¿Por qué tengo recorte en este seguidor de emisor?
Estoy tratando de diseñar una etapa de búfer de amplificador de clase A (sé que no es eficiente).
Estoy comenzando desde el seguidor de emisor simple y el siguiente paso es reemplazar la resistencia RE con una fuente de corriente. He leído que es lo correcto, pero quiero entender por qué .
Este es el circuito hasta ahora (no que haya usado el truco en esta pregunta, por lo que los voltajes son V98 y V99 o +/- 9V):
Esta es la salida:
Estoy luchando por entender por qué tengo un recorte en la mitad inferior de la señal. Según The Art of Electronics 2a edición (página 81, 2.2.3.D) :
Flujo de corriente en una sola dirección. Observe (§2.1.1, regla 4) que en un seguidor de emisor, el transistor npn solo puede generar (en lugar de sumidero) corriente. Por ejemplo, en el circuito cargado que se muestra en la figura 2.17, la salida puede oscilar dentro de una caída de voltaje de saturación del transistor de VCC (aproximadamente +9,9 V), pero no puede ser más negativa que -5 voltios. Esto se debe a que en la oscilación negativa extrema, el transistor no puede hacer nada mejor que apagarse por completo, lo que hace a una entrada de -4,4 voltios (salida de -5 V, establecida por el divisor formado por las resistencias de carga y emisor). Una mayor oscilación negativa en la entrada da como resultado una polarización inversa de la unión base-emisor, pero no más cambios en la salida.
Puedo ver el divisor entre RL y RE y si intento recrearlo por separado, obtengo esto:
Si hago un barrido de CC, obtengo este resultado que muestra que debería poder bajar VE a -9V:
Claramente me falta algo fundamental.
Creo que lo que no entiendo es por qué \$V_{BE}\$disminuye o, en otras palabras, por qué \$V_E\$ no puede ir más abajo.
Respuestas
El voltaje de salida solo puede volverse negativo si el transistor reduce su corriente y permite que la corriente de la resistencia Re de 8 ohmios fluya a través de la carga. Pero mientras lo hace, la corriente a través de Re caerá
Cuando la entrada esté en aproximadamente -4,5 V, habrá aproximadamente 4,5 V en Re y aproximadamente -4,5 V en la carga. En ese punto, habrá una corriente de emisor cero fluyendo a través del transistor, hacer que la base sea más negativa no afectará el voltaje de salida ya que la corriente del transistor ya es cero y no puede volverse negativa. Aquí es donde verá el recorte.
En la dirección positiva, el recorte no ocurre porque el transistor puede seguir aumentando su corriente si la base se vuelve más positiva hasta que el emisor alcanza el riel de suministro positivo.
Si reemplaza Re con una fuente de corriente, su corriente seguirá siendo la misma incluso si el voltaje se vuelve progresivamente más negativo, sin embargo, se producirá un recorte en el punto donde la corriente a través del transistor es cero.
Para asegurarse de que esto no ocurra, la fuente de corriente debe ser lo suficientemente grande para mantener el voltaje previsto en la carga (por ejemplo, si desea obtener +/- 8V en la carga, la fuente de corriente debe ser de al menos 2 Amps = 8 / Re).
La forma normal de lograr una oscilación negativa y positiva es agregar un segundo transistor dispuesto para conducir la señal negativa (por ejemplo, un seguidor de emisor de transistor PNP). Entonces no se requiere Re.
La mayoría de los diseños sesgan los transistores de tal manera que solo conducen ligeramente con entrada cero para crear lo que se llama una etapa de salida de Clase B (para ser más exactos, es de clase AB).
La clase B / AB también tiene la gran ventaja de ser mucho más eficiente y de tener una corriente de reposo mucho más baja.
La mejor eficiencia para una etapa de salida con carga resistiva, como ha mostrado, está en la región del 12-15%, mientras que una clase AB puede tener una eficiencia de hasta ~ 78%.