Ich verstehe diese FET-BJT-Vorverstärkerschaltung nicht ganz

Ich sehe diese Schaltung häufig auf Vorverstärkern von Elektretmikrofonen, aber ich verstehe sie nicht ganz. Der FET wird als gemeinsamer Quellenverstärker betrieben , hat also Verstärkung, Invertierung und eine relativ hohe Ausgangsimpedanz. Es wäre also sinnvoll, einen Puffer nachzustellen.

Der BJT ist ein gewöhnlicher Kollektor- / Emitterfolger, also scheint er nur als ein solcher Puffer zu fungieren, oder? Es wäre nicht invertierend, mit einer Spannungsverstärkung von nahezu Eins und einer niedrigen Ausgangsimpedanz, um andere Dinge anzusteuern, ohne beeinträchtigt zu werden. Das Spannungssignal vom FET wird durch den Kondensator zur Basis des BJT geleitet, wo es dann gepuffert und am Ausgang des BJT angezeigt wird.

Was ich nicht verstehe, ist, warum der Drain-Widerstand des FET an den Ausgang des BJT und nicht an die Stromversorgung angeschlossen ist. Ist das eine Art Feedback? Wäre es nicht ein positives Feedback? (Wenn die Ausgangsspannung des FET ansteigt, wird die Basisspannung durch die Kappe nach oben gedrückt, wodurch die Ausgangsspannung vom BJT nach oben gedrückt wird, wodurch die FET-Spannung nach oben gezogen wird usw.)

Welchen Vorteil hat es gegenüber einer solchen Schaltung?

Das ist der Deal. Der Kondensator liefert eine konstante Spannung bei hohen Frequenzen über die Kombination aus BJT-Basis-Emitter und Widerstand. Dies verursacht einen ziemlich konstanten Strom durch den BJT und den Widerstand, wobei eine gewisse hohe Impedanz Z wahrscheinlich hauptsächlich durch den BJT-Basiswiderstand Rb bestimmt wird. Der FET hat eine hohe Transkonduktanz (gm = Iout / Vin) und die Nettoverstärkung ist gm · Z. Dies ist die Spannung über der FET-Drain-Source . Der BJE-Emitterwiderstand hat eine konstante Spannung, daher wird zu dieser eine Vorspannung hinzugefügt. Durch den konstanten Strom kann der BJT als niederohmiger Ausgangspuffer (= Rb / Beta) fungieren.

Der Strom, der durch den BJT fließt (dh von Kollektor zu Emitter), ist gleich dem Strom, der in die Basis fließt, multipliziert mit dem Verstärkungsfaktor des Transistors.

I_ce = beta * I_b

... wenn mein Gedächtnis mir recht gibt. Der FET kann andererseits allgemein als "Ein" (Strom fließen lassen) oder "Aus" (Strom fließen verhindern) angesehen werden. Wenn der FET "aus" ist, gibt es keinen Pfad zur Erde für den Strom, und es fließt kein Strom durch den BJT (oder umgekehrt fließt Strom zur Erde. Der Kondensator liefert einen Pfad zur Erde (Strom von der Basis abziehen) des BJT) für "Hochfrequenz" -Signale Die Impedanz des Kondensators nimmt proportional zum Produkt aus Signalfrequenz und Kapazität ab.

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

Ich denke, das ist keine wirkliche Antwort auf die Frage, aber ich erinnere mich an diese "Grundprinzipien".

Was ich nicht verstehe, ist, warum der Drain-Widerstand des FET an den Ausgang des BJT und nicht an die Stromversorgung angeschlossen ist.

Der Widerstand, auf den Sie sich beziehen, ist nicht der Drain-Widerstand im üblichen Sinne. Wenn der Ausgang vom Drain genommen würde, könnten der BJT und die verschiedenen Schaltkreise als aktive Last betrachtet werden. Sie könnten die gesamte Schaltung "über" dem FET durch einen kleinen signaläquivalenten Widerstand ersetzen.

$R_B$$R_E$

$R_{td} = R_B || \frac{r_e||R_E + r_0}{1 - \alpha \frac{R_E}{r_e + R_E}} \approx R_B$

$R_B$

$R_B$

$I_D = 100\mu A$

$30k \Omega$$V_D > 0$

$R_B$$I_B = \frac{I_D}{1 + \beta}$$R_B$$30k \Omega$

Wenn der Ausgang vom Drain genommen würde, hätten wir natürlich eine sehr hohe Ausgangsimpedanz. Aber wir nehmen die Ausgabe vom Emitterknoten. Die Spannungsverstärkung ist dort nur geringfügig geringer als am Drain:

$v_{out} = v_d \frac{r_o}{r_o + r_e||R_E} \approx v_d \frac{r_o}{r_o + r_e} = v_d\frac{V_A}{V_A + \alpha V_T} \approx v_d$

$V_A$$V_T$$25mV$

Der in den Ausgangsknoten blickende Widerstand ist jedoch viel geringer als der in den Drainknoten blickende:

$r_{out} \approx r_e||R_E + R_B(1-g_mr_e||R_E) = r_e||R_E + R_B(1-\frac{\alpha R_E}{r_e + R_E})$

Die 1. Schaltung bietet also eine viel höhere Spannungsverstärkung, aber einen etwas höheren Ausgangswiderstand als die 2. Schaltung.

Diese Schaltung wird oft als Shunt Regulated Push-Pull (SRPP) bezeichnet. Normalerweise wird es mit Röhren ausgeführt.

In der alternativen Schaltung läuft der Ausgangsemitterfolger in Klasse A und verlässt sich auf den Emitterwiderstand, um den Ausgang für ein negativ gehendes Signal herunterzuziehen. Dies kann zu Verzerrungen führen, insbesondere wenn die Last eine erhebliche Kapazität aufweist.

Wenn der Ausgang bei der SRPP negativ wird, zieht der FET den Ausgang durch den BJT-Emitterwiderstand nach unten, während der BJT durch das über den Kondensator an seine Basis gekoppelte Signal ausgeschaltet wird. Dadurch kann die Schaltung den Ausgang nahe ansteuern Im Erdreich kann der BJT sogar komplett abschneiden.

Es ist interessant. Es ist wichtig, dass der Vorspannungswiderstand an der Basis des BJT hoch genug ist. Wenn fast derselbe Wert wie der Drain-Widerstand im zweiten Diagramm ist, ist dies kein Problem, und in der Simulation erhalten Sie keinen Vorteil. Wenn der Vorspannungswiderstand hoch genug ist, ist der BJT ein Spannungsfolger. Dies bedeutet, dass die Drain-Spannung in Wechselstrom an der Basis von BJT und im Emitter nahezu gleich ist. Dies bedeutet jedoch, dass Sie am Emitterwiderstand keinen Wechselstrom haben, da beide Anschlüsse auf dem gleichen Wechselstrompotential liegen. Sehr geehrte Damen und Herren, es handelt sich um eine Bootstrap-Verbindung, die die Drain-Impedanz des FET sehr hoch macht und die Verstärkung des Systems im Vergleich zur zweiten Version erhöht. Interessant ist auch, dass der Ausgang des Emitters eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweist, der Ausgang des Drain-Anschlusses jedoch dem eines Transkonduktanzverstärkers gleicht.