BJT Puzzler: Người theo dõi phổ biến hay Emitter?

Một vài thành viên có uy tín cao đã không đồng ý với điều này trong bối cảnh các câu hỏi khác, vì vậy tôi nghĩ tôi sẽ đăng nó dưới dạng một câu hỏi riêng biệt.

Câu hỏi: Có phải NPN BJT trong mạch này được cấu hình là bộ phát chung hoặc bộ thu chung không?

Lưu ý rằng, có lẽ bất thường, nút S + là mặt đất và nút S- là đầu ra. 'S' ở đây có nghĩa là, nhưng cho các mục đích hiện tại có thể được hiểu là .$V_{out}$

Đây là một phần của mạch cung cấp năng lượng băng ghế dự bị DC và trông như thế này ở cấp độ khối. Lưu ý biểu tượng op amp-ish đại diện cho toàn bộ bộ khuếch đại, không phải cụ thể là amp op op op411:

Tóm tắt op amp thành nguồn điện áp tín hiệu, tôi tin rằng hai cái này là mỗi bố trí thay thế để xem mạch. Tôi đã cố tình đặt chúng ra dưới dạng gợi nhớ đến bộ phát chung và bộ thu chung (bộ theo dõi bộ phát) cổ điển tương ứng.

Tôi không muốn làm hỏng niềm vui cho bất cứ ai, vì vậy kết luận của tôi là trong thanh spoiler bên dưới. Cuộn chuột của bạn để xem nếu bạn thích. Điều này thể hiện kết luận làm việc tốt nhất của tôi. Tôi vẫn còn một chút nghi ngờ trong tâm trí :)

Bộ phát chung, cụ thể hơn, bộ phát có căn cứ. BJT thêm mức tăng cho mạch, tỷ lệ với điện trở tải.

Câu trả lời nên nêu lý do cho kết luận của họ. Tôi nghĩ một trong những tính năng thú vị của câu hỏi hóc búa như thế này là nó buộc người ta phải đào tìm những gì thiết yếu trong hình thức, chứ không chỉ nhận ra nó ở dạng cổ điển :)

Tôi sẽ không trả lời câu hỏi này, vì tôi đã trải qua nó với một câu hỏi trước đó từ OP (scanny). Nhưng, nó đã biến thành một mớ hỗn độn như vậy, không thể giúp nó. Ý tôi là, 1 câu trả lời đúng trong số 3 cho đến nay? Làm thế nào là mạch này rất khó hiểu? Chúng ta sẽ hiểu điều đó, nhưng trước tiên là một số lịch sử.

Khi tôi lần đầu tiên nhìn thấy mạch này, tôi đã viết một phân tích về nó như là một người theo dõi phát. Ban đầu tôi không nhìn thấy mặt đất, vì nó được che giấu khéo léo trong tầm nhìn rõ ràng giữa tham chiếu đầu vào đảo ngược U1 và$R_{\text{load}}$. Sau đó, trong một bình luận scanny cho rằng anh ta nghĩ rằng mạch là nguồn phát chung. Anh ấy đang nói về cái gì vậy? Tôi nhìn vào mạch một lần nữa và thực hiện một thí nghiệm tinh thần thay đổi điện áp nút và suy nghĩ về điều đó có nghĩa là gì, và mọi thứ dường như vẫn hoạt động như một người theo dõi phát xạ, vì vậy nah. Nhưng scanny đã có những quan sát bổ sung về hành vi không có ý nghĩa gì đối với người theo dõi và phát ra, nhưng lại có ý nghĩa rất lớn đối với một trình phát chung. Vì vậy, tôi đã vẽ lại mạch từ đầu để nhìn sâu hơn vào mọi thứ. Sau khi vẽ lại mạch tôi nhận ra rằng tôi đang đối phó với một thằng ngốc: Tôi lúc 1 giờ sáng.

