BJT Puzzler: Gemeinsamer Emitter oder Emitter-Follower?

Ich wollte diese Frage nicht beantworten, da ich sie bereits mit einer früheren Frage des OP (scanny) durchgegangen war. Aber es ist so ein Durcheinander geworden, ich kann nicht anders. Ich meine, 1 richtige Antwort von 3 bisher? Wieso ist diese Schaltung so verwirrend? Wir werden dazu kommen, aber zuerst etwas Geschichte.

Als ich diese Schaltung zum ersten Mal sah, schrieb ich eine Analyse davon als Emitterfolger. Ich habe den Boden zunächst nicht gesehen, da er geschickt zwischen der invertierenden Eingangsreferenz U1 und sichtbar versteckt war$R_{\text{load}}$. Dann schlug Scanny in einem Kommentar vor, dass er dachte, die Schaltung sei ein gemeinsamer Emitter. Wovon redet er? Ich sah mir die Schaltung noch einmal an und führte ein mentales Experiment durch, bei dem ich die Knotenspannungen variierte und darüber nachdachte, was das bedeuten muss, und alles schien sich immer noch wie ein Emitterfolger zu verhalten, also nein. Aber Scanny hatte zusätzliche Beobachtungen über das Verhalten, die für einen Emitter-Follower keinen Sinn machten, aber für einen gemeinsamen Emitter sehr viel Sinn machten. Also habe ich die Schaltung von Grund auf neu gezeichnet, um die Dinge weiter zu untersuchen. Nachdem ich die Schaltung neu gezeichnet hatte, wurde mir klar, 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 – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Das Neuzeichnen der Schaltung als Kleinsignal-Wechselstrommodell veranlasste mich, alles neu zu orientieren und wirklich über V.unreg, V.ref und die Gründe nachzudenken. Die resultierende Schaltung ist eindeutig ein gemeinsamer Emitter.

Wichtig in der Schaltung zu realisieren:

• Die wirkliche Referenz ist S+ oder Masse.
• V.unreg ist differentiell 45 V, aber der Gleichtakt schwimmt mit Q1-c.
• Sowohl V.unreg als auch V.ref wirken als Offsetspannungen.

Wenn Sie die Spannungsänderung über vergleichen$R_{\text{load}}$Wenn der U1-Ausgang in dieser Schaltung auf die ursprüngliche Schaltung moduliert wird, sehen Sie, dass die beiden Schaltungen dasselbe tun.

Aber warum war diese Schaltung so verwirrend?

Obwohl der ursprüngliche Schaltplan gut gezeichnet ist, sind die Ausrichtung von Q1 und die relative Platzierung von V.unreg and$R_{\text{load}}$sind sehr ähnlich, wie man es von einer Emitterfolger-Leistungsstufe erwarten würde. In einer Anwendung wie dieser wird auch eine Emitterfolger-Topologie erwartet (normalerweise, da ein gemeinsamer Emitter viel mehr Stabilitätsbedenken hat).

Es ist eine Art Rahmung. Die Menschen werden gewöhnungsbedürftig, zuerst einen Emitter-Follower zu sehen. Einmal so gesehen, werden andere Standpunkte verleugnet.

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

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

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

Ist das Opamp-Netzteil auf S+ referenziert? Wenn dies der Fall ist, befindet sich der BJT, wie Sie sagen, in einer gemeinsamen Emitterkonfiguration, und Sie haben Probleme, die Rückkopplungsschleife zu stabilisieren.

Hier ist der relevante Teil der Schaltung neu gezeichnet: -

Am Kollektor liegen 45 V gegenüber 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 nicht zustimmen, 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 von einem gewöhnlichen Kollektor erwarten würde, aber leider liefert mein Simulator dumme Ergebnisse, wenn ich NUR die Boden- und Vout-Beschriftungen tausche, also ist das ärgerlich.

Hier sind die Ergebnisse gemäß der obigen Schaltung: -

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

Wenn ich zwei 7805 so verdrahte: -

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

Es gibt viele gute Arbeiten, die darauf hindeuten, dass es sich um einen gemeinsamen Emitter handelt, also habe ich langsam das Gefühl, dass ich hier etwas übersehen habe?

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

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Aber natürlich sind sie nicht identisch. Die DC-Vorspannung ist auch wichtig! Denken Sie daran, dass im linearen Bereich$V_C > V_E$. Das AC-Modell allein garantiert das nicht. Ein Blick auf die Richtung des DC+AC-Stromflusses macht den Unterschied deutlich:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Also hier ist, wie man den Unterschied erkennt. 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 Kollektor/Emitter-Spitzenspannung.

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

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 das 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 Strom fließt von S+ nach S-. Negatives Feedback wird von S+ genommen. 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 Quellmasse zu verwenden ist. Ich versuche es zuerst mit S-:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

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

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Das Sweeping von Vctrl von 0 V - 1 V gibt mir jetzt viel Verstärkung am Ausgang. Ich nehme an, Sie könnten es als Invertierung bezeichnen, wenn Sie die Ausgangspolarität vertauschen, also kann ich wohl verstehen, warum Sie es CE nennen würden. Der Hauptunterschied scheint zu sein, dass ich im ersten Fall kontrolliere$V_{BE} + V_O$, und im zweiten Fall kontrolliere ich nur$V_{BE}$.

Wenn ich die Ansicht vertrete, dass ich kontrolliere$V_{BE}$Mit der Last am Kollektor klingt es eher nach einem Transkonduktanzverstärker als nach einer der üblichen Spannungsverstärkertopologien. Ich denke, das ist es, was Sie von einer bloßen Transistorschaltung erwarten würden. Aber die Ausgangsspannung ist konstant ...

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