La polarisation du BJT crée de la marge pour un petit signal

D’abord la polarisation, ensuite le signal

Un transistor bipolaire à jonction peut amplifier une petite variation autour d’un point de fonctionnement continu. Pour un NPN en régime actif direct, utilisez $I_C\approx\beta I_B$ et une approximation choisie de $V_{BE}$. Ni β ni VBE ne sont des constantes exactes. La saturation et le blocage sont des régions différentes : vérifiez donc les tensions après avoir employé le modèle de région active.

Considérons un circuit de 5 V volontairement idéalisé, avec la base maintenue par une source idéale de 1.7 V, une résistance d’émetteur de 1 kΩ à la masse et une résistance de collecteur de 2 kΩ à 5 V. Supposez VBE = 0.7 V et β = 100. La tension d’émetteur vaut 1 V et son courant 1 mA. Le courant de collecteur est β/(β+1) fois le courant d’émetteur, soit 0.990099 mA. La tension de collecteur vaut 3.019802 V et VCE vaut 2.019802 V.

Linéariser près de ce point de fonctionnement

Avec l’approximation à température ambiante VT = 25.85 mV, la transconductance $g_m=I_C/V_T$ vaut 38.3017 mS. Son inverse vaut environ 26.1085 Ω. En négligeant la résistance de sortie du transistor et en prenant β grand pour une estimation simple en petit signal, une résistance d’émetteur non découplée donne le gain $-R_C/(R_E+1/g_m)$, environ −1.9491.

Un signal de base de 10 mV crête produit donc une variation de collecteur inversée d’environ 19.49 mV crête. Cette estimation en petit signal est locale ; augmenter l’amplitude jusqu’au blocage ou à la saturation rompt le modèle linéaire. La résistance d’émetteur réduit le gain mais rend le comportement moins dépendant de β et de la caractéristique brute de la jonction.

La source de base importe

Notre source idéale de base peut fournir les quelque 9.90 μA de courant de base sans chute. Un diviseur résistif réel ne peut pas être supposé idéal. Remplacez-le par sa tension et sa résistance de Thévenin, incluez le courant de base et résolvez à nouveau le point continu. Les condensateurs de liaison et de découplage ont aussi des effets dépendant de la fréquence.

Enregistrez séparément le point de polarisation et le gain du signal, et précisez les approximations produisant chaque nombre. Une estimation scolaire de transistor n’est ni un modèle de composant qualifié ni une conception physique d’amplificateur garantie.