¿Por qué es necesario usar un divisor de voltaje para desviar el voltaje base en un amplificador de emisor común?

El uso de un par de polarización, en oposición a una resistencia única en la base, proporciona otro grado de libertad. Si solo usa una resistencia individual, entonces el voltaje de la fuente en el otro lado de la resistencia (si se hace a un precio bajo) tiene que ser uno de los rieles de suministro de energía existentes. Hay solo algunos de estos, o solo uno. Pero si usa un par de polarización, entonces puede construir cualquier voltaje de fuente de Thevenin razonablemente deseado así como eligiendo la resistencia de fuente de Thevenin equivalente, también. Así que obtienes dos grados de libertad en lugar de uno. Esto es realmente muy importante. Y todo lo que cuesta es una resistencia (y algo de potencia de operación).

La resistencia del emisor sirve para una variedad de propósitos. (Pero todos ellos equivalen a otro grado de libertad para el sistema).

Junto con el equivalente de Thevenin del par de polarización, se puede usar para configurar la corriente de reposo para que el sistema sea relativamente independiente del BJT (\ $ V_ {BE} \ $ la variación todavía tiene un impacto, generalmente, con \ $ La variación \ beta \ $ también sigue teniendo un impacto [aún menor]. Pero se vuelve manejable.)

Sin él y sin otra forma de realimentación negativa en la mano, la ganancia es \ $ \ frac {R_C} {r_e} \ $, donde \ $ r_e = \ frac {k T} {q I_C} \ $. Se puede ver que esta ganancia variará con la corriente del colector y la corriente del colector, obviamente, varía con la señal que la dirige. También es \ $ \ beta \ $ - dependiente. Y también es dependiente de la temperatura.

Por lo tanto, el par de polarización proporciona un grado de libertad adicional necesario (por el costo, si no hay otra razón) necesario para realizar un buen diseño.

Y junto con el par de polarización, la resistencia del emisor proporciona una estabilidad térmica predecible de la corriente de reposo Y . Las variaciones de ganancia de bucle abierto no son tan importantes, ya que hay más de una forma de proporcionar la retroalimentación negativa necesaria para poner eso en control. Por lo tanto, los aspectos verdaderamente indispensables de la resistencia del emisor son principalmente la estabilidad térmica y la configuración de una corriente de funcionamiento inactiva predecible. Los errores de las variaciones de ganancia de bucle abierto debidas a otras causas a menudo se pueden remediar con el uso de retroalimentación negativa y esto no siempre tiene que ser a través del uso de una resistencia emisora. Esa es solo una forma posible de hacerlo.

(A menudo verá el BJT con una resistencia emisora simplemente derivada con un condensador de CA. Pero en estos casos, también verá una retroalimentación negativa utilizada para que las cosas vuelvan a tener el control).

En resumen, cuanto mayor sea la diferencia de voltaje permitida en \ $ R_E \ $, mejor será el control térmico y la estabilidad de la corriente de reposo y el uso de un par de polarización proporciona un importante grado adicional de libertad para el diseño. Estas son consideraciones de DC, no AC.

La impedancia que mira la base de un transistor BJT en un amplificador de emisor común es aproximadamente B * Re.

donde ...

Re = la resistencia del emisor.
B = la ganancia de corriente del transistor.

Si usamos solo una resistencia entre la fuente de alimentación y la base, el punto de polarización de la base sería aproximadamente ...

Vb = Vbe + (Vcc - Vbe) * B * Re / (B * Re + Rb)

Donde ...

Vcc es la tensión de alimentación.
Vbe es la base al voltaje del emisor (generalmente 0.7V)
Vb es la tensión de base.
Rb es la resistencia de base.

Como se puede ver, el punto de sesgo depende en gran medida del valor de B. El problema es que B varía mucho de una parte a otra.

Por ejemplo, vamos a Vcc = 10V, Re = 100 ohm y Rb = 10K.

Para B = 100 el punto de sesgo es ...

Vb = 0.7 + (10V - 0.7V) * 100 * 100 ohms / (100 * 100 ohms + 10k) = 5.35 V.

Pero para B = 300 el punto de sesgo es ...

Vb = 0.7 + (10V - 0.7V) * 300 * 100 ohms / (300 * 100 ohms + 10k) = 7.68 V.

En casos extremos, el punto de polarización podría cambiar tanto que el rango de la señal de salida de CA utilizable sea demasiado pequeño para ser utilizable.

Al usar un divisor, donde la impedancia de salida del divisor es mucho más pequeña que la impedancia que mira hacia la base, se obtiene un punto de polarización mucho más estable.

Por ejemplo, supongamos que tenemos Vcc = 10V y usamos un divisor que consta de dos resistencias 1K para establecer el punto de polarización en la base en cerca del suministro medio ...

El divisor forma un circuito equivalente a Thevenin que consiste en una fuente de 5 V en serie con una resistencia de 500 ohmios.

En este caso, la ecuación para el punto de polarización de la base es la misma que la anterior, excepto que usamos el voltaje de fuente equivalente a 5 V y la impedancia de salida del divisor de 500 ohmios para Rb.

Analicemos nuevamente el punto de sesgo para los dos casos de ejemplo anteriores ...

Para B = 100 tenemos ...

Vb = 0.7V + (5V- 0.7V) * 100 * 100 ohms / (100 * 100 ohms + 500) = 4.79V

Para B = 300 tenemos ...

Vb = 0.7V + (5V- 0.7V) * 300 * 100 ohms / (300 * 100 ohms + 500) = 4.93V

Como se puede ver, la configuración del divisor es mucho más estable. Aunque B cambió de 100 a 300, el punto de sesgo solo cambió en 0.14V. Mientras que al usar la resistencia de base única, cambió a 2.33 V

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Reglas de diseño importantes

la relación
• a la polarización de base a la impedancia de entrada de base de 10 a
• Proporción de R Collector a impedancia de emiter para ganancia
• Independencia en hFE para Ve (emisor) y, por lo tanto, Ic
  • (es mejor determinar por razones de R)

Primero, simplemente olvídate de la "necesidad" de divisor o resistencia en la base.

¿Qué esperamos de un amplificador de emisor común en términos de rendimiento?

• Independencia de transistores (para producción en serie, por ejemplo).
• Independencia de la temperatura.
• Barato y efectivo.

Para la 1ª y 2ª, colocar una resistencia entre el emisor y la GND (o línea de suministro negativa) es el camino a seguir. Creo que tienes la idea detrás de esto de otros comentarios y respuestas.

Queremos algo de ganancia, ancho de banda, menor impedancia de salida, mayor impedancia de entrada, recorte simétrico, etc. ...

Entonces, ¿qué necesitamos primero? Sesgo Polarización constante: una corriente de colector inactiva constante que es independiente de la temperatura y del transistor.

¿Y qué necesitamos para desviar constantemente el transistor? Puedo escuchar que estás diciendo "Un voltaje constante en la base".

Entonces, ¿cuál es la solución más simple y barata para proporcionar un voltaje constante en la base? ¿Una oferta separada? ¡No! La colocación de un divisor hará el trabajo. Simple y efectivo.