Une source de courant idéale a une impédance de sortie infinie (c'est-à-dire \ $ dV / dI = \ infty \ $).Une source de courant réelle équivaut à une source de courant idéale en parallèle avec une certaine impédance de sortie finie Ro.

Une source de courant en parallèle avec une résistance équivaut à une source de tension en série avec une résistance ( transformation de source).

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

La résistance à longue queue de votre circuit n'est donc qu'une source de courant non idéale.

^{simuler ce circuit}

Dans la version à tube à vide traditionnelle, V- serait une très grande tension et Re serait une très grande résistance, de sorte que le courant résultant était correct mais il était plus proche de l'idéal de résistance infinie.

F Tout d'abord, la résistance de "queue" est un puits de courant, pas une source. Pas besoin d'entrer dans la sémantique à ce sujet.

Dans de nombreuses conceptions à faible coût, les résistances sont utilisées en sachant qu'elles limitent la plage dynamique par not régulant le courant, ce qui limite également la plage de tension de travail . Le puits de courant constant que vous avez vu dans la première version est typique des amplis-op et autres circuits intégrés où il est facile d'implémenter des sources et des puits de courant partout. Être sur la même matrice aide beaucoup à éviter la dérive de température et le bruit externe. Une résistance de valeur moyenne entre 10K et 50K est traitée comme s'il s'agissait d'un puits de courant, car si peu de courant circule au départ. Il ne peut pas être supérieur à la somme du courant Q1 et du courant Q2 .

Cependant, pour les planches faites de pièces discrètes, cela devient une tyrannie des nombres, car chaque source ou évier doit être fabriqué avec des pièces stables en température. Des transistors doubles spéciaux à 5 broches peuvent être utilisés comme entrées différentielles ou comme miroirs de courant, mais cela commence à consommer de l'espace et augmente le coût.

Oui, il existe des amplificateurs fabriqués par Crown et Cerwin Vega qui sont construits comme ça, mais ils coûtent des milliers de dollars chacun, juste pour obtenir une vitesse de balayage de 70 V / us et une plage dynamique de 130 dB, pour 500 à 5000 watts.

Cela se résume au coût par rapport aux performances requises ou obligatoires. Dans les circuits intégrés, il est facile de simplement lithographier tous les bonus supplémentaires qui font un excellent ampli opérationnel ou un autre circuit intégré analogique.

Notez que de nombreux CI RF de la gamme GHZ évitent les puits ou les sources de courant car ils ont une charge plus capacitive qu'une résistance, mais ils consomment généralement plus de courant que les CI audio ou les CI à micro-puissance lente.

"Comment le courant de queue est-il maintenu constant par cette résistance Re?"

Non - il ne peut pas être maintenu constant. Cependant, la variation actuelle totale peut être maintenue très faible. Imaginez simplement que la paire à longue queue soit excitée avec une petite tension de signal Vin (+) uniquement (fonctionnement asymétrique avec Vin- = 0). Dans ce cas, le diff. l'amplificateur peut être considéré comme une connexion en série de base commune collecteur .

Maintenant, notons les changements de courant du collecteur dans les deux transistors, causés par Vin (+). Bien sûr, Ic1 = Ic2 avec gm1 = gm2 = gm.

(1) d (Ic1) = gm [Vin (+) - d (Ve)] avec d (Ve): variation de tension de l'émetteur.

(2) d (Ic2) = gm [0-d (Ve)].

La petite variation de tension d (Ve) se révèle être (émetteur suiveur chargé de 1 / g du deuxième étage): d (Ve) = Vin (+) [gm / (gm + 1 / re)] .

Voici le diff. résistance re est la résistance dynamique effective au nœud émetteur (avec la résistance d'entrée 1 / g de T2): re = (1 / gm) || RE.

Par conséquent,

(1) d (Ic1) = gm [Vin (+)] [1-g / (gm + 1 / re)]

(2) d (Ic2) = - gm [Vin (+)] [gm / (gm + 1 / re)].

Maintenant, pour la condition d (Ic1) + d (Ic2) = 0 nous avons

[1-gm / (gm + 1 / re)] = [gm / (gm + 1 / re)].

