Twoje pytanie dotyczy wersji beta lub h FE . Tak, może się to znacznie różnić między częściami, nawet z tej samej partii produkcyjnej. Różni się również nieco w zależności od prądu kolektora i napięcia kolektora (przy użyciu emitera jako wartości odniesienia 0 V). Jednak w przypadku każdego tranzystora jego zysk zmienia się raczej niewiele w zależności od prądu kolektora w rozsądnym zakresie i przy założeniu, że napięcie kolektora jest wystarczająco wysokie.
Najważniejsze, że wydaje się, że tęsknisz za tym, że nie powinieneś martwić się o dokładny zysk. Dobry obwód z tranzystorami bipolarnymi działa z minimalnym gwarantowanym wzmocnieniem w stosunku do zamierzonego obszaru roboczego, ale w przeciwnym razie działa dobrze, ponieważ wzmocnienie jest gdziekolwiek stamtąd do nieskończoności. Żaden tranzystor w danym punkcie pracy nie jest poza linią, aby uzyskać 10-krotnie większy zysk niż minimum gwarantowane przez arkusz danych. Po uwzględnieniu tego w projekcie obwodu, to naprawdę tylko niewielki krok, aby upewnić się, że obwód działa z zyskiem tranzystora aż do nieskończoności.
Projektowanie tak szerokiego zakresu wzmocnienia może wydawać się trudne, ale tak naprawdę nie jest. Zasadniczo są dwa przypadki. Gdy tranzystor jest używany jako przełącznik, wówczas pewien minimalny prąd podstawowy, obliczony z minimalnego gwarantowanego wzmocnienia, doprowadzi go do nasycenia. Jeśli wzmocnienie jest wyższe, tranzystor będzie po prostu bardziej nasycony przy tym samym prądzie bazowym, ale wszystkie napięcia na nim i prądy przez niego nadal będą prawie takie same. Innymi słowy, reszta obwodu (z wyjątkiem nietypowych przypadków) nie będzie w stanie odróżnić nasycenia tranzystora napędzanego 2x lub 20x.
Kiedy tranzystor jest używany w swoim regionie „liniowym”, wówczas ujemne sprzężenie zwrotne jest wykorzystywane do przekształcenia dużego i nieprzewidywalnego wzmocnienia w mniejszy, ale dobrze kontrolowany zysk. Jest to ta sama zasada, co w przypadku opamps. Sprzężenie zwrotne prądu stałego i zmiennego może być różne, przy czym pierwsze ustawienie punktu pracy , czasami określane jako polaryzowanie tranzystora, a drugie kontrolowanie, co dzieje się, gdy pożądany sygnał przechodzi przez obwód.
Dodany:
Oto przykładowy obwód, który toleruje szeroki zakres wzmocnienia tranzystora. Wzmocni małe sygnały audio o około 10x, a moc wyjściowa wyniesie około 6 V.
Aby rozwiązać to ręcznie, prawdopodobnie najłatwiej jest to zrobić iteracyjnie. Zacznij od założenia, że OUT wynosi 6 V i zacznij pracę od tego momentu. Ponieważ wzmocnienie jest nieskończone, nie ma prądu podstawowego, a napięcie podstawowe jest ustawiane bezpośrednio przez dzielnik R1-R2 z dowolnego wyjścia OUT. Dzielnik ma wzmocnienie wynoszące 1/6, więc podstawa wynosi 1,00 V. Minus spadku BE wynoszącego 600 mV, co stawia emiter na 400 mV, a prądy emitera i kolektora na 400 µA. Ścieżka R1-R2 pobiera 50 µA, więc suma pobrana z OUT to 450 µA, więc spadek na R3 wynosi 4,5 V, więc OUT wynosi 7,5 V. Teraz przejdź ponownie do powyższych obliczeń, zakładając, że OUT wynosi 7,5 V, a może jeszcze raz. Zobaczysz, że wyniki szybko się zbiegają.
To właściwie jeden z niewielu przypadków, w których symulator jest przydatny. Główny problem z symulatorami polega na tym, że dają one bardzo dokładne i wiarygodne odpowiedzi, mimo że parametry wejściowe są niejasne. Jednak w tym przypadku chcemy zobaczyć wpływ zmiany tylko wzmocnienia tranzystora, aby symulator mógł zająć się całą pracą nasłuchową, jak to opisano powyżej. Nadal warto raz przejść przez proces opisany w poprzednim akapicie, aby zorientować się, co się dzieje, w przeciwieństwie do samego spojrzenia na wyniki symulacji z dokładnością do 4 miejsc po przecinku.
W każdym razie możesz wymyślić punkt obciążenia DC dla obwodu powyżej, zakładając nieskończony zysk. Załóżmy teraz wzmocnienie 50 tranzystora i powtórzmy. Zobaczysz, że poziom DC w OUT zmienia się tylko nieznacznie.
Inną rzeczą wartą uwagi jest to, że istnieją dwie formy sprzężenia zwrotnego DC, ale tylko jedna dla sygnałów audio AC.
Ponieważ górna część R1 jest podłączona do OUT, zapewnia pewne sprzężenie zwrotne DC, które sprawia, że punkt pracy jest bardziej stabilny i mniej wrażliwy na dokładne charakterystyki tranzystora. Jeśli OUT wzrośnie, prąd do podstawy Q1 wzrośnie, co spowoduje wzrost prądu kolektora, co spowoduje obniżenie OUT. Jednak ta ścieżka sprzężenia zwrotnego nie ma zastosowania do sygnału audio. Impedancja patrząc na dzielnik R1-R2 wynosi R1 // R2 = 17 kΩ. Częstotliwość wycofywania filtra górnoprzepustowego utworzona przez C1, a to 17 kΩ wynosi 9,5 Hz. Nawet przy 20 Hz R1 // R2 nie jest zbyt obciążony dla sygnału przechodzącego przez C1 i staje się bardziej nieistotny proporcjonalnie do częstotliwości. Innymi słowy, R1 i R2 pomagają ustawić punkt obciążenia DC, ale nie przeszkadzają w zamierzeniu sygnału audio.
Natomiast R4 zapewnia ujemne sprzężenie zwrotne zarówno dla prądu stałego, jak i przemiennego. Tak długo, jak wzmocnienie tranzystora jest „duże”, wówczas prąd emitera jest wystarczająco zbliżony do tego samego, co prąd kolektora. Oznacza to, że niezależnie od napięcia na R4 pojawi się na R3 proporcjonalnie do ich rezystancji. Ponieważ R3 wynosi 10x R4, sygnał w poprzek R3 będzie 10x w poprzek R4. Ponieważ górna część R4 wynosi 12 V, OUT wynosi 12 V minus sygnał na R3, czyli 12 V minus 10x sygnał na R4. W ten sposób obwód ten osiąga dość stały zysk AC równy 10, o ile zysk tranzystora jest znacznie większy, np. 50 lub więcej.
Śmiało i symuluj ten obwód, zmieniając parametry tranzystora. Spójrz zarówno na punkt pracy DC, jak i jaka jest ogólna funkcja przenoszenia z IN na OUT sygnału audio.
