La polarizzazione BJT crea spazio per un piccolo segnale

Prima la polarizzazione, poi il segnale

Un transistor bipolare può amplificare una piccola variazione attorno a un punto di lavoro in continua. Per un NPN in regione attiva diretta, usa $I_C\approx\beta I_B$ e un'approssimazione scelta di $V_{BE}$. Né β né VBE sono costanti esatte. Saturazione e interdizione sono regioni di funzionamento diverse, quindi verifica le tensioni dopo aver usato il modello della regione attiva.

Considera un circuito da 5 V deliberatamente idealizzato con base mantenuta da una sorgente ideale da 1.7 V, resistore di emettitore da 1 kΩ verso massa e resistore di collettore da 2 kΩ verso 5 V. Presumi VBE = 0.7 V e β = 100. La tensione di emettitore è 1 V e la corrente di emettitore 1 mA. La corrente di collettore è β/(β+1) volte quella di emettitore, cioè 0.990099 mA. La tensione di collettore è 3.019802 V e VCE è 2.019802 V.

Linearizza vicino a quel punto di lavoro

Con approssimazione a temperatura ambiente VT = 25.85 mV, la transconduttanza $g_m=I_C/V_T$ è 38.3017 mS. Il suo inverso è circa 26.1085 Ω. Ignorando la resistenza di uscita del transistor e considerando β grande per una semplice stima a piccoli segnali, un resistore di emettitore non bypassato dà guadagno $-R_C/(R_E+1/g_m)$, circa −1.9491.

Un segnale di base da 10 mV di picco produce quindi una variazione invertita di collettore di circa 19.49 mV di picco. Questa stima a piccoli segnali è locale; aumentare l'ampiezza fino all'interdizione o saturazione del transistor rompe il modello lineare. Il resistore di emettitore riduce il guadagno ma rende il comportamento meno dipendente da β e dalla caratteristica grezza della giunzione.

La sorgente di base conta

La nostra sorgente ideale di base può fornire la corrente di base di circa 9.90 μA senza diminuzione di tensione. Un partitore resistivo reale non può essere presunto ideale. Sostituiscilo con tensione e resistenza di Thevenin, includi la corrente di base e risolvi di nuovo il punto in continua. Anche condensatori di accoppiamento e bypass hanno effetti dipendenti dalla frequenza.

Registra il punto di polarizzazione separatamente dal guadagno del segnale e specifica quali approssimazioni hanno prodotto ogni numero. Una stima da manuale del transistor non è un modello qualificato del dispositivo o un progetto fisico di amplificatore garantito.