Đây là phiên bản chú thích của mạch tôi đã vẽ lại:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Vẽ lại mạch như một mô hình AC tín hiệu nhỏ làm cho tôi định hướng lại mọi thứ, và thực sự nghĩ về V.unreg, V.ref, và nơi tất cả các căn cứ đều ở đó. Mạch kết quả rõ ràng là một nguồn phát phổ biến.

Quan trọng để nhận ra trong mạch:

• Tham chiếu thực sự là S + hoặc mặt đất.
• V.unreg là 45V khác nhau, nhưng chế độ phổ biến nổi với Q1-c.
• Cả V.unreg và V.ref đóng vai trò là điện áp bù.

Nếu bạn so sánh sự thay đổi điện áp trên được thấy khi đầu ra U1 được điều chế trong mạch này, với mạch ban đầu, bạn sẽ thấy hai mạch làm điều tương tự.$R_{\text{load}}$

Nhưng, tại sao mạch này lại khó hiểu như vậy?

Mặc dù, sơ đồ ban đầu được vẽ tốt, định hướng của Q1 và vị trí tương đối của V.unreg và rất giống như người ta mong đợi cho giai đoạn sức mạnh của người theo dõi. Cấu trúc liên kết người theo dõi Emitter cũng được mong đợi trong một ứng dụng như thế này (thông thường, vì trình phát phổ biến có nhiều mối quan tâm ổn định hơn).$R_{\text{load}}$

Đó là một kiểu đóng khung. Mọi người, bằng thói quen, tải mùa xuân để thấy một người theo dõi phát ra đầu tiên. Một khi nhìn thấy theo cách đó, có sự phủ nhận các quan điểm khác.

Ở đây, hãy vẽ lại mạch, theo một cách khác, nhưng tương đương.

^{mô phỏng mạch này}

Rõ ràng là mọi thứ đều được tham chiếu đến S +, V.unreg nổi và điện áp tại S- được điều chế bởi Q1-c thông qua việc thay đổi điện áp chế độ chung của V.unreg.

Là nguồn cung cấp opamp được tham chiếu đến S +? Nếu vậy, BJT giống như bạn nói trong cấu hình bộ phát chung và bạn sẽ gặp vấn đề trong việc ổn định vòng phản hồi.

Đây là phần có liên quan của mạch được vẽ lại: -

Có 45V trên bộ thu so với S-.

Điện áp bộ phát thực hiện những gì đầu ra op-amp làm (-0,7 volt thấp hơn) tức là nó là phần tử điều khiển và nó là một bộ theo dõi phát.

Nếu tôi vẽ mạch với S + là đầu ra và S- được gọi là "mặt đất", liệu có ai không đồng ý rằng đây là một bộ sưu tập chung: -

Tôi đã thực hiện một lỗi trong chuyển đổi này? Mô phỏng của tôi (sử dụng V4) làm kích thích mang lại cho tôi kết quả mà tôi mong đợi đối với một người sưu tầm thông thường, nhưng thật không may, trình giả lập của tôi đang cho kết quả daft nếu tôi CHỈ trao đổi mặt đất và nhãn Vout vì vậy điều này gây khó chịu.

Dưới đây là kết quả theo mạch trên: -

Mức tăng là 12.146 dB từ DC đến hơn 100kHz, điểm 3dB là 1.246 MHz và góc pha là -71 độ ở tần số này. Am i thiếu cái gì ở đây? Có phải tôi cũng ngu ngốc (không nghe thấy)?

Nếu tôi nối dây hai chiếc 7805 như thế này: -

Liệu nó biến đáy 7805 không ổn định? Đây là một kết nối mạch hoàn toàn hợp lệ và trên hình 17 trong bảng dữ liệu Fairchild, nó hiển thị một ví dụ tương tự: -

Có rất nhiều công việc tốt cho thấy nó là một trình phát phổ biến vì vậy tôi bắt đầu cảm thấy mình có thể đã bỏ lỡ điều gì đó ở đây?

