Сегодня вместе рассмотрим два выходных каскада из одних и тех-же деталей, все тесты проводились при одинаковом токе покоя транзисторов оконечного каскада в 100 мА.
Давайте рассмотрим первую схему двойки Дарлингтона:
На входе источник сигнала, на выходе нагрузка 8 Ом, никакой обратной связи нет.
Далее схема двойки Шиклая:
Как видим обе схемы с идентичными деталями (кроме резисторов которыми задаётся равный ток покоя).
Хочу сравнить эти выходные каскады усилителя для того что бы сделать выводы, и на основе выводов будем выбирать лучший выходной каскад для усилителя мощности который в итоге получим, отмоделируем и соберём в железе!
Сделал предварительные тесты с амплитудой сигнала 1 Вольт и 10 Вольт, а также частотой 10 Гц -100 кГц.
Двойки Дарлингтона:
Далее двойки Шиклая:
Графики достаточно спорные, если на низкой частоте до 1 кГц двойки Шиклая неоспоримо меньше искажают, то на частотах выше ситуация интереснее, 10 кГц неоспоримый лидер двойки Дарлингтона, но к 100 кГц частоты уже почти на равных идут, интересно, давайте проведём еще тесты до 1 МГц:
Дарлингтоны:
Шиклаи:
Тут стало ещё интереснее, напомню что все тесты проводим подавая на вход 1 и 10 Вольт.
При одном вольте (Красная линия графиков) шиклаи нарастание искажений от частоты идёт более плавно, чего не скажешь об дарлингтонах.
При 10ти вольтах искажения с начала диапазона резко вырастают у схемы шиклая, при этом в диапазоне частот 10 кГц - 1 МГц я не могу определить кто явно лучше, всё очень похоже что на 10ти, что на 1 Вольте, но чуть более симпатизируют шиклаи.
Для каких то выводов данных тестов недостаточно, давайте проведём еще тесты с другим током покоя например 25 мА:
Дарлингтоны:
Шиклаи:
В данных условиях явно видно преимущество двоек шиклая, более низкие искажения во всём диапазоне измерения. но в защиту скажу что регулировка тока покоя дарлингтона намного более плавная, чем у шиклая, она лавинообразная, это большой минус, в том числе поэтому двойки дарлингтона получили большее распространение в массе.
Давайте рассмотрим выходную амплитуду размаха вольт на нагрузке при подаче на вход синуса 1 кГц величиной в 10 Вольт:
Дарлингтон:
Шиклаи:
Амплитуда очень схожая, дарлингтон 7.6 Вольта, шиклаи 7.9 Вольта, разница в 0.3 Вольта, неочень значительная, но явная.
Давайте проведём ещё один тест, сигнал на входе будет равен шине питания в 50 Вольт:
Дарлинтон:
Шиклаи:
Разница размаха амплитуды в 0.8 Вольта в пользу шиклаи, это достаточно значительно, можно снять чуть больше мощности с выходного каскада, имеем чуть больший запас по амплитуде!
И перед вынесением вердикта проведём еще один тест, а именно подадим на вход амплитуду по величине питания, 50 Вольт и снимем графики THD+N.
Дарлингтон:
Шиклаи:
У дарлингтона странный график, связано с нестабильностью выходного каскада из-за малых токов покоя в 25 мА, давайте поднимем ток покоя до 100 мА:
Дарлингтон:
Шиклаи:
Крайние 4 графика, пары дарлингтона показали чуть меньше искажений на частоте 10 кГц, в остальном диапазоне примерно равные показатели, но мы имели нестабильность работы выходного каскада дарлингтона при малом токе покоя в 25 мА, в свою очередь выходной каскад Шиклая показад стабильность параметров при токе покоя 25 мА и 100 мА.
Ещё один тест, тест зависимость тока покоя от температуры, уставка тока 100 мА при +27°С:
Дарлингтон:
Шиклаи:
У пар дарлингтона кривая температуры нелинейная, на 100 Градусах кристалла саморазгон тока выше чем у шиклая, пары шиклая показали максимально линейную зависимость тока от температуры тем самым меньший саморазгон тока от температуры.
Проведём небольшие выводы:
Пары Дарлингтона:
+ Классическая схема выходного каскада, плавная регулировка тока покоя, меньше искажений на частоте 10 кГц.
- Низкая стабильность при малом токе покоя.
Пары Шиклая:
+ Меньше искажений на низкой звуковой частоте, выше выходная амплитуда сигнала, высокая стабильность на малых токах покоя, лучше стабильность тока покоя при нагреве.
- Сложная регулировка тока покоя выходного каскада.
Моё мнение что оба выходных каскада достойные, разница в искажениях между ними не такая высокая на мой взгляд ООС всё исправит. Пары шиклаи показали хорошую стабильность на малых токах покоя, это говорит о будущем более высоком КПД усилителя, меньшем нагреве радиаторов на холостом ходу, этим самым думаю что пара шиклаи имеют более широкое применение чем пары дарлингтона.
Всё что я тут описал это лишь моё личное мнение на основе симуляции в Micro-Cap 12.