シクライのペア

電子工学において、シクライペア（相補型フィードバックペアとも呼ばれる）は、ダーリントンペアに似た2つのバイポーラトランジスタの構成である。^{[ 1 ]}ダーリントン構成とは対照的に、シクライペアは1つのNPNトランジスタと1つのPNPトランジスタで構成されているため、「相補型ダーリントン」とも呼ばれることがある。この構成は、発明者と考えられているジョージ・C・シクライにちなんで名付けられた。 ^{[ 2 ]}

シクライペアの電流利得はダーリントンペアの電流利得と類似しており、2つのトランジスタの電流利得の積で表されます。図1は、全体として単一のNPNトランジスタのように動作するNPN-PNPペアを示しています。

典型的なアプリケーションでは、シクライペアは、Q1と同じタイプ（例えばNPN）の単一のトランジスタのように動作しますが、電流利得（β）が非常に高くなっています。Q2のエミッタはコレクタとして機能します。したがって、図1ではQ2のエミッタは「C」と表記されています。同様に、典型的なアプリケーションでは、Q2のコレクタ（Q1のエミッタにも接続されています）はエミッタとして機能し、「E」と表記されています。ダーリントンペアと同様に、 Q2のエミッタとベースの間に抵抗（例えば100Ω～1kΩ）を接続することで、ターンオフ時間を改善できます（つまり、高周波信号に対する性能を改善できます）。^{[ 1 ]}

ダーリントンペアと比較した場合の利点の1つは、ベースターンオン電圧が約0.6ボルトと、ダーリントンペアの公称ターンオン電圧1.2ボルトの約半分であることです。ただし、ダーリントンペアと同様に、飽和電圧は約0.6ボルトまでしか上がらないため、高出力段では欠点となります。

相補型フィードバックペアは、より一般的なダーリントンエミッタフォロワ出力段と比較して、線形性と帯域幅の両方で優れているため、パワーアンプの出力段でよく使用されます。特に、並列デバイスの使用を必要としない負荷を持つアンプで有利です。^{[ 3 ]}

相補フィードバックペアは、適切な条件下では優れた熱安定性という利点も持ちます。従来のダーリントン構成とは対照的に、静止電流は、低電力ドライバよりも高電力出力トランジスタの温度変化に対してはるかに安定しています。^{[ 4 ]}これは、クラスABアンプのSziklai出力段では、バイアスサーボトランジスタまたはダイオードが低電力ドライバトランジスタと熱的に整合しているだけでよく、メインヒートシンク上に配置する必要がない（そして配置すべきではない）ことを意味します。これにより、安定したクラスABアンプの設計と実装が簡素化され、エミッタ抵抗の必要性が軽減されます。^{[ 5 ]}これにより、ヒートシンクと熱的に接触する必要のあるコンポーネントの数が大幅に減り、熱暴走の可能性が低減されます。

相補型フィードバックペアを使用するアンプの最適な静止電流は、ダーリントンベースの出力段に比べてはるかに低く、10 mA 程度であるのに対し、一部のエミッタフォロワ出力段では 100 mA 以上になります。これは、多くの場合、同じ性能でアイドル時の消費電力が数ワット程度であるのに対し、数十ワット程度であることを意味します。^{[ 3 ]}これは、出力電力が中程度 (25 W ～ 100 W)、忠実度が重要、かつ比較的低いアイドル時の消費電力が求められる場合に、シクライ ペアを使用する非常に説得力のある理由です。

• 米国特許第2,966,632号「多段式半導体信号変換回路」。GC ・シクライ、1960年12月27日
• 米国特許第2,762,870号「プッシュプル相補型トランジスタ増幅器」。GC ・シクライ、1956年9月11日。
• 米国特許第2,791,644号「相補型トランジスタを用いたプッシュプル増幅器」。GC ・シクライ、1957年5月7日
• ECE 327: 出力フィルタリング実験の手順—セクション 4 (「パワーアンプ」) では、BJT-Sziklai ペアベースのクラス AB 電流ドライバの設計について詳しく説明します。