Aku tidak mengerti ini FET-BJT preamp sirkuit

19

Saya melihat sirkuit ini banyak di preamps mikrofon electret, tapi saya tidak mengerti itu. FET dioperasikan sebagai sumber umum amplifier, sehingga memiliki keuntungan, membalikkan, dan memiliki impedansi keluaran yang relatif tinggi. Jadi itu akan masuk akal untuk mengikutinya dengan penyangga.

BJT adalah umum kolektor / pengikut emitor, sehingga tampaknya akan bertindak hanya sebagai penyangga seperti itu, kan? Ini akan menjadi non-pembalik, dengan gain tegangan dekat kesatuan, dan impedansi output yang rendah untuk mendorong hal-hal lain tanpa terdegradasi. Sinyal tegangan dari FET dilewatkan melalui kapasitor ke dasar BJT, di mana kemudian buffered dan muncul di output BJT.

Yang tidak saya dapatkan adalah mengapa resistor drain FET terhubung ke output dari BJT, bukan ke catu daya. Apakah ini semacam umpan balik? Bukankah itu umpan balik positif? (Ketika tegangan output FET meningkat, ia mendorong tegangan basis ke atas melalui tutup, yang kemudian mendorong tegangan output ke atas dari BJT, yang kemudian menarik tegangan FET ke atas, dan seterusnya.)

teks alternatif

Apa untungnya dari rangkaian seperti ini?

teks alternatif

endolit
sumber
Saya pikir saya bisa menjelaskan ini, tetapi saya perlu sedikit menulis, saya akan mencoba mengisi jawaban besok.
Kortuk
> 100 kali dilihat dan tidak ada jawaban? : /
endolith
2
saya pikir itu mungkin umpan balik negatif; ketika tegangan drain meningkat, arus ke dasar BJT meningkat, ini meningkatkan arus dari emitor, yang meningkatkan penurunan tegangan melintasi resistor output, sehingga tegangan pada drain didorong ke bawah, berlawanan dengan asumsi awal.
JustJeff
Saya berharap untuk memahami pertanyaan suatu hari nanti ini ... kami memiliki beberapa EEs berbakat di situs ini ...
J. Polfer
Berikut adalah rangkaian yang terlihat sangat mirip, tetapi dengan JFET di bagian atas: geofex.com/Article_Folders/modmuamp/modmuamp.htm Jadi ini adalah varian "mu-amp", yang dijelaskan pada halaman 5 dari ti.com/ lit / an / snoa620 / snoa620.pdf
endolith

Jawaban:

7

Ini kesepakatannya. Kapasitor memberikan tegangan konstan pada frekuensi tinggi di kombinasi basis-emitor + resistor BJT. Hal ini menyebabkan arus yang cukup konstan melalui BJT dan resistor, dengan beberapa Z impedans tinggi, mungkin sebagian besar ditentukan oleh resistor basis BJT Rb. FET memiliki transkonduktansi tinggi (gm = Iout / Vin), dan keuntungan bersihnya adalah gm * Z. Ini adalah tegangan yang melintasi sumber drain FET . Resistor emitor BJE memiliki tegangan konstan di atasnya, jadi ada tegangan bias yang ditambahkan ke sana. Arus konstan memungkinkan BJT untuk bertindak sebagai buffer output impedansi rendah (= Rb / beta).

Jason S
sumber
Terima kasih telah menjawab Jason, saya bermaksud dan ketika saya melihat pertanyaan hari ini menyadari saya lupa.
Kortuk
"pada frekuensi tinggi" yang berarti "pada frekuensi sinyal"? Akan keluar saat ini tidak konstan BJT membutuhkan arus konstan ke dasar? "BJE emitor resistor" harus "BJT emitor resistor"? Jika BJT tersebut hanya bertindak sebagai penyangga, apa manfaat lebih dari satu sirkuit seperti ini? imgur.com/qeEZw.png Resistor fisik tidak dapat dibuat setinggi "resistensi virtual" yang disediakan oleh sumber saat ini? Linearitas yang lebih baik?
endolit
"apa manfaat lebih dari satu sirkuit seperti ini": Pertanyaan yang bagus. Gain terlihat hampir sama (didominasi oleh basis resistor BJT Rb ... di sirkuit Anda yang diposting itu adalah dua bias bias secara paralel) dalam kedua kasus. Impedansi keluaran terlihat hampir sama ... ketika saya pertama kali melihat rangkaian pada halaman ini saya pikir kapasitor adalah baterai, dan saya berpikir: "oh, tentu saja, mereka membuat BJT menjadi sumber arus konstan, mengapa tidak Anda hanya menggunakan zener ... "dalam hal ini Anda benar-benar dapat menggunakan sumber arus konstan dengan BJT - keuntungan dari penawaran ini dengan parasit di BJT ...
Jason S
Secara umum, setiap kali Anda memiliki kapasitor secara seri dengan jalur sinyal, frekuensi "rendah" dan sinyal DC diblokir, sementara frekuensi "tinggi" dilewatkan. Kapasitor menciptakan high-pass filter. Apa yang merupakan "tinggi" dan "rendah" tergantung pada perlawanan sirkuit dan nilai kapasitor.
W5VO
@JasonS: Ya, ketika saya mensimulasikan sirkuit ini, ia memiliki gain yang lebih rendah dan distorsi yang lebih buruk daripada yang lebih mudah. Aku tidak mendapatkannya.
endolit
4

Arus yang mengalir melalui BJT (yaitu dari kolektor ke emitor) akan sama dengan arus yang mengalir ke basis kali faktor amplifikasi dari transistor.