En résolvant cela, nous voyons que cette égalité n'est possible que pour re = 1 / gm.

Cela signifie: Les deux variations des courants de collecteur se compensent uniquement (courant constant dans le chemin commun de l'émetteur) si la résistance différentielle du chemin commun de l'émetteur re = (1 / gm) || RE se réduit à re = 1 / gm qui équivaut à RE >> infinity (source Currrent).

Commentaire: Par conséquent, bien sûr, les deux variations actuelles ne s'annuleront PAS pour une valeur finie de RE. Cet effet est exprimé en utilisant le terme "gain en mode commun" (qui n'est pas nul pour un RE fini).

La résistance d'émetteur se comporte approximativement comme une source de courant à condition que la résistance de l'émetteur de base soit beaucoup plus petite et que vous ne considérez que le petit modèle de signal.Oubliez la paire différentielle pour l'instant et considérez l'amplificateur à émetteur commun. Le courant de l'émetteur est $$ I_ \ mathrm {e} = \ frac {V_ \ mathrm {in}} {r_ \ mathrm {e} + R_ \ mathrm {E}} \ approx \ frac {V_ \ mathrm {in}} {R_ \ mathrm{E}}, $$ en utilisant le fait que la résistance de l'émetteur de base est faible.Dans l'hypothèse d'un petit signal, la tension aux bornes de la résistance d'émetteur restera relativement constante.Par conséquent, la résistance d'émetteur se comporte approximativement comme une source de courant constant.

Il y a quelques jours, j'ai décidé de voir ce qui se passe dans le forum ... et je suis tombé sur cette question. Cela semblait simple ... mais en fait, toute la philosophie de la paire différentielle était cachée derrière sa réponse.

De toute évidence, la question «naïve» du HelpMee (répétée à plusieurs reprises) porte sur la nature de la «queue» - il / elle veut savoir QUOI, COMMENT et POURQUOI s'y fait. Je connais parfaitement la réponse… mais comment l'expliquer de la manière la plus simple possible?

OK, commençons par une réponse courte: La paire différentielle est constituée de deux émetteurs suiveurs connectés en parallèle à une charge commune Re afin que chacun d'eux essaie de rendre la tension de l'émetteur commun égale à sa tension d'entrée .

Au mode différentiel, ils s'opposent en changeant leurs courants dans des directions différentes pour que la tension aux bornes et le courant traversant Re restent constants. Dans ce cas, l'humble résistance fait du bon travail. Ce devrait être une résistance (pas une inductance ou autre chose) pour régler le courant de l'émetteur commun selon la loi d'Ohm. Ce courant reste constant; seuls les courants partiels du collecteur changent (fade in / out). Nous prenons l'un d'eux, convertissons en tension par la résistance de collecteur correspondante et utilisons comme sortie asymétrique.

En mode commun , les deux émetteurs suiveurs se contribuent mutuellement en changeant leurs courants dans le même sens. En conséquence, la tension commune aux bornes de Re et le courant à travers Re, le courant de collecteur partiel et la tension de sortie changent également… ce qui n'est pas souhaitable. Pour supprimer ces variations actuelles, nous pouvons rendre Re dynamique . Ensuite, lorsque la tension de l'émetteur augmente, la résistance Re augmente avec le même degré et v.v. Par cette astuce, nous maintenons artificiellement constant le rapport Ve / Re dans la loi d'Ohm, qui est le courant émetteur commun Ie.

Voir aussi cette discussion RG - Pouvons-nous révéler l'idée de base derrière la paire à longue queue et expliquer son fonctionnement de manière intuitive?

(Une autre astuce serait de laisser la résistance ohmique constante et de rendre Vee variable. Lorsque la tension de l'émetteur augmente, la magnitude Vee diminue avec la même mesure et vv Ainsi, nous maintenons artificiellement constante la tension aux bornes de Re - le numérateur dans la loi d'Ohm et le courant commun Ie. Voir la discussion RG Y a-t-il des situations dans lesquelles la source de courant émetteur commun de la paire à longue queue peut être remplacée par une humble résistance?)

Je vais maintenant répondre à la question en détail selon le souhait de HelpMee (et j'aime) - en utilisant «une explication analytique étape par étape». Je le ferai comme une histoire fictive sur l'invention du «couple à longue queue». Je m'abstiendrai d'utiliser des termes spéciaux qui découragent la compréhension.

