Non capisco bene questo circuito di preamplificazione FET-BJT

Vedo molto questo circuito sui preamplificatori microfonici a elettrete, ma non lo capisco del tutto. Il FET funziona come un amplificatore a sorgente comune , quindi ha guadagno, inverte e ha un'impedenza di uscita relativamente alta. Quindi avrebbe senso seguirlo da un buffer.

Il BJT è un comune collettore / seguace di emettitori, quindi sembrerebbe agire proprio come un tale buffer, giusto? Sarebbe non invertente, con guadagno di tensione quasi unitario e bassa impedenza di uscita per guidare altre cose senza essere degradato. Il segnale di tensione dal FET viene passato attraverso il condensatore alla base del BJT, dove viene quindi bufferizzato e viene visualizzato all'uscita del BJT.

Quello che non capisco è perché la resistenza di drain del FET è collegata all'uscita del BJT, piuttosto che all'alimentazione. È una specie di feedback? Non sarebbe un feedback positivo? (All'aumentare della tensione di uscita del FET, spinge la tensione di base verso l'alto attraverso il cappuccio, che quindi spinge la tensione di uscita verso l'alto dal BJT, che quindi tira verso l'alto la tensione FET e così via.)

Che vantaggio ha su un circuito come questo?

Ecco l'accordo. Il condensatore fornisce una tensione costante alle alte frequenze attraverso la combinazione base-emettitore + resistenza BJT. Ciò provoca una corrente abbastanza costante attraverso il BJT e il resistore, con una certa impedenza Z, probabilmente determinata principalmente dal resistore di base BJT Rb. Il FET ha un'elevata transconduttanza (gm = Iout / Vin) e il guadagno netto è gm * Z. Questa è la tensione attraverso la sorgente di drain FET . Il resistore dell'emettitore BJE ha una tensione costante attraverso di esso, quindi c'è una tensione di polarizzazione aggiunta a questo. La corrente costante consente a BJT di fungere da buffer di uscita a bassa impedenza (= Rb / beta).

La corrente che fluisce attraverso il BJT (cioè dal collettore all'emettitore) sarà uguale alla corrente che fluisce nella base moltiplicata per il fattore di amplificazione del transistor.

I_ce = beta * I_b

... se la mia memoria mi serve correttamente. Il FET, d'altra parte, può essere generalmente considerato come "acceso" (lasciando scorrere il flusso di corrente) o "spento" (impedendo il flusso di corrente). Se il FET è "spento" non ci sarà un percorso verso terra per la corrente e nessuna corrente fluirà attraverso il BJT (o al contrario qualsiasi corrente fluirà verso terra. Il condensatore fornisce un percorso verso terra (trascinando la corrente lontano dalla base del BJT) per segnali "ad alta frequenza". L'impedenza del condensatore diminuisce in proporzione al prodotto della frequenza e della capacità del segnale.

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

Immagino che non sia proprio una risposta alla domanda, ma è ciò che ricordo dai "principi di base".

Quello che non capisco è perché la resistenza di drain del FET è collegata all'uscita del BJT, piuttosto che all'alimentazione.

Il resistore a cui si fa riferimento non è il resistore di drain nel senso comune. Se l'uscita fosse prelevata da drain, allora il BJT e i circuiti assortiti potrebbero essere considerati un carico attivo; potresti sostituire l'intero circuito "sopra" il FET con una resistenza equivalente di piccolo segnale.

$R_B$$R_E$ , la resistenza equivalente di piccolo segnale vista dal drain del FET è data da:

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

$R_B$

$R_B$

$I_D = 100\mu A$

$30k \Omega$$V_D > 0$ .

$R_B$$I_B = \frac{I_D}{1 + \beta}$$R_B$$30k \Omega$ producendo un guadagno di tensione molto più grande.

Naturalmente, se l'uscita fosse prelevata dallo scarico, avremmo un'impedenza di uscita molto elevata. Ma stiamo prendendo l'output dal nodo emettitore. Il guadagno di tensione è solo leggermente inferiore rispetto allo scarico:

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

$V_A$$V_T$$25mV$

Ma la resistenza che osserva nel nodo di output è molto meno che guardare nel nodo di drain:

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

Pertanto, il 1 ° circuito offre un guadagno di tensione molto più elevato ma una resistenza di uscita leggermente superiore rispetto al 2 ° circuito.

Questo circuito è spesso chiamato Shunt Regulated Push-Pull (SRPP). Normalmente viene implementato usando i tubi.

Nella circolarità alternativa, il seguace dell'emettitore di uscita funziona in classe A e si basa sulla resistenza dell'emettitore per abbassare l'uscita per un segnale negativo. Ciò può causare distorsioni, soprattutto se il carico ha una capacità significativa.

Con l'SRPP quando l'uscita diventa negativa, il FET sta conducendo trascinando l'uscita in basso attraverso la resistenza dell'emettitore BJT mentre il BJT viene spento dal segnale accoppiato attraverso il condensatore alla sua base Ciò consente al circuito di guidare l'uscita vicino a il terreno, il BJT potrebbe persino essere completamente tagliato.

È interessante. È importante che la resistenza di polarizzazione sulla base di BJT sia sufficientemente alta. Se è quasi lo stesso valore del resistore di drain nel secondo diagramma non è un affare e nella simulazione non otterrai alcun vantaggio. Se il resistore di polarizzazione è abbastanza alto, il BJT è un seguace di tensione. Ciò significa che in AC la tensione di drain è la stessa nella base di BJT e quasi uguale nell'emettitore. Ciò significa che non si avrà corrente CA sul resistore dell'emettitore, entrambe le connessioni sono allo stesso potenziale CA. Temo che sia un tipo di collegamento bootstrap che rende molto alta l'impedenza di drain di FET, aumentando l'amplificazione del sistema rispetto alla seconda versione. È anche interessante notare che l'uscita dall'emettitore dà un'impedenza di uscita bassa ma l'uscita dallo drain è la stessa di un amplificatore di transconduttanza,