I_ce = beta * I_b

... jika memori saya melayani saya dengan benar. FET, di sisi lain, secara umum dapat dianggap sebagai "on" (membiarkan aliran arus) atau "off" (mencegah aliran arus). Jika FET "mati" tidak akan ada jalan ke tanah untuk arus dan tidak ada arus akan mengalir melalui BJT (atau sebaliknya arus akan mengalir ke tanah. Kapasitor menyediakan jalur ke tanah (menarik arus menjauh dari dasar dari BJT) untuk sinyal "frekuensi tinggi". Impedansi kapasitor berkurang secara proporsional dengan produk dari frekuensi sinyal dan kapasitansi.

Z_cap = -j * omega * C
|Z_cap| = omega * C = 2 * pi * f * C

Saya kira itu bukan jawaban yang sebenarnya untuk pertanyaan itu, tetapi itulah yang saya ingat dari "prinsip dasar".

vicatcu
sumber
2

Apa yang saya tidak dapatkan adalah mengapa resistor drain FET terhubung ke output dari BJT, daripada ke catu daya.

Resistor Anda lihat bukanlah resistor sia dalam arti biasa. Jika output diambil dari saluran pembuangan, maka BJT dan berbagai macam sirkuit dapat dianggap sebagai beban aktif; Anda bisa mengganti seluruh rangkaian "di atas" FET dengan sinyal kecil setara perlawanan.

RBRE

Rtd=RB||re||RE+r01-αREre+RERB

RB

RB

sayaD=100μSEBUAH

30kΩVD>0

RBsayaB=sayaD1+βRB30kΩ

Tentu saja, jika output diambil dari saluran, kita akan memiliki impedansi output yang sangat tinggi. Tapi, kami mengambil output dari emitor node. Gain tegangan hanya sedikit di bawah drain:

vHaikamut=vdrHairHai+re||REvdrHairHai+re=vdVSEBUAHVSEBUAH+αVTvd

VSEBUAHVT25mV

Tapi, resistansi yang melihat ke node output jauh lebih sedikit dibandingkan melihat ke node menguras:

rHaikamutre||RE+RB(1-gmre||RE)=re||RE+RB(1-αREre+RE)

Jadi, menawarkan rangkaian 1 gain tegangan yang lebih tinggi tetapi resistansi keluaran agak lebih tinggi dari 2 sirkuit.

Alfred Centauri
sumber
1

Sirkuit ini sering disebut Shunt Diatur Dorong-Tarik (SRPP). Biasanya itu diimplementasikan menggunakan tabung.

Dalam rangkaian alternatif, pengikut keluaran emitor berjalan di kelas A dan bergantung pada resistor emitor untuk menarik turun output untuk sinyal negatif. Hal ini dapat menyebabkan distorsi, terutama jika beban memiliki kapasitansi yang signifikan.

Dengan SRPP ketika output menjadi negatif, FET sedang melakukan menyeret output rendah melalui resistor emitor BJT sementara BJT sedang dimatikan oleh sinyal yang digabungkan melalui kapasitor ke pangkalannya. Hal ini memungkinkan sirkuit untuk mendorong output mendekati dasar, BJT bahkan dapat memotong sepenuhnya.

Kevin White
sumber
0

Ini menarik. Adalah penting bahwa resistor bias di pangkalan BJT harus cukup tinggi. Jika nilai yang hampir sama seperti drain resistor pada diagram kedua adalah tidak ada kesepakatan dan dalam simulasi Anda tidak akan mendapat manfaat. Jika resistor bias cukup tinggi, BJT adalah pengikut tegangan. Itu berarti dalam AC bahwa tegangan pembuangan sama di dasar BJT dan hampir sama di emitor. Tetapi itu berarti Anda tidak akan memiliki arus AC pada resistor emitor, kedua koneksi itu berada pada potensial AC yang sama. Dears itu adalah jenis koneksi bootstrap yang membuat impedansi drain FET sangat tinggi, meningkatkan amplifikasi sistem dibandingkan dengan versi kedua. Menarik juga bahwa output dari emitor memberikan impedansi output yang rendah tetapi output dari drainnya sama seperti penguat transkonduktansi,

Adrian Stanciu
sumber