1. Amplificateur à émetteur commun unique. Dans cette configuration, nous appliquons la tension d'entrée à la base du transistor et prenons le courant du collecteur (converti en tension par la résistance du collecteur) comme signal de sortie. On peut changer le gain en insérant diverses «choses» avec différentes résistances (différentielles) dRe entre l'émetteur et la masse. Ainsi, l'étage agit comme un émetteur suiveur chargé avec une certaine «charge» ... mais étonnamment, nous n'utilisons pas la chute de tension à travers cette charge comme sortie ... à la place nous utilisons le courant de collecteur qui crée cette chute de tension. Voici trois cas typiques:

dRe = 0. Si nous insérons une source de tension, un élément stabilisateur de tension (par exemple une diode Zener) ... ou simplement à la terre l'émetteur, la tension de l'émetteur sera fixe. Au sens figuré, l'émetteur est «rigide», «immobile». Toute la tension d'entrée est appliquée à la jonction base-émetteur et le gain est maximal.

dRe = Re. Si nous insérons une résistance ohmique ordinaire avec une résistance statique Re, la tension de l'émetteur commencera à «se déplacer» dans le même sens que la tension d'entrée. Maintenant, l'émetteur est «doux», «mobile». Une partie de la tension d'entrée est compensée et le gain est diminué (comme on dit, il y a une rétroaction négative ou une dégénérescence de l'émetteur ).

dRe -> infinity. Si nous insérons une source de courant, ou plus probablement, un élément de stabilisation de courant (généralement, une jonction collecteur-émetteur d'un transistor), l'émetteur deviendra extrêmement «doux» et suivra exactement l'entrée tension à la base. En conséquence, la tension d'entrée est entièrement compensée et le gain est nul.

La conclusion est que nous pouvons augmenter le gain en «durcissant» la tension de l'émetteur commun et la diminuer en «relâchant» cette tension. Cette astuce nous mènera à la paire différentielle ...

2. Amplificateur à émetteur commun jumelé. Pour fabriquer un amplificateur différentiel, il ne suffit pas de prendre deux amplificateurs à émetteur commun unique pour au moins deux raisons. Premièrement, nous voulons avoir une sortie asymétrique mais ici nous avons une sortie différentielle. Deuxièmement, ils amplifieront les deux signaux d'entrée - différentiel et en mode commun. D'une manière ou d'une autre, nous devons leur faire amplifier le plus possible le signal différentiel mais ne pas amplifier (et même atténuer) le signal de mode commun. Selon l'astuce ci-dessus, cela signifie «durcir» les tensions d'émetteur en mode différentiel et les «adoucir» en mode commun.

Nous pouvons faire cette magie en connectant leurs émetteurs à une résistance de stabilisation de courant commune («source de courant» ou une résistance dans le cas le plus simple).Désormais, en mode différentiel, chacun d'eux fixera la tension de l'autre émetteur offrant ainsi un gain maximal (l'autre transistor aura le «sentiment» qu'une source de tension est connectée dans son émetteur).En mode commun, les deux fonctionneront sur une charge de stabilisation de courant commune qui fournit un gain minimum (les deux transistors auront le «sentiment» qu'une source de courant est connectée dans leurs émetteurs).

Voir aussi ma réponse à la question Pourquoi le gain en mode commun de la paire différentielle est presque nul?

La résistance maintient le courant de queue assez constant, assez constant.

Si la magnitude de V- est bien supérieure à la plage de Vin, alors le courant est en effet assez constant.

Il existe un gain en mode commun, RC / 2RE, mais il est beaucoup plus petit que le gain différentiel, RC / 2 (Qx intrinsèque Re), et pour de nombreuses raisons, ce degré de CMRR est suffisant.

Vous remarquerez qu'aucune résistance n'est utilisée entre les émetteurs Q1 / 2 pour réduire le gain différentiel, donc ce gain reste très élevé.Là où cette dégénérescence est utilisée, le CMRR est bien moindre, et une source de courant peut être utilisée dans la queue pour l'augmenter à nouveau.