Nếu bạn vẽ các tương đương AC bên phải và loại bỏ hầu hết các sai lệch, bộ khuếch đại CC và CE trông gần giống nhau. (Hãy nhớ rằng, lý tưởng là không có dòng điện chạy qua nguồn tín hiệu!)

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

^{mô phỏng mạch này}

Nhưng tất nhiên, chúng không giống nhau. Các vấn đề thiên vị DC quá! Hãy nhớ rằng trong vùng tuyến tính, . Chỉ riêng mô hình AC không đảm bảo điều đó. Nhìn vào hướng của dòng điện DC + AC cho thấy sự khác biệt rõ ràng:$V_C > V_E$

^{mô phỏng mạch này}

^{mô phỏng mạch này}

Vì vậy, đây là cách để nói sự khác biệt. Nếu dòng tải chạy từ nút collector đến nút emitter, thì nó là bộ phát chung. Nếu dòng tải tải từ nút phát đến nút collector, thì đó là collector chung. Tôi nghĩ rằng quy tắc này hoạt động mọi lúc cho các đầu ra được ghép nối DC. Đối với các đầu ra được ghép nối AC, nó hoạt động ở điện áp cực đại của bộ thu / cực phát.

Bất kể bạn vẽ nó như thế nào, bộ phát của bạn được kết nối trực tiếp với phía cao của đầu ra. Điều đó làm cho nó trở thành một bộ khuếch đại thu chung (người theo dõi phát).

EDIT: Tôi sẽ mô phỏng điều này:

^{mô phỏng mạch này}

Tôi không biết, các bạn, cái này trông rất giống một bộ điều chỉnh tuyến tính CC đối với tôi. Việc tạo ra điện áp tham chiếu là lạ, nhưng tôi không thấy cách đó thay đổi cấu trúc liên kết cơ bản. Có điện áp không được kiểm soát cao ở đầu vào, điện áp được điều chỉnh thấp hơn ở đầu ra và một bóng bán dẫn NPN ở giữa. S- là nút chung được chia sẻ giữa đầu vào và đầu ra và dòng chảy từ S + đến S-. Phản hồi tiêu cực được lấy từ S +. Làm thế nào mà có thể là bất cứ điều gì khác hơn là một người theo dõi phát?

Có lẽ tôi đang thiếu một cái gì đó. Tôi sẽ thử lại với mạch op amp được thay thế bằng nguồn điện áp DC (Vctrl). Câu hỏi bây giờ là dùng cái gì làm nguồn gốc? Tôi sẽ thử S- trước:

^{mô phỏng mạch này}

Tôi đã quét Vctrl từ 0V - 47V và thấy hành vi mà tôi mong đợi ở một người theo dõi phát. Bây giờ tôi sẽ thử tham khảo nguồn tới S +:

^{mô phỏng mạch này}

Quét Vctrl từ 0V - 1V hiện mang lại cho tôi rất nhiều lợi ích trên đầu ra. Tôi cho rằng bạn có thể gọi nó là đảo ngược nếu bạn trao đổi cực đầu ra, vì vậy tôi đoán tôi có thể thấy lý do tại sao bạn gọi nó là CE. Sự khác biệt chính dường như là trong trường hợp đầu tiên tôi đang điều khiển và trong trường hợp thứ hai tôi chỉ kiểm soát .V B $V_{BE} + V_O$$V_{BE}$

Nếu tôi cho rằng tôi đang điều khiển với tải trên bộ thu, thì nó bắt đầu nghe giống như một bộ khuếch đại xuyên điện hơn bất kỳ cấu trúc liên kết khuếch đại điện áp thông thường nào. Tôi đoán đó là những gì bạn mong đợi từ một mạch bán dẫn trần. Nhưng điện áp đầu ra không đổi ...$V_{BE}$

Tôi đang thiếu một cái gì đó, nhưng tôi không chắc nó là gì.