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BJT 偏壓為小訊號保留空間
估計含射極退化的工作點與小訊號增益。
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先偏壓,後訊號
雙極性接面電晶體可放大直流工作點附近的小變化。NPN 在順向主動區時,使用 與所選 近似。β 與 VBE 都不是精確常數。飽和與截止是不同工作區,因此使用主動區模型後必須檢查電壓。
考慮刻意理想化的 5 V 電路:基極由理想 1.7 V 電源維持,射極經 1 kΩ 電阻接地,集極經 2 kΩ 電阻接至 5 V。假設 VBE = 0.7 V、β = 100。射極電壓為 1 V,射極電流為 1 mA。集極電流為射極電流的 β/(β+1),也就是 0.990099 mA。集極電壓為 3.019802 V,VCE 為 2.019802 V。
在工作點附近線性化
以室溫近似 VT = 25.85 mV,跨導 為 38.3017 mS。其倒數約為 26.1085 Ω。忽略電晶體輸出電阻,並以很大的 β 做簡單小訊號估計時,未旁路的射極電阻產生增益 ,約為 −1.9491。
因此,10 mV 峰值的基極訊號,會產生約 19.49 mV 峰值、反相的集極變化。小訊號估計是局部的;振幅增加至電晶體截止或飽和時,線性模型便失效。射極電阻降低增益,卻讓行為較不依賴 β 與原始接面特性。
基極電源有影響
理想基極電源可提供約 9.90 μA 基極電流而不下降。實際電阻分壓器不能假設為理想。以戴維寧電壓與電阻取代,納入基極電流,再求一次直流工作點。耦合與旁路電容也具有頻率相依效應。
分別記錄偏壓點與訊號增益,並說明哪些近似產生各個數字。教科書電晶體估計不等於經驗證的元件模型,也不保證實體放大器設計。
自己試試看
相同集極電流流過 RC = 3 kΩ 時,集極電壓是多少?
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VC = 5 − 0.990099 mA × 3 kΩ = 2.029703 V;VE = 1 V 時,VCE 為 1.029703 V。使用相同小訊號近似前,應檢查工作區與訊號裕度。