BJT Puzzler: Common Emitter oder Emitter Follower?

Einige hoch angesehene Mitglieder waren sich im Zusammenhang mit anderen Fragen nicht einig, daher dachte ich, ich würde es als separate Frage veröffentlichen.

Frage: Ist der NPN BJT in dieser Schaltung als gemeinsamer Emitter oder gemeinsamer Kollektor konfiguriert?

Beachten Sie, dass der S + -Knoten möglicherweise ungewöhnlich geerdet und der S- -Knoten der Ausgang ist. 'S' steht hier für Sinn, kann aber für die gegenwärtigen Zwecke als interpretiert werden .$V_{out}$

Dies ist Teil einer DC-Bench-Stromversorgungsschaltung und sieht auf Blockebene so aus. Beachten Sie, dass das Symbol für den Operationsverstärker den gesamten Verstärker darstellt, nicht speziell den Operationsverstärker LF411:

Wenn ich den Operationsverstärker auf eine Signalspannungsquelle abstrahiere, glaube ich, dass diese beiden jeweils alternative Layouts für die Anzeige der Schaltung sind. Ich habe sie absichtlich in Formen angeordnet, die an den klassischen gemeinsamen Emitter bzw. den gemeinsamen Sammler (Emitterfolger) erinnern.

Ich möchte niemandem den Spaß verderben, daher ist meine eigene Schlussfolgerung in der Spoiler-Leiste unten. Rollen Sie mit der Maus, um zu sehen, ob Sie möchten. Dies ist meine beste Schlussfolgerung. Ich habe immer noch Zweifel im Kopf :)

Gemeinsamer Emitter, genauer gesagt geerdeter Emitter. Der BJT erhöht die Schaltung proportional zum Lastwiderstand.

Die Antworten sollten die Gründe für ihre Schlussfolgerung angeben. Ich denke, eines der coolen Merkmale solcher Rätsel ist, dass man gezwungen ist, nach dem zu graben, was in der Form wesentlich ist, und es nicht nur in klassischer Form zu erkennen :)

Ich wollte diese Frage nicht beantworten, da ich sie bereits mit einer früheren Frage des OP (Scanny) durchgearbeitet hatte. Aber es ist so ein Durcheinander geworden, kann nicht anders. Ich meine, 1 richtige Antwort von 3 bisher? Wie ist diese Schaltung so verwirrend? Wir werden darauf zurückkommen, aber zuerst etwas Geschichte.

Als ich diese Schaltung zum ersten Mal sah, schrieb ich eine Analyse als Emitterfolger. Ich habe den Boden zuerst nicht gesehen, da er geschickt zwischen der invertierenden U1-Eingangsreferenz und der verborgen war$R_{\text{load}}$. Dann schlug Scanny in einem Kommentar vor, dass er dachte, die Schaltung sei ein gewöhnlicher Sender. Worüber redet er? Ich schaute noch einmal auf die Schaltung und machte ein mentales Experiment, bei dem ich die Knotenspannungen variierte und darüber nachdachte, was das bedeuten musste, und alles schien immer noch wie ein Emitterfolger zu wirken, also nah. Aber Scanny hatte zusätzliche Beobachtungen über das Verhalten, die für einen Emitter-Anhänger keinen Sinn machten, für einen gemeinsamen Emitter aber viel Sinn machten. Also habe ich die Schaltung von Grund auf neu gezeichnet, um die Dinge weiter zu untersuchen. Nachdem ich die Strecke neu gezeichnet hatte, stellte ich fest, dass ich es mit einem Idioten zu tun hatte: Ich um 1 Uhr morgens.

Hier ist eine kommentierte Version der Schaltung, die ich beim Neuzeichnen erhalten habe:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Das Neuzeichnen der Schaltung als Kleinsignal-Wechselstrommodell brachte mich dazu, alles neu auszurichten und wirklich an V.unreg, V.ref und den Ort zu denken, an dem sich alle Gründe befanden. Die resultierende Schaltung ist eindeutig ein gemeinsamer Emitter.

Wichtig in der Schaltung zu realisieren:

• Die eigentliche Referenz ist S + oder Masse.
• V.unreg ist differentiell 45V, aber Gleichtakt schwebt mit Q1-c.
• Sowohl V.unreg als auch V.ref wirken als Offset-Spannungen.

$R_{\text{load}}$

Aber warum war diese Schaltung so verwirrend?

$R_{\text{load}}$

Es ist eine Art Rahmung. Menschen werden durch Gewöhnung federbelastet, um zuerst einen Emitterfolger zu sehen. Einmal so gesehen, werden andere Gesichtspunkte geleugnet.

Lassen Sie uns hier die Schaltung auf eine andere, aber äquivalente Weise neu zeichnen.

