A polarização do BJT cria espaço para um pequeno sinal

Primeiro a polarização, depois o sinal

Um transistor bipolar de junção pode amplificar uma pequena mudança em torno de um ponto de operação CC. Para um NPN na região ativa direta, use $I_C\approx\beta I_B$ e uma aproximação escolhida de $V_{BE}$. Nem β nem VBE é uma constante exata. Saturação e corte são regiões de operação diferentes, portanto verifique as tensões depois de usar o modelo da região ativa.

Considere um circuito de 5 V deliberadamente idealizado com base mantida por uma fonte ideal de 1.7 V, resistor de emissor de 1 kΩ ao terra e resistor de coletor de 2 kΩ a 5 V. Suponha VBE = 0.7 V e β = 100. A tensão de emissor é 1 V e a corrente de emissor é 1 mA. A corrente de coletor é β/(β+1) vezes a corrente de emissor, ou 0.990099 mA. A tensão de coletor é 3.019802 V e VCE é 2.019802 V.

Linearize perto desse ponto de operação

Na aproximação à temperatura ambiente VT = 25.85 mV, a transcondutância $g_m=I_C/V_T$ é 38.3017 mS. Seu inverso é aproximadamente 26.1085 Ω. Ignorando a resistência de saída do transistor e tomando β como grande para uma estimativa simples de pequenos sinais, um resistor de emissor sem capacitor de desvio dá ganho $-R_C/(R_E+1/g_m)$, aproximadamente −1.9491.

Um sinal de base de 10 mV de pico produz, portanto, aproximadamente 19.49 mV de pico de variação invertida no coletor. Essa estimativa de pequenos sinais é local; aumentar a amplitude até o transistor chegar ao corte ou à saturação quebra o modelo linear. O resistor de emissor reduz o ganho, mas torna o comportamento menos dependente de β e da característica bruta da junção.

A fonte da base importa

Nossa fonte ideal de base pode fornecer os aproximadamente 9.90 μA de corrente de base sem queda. Um divisor resistivo real não pode ser presumido ideal. Substitua-o por sua tensão e resistência de Thévenin, inclua a corrente de base e resolva novamente o ponto CC. Capacitores de acoplamento e de desvio também têm efeitos dependentes da frequência.

Registre o ponto de polarização separadamente do ganho do sinal e especifique quais aproximações produziram cada número. Uma estimativa didática de transistor não é um modelo qualificado de dispositivo nem um projeto físico garantido de amplificador.