Ich verstehe diese FET-BJT-Vorverstärkerschaltung nicht ganz

Das ist der Deal. Der Kondensator liefert eine konstante Spannung bei hohen Frequenzen über die BJT-Basis-Emitter- + Widerstandskombination. Dies verursacht einen ziemlich konstanten Strom durch den BJT und den Widerstand mit einer gewissen hohen Impedanz Z, die 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 Drain-Source des FET . Der BJE-Emitterwiderstand hat eine konstante Spannung, also wird eine Vorspannung hinzugefügt. Der Konstantstrom ermöglicht es dem BJT, als niederohmiger Ausgangspuffer (=Rb/Beta) zu fungieren.

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

I_ce = beta * I_b

... wenn ich mich recht erinnere. Der FET hingegen kann allgemein als "ein" (Strom fließen lassen) oder "aus" (Stromfluss verhindern) betrachtet werden. Wenn der FET "aus" ist, gibt es keinen Weg zur Masse für den Strom und es fließt kein Strom durch den BJT (oder umgekehrt fließt Strom zur Masse. Der Kondensator bietet einen Weg zur Masse (zieht Strom von der Basis weg des BJT) für "hochfrequente" 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 es ist das, woran ich mich von "Grundprinzipien" erinnere.

Was ich nicht verstehe, ist, warum der Drain-Widerstand des FET mit dem Ausgang des BJT und nicht mit der Stromversorgung verbunden ist.

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

Wenn wir den Basiswiderstand beschriften$R_B$und der Emitterwiderstand$R_E$, ist der vom Drain des FET gesehene Kleinsignal-Äquivalentwiderstand gegeben durch:

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

Für Kleinsignale "sieht" die BJT-Schaltung also ungefähr aus$R_B$zum FET.

Das wirklich Schöne daran ist das$R_B$ziemlich groß gemacht werden, so dass die Kleinsignal-Spannungsverstärkung des FET groß ist. In der 2. Schaltung ist die Größe des Drain-Widerstands durch die Beschränkungen des DC-Arbeitspunkts begrenzt.

Nehmen wir zum Beispiel an, Sie haben eine 3-V-Versorgung und einen DC-Drain-Strom von$I_D = 100\mu A$.

Der Drain-Widerstand im 2. Kreis muss natürlich kleiner sein als$30k \Omega$für eine positive DC-Drain-Spannung$V_D > 0$.

Aber im 1. Stromkreis fließt der Gleichstrom durch$R_B$ist$I_B = \frac{I_D}{1 + \beta}$. Damit,$R_B$kann viel größer sein als$30k \Omega$was zu einer viel größeren Spannungsverstärkung führt.

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:

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

Woher$V_A$ist die frühe Spannung (zig bis hundert Volt) und$V_T$ist die Thermospannung (ca$25mV$)

Aber der Widerstand beim Blick in den Ausgangsknoten ist viel geringer als beim Blick in den Drain-Knoten:

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

Der 1. Schaltkreis bietet also eine viel höhere Spannungsverstärkung, aber einen etwas höheren Ausgangswiderstand als der 2. Schaltkreis.

Diese Schaltung wird oft als Shunt Regulated Push-Pull (SRPP) bezeichnet. Üblicherweise wird sie über Röhren realisiert.

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

Mit dem SRPP leitet der FET, wenn der Ausgang negativ wird, und zieht den Ausgang durch den Emitterwiderstand des BJT nach unten, während der BJT durch das Signal ausgeschaltet wird, das über den Kondensator an seine Basis gekoppelt wird. Dadurch kann die Schaltung den Ausgang nahe ansteuern der Boden, der BJT kann sogar vollständig abgeschnitten werden.

Es ist interessant. Es ist wichtig, dass der Vorspannungswiderstand an der Basis des BJT hoch genug ist. Wenn es fast der gleiche 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. Das bedeutet bei Wechselstrom, dass die Drain-Spannung in der Basis von BJT gleich und im Emitter fast gleich ist. Das bedeutet jedoch, dass Sie keinen Wechselstrom am Emitterwiderstand haben, da beide Anschlüsse auf demselben Wechselstrompotential liegen. Dears, es ist eine Art Bootstrap-Verbindung, die die Drain-Impedanz des FET sehr hoch macht und die Verstärkung des Systems im Vergleich zur zweiten Version erhöht. Es ist auch interessant, dass der Ausgang vom Emitter eine niedrige Ausgangsimpedanz ergibt, aber der Ausgang vom Drain ist das gleiche wie bei einem Transkonduktanzverstärker.

Der Bipolartransistor und sein Emitterwiderstand bilden eine aktive Quelle für den jfet. Das ist ein Mu-Amp. Die Verstärkung der Schaltung ist höher, yfs / yos.