Je ne comprends pas très bien ce circuit de préampli FET-BJT

Je vois beaucoup ce circuit sur les préamplis micro à électret, mais je ne le comprends pas très bien. Le FET fonctionne comme un amplificateur de source commune , il a donc un gain, des inversions et une impédance de sortie relativement élevée. Il serait donc logique de le suivre par un tampon.

Le BJT est un adepte de collecteur / émetteur commun , il semblerait donc qu'il agisse comme un tel tampon, non? Il serait non inverseur, avec un gain de tension proche de l'unité et une faible impédance de sortie pour piloter d'autres choses sans être dégradé. Le signal de tension du FET passe à travers le condensateur jusqu'à la base du BJT, où il est ensuite tamponné et apparaît à la sortie du BJT.

Ce que je ne comprends pas, c'est pourquoi la résistance de drain du FET est connectée à la sortie du BJT, plutôt qu'à l'alimentation. Est-ce une sorte de rétroaction? Ne serait-ce pas une rétroaction positive? (Lorsque la tension de sortie du FET augmente, il pousse la tension de base vers le haut à travers le capuchon, qui pousse ensuite la tension de sortie vers le haut à partir du BJT, qui tire ensuite la tension du FET vers le haut, etc.).

Quel avantage a-t-il sur un circuit comme celui-ci?

Voici l'affaire. Le condensateur fournit une tension constante à des fréquences élevées à travers la combinaison base-émetteur BJT + résistance. Cela provoque un courant assez constant à travers le BJT et la résistance, avec une haute impédance Z, probablement déterminée principalement par la résistance de base BJT Rb. Le FET a une transconductance élevée (gm = Iout / Vin), et le gain net est gm * Z. Il s'agit de la tension aux bornes de la source de drain du FET . La résistance d'émetteur BJE a une tension constante à travers elle, il y a donc une tension de polarisation ajoutée à cela. Le courant constant permet au BJT d'agir comme un tampon de sortie à faible impédance (= Rb / beta).

Le courant traversant le BJT (c'est-à-dire du collecteur à l'émetteur) va être égal au courant entrant dans la base multiplié par le facteur d'amplification du transistor.

I_ce = beta * I_b

... si ma mémoire est bonne. Le FET, d'autre part, peut être généralement considéré comme "activé" (laissant le courant circuler) ou "désactivé" (empêchant le flux de courant). Si le FET est "désactivé", il n'y aura pas de chemin vers la terre pour le courant et aucun courant ne passera à travers le BJT (ou inversement tout courant passera vers la terre. Le condensateur fournit un chemin vers la terre (éloignant le courant de la base) du BJT) pour les signaux "haute fréquence". L'impédance du condensateur diminue proportionnellement au produit de la fréquence et de la capacité du signal.

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

Je suppose que ce n'est pas vraiment une bonne réponse à la question, mais c'est ce que je retiens des "principes de base".

Ce que je ne comprends pas, c'est pourquoi la résistance de drain du FET est connectée à la sortie du BJT, plutôt qu'à l'alimentation.

La résistance à laquelle vous faites référence n'est pas la résistance de drain au sens habituel. Si la sortie provenait du drain, le BJT et les circuits variés pourraient être considérés comme une charge active; vous pouvez remplacer le circuit entier "au-dessus" du FET par une petite résistance équivalente au signal.

$R_B$$R_E$

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

$R_B$

$R_B$

$I_D = 100\mu A$

La résistance de drain dans le 2ème circuit doit évidemment être inférieure à $30k \Omega$$V_D > 0$

$R_B$$I_B = \frac{I_D}{1 + \beta}$$R_B$$30k \Omega$

Bien sûr, si la sortie provenait du drain, nous aurions une impédance de sortie très élevée. Mais, nous prenons la sortie du nœud émetteur. Le gain de tension n'y est que légèrement inférieur à celui du drain:

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

Where $V_A$ is the Early voltage (tens to hundreds of volts) and $V_T$ is the thermal voltage (about $25mV$)

But, the resistance looking into the output node is much less than looking into the drain node:

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

So, the 1st circuit offers much higher voltage gain but somewhat higher output resistance than the 2nd circuit.

This circuit is often called a Shunt Regulated Push-Pull (SRPP). Normally it is implemented using tubes.

In the alternative circuity the output emitter follower runs in class A and relies upon the emitter resistor for pulling down the output for a negative going signal. This can cause distortion, especially if the load has significant capacitance.

With the SRPP when the output is going negative, the FET is conducting dragging the output low through the BJT emitter resistor while the BJT is being turned off by the signal coupled through the capacitor to its base This allows the circuit to drive the output close to the ground,the BJT may even cut-off completely.

It is interesting. It is important that the bias resistor on the base of BJT to be high enough. If is almost the same value like drain resistor in the second diagram is no deal and in simulation you will obtain no benefit. If the bias resistor is high enough, the BJT is a voltage follower. That means in AC that the drain voltage is the same in the base of BJT and almost equal in emitter. But that means you will have no AC current on the emitter resistor, the both connections of it being at the same AC potential. Dears it is a bootstrap kind of connection that makes the drain impedance of FET very high, increasing the amplification of the system comparing with the second version. It is also interesting that the output from emitter gives low output impedance but output from drain it is the same like a transconductance amplifier, high output impedance proper for reactive charges when the current should be constant (remember recording heads of analog tape recorders).