스지클라이 쌍

Sziklai pair
스지클라이 쌍 트랜지스터 구성 기호 "C", "E" 및 "B"는 개별 트랜지스터가 아닌 스지클라이 쌍을 가리킨다.

전자공학에서, 보완 피드백 쌍으로도 알려진 스지클라이 쌍은 달링턴 쌍과 비슷한 두 개의 양극 트랜지스터의 구성이다.[1] 달링턴 배열과 대조적으로 스지클라이 쌍에는 NPN 1개와 PNP 트랜지스터 1개가 있어 '완전 달링턴'이라고도 불리기도 한다. 이 구성은 발명가인 조지 C. 지클라이(미국 특허 279만2870건, 279만1644건)의 이름을 딴 것이다.

특성.

스지클라이 쌍의 현재 이득은 달링턴 쌍의 이득과 유사하며, 두 트랜지스터의 현재 이득의 산물이다. 위의 그림은 전체적으로 단일 NPN 트랜지스터와 같은 역할을 하는 NPN-PNP 쌍을 보여준다. Q1을 PNP 트랜지스터로 교체하고 Q2를 NPN 트랜지스터로 교체하면 전체적으로 PNP 트랜지스터 역할을 하게 된다.

적용들

일반적인 애플리케이션에서 스지클라이 쌍은 Q1과 동일한 유형(예: NPN)과 매우 높은 전류 이득(β)을 가진 단일 트랜지스터와 같은 역할을 한다. Q2의 방출기는 수집기의 기능을 한다. 따라서 Q2의 방출자는 위의 그림에서 "C"로 표시된다. 마찬가지로, 일반적인 애플리케이션에서 Q2(Q1의 이미터에도 연결됨)의 수집기는 이미터로 기능하며 따라서 "E"라는 라벨이 붙는다. 달링턴 쌍과 마찬가지로 Q2의 이미터와 베이스 사이에 저항기(예: 100Ω ~ 1kΩ)를 연결하여 끄기 시간을 단축(즉, 고주파 신호에 대한 성능 향상)할 수 있다.[1]

이점

스지클라이 쌍에 비해 한 가지 이점은 기본 턴온 전압이 달링턴의 공칭 턴온 전압의 약 절반인 약 0.6V에 불과하다는 점이다. 달링턴처럼 약 0.6V까지만 포화 상태가 돼 고출력 스테이지의 단점이다.

보완 피드백 기반 출력 단계

보완 피드백 쌍은 더 일반적인 달링턴 이미터 추종자 출력 단계와 비교할 때 선형성과 대역폭 모두에서 장점 때문에 파워앰프의 출력 단계에서 종종 사용된다. 이러한 장비는 의도된 부하가 병렬 장치를 사용하지 않아도 되는 증폭기에 특히 유리하다.[2]

보완 피드백 쌍은 또한 적절한 조건 하에서 우수한 열 안정성을 가질 수 있다. 기존의 달링턴 구성과 달리, 대기 전류는 고출력 트랜지스터와 저전력 드라이버의 온도 변화에 비해 훨씬 안정적이다.[3] 즉, 클래스 AB 앰프의 스지클라이 출력 스테이지에서는 바이어스 서보 트랜지스터 또는 다이오드를 저전력 드라이버 트랜지스터와 열적으로 일치시키기만 하면 된다는 것을 의미하며, 메인 히팅크에 배치할 필요가 없으며(그리고 해서는 안 된다). 이는 안정적 등급의 AB 증폭기의 설계와 구현을 잠재적으로 단순화하여 이미터 저항기의 필요성을 감소시킨다.[4] 이는 히팅크와 열 접촉해야 하는 구성 요소의 수를 현저히 감소시키고 열적 폭주 가능성을 감소시킨다.

보완 피드백 쌍을 사용하는 앰프의 최적 대기 전류도 일부 방출자 추종자 출력 단계에서는 10 mA 대 100 mA의 순서로 달링턴 기반 출력 단계보다 훨씬 낮은 경향이 있다. 이는 유휴 전력 소비량이 동일한 성능의 경우 몇 와트 대 수십 와트의 순서로 되어 있다는 것을 의미한다.[2] 이는 출력 전력이 중간(25W ~ 100W)이고 충실도가 중요하며 상대적으로 낮은 유휴 전력 소모가 요구되는 경우에 스지클라이 쌍을 사용해야 하는 매우 설득력 있는 이유다.

준완료 출력 단계

역사적으로 설계자는 달링턴 푸시 쌍(즉, 2 NPN 트랜지스터)과 보완 피드백 풀 쌍(즉, 1 PNP 및 1 NPN 트랜지스터)을 사용하는 "준완료형" 구성을 자주 사용했다. 3개의 NPN 트랜지스터와 1개의 PNP 트랜지스터를 사용하는 이 구성은 수십 년 동안 가장 일반적인 소형 신호 트랜지스터는 게르마늄 PNP였기 때문에 유리했다. (실리콘 PNP 파워 트랜지스터는 NPN 트랜지스터보다 개발 속도가 느렸고 수년 동안 더 비쌌다.) 반대로 게르마늄 PNP 소자를 사용했다면 실리콘 NPN 트랜지스터와는 상당히 다른 특성을 지니게 된다. 준완성 위상에서는 단일 NPN 트랜지스터를 사용하는 하단 풀 페어의 성능이 NPN 트랜지스터 2개와 동일한 전원 소자로 구성된 상부 푸시 페어의 성능과 더욱 밀접하게 일치한다.[3]

수십 년 동안 준완성 출력 단계는 타당했지만, PNP와 NPN 파워 트랜지스터는 현재 동등하게 사용할 수 있고 더 밀접하게 일치하는 성능 특성을 가지고 있기 때문에, 현대의 오디오 파워 앰프는 종종 두 쌍 모두: 달링턴 2쌍 또는 스지클라이 2쌍 중 한 쌍에 대해 동등한 위상(topology)을 사용한다.[3][4]

참조

  1. ^ a b Horowitz, Paul; Winfield Hill (1989). The Art of Electronics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-37095-7.
  2. ^ a b Self, Douglas (2013-06-18). Audio Power Amplifier Design (6 ed.). Focal Press. ISBN 9780240526133.
  3. ^ a b c Products, Rod Elliott - Elliott Sound. "Compound vs Darlington". sound-au.com. Retrieved 2016-09-14.
  4. ^ a b Elliott, Rod. "High Quality 60 Watt Power Amplifier". sound-au.com. Retrieved 2016-09-14.

외부 링크

  • 미국 특허 2,966,632 다단계 반도체 신호 변환 회로 G.C. 스지클라이, 1960년 12월 27일
  • 미국 특허 2,762,870 푸시풀 보완형 트랜지스터 앰프 G.C. 스지클라이, 1956년 9월 11일
  • 보완형 트랜지스터를 장착한 미국 특허 2,791,644 푸시풀 앰프. G.C. 스지클라이, 1957년 5월 7일
  • ECE 327: 출력 필터링 랩에 대한 절차 — 섹션 4("파워 앰프")는 BJT-스지클라이-페어 기반 클래스-AB 전류 드라이버의 설계에 대해 자세히 논의한다.