Explicar el modelo de pequeña señal de transistor a un principiante [cerrado]

Estos pequeños modelos de señal son importantes si desea caracterizar la respuesta de frecuencia de cualquier amplificador que termine de construir con estos transistores. En muchas aplicaciones, no es suficiente conocer la ganancia de una entrada de CC determinada.

Supongamos que me he construido un amplificador de emisor común de un BJT con el fin de amplificar una señal de audio. Digamos que también he agregado mis condensadores de desvío y bypass y el circuito de polarización. ¿Cómo puedo determinar si mi amplificador termina atenuando las señales de 15 KHz? ¿Cómo puedo determinar si mi salida de señal a 40 Hz es lo suficientemente fuerte? Con el fin de amplificar el audio, estas frecuencias son importantes a considerar.

La ganancia no es uniforme en todas las frecuencias y esto se debe a la capacitancia y resistencias inherentes dentro del propio BJT. Por lo tanto, necesitamos construir estos modelos que se parezcan mucho a las partes internas del transistor con el propósito de realizar análisis de circuitos en papel (o en CAD, si sus herramientas lo permiten) que nos dirán si nuestro diseño de amplificador es adecuado para nuestra aplicación o no. Los parámetros de los que habla generalmente se dan en la hoja de datos del transistor, de modo que puede conectarlos a uno de los modelos de pequeña señal comúnmente aceptados y realizar sus cálculos.

Un BJT (transistor de unión bipolar) es un dispositivo que puede amplificar la corriente. Tienen una ganancia ($ h_ {fe} $ cuando se refieren a BJTs) que es lo que la corriente en la base es el tiempo para obtener la corriente a través del colector. Tienen 3 patas:
 - Base
 - Emisor
 - Coleccionista

Hay 2 tipos de BJT:

• NPN: la corriente entra en la base permitiendo que la corriente pase del colector al emisor.
• PNP: la corriente sale de la base permitiendo que la corriente fluya desde el emisor al colector.

Para un Transistor NPN con ganancia de 400 y Corriente en la base es 0.05mA. La corriente que atraviesa el colector es:

La corriente del emisor se puede calcular agregando la corriente del colector y la corriente base:
$ I_ {e} = I_ {c} + I_ {b} $

Cuando se usa un BJT, es importante tener una resistencia en serie con la base entre 1k y 2k2, ya que demasiada corriente puede dañar el BJT.

Para activar el transistor en un voltaje de alrededor de 0.6V a 0.8V se debe aplicar a la base ($ V_ {be} $), esto es para que la corriente pueda fluir.

Aquí es una buena descripción de El modelo BJT de pequeña señal. Algunas matemáticas son inevitables en la electrónica, si se trata de modelos. Si no entiende algo en la presentación, pregúntelo y podría recibir una respuesta.

Señal pequeña se refiere a señales con pequeñas amplitudes provenientes de la fuente de la señal (y consideramos frecuencias bajas para nuestro modelo aquí)

Cuando nuestra señal es grande, podemos usar el álgebra lineal para analizar las señales de comportamiento en torno a nuestro punto Q. Podemos usar funciones de línea y dibujar gráficos (y generalmente consideramos el punto medio en la línea Q para el máximo giro de la señal de entrada)

Pero cuando se trata de señales de pequeña amplitud, esos modelos no funcionan. Entonces es cuando pensamos en un transistor como un circuito bipolar con cuatro cabezas.

Hay muchas maneras de referir las entradas i y v de un bipolar a sus salidas i y v. Para los transistores usamos v1 = f (i1, v2) e i2 = g (i1, v2). Ahora las variables en ambas funciones son las mismas.

Dado que la corriente y el voltaje tienen una relación v = ri, podemos considerar lo siguiente:

V1 = h11 * i1 + h12 * v2

I2 = h21 * i1 + h22 * v2

Ahora piense en las ecuaciones anteriores, la primera es la adición de dos voltajes y la segunda es la adición de dos corrientes. Se agregan dos voltajes en un circuito cuando se conectan en serie y dos se agregan juntos cuando se conectan en paralelo.

Así es como se dibuja un circuito utilizando las ecuaciones anteriores, reemplazando las partes internas de un transistor en un circuito para entrada de señal pequeña.

Cada tipo h es un coeficiente, una impedancia o una admisión basada en la relación del espectáculo.