шиклаи, соединение или составная/комплементарная пара, представляет собой двухтранзисторную схему, дополняющую пару Дарлингтона и обеспечивающую аналогичный коэффициент усиления бета-излучения.
Пара Дарлингтона Учебное пособие Включает:
Пара Дарлингтона
Схемы Дарлингтона
Дарлингтон дизайн
Пара Шиклаи
Выходная пара Дарлингтон/Шиклаи
См. также: Схема транзистора Типы транзисторных схем
Хотя схема Дарлингтона широко используется, менее известная пара Шиклаи обеспечивает очень полезную конфигурацию схемы, которая также используется, часто в сочетании с схемой Дарлингтона.
Пара Шиклаи использует конфигурацию схемы, очень похожую на схему Дарлингтона, и во многих случаях пара Шиклаи может предложить ряд полезных преимуществ во многих случаях.
Хотя термин «пара Шиклаи» является наиболее распространенным термином для схемы, она также может быть известна как составная пара Шиклаи или комплементарная пара — иногда ее также называют «соединением Шиклаи».
Джордж Шиклай
Пара Шиклаи названа в честь венгра Джорджа Клиффорда Шиклаи. Он родился 9Июль 1909 года в Будапеште. Он получил образование в Будапештском университете, а затем в Техническом университете Мюнхена.
В 1930 году он эмигрировал в США, где мы работали в ряде компаний, включая Radio Corporation of America и Westinghouse Electric Corporation, а затем в 1967 году он поселился в исследовательской лаборатории Lockheed в Пало-Альто.
Шиклаю принадлежит около 160 патентов, в том числе несколько для цветного телевидения, а также ему приписывают создание первой телевизионной камеры Image Orthicon.
Он также изобрел конфигурацию схемы транзистора, которая носит его имя: пара Шиклаи.
Шиклаи умер 9 сентября 1998 года в Пало-Альто, Калифорния, США.
Базовая схема пары Шиклаи
Парная схема Шиклаи использует топологию, очень похожую на схему Дарлингтона, и обеспечивает аналогичную конфигурацию усиления бета-излучения для обеспечения очень высокого уровня усиления.
Как и Дарлингтон, пара Шиклаи использует два транзистора, при этом коллектор первого транзистора соединен непосредственно с базой второго.
Два транзистора в паре относятся к разным типам, один PNP, а другой NPN.
Если входной транзистор — NPN, а второй — PNP, то общая конфигурация для внешнего мира будет выглядеть как NPN-транзистор.
Конфигурация Sziklai Pair (NPN)
Также возможна конфигурация Sziklai или составная пара в версии PNP:
Конфигурация пары Шиклаи (PNP)
Как и в случае с Дарлингтоном, целесообразно включить обходной резистор.
Конфигурация Sziklai Pair с обходным резистором
Шунтирующий резистор включен для облегчения процесса отключения.
Без установленного резистора нет пути разряда емкости базового эмиттера. В том числе это позволяет заряду, хранящемуся в этом конденсаторе, рассеиваться, и это способствует более быстрому выключению.
Включение этого резистора является хорошей конструкцией, но если скорость не является проблемой, резистор можно не использовать, но если стоимость и количество компонентов не сведены к минимуму, целесообразно включить его.
Определение номинала резистора не является точной наукой. Меньшие резисторы дадут более быстрое выключение, но если они сделаны слишком маленькими, то большая часть управляющего тока для второго транзистора проходит через резистор, и коэффициент усиления теряется. Если номинал резистора низкий и он потребляет ток от базы второго транзистора, то коэффициент усиления по току будет уменьшен, и уравнение для общего коэффициента усиления пары Шликаи должно будет учитывать это.
Типичные значения могут составлять несколько сотен Ом для силовой цепи и несколько тысяч Ом для маломощного транзистора.
Усиление пары Шиклаи
Хотя коэффициент усиления пары Шиклаи или составной пары почти такой же, как коэффициент Дарлингтона, он не совсем такой же. Прибыль Дарлингтона определяется по формуле ниже:
β=βQ1 βQ2 +βQ1+ βQ2
Усиление пары Шиклаи немного отличается, так как нет индивидуального вклада от Q2, как показано ниже.
β=βQ1 βQ2 +βQ1
Ввиду того, что членами βQi и βQ2 сами по себе можно пренебречь, мы получаем более знакомое уравнение, которое можно использовать как для пар Дарлингтона, так и для пар Шиклаи.
β=βQ1 βQ2
Пара Шиклаи имеет
Хотя пара Дарлингтона используется во многих приложениях, пара Шиклаи имеет ряд преимуществ и может быть успешно использована в ряде приложений. Некоторые из его особенностей включают в себя:
- Только одно соединение базы-эмиттера между общей базой и эмиттером составного транзистора.
- Коэффициент усиления немного ниже, чем у Darlington .
- Более высокое напряжение насыщения, чем у Дарлингтона.
- Может использоваться в псевдокомплементарном выходе с датчиком Дарлингтона — настоящая комплементарная пара будет использовать обе схемы одинаковой конфигурации. Это конфигурация, в которой используются три NPN-транзистора и один PNP-транзистор. Он предлагает ряд преимуществ, в том числе:
- Производительность нижней «вытягивающей» пары, в которой используется один NPN-транзистор, более точно соответствует производительности верхней проталкивающей пары, состоящей из двух NPN-транзисторов (PNP-транзисторы имеют более низкую подвижность носителя). Настоящая дополнительная пара будет использовать все NPN для нижней пары и все PNP для верхней пары.
- Ранее кремниевые PNP-транзисторы были более дорогими, чем их NPN-эквиваленты, из-за методов обработки, а также из-за большого объема, особенно для версий силовых транзисторов.
