Pareja Sziklai

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 ]} A diferencia de la configuración Darlington, el par Sziklai tiene un transistor NPN y uno PNP , por lo que a veces también se le llama "Darlington complementario". La configuración recibe su nombre de George C. Sziklai , considerado su inventor. ^{[ 2 ]}

Características

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 1 muestra un par NPN-PNP que se comporta como un único transistor NPN.

Aplicaciones

En una aplicación típica, el par Sziklai actúa de forma similar a un transistor único del mismo tipo (p. ej., NPN) que Q1, pero con una ganancia de corriente (β) muy alta. El emisor de Q2 funciona como colector. Por lo tanto, el emisor de Q2 se denomina "C" en la Figura 1. Del mismo modo, en una aplicación típica, el colector de Q2 (también conectado al emisor de Q1) funciona como emisor y, por consiguiente, se denomina "E". Al igual que en un par Darlington, se puede conectar una resistencia (p. ej., de 100 Ω a 1 kΩ) entre el emisor y la base de Q2 para mejorar su tiempo de desconexión (es decir, mejorar su rendimiento para señales de alta frecuencia). ^{[ 1 ]}

Ventajas

Una ventaja sobre el par Darlington es que la tensión de encendido base es de tan solo unos 0,6 voltios, aproximadamente la mitad de la tensión de encendido nominal de 1,2 voltios del Darlington. Al igual que el Darlington, solo puede saturarse hasta unos 0,6 V, lo que supone una desventaja para las etapas de alta potencia.

Etapas de salida complementarias basadas en retroalimentación

Los pares de realimentación complementaria se utilizan con frecuencia 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 donde la carga prevista no requiere el uso de dispositivos en paralelo. ^{[ 3 ]}

Los pares de retroalimentación complementarios también pueden tener la ventaja de una estabilidad térmica superior en las condiciones adecuadas. A diferencia de la configuración Darlington tradicional, la corriente de reposo es mucho más estable con respecto a los cambios en la temperatura de los transistores de salida de mayor potencia en comparación con los controladores de menor potencia. ^{[ 4 ]} Esto significa que una etapa de salida Sziklai en un amplificador de clase AB solo requiere que el transistor o los diodos de servo de polarización estén térmicamente adaptados a los transistores controladores de menor potencia; no necesitan (ni deben) colocarse en el disipador de calor principal. Esto potencialmente simplifica el diseño y la implementación de un amplificador de clase AB estable , reduciendo la necesidad de resistencias de emisor. ^[⁵^] Esto reduce significativamente la cantidad de componentes que deben estar en contacto térmico con el disipador de calor y reduce la probabilidad de fuga térmica.

La corriente de reposo óptima en un amplificador que utiliza pares de retroalimentación complementarios también tiende a ser mucho menor 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 en reposo es del orden de unos pocos vatios frente a decenas de vatios para el mismo rendimiento en muchos casos. ^{[ 3 ]} Esta es una razón muy convincente para utilizar el par Sziklai en casos donde la potencia de salida es moderada (de 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 utilizaban con frecuencia la configuración "cuasi-complementaria", que emplea un par de transistores Darlington de empuje (es decir, 2 transistores NPN) y un par de transistores de retroalimentación complementarios de atracción (es decir, 1 transistor PNP y 1 transistor NPN). Esta configuración, que utiliza 3 transistores NPN y 1 transistor PNP, resultaba ventajosa porque durante décadas los transistores de pequeña señal más comunes eran los PNP de germanio (los transistores de potencia PNP de silicio se desarrollaron más lentamente y durante años fueron más caros que sus homólogos NPN). Por otro lado, si se utilizaba un dispositivo PNP de germanio, sus características serían significativamente diferentes a las del transistor NPN de silicio. En la topología cuasi-complementaria, el rendimiento del par de atracción inferior, que utiliza un único transistor NPN, se asemeja más al rendimiento del par de empuje superior, que consta de dos transistores NPN y un dispositivo de potencia idéntico. ^{[ 4 ]}

Durante décadas, la etapa de salida cuasi-complementaria tuvo sentido; pero debido a que los transistores de potencia PNP y NPN ahora están igualmente disponibles y tienen características de rendimiento más similares, los amplificadores de potencia de audio modernos a menudo utilizan topologías equivalentes para ambos pares: ya sea 2 Darlingtons o 2 pares Sziklai. ^{[ 4 ]}^[⁵^]

Referencias

1 2 Horowitz, Paul ; Winfield Hill (2015). El arte de la electrónica (3.ª ed.). Cambridge University Press. págs. 110-111. ISBN 9780521809269.
↑ Sziklai, George Clifford (junio de 1953). "Propiedades simétricas de los transistores y sus aplicaciones". Actas del IRE . 41 (6): 717– 724. doi : 10.1109/JRPROC.1953.274250 .
1 2 Self, Douglas (18 de junio de 2013). Diseño de amplificadores de potencia de audio (6.ª ed.). Focal Press. ISBN 9780240526133.
1 2 3 Elliott, Rod. "Compuesto vs Darlington" . Elliott Sound Products . Recuperado el 14 de septiembre de 2016 .
1 2 Elliott, Rod. "Amplificador de potencia de 60 vatios de alta calidad" . Elliot Sound Products . Consultado el 14 de septiembre de 2016 .

Enlaces externos

Patente estadounidense n.º 2.966.632: Circuitos de traducción de señales semiconductoras multietapa. GC Sziklai, 27 de diciembre de 1960.
Patente estadounidense n.º 2.762.870. Amplificador de transistores complementario de tipo push-pull. GC Sziklai, 11 de septiembre de 1956.
Patente estadounidense n.º 2.791.644. Amplificador push-pull con transistores de tipo complementario. GC Sziklai, 7 de mayo de 1957.
ECE 327: Procedimientos para el laboratorio de filtrado de salida — La sección 4 ("Amplificador de potencia") analiza en detalle el diseño de un controlador de corriente de clase AB basado en un par BJT-Sziklai.

[TAoE-1] 1 2 Horowitz, Paul ; Winfield Hill (2015). El arte de la electrónica (3.ª ed.). Cambridge University Press. págs. 110-111. ISBN 9780521809269.

[2] Sziklai, George Clifford (junio de 1953). "Propiedades simétricas de los transistores y sus aplicaciones". Actas del IRE . 41 (6): 717– 724. doi : 10.1109/JRPROC.1953.274250 .

[:0-3] 1 2 Self, Douglas (18 de junio de 2013). Diseño de amplificadores de potencia de audio (6.ª ed.). Focal Press. ISBN 9780240526133.

[:1-4] 1 2 3 Elliott, Rod. "Compuesto vs Darlington" . Elliott Sound Products . Recuperado el 14 de septiembre de 2016 .

[:2-5] 1 2 Elliott, Rod. "Amplificador de potencia de 60 vatios de alta calidad" . Elliot Sound Products . Consultado el 14 de septiembre de 2016 .

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