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Es ist ziemlich klar, dass sich alles auf S + bezieht, V.unreg schwebt und die Spannung an S- durch Q1-c durch Ändern der Gleichtaktspannung von V.unreg moduliert wird.

Ist das Opamp-Netzteil auf S + bezogen? Wenn ja, ist der BJT wie Sie sagen in der allgemeinen Emitterkonfiguration und Sie werden Probleme haben, die Rückkopplungsschleife zu stabilisieren.

Hier ist der relevante Teil der Schaltung neu gezeichnet: -

Am Kollektor liegen 45 V relativ zu S- an.

Die Emitterspannung macht das, was der Operationsverstärkerausgang macht (-0,7 Volt niedriger), dh es ist das Steuerelement und es ist ein Emitterfolger.

Wenn ich die Schaltung mit S + als Ausgang und S- als "Masse" zeichnen würde, würde jemand anderer Meinung sein, dass dies ein gemeinsamer Kollektor ist:

Habe ich bei dieser Konvertierung einen Fehler gemacht? Meine Simulation (mit V4) als Stimulus liefert mir die Ergebnisse, die ich für einen gewöhnlichen Sammler erwarten würde, aber leider liefert mein Simulator dumme Ergebnisse, wenn ich NUR die Boden- und Vout-Etiketten tausche, was ärgerlich ist.

Hier sind die Ergebnisse gemäß der obigen Schaltung: -

Die Verstärkung beträgt 12,146 dB von Gleichstrom bis weit über 100 kHz, der 3dB-Punkt beträgt 1,246 MHz und der Phasenwinkel beträgt bei dieser Frequenz -71 Grad. Vermisse ich hier etwas? Bin ich auch dumm (nicht unbekannt)?

Wenn ich zwei 7805 wie folgt verkabelt habe: -

Schaltet es den unteren 7805 instabil? Dies ist eine vollkommen gültige Schaltungsverbindung, und in Abb. 17 im Fairchild-Datenblatt ist ein ähnliches Beispiel dargestellt: -

Es gibt viele gute Arbeiten, die darauf hindeuten, dass es sich um einen gemeinsamen Emittenten handelt. Ich habe also das Gefühl, dass ich hier etwas verpasst habe.

Wenn Sie die Wechselstromäquivalente richtig zeichnen und die meisten Vorspannungen weglassen, sehen CC- und CE-Verstärker fast identisch aus. (Denken Sie daran, dass im Idealfall kein Strom durch die Signalquelle fließt!)

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

^{simulieren Sie diese Schaltung}

$V_C > V_E$

^{simulieren Sie diese Schaltung}

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Hier erfahren Sie, wie Sie den Unterschied erkennen. Wenn der Laststrom vom Kollektorknoten zum Emitterknoten fließt , handelt es sich um einen gemeinsamen Emitter. Wenn der Laststrom vom Emitterknoten zum Kollektorknoten fließt , handelt es sich um einen gemeinsamen Kollektor. Ich denke, diese Regel funktioniert immer für DC-gekoppelte Ausgänge. Bei AC-gekoppelten Ausgängen arbeitet es mit der Spitzenkollektor- / Emitterspannung.

Unabhängig davon, wie Sie es zeichnen, ist Ihr Emitter direkt mit der oberen Seite des Ausgangs verbunden. Das macht es zu einem Common-Collector-Verstärker (Emitter Follower).

EDIT: Ich werde dies simulieren:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Ich weiß nicht, Leute, das sieht für mich sehr nach einem CC-Linearregler aus. Die Erzeugung der Referenzspannung ist seltsam, aber ich sehe nicht, wie dies die grundlegende Topologie ändert. Es gibt eine hohe ungeregelte Spannung am Eingang, eine niedrigere geregelte Spannung am Ausgang und einen NPN-Transistor dazwischen. S- ist der gemeinsame Knoten, der zwischen Eingang und Ausgang geteilt wird, und der Strom fließt von S + nach S-. Negatives Feedback wird von S + übernommen. Wie kann das etwas anderes sein als ein Emitterfolger?

Vielleicht fehlt mir etwas. Ich werde es noch einmal versuchen, wobei die Operationsverstärkerschaltung durch eine Gleichspannungsquelle (Vctrl) ersetzt wird. Die Frage ist nun, was als Quellgrund verwendet werden soll. Ich werde zuerst S- versuchen:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Ich habe Vctrl von 0V - 47V gewischt und das Verhalten gesehen, das ich von einem Emitterfolger erwarten würde. Jetzt werde ich versuchen, die Quelle auf S + zu verweisen:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

$V_{BE} + V_O$$V_{BE}$

$V_{BE}$

Mir fehlt etwas, aber ich bin mir nicht sicher, was es ist.