Введение
В электронике пара Шиклаи, также известная как комплементарная пара обратной связи, представляет собой конфигурацию двух биполярных транзисторов, аналогичную паре Дарлингтона. В отличие от схемы Дарлингтона, пара Шиклаи состоит из одного NPN и одного PNP транзистора, поэтому её иногда также называют "комплементарной парой Дарлингтона". Эта конфигурация названа в честь Джорджа С. Шиклаи, который считается её изобретателем.
Характеристики
Коэффициент усиления по току пары Шиклаи аналогичен коэффициенту усиления по току пары Дарлингтона и равен произведению коэффициентов усиления по току двух транзисторов. На рисунке 1 показана пара NPN-PNP, которая в целом функционирует как один NPN-транзистор.
Приложения
В типичном применении пара Шиклаи действует как один транзистор того же типа (например, NPN), что и Q1, но с очень высоким коэффициентом усиления по току (β). Излучатель Q2 выполняет функцию коллектора, поэтому излучатель Q2 обозначен как "C" на рисунке 1. Аналогично, в типичном применении коллектор Q2 (также соединенный с излучателем Q1) функционирует как излучатель и, следовательно, обозначен как "E". Как и в паре Дарлингтона, для улучшения времени отключения (то есть повышения его производительности для высокочастотных сигналов) между излучателем Q2 и базой можно подключить резистор (например, от 100 Ом до 1 кОм). Комплементарные пары обратной связи также могут обладать превосходной тепловой стабильностью при определенных условиях. В отличие от традиционной конфигурации Дарлингтона, ток покоя гораздо стабильнее в отношении изменений температуры выходных транзисторов большей мощности по сравнению с драйверами меньшей мощности. Это означает, что для выходной ступени Шиклаи в усилителе класса AB требуется только термическое согласование сервотранзистора или диодов с транзисторами-драйверами меньшей мощности; их не следует (и не нужно) размещать на основном радиаторе. Это потенциально упрощает проектирование и реализацию стабильного усилителя класса AB, снижая потребность в излучательных резисторах. Это значительно уменьшает количество компонентов, которые должны иметь тепловой контакт с радиатором, и снижает вероятность теплового прорыва. Оптимальный ток покоя в усилителе, использующем комплементарные пары обратной связи, также, как правило, 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 потребляемая мощность в режиме ожидания составляет несколько ватт против десятков ватт при той же производительности во многих случаях. Это весомый аргумент в пользу использования пары Шиклаи в тех случаях, когда выходная мощность умеренная (от 25 до 100 Вт), важна точность и желательно относительно низкое потребление энергии в режиме ожидания.
Квазидополняющие стадии выпуска
Исторически сложилось так, что разработчики часто использовали "квазикомплементарную" конфигурацию, включающую пару Дарлингтона push (то есть 2 NPN-транзистора) и комплементарную пару pull с обратной связью (то есть 1 PNP и 1 NPN-транзистор). Эта конфигурация, использующая 3 NPN-транзистора и 1 PNP-транзистор, была выгодна, поскольку на протяжении десятилетий наиболее распространенными малосигнальными транзисторами были германиевые PNP (разработка силовых PNP-транзисторов на кремнии шла медленнее, и на протяжении многих лет они были дороже своих NPN-аналогов). Кроме того, если использовалось германиевое PNP-устройство, его характеристики значительно отличались бы от характеристик кремниевого NPN-транзистора. В квазикомплементарной топологии характеристики нижней пары pull, использующей один NPN-транзистор, более соответствуют характеристикам верхней пары push, состоящей из двух NPN-транзисторов и идентичного силового элемента. На протяжении десятилетий квазикомплементарная выходная ступень была оправдана; однако, поскольку силовые транзисторы PNP и NPN теперь доступны в равной степени и имеют более близкие характеристики, современные усилители мощности часто используют эквивалентные топологии для обеих пар: либо 2 пары Дарлингтона, либо 2 пары Шиклаи.