En electrónica , el par Sziklai , también conocido como par de retroalimentación complementaria , es una configuración de dos transistores bipolares , similar a un par Darlington . [1] En contraste con la disposición de Darlington, el par Sziklai tiene un transistor NPN y un transistor PNP , por lo que a veces también se le llama "Darlington complementario". La configuración lleva el nombre de su inventor, George C. Sziklai (patentes estadounidenses 2.792.870 y 2.791.644).
Caracteristicas
La ganancia actual del par Sziklai es similar a la de un par Darlington y es el producto de las ganancias actuales de los dos transistores. La figura anterior ilustra un par NPN-PNP que actúa como un solo transistor NPN en general. Al reemplazar Q1 con un transistor PNP y Q2 con un transistor NPN, el par actuará como un transistor PNP en general.
Aplicaciones
En una aplicación típica, el par Sziklai actúa como un solo transistor del mismo tipo (p. Ej., NPN) que Q1 y con una ganancia de corriente muy alta (β). El emisor de Q2 funciona como colector. Por lo tanto, el emisor de Q2 está etiquetado como "C" en la figura anterior. Asimismo, en una aplicación típica, el colector de Q2 (también conectado al emisor de Q1) funciona como un emisor y, por lo tanto, se etiqueta como "E". Al igual que con un par Darlington, se puede conectar una resistencia (por ejemplo, 100 Ω a 1 kΩ) entre el emisor y la base de Q2 para mejorar su tiempo de apagado (es decir, mejorar su rendimiento para señales de alta frecuencia). [1]
Ventajas
Una ventaja sobre el par de Darlington es que el voltaje de encendido base es de solo aproximadamente 0,6 V, o aproximadamente la mitad del voltaje de encendido nominal de 1,2 V del Darlington. Al igual que el Darlington, puede saturarse a solo aproximadamente 0,6 V, lo que es un inconveniente para las etapas de alta potencia.
Etapas de salida complementarias basadas en retroalimentación
Los pares de retroalimentación complementaria se utilizan a menudo en las etapas de salida de los amplificadores de potencia debido a sus ventajas tanto en linealidad como en ancho de banda en comparación con las etapas de salida de seguidor de emisor Darlington más comunes. Son especialmente ventajosos en amplificadores en los que la carga prevista no requiere el uso de dispositivos en paralelo. [2]
Los pares de retroalimentación complementaria también pueden tener el beneficio de una estabilidad térmica superior en las condiciones adecuadas. En contraste con la configuración tradicional de Darlington, la corriente de reposo es mucho más estable con respecto a los cambios en la temperatura de los transistores de salida de mayor potencia frente a los controladores de menor potencia. [3] Esto significa que una etapa de salida Sziklai en un amplificador de clase AB solo requiere que el servo transistor o los diodos de polarización estén adaptados térmicamente a los transistores del controlador de menor potencia; no necesitan (y no deben) colocarse en el disipador de calor principal. Esto simplifica potencialmente el diseño y la implementación de un amplificador de clase AB estable , reduciendo la necesidad de resistencias de emisor. [4] Esto reduce significativamente la cantidad de componentes que deben estar en contacto térmico con el disipador de calor y reduce la probabilidad de que se produzcan fugas térmicas.
La corriente de reposo óptima en un amplificador que utiliza pares de retroalimentación complementaria también tiende a ser mucho más baja que en las etapas de salida basadas en Darlington, del orden de 10 mA frente a 100 mA o más para algunas etapas de salida de seguidor de emisor. Esto significa que el consumo de energía inactivo es del orden de unos pocos vatios frente a decenas de vatios para el mismo rendimiento en muchos casos. [2] Esta es una razón muy convincente para usar el par Sziklai en casos donde la potencia de salida es moderada (25 W a 100 W), la fidelidad es crítica y se desea un consumo de energía en reposo relativamente bajo.
Etapas de salida cuasi complementarias
Históricamente, los diseñadores usaban con frecuencia la configuración "cuasi-complementaria", que usa un par de empuje Darlington (es decir, 2 transistores NPN) y un par de retroalimentación complementario (es decir, 1 transistor PNP y 1 transistor NPN). Esta configuración, que utiliza 3 transistores NPN y 1 transistor PNP, fue ventajosa porque durante décadas los transistores de pequeña señal más comunes fueron los PNP de germanio (los transistores de potencia PNP de silicio se desarrollaron más lentamente y durante años fueron más caros que sus contrapartes NPN). Alternativamente, si se usara un dispositivo PNP de germanio, tendría características significativamente diferentes a las del transistor NPN de silicio. En la topología cuasi-complementaria, el rendimiento del par de tracción inferior, que utiliza un solo transistor NPN, se asemeja más al rendimiento del par de empuje superior, que consta de dos transistores NPN y un dispositivo de potencia idéntico. [3]
Si bien durante décadas la etapa de salida cuasi complementaria tuvo sentido, debido a que los transistores de potencia PNP y NPN ahora están igualmente disponibles y tienen características de rendimiento más parecidas, los amplificadores de potencia de audio modernos a menudo usan topologías equivalentes para ambos pares: 2 Darlington o 2 pares Sziklai. [3] [4]
Referencias
- ^ a b Horowitz, Paul; Winfield Hill (1989). El arte de la electrónica . Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 0-521-37095-7.
- ^ a b Yo, Douglas (18 de junio de 2013). Diseño de amplificador de potencia de audio (6 ed.). Prensa Focal. ISBN 9780240526133.
- ^ a b c Productos, Rod Elliott - Elliott Sound. "Compuesto vs Darlington" . sound-au.com . Consultado el 14 de septiembre de 2016 .
- ^ a b Elliott, Rod. "Amplificador de potencia de 60 vatios de alta calidad" . sound-au.com . Consultado el 14 de septiembre de 2016 .
enlaces externos
- Patente de EE.UU. 2.966.632 Circuitos de traducción de señales de semiconductores multietapa. GCSziklai, 27 de diciembre de 1960
- Patente de Estados Unidos 2.762.870 Amplificador de transistor de tipo complementario push-pull. GCSziklai, 11 de septiembre de 1956
- Patente de EE. UU. 2.791.644 Amplificador push-pull con transistores de tipo complementario. GCSziklai, 7 de mayo de 1957
- ECE 327: Laboratorio de Procedimientos para el filtrado de salida - La Sección 4 ("Amplificador de potencia") analiza en detalle el diseño de un controlador de corriente de clase AB basado en pares BJT-Sziklai.