No entiendo muy bien este circuito de preamplificador FET-BJT

Aquí está el trato. El capacitor proporciona voltaje constante a altas frecuencias a través de la combinación de base-emisor + resistencia BJT. Esto provoca una corriente bastante constante a través del BJT y la resistencia, con algo de alta impedancia Z, probablemente determinada principalmente por la resistencia base Rb del BJT. El FET tiene una alta transconductancia (gm = Iout / Vin) y la ganancia neta es gm * Z. Este es el voltaje a través de la fuente de drenaje del FET . La resistencia del emisor BJE tiene un voltaje constante, por lo que se le agrega un voltaje de polarización. La corriente constante permite que el BJT actúe como un búfer de salida de baja impedancia (=Rb/beta).

La corriente que fluye a través del BJT (es decir, del colector al emisor) será igual a la corriente que fluye hacia la base multiplicada por el factor de amplificación del transistor.

I_ce = beta * I_b

... si mi memoria no me falla. El FET, por otro lado, generalmente se puede considerar como "encendido" (permitiendo el flujo de corriente) o "apagado" (evitando el flujo de corriente). Si el FET está "apagado", no habrá un camino a tierra para la corriente y no fluirá corriente a través del BJT (o, por el contrario, cualquier corriente fluirá a tierra. El capacitor proporciona un camino a tierra (alejando la corriente de la base). del BJT) para señales de "alta frecuencia". La impedancia del capacitor disminuye en proporción al producto de la frecuencia de la señal y la capacitancia.

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

Supongo que esa no es una gran respuesta a la pregunta, pero es lo que recuerdo de los "principios básicos".

Lo que no entiendo es por qué la resistencia de drenaje del FET está conectada a la salida del BJT, en lugar de a la fuente de alimentación.

La resistencia a la que se refiere no es la resistencia de drenaje en el sentido habitual. Si la salida se tomó del drenaje, entonces el BJT y los circuitos variados podrían considerarse una carga activa; podría reemplazar todo el circuito "por encima" del FET con una pequeña señal de resistencia equivalente.

Si etiquetamos la resistencia base$R_B$y la resistencia del emisor$R_E$, la resistencia equivalente de pequeña señal vista por el drenaje del FET viene dada por:

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

Entonces, para señales pequeñas, el circuito BJT "se ve" aproximadamente como$R_B$a la FET.

Lo realmente bueno de esto es que$R_B$puede hacerse bastante grande para que la ganancia de voltaje de señal pequeña del FET sea grande. En el segundo circuito, el tamaño de la resistencia de drenaje está limitado por las restricciones del punto de funcionamiento de CC.

Por ejemplo, supongamos que tiene un suministro de 3 V y una corriente de drenaje de CC de$I_D = 100\mu A$.

La resistencia de drenaje en el segundo circuito obviamente debe ser menor que$30k \Omega$para un voltaje de drenaje de CC positivo$V_D > 0$.

Pero en el primer circuito, la corriente continua a través$R_B$es$I_B = \frac{I_D}{1 + \beta}$. Asi que,$R_B$puede ser mucho más grande que$30k \Omega$produciendo una ganancia de voltaje mucho mayor.

Por supuesto, si la salida se tomara del drenaje, tendríamos una impedancia de salida muy alta. Pero, estamos tomando la salida del nodo emisor. La ganancia de voltaje allí es solo un poco menor que en el drenaje:

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

Dónde$V_A$es el voltaje temprano (decenas a cientos de voltios) y$V_T$es el voltaje térmico (alrededor de$25mV$)

Pero, la resistencia que mira hacia el nodo de salida es mucho menor que mirar hacia el nodo de drenaje:

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

Entonces, el primer circuito ofrece una ganancia de voltaje mucho más alta pero una resistencia de salida algo más alta que el segundo circuito.

Este circuito a menudo se denomina Push-Pull regulado por derivación (SRPP). Normalmente se implementa mediante tubos.

En el circuito alternativo, el seguidor del emisor de salida se ejecuta en clase A y se basa en la resistencia del emisor para reducir la salida para una señal negativa. Esto puede causar distorsión, especialmente si la carga tiene una capacitancia significativa.

Con el SRPP, cuando la salida se vuelve negativa, el FET conduce arrastrando la salida hacia abajo a través de la resistencia del emisor BJT mientras que la señal acoplada a través del capacitor a su base apaga el BJT. Esto permite que el circuito acerque la salida a el suelo, el BJT puede incluso cortarse por completo.

Es interesante. Es importante que la resistencia de polarización en la base de BJT sea lo suficientemente alta. Si es casi el mismo valor que la resistencia de drenaje en el segundo diagrama, no hay problema y en la simulación no obtendrá ningún beneficio. Si la resistencia de polarización es lo suficientemente alta, el BJT es un seguidor de voltaje. Eso significa que en CA que el voltaje de drenaje es el mismo en la base de BJT y casi igual en el emisor. Pero eso significa que no tendrá corriente CA en la resistencia del emisor, ya que ambas conexiones tienen el mismo potencial de CA. Dears, es un tipo de conexión de arranque que hace que la impedancia de drenaje de FET sea muy alta, lo que aumenta la amplificación del sistema en comparación con la segunda versión. También es interesante que la salida del emisor proporcione una baja impedancia de salida, pero la salida del drenaje es similar a un amplificador de transconductancia,

El transistor bipolar y su resistencia de emisor constituyen una fuente activa para el jfet. Este es un amplificador mu. La ganancia del circuito es mayor, yfs/yos.