BJT Puzzler: Common Emitter o Emitter Follower?

No iba a responder a esta pregunta, ya que ya había terminado con una pregunta anterior del OP (scanny). Pero, se ha convertido en un desastre, no puede evitarlo. Quiero decir, una respuesta correcta de 3 hasta ahora? ¿Cómo es este circuito tan confuso? Llegaremos a eso, pero primero un poco de historia.

Cuando vi este circuito por primera vez, escribí un análisis de él como un seguidor de emisor. No vi el suelo al principio, ya que estaba inteligentemente oculto a simple vista entre la referencia de entrada de inversión U1 y \ $ R _ {\ text {load}} \ $. Luego, en un comentario, Scanny sugirió que pensaba que el circuito era un emisor común. ¿De qué está hablando? Volví a mirar el circuito e hice un experimento mental variando los voltajes de los nodos y pensando qué significaba eso, y todo parecía actuar como un seguidor de emisores, así que no. Pero Scanny tuvo observaciones adicionales sobre el comportamiento que no tenía ningún sentido para un seguidor del emisor, pero tenía mucho sentido para un emisor común. Entonces, volví a dibujar el circuito desde cero para investigar más las cosas. Después de volver a dibujar el circuito, me di cuenta de que estaba tratando con un idiota: yo a la 1 am.

Aquí hay una versión anotada del circuito que obtuve en el redibujado:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Al volver a dibujar el circuito como un pequeño modelo de señal de CA, me hizo reorientar todo y realmente pensar en V.unreg, V.ref y en dónde estaban todos los terrenos. El circuito resultante es claramente un emisor común.

Importante a realizar en el circuito:

• La referencia real es S + o tierra.
• V.unreg es diferencialmente 45V, pero el modo común flota con Q1-c.
• Tanto V.unreg como V.ref actúan como voltajes de compensación.

Si compara el cambio de voltaje en \ $ R _ {\ text {load}} \ $ visto cuando la salida U1 está modulada en este circuito, con el circuito original, verá que los dos circuitos hacen lo mismo .

Pero, ¿por qué este circuito ha sido tan confuso?

Aunque, el esquema original está bien dibujado, la orientación de Q1 y la ubicación relativa de V.unreg y \ $ R _ {\ text {load}} \ $ son muy parecidas a las que se esperaría para una etapa de potencia de seguidor de emisor. La topología del seguidor de emisores también se espera en una aplicación como esta (generalmente, dado que el emisor común tiene muchos más problemas de estabilidad).

Es una especie de encuadre. Las personas, por habituación, se cargan por resorte para ver primero a un seguidor de emisor. Una vez visto de esa manera, se niegan otros puntos de vista.

Aquí, vamos a volver a dibujar el circuito, de otra manera diferente, pero equivalente.

^{simular este circuito}

Es bastante claro que todo está referenciado a S +, V.unreg flota, y el voltaje en S- es modulado por Q1-c a través del cambio del voltaje de modo común de V.unreg.

¿La fuente de alimentación opamp está referenciada a S +? Si es así, el BJT es como usted dice en la configuración de emisor común y tendrá problemas para estabilizar el bucle de retroalimentación.

Aquí está la parte relevante del circuito rediseñado: -

Hay45VenelcolectorenrelaciónconS-.

Elvoltajedelemisorhaceloquehacelasalidadelamplificadoroperacional(-0.7voltiosmásbajo),esdecir,eselelementodecontrolyesunseguidordelemisor.

SidibujaraelcircuitoconS+siendolasalidayS-sellame"tierra", ¿alguien estaría en desacuerdo con que este es un colector común ?:

¿Hecometidounerrorenestaconversión?Misimulación(usandoV4)comoestímulomedalosresultadosqueesperaríaparauncoleccionistacomún,perodesafortunadamentemisimuladorestádandoresultadostontossiSÓLOpermutoelsueloylasetiquetasVout,porloqueesmolesto.

Aquíestánlosresultadossegúnelcircuitoanterior:-

Lagananciaesde12.146dBdesdeDCamásde100kHz,elpunto3dBes1.246MHzyelángulodefaseesde-71gradosaestafrecuencia.¿Meestoyperdiendodealgo?¿Tambiénestoysiendoestúpido(nodesconocido)?

Siconectédos7805comoeste:-

¿Girael7805inferiorinestable?Estaesunaconexióndecircuitoperfectamenteválidayenlafigura17enlahojadedatosdeFairchildmuestraunejemplosimilar:-

Hay mucho trabajo bueno que sugiere que es un emisor común, así que estoy empezando a sentir que me he perdido algo aquí.

Si dibuja los equivalentes de CA a la derecha y deja fuera la mayor parte de la polarización, los amplificadores CC y CE parecen casi idénticos. (Recuerde, idealmente, ¡la corriente no fluye a través de la fuente de la señal!)

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

^{simular este circuito}

Pero por supuesto, no son idénticos. ¡La polarización de DC también importa! Recuerde que en la región lineal, \ $ V_C > V_E \ $. El modelo de CA solo no garantiza eso. Al observar la dirección del flujo de corriente DC + AC, la diferencia queda clara:

^{simular este circuito}

^{simular este circuito}

Así que aquí está cómo saber la diferencia. Si la corriente de carga fluye desde el nodo colector hasta el nodo emisor, es un emisor común. Si la corriente de carga fluye desde el nodo emisor a el nodo recopilador, es un recopilador común. Creo que esta regla funciona todo el tiempo para salidas acopladas en CC. Para las salidas acopladas a CA, funciona con el pico de colector / voltaje del emisor.

Independientemente de cómo lo dibujes, tu emisor está conectado directamente al lado alto de la salida. Eso lo convierte en un amplificador de colector común (seguidor de emisor).

EDITAR: voy a simular esto:

^{simular este circuito}

No lo sé, muchachos, esto se parece mucho a un regulador lineal CC para mí. La generación de voltaje de referencia es rara, pero no veo cómo eso cambia la topología básica. Hay un alto voltaje no regulado en la entrada, un voltaje regulado más bajo en la salida y un transistor NPN en el medio. S- es el nodo común que se comparte entre la entrada y la salida, y los flujos de corriente de S + a S-. La retroalimentación negativa se toma de S +. ¿Cómo puede ser eso algo más que un seguidor de emisor?

Tal vez me esté perdiendo algo. Lo intentaré de nuevo con el circuito del amplificador operacional reemplazado por una fuente de voltaje de CC (Vctrl). ¿La pregunta ahora es qué usar como fuente? Intentaré S- primero:

^{simular este circuito}

BarríVctrlde0V-47V,yvielcomportamientoqueesperaríadeunseguidordeemisor.AhoraintentaréhacerreferenciaalafuenteaS+:

^{simular este circuito}

Barrer Vctrl de 0V - 1V ahora me da mucha ganancia en la salida. Supongo que podría llamarlo inversión si cambia la polaridad de salida, así que supongo que puedo ver por qué lo llamaría CE. La principal diferencia parece ser que en el primer caso estoy controlando \ $ V_ {BE} + V_O \ $, y en el segundo caso solo estoy controlando \ $ V_ {BE} \ $.

Si considero que estoy controlando \ $ V_ {BE} \ $ con la carga en el colector, entonces comienza a sonar más como un amplificador de transconductancia que cualquiera de las topologías de amplificadores de voltaje habituales. Supongo que eso es lo que esperarías de un circuito de transistores desnudo. Pero la tensión de salida es constante ...

Me estoy perdiendo algo, pero no estoy seguro de qué es.