Circuito de emisor común: no se puede entender la retroalimentación negativa

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Tengounproblemaconlacomprensióndecómofuncionalaretroalimentaciónnegativadeestecircuito.

Entodosloslibrosqueleí,sediceque"con el aumento de la temperatura, la corriente del colector aumenta". ¿Porqué es eso? Sé que \ $ \ beta \ $ también aumenta y \ $ U_ {BE} \ $ disminuye. Mirando la configuración de Thevenin de \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $:

Podemos escribir el potencial de esa base (en polaco la palabra para 'shunt' comienza con b, así que no te preocupes por el índice en la imagen de arriba)

\ $ V_B = E_s-I_BR_S = U_ {CC} \ cdot \ frac {R_2} {R_1 + R_2} -I_B \ cdot \ frac {R_1 \ cdot R_2} {R_1 + R_2} \ $

Por lo tanto, \ $ U_ {BE} = V_B-V_E = U_ {CC} \ cdot \ frac {R_2} {R_1 + R_2} -I_B \ cdot \ frac {R_1 \ cdot R_2} {R_1 + R_2} - I_ER_E \ $

Supongamos ahora que la temperatura ha aumentado. Esto significa que \ $ U_ {BE} \ $ disminuirá y \ $ \ beta \ $ aumentará. Lo que no entiendo es cómo va el proceso de pensamiento a continuación.

    
pregunta SantaXL

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Asumiendo \ $ V_ \ text {TH} = V_ \ text {CC} \ frac {R_2} {R_1 + R_2} \ $ y \ $ R_ \ text {TH} = \ frac {R_1 \ cdot R_2} { R_1 + R_2} \ $, entonces:

$$ I_ \ text {C} = \ beta \ cdot \ frac {V_ \ text {TH} -V_ \ text {BE}} {R_ \ text {TH} + \ left (\ beta + 1 \ right ) R_ \ text {E}} = \ frac {V_ \ text {TH} -V_ \ text {BE}} {\ frac {R_ \ text {TH}} {\ beta} + \ frac {\ beta + 1} {\ beta} R_ \ text {E}} \ approx \ frac {V_ \ text {TH} -V_ \ text {BE}} {R_ \ text {E} + \ frac {R_ \ text {TH}} {\ beta}} $$

Hay dos variables dependientes de la temperatura en lo anterior: \ $ V_ \ text {BE} \ $ y \ $ \ beta \ $. Como señala, la temperatura tiende a disminuir \ $ V_ \ text {BE} \ $ y aumenta \ $ \ beta \ $. Ignorando \ $ \ beta \ $, una disminución de \ $ V_ \ text {BE} \ $ tendería a aumentar \ $ I_ \ text {C} \ $. Ignorando \ $ V_ \ text {BE} \ $, un aumento de \ $ \ beta \ $ también tenderá a aumentar \ $ I_ \ text {C} \ $. Por lo tanto, los efectos de la temperatura en \ $ V_ \ text {BE} \ $ y \ $ \ beta \ $ tienden a operar en la misma dirección en \ $ I_ \ text {C} \ $.

Como nota al margen, puede ver que si \ $ R_ \ text {E} \ gg \ frac {R_ \ text {TH}} {\ beta} \ $ entonces este solo hecho tiende a estabilizar la corriente del colector contra las variaciones en \ $ \ beta \ $ (para temperatura o para variaciones de piezas). \ $ R_ \ text {E} \ $ también reduce las variaciones debidas a \ $ V_ \ text {BE} \ $, pero también simplemente reduce \ $ I_ \ text {C} \ $, en general, también.

Una forma más matemática de hacer esta pregunta es comparar los impactos. Para cualquier valor dado de \ $ R_ \ text {E} \ $, qué variación porcentual en \ $ I_ \ text {C} \ $ podemos esperar para una variación porcentual dada en \ $ V_ \ text {BE} \ $ o para una variación porcentual dada en \ $ \ beta \ $. Y sabiendo eso, ¿cómo se comparan entre sí?

Aquí están:

$$ \ begin {align *} \ frac {I_ \ text {C} \: \ text {% change}} {V_ \ text {BE} \: \ text {% change}} & \ left \ {\ begin {array} {l} \ mu_ \ text {vbe} = \ frac {\ frac {\ text {d} I_ \ text {C}} {I_ \ text {C}}} {\ frac {\ text {d} V_ \ text {BE} } {V_ \ text {BE}}} & = - \ beta \ cdot \ frac {V_ \ text {BE}} {I_ \ text {C} \ left (R_ \ text {TH} + \ left (\ beta +1 \ right) R_ \ text {E} \ right)} \ end {array} \ right. \\\\\ frac {I_ \ text {C} \: \ text {% change}} {\ beta \: \ text {% change}} & \ left \ {\ begin {array} {l} \ mu_ \ beta = \ frac {\ frac {\ text {d} I_ \ text {C}} {I_ \ text {C}}} {\ frac {\ text {d} \ beta} {\ beta}} & amp ; = \ beta \ cdot \ frac {\ left (V_ \ text {TH} -V_ \ text {BE} \ right) \ bigg [\ frac {R_ \ text {TH} + R_ \ text {E}} {R_ \ text {TH} + \ left (\ beta + 1 \ right) R_ \ text {E}} \ bigg]} {I_ \ text {C} \ left (R_ \ text {TH} + \ left (\ beta + 1 \ right) R_ \ text {E} \ right)} \ end {array} \ right. \ End {align *} $$

Para usarlos, solo úselos como en \ $ \% I_ \ text {C} = \ mu_ \ text {vbe} \ cdot \% V_ \ text {BE} \ $ y \ $ \% I_ \ text {C} = \ mu_ \ beta \ cdot \% \ beta \ $.

Por ejemplo, en un circuito que probé que fue diseñado para \ $ I_ \ text {C} \ approx 1 \: \ text {mA} \ $ dio un \ $ I_ \ text {C} = 1.04 \ real \ text {mA} \ $. Después de un aumento de \ $ 25 \: ^ \ circ \ text {C} \ $ (usando una placa caliente controlada), medí \ $ I_ \ text {C} = 1.10 \: \ text {mA} \ $. También medí un cambio de \ $ - 6 \% \ $ en \ $ V_ \ text {BE} \ $ y un cambio de \ $ + 12 \% \ $ en \ $ \ beta \ $. Las ecuaciones anteriores para el circuito que me había dado \ $ \ mu_ \ text {vbe} \ cdot \% V_ \ text {BE} = + 5.8 \% \ $ y \ $ \ mu_ \ beta \ cdot \% \ beta = +0.7 \% \ $. Combinado, esto sugiere \ $ 6.5 \% \ $ cambio en \ $ I_ \ text {C} \ $. Entonces:

$$ I_ \ text {C} = 1.065 \ cdot 1.04 \: \ text {mA} \ approx1.11 \: \ text {mA} $$

Ten en cuenta que esto es muy parecido a lo que realmente obtuve.

La proporción de los dos factores anteriores es:

$$ \ bigg \ lvert {\ frac {\ mu_ \ text {vbe}} {\ mu_ \ beta}} \ bigg \ rvert = \ frac {1} {\ frac {V_ \ text {TH}} { V_ \ text {BE}} - 1} \ cdot \ frac {R_ \ text {TH} + \ left (\ beta + 1 \ right) R_ \ text {E}} {R_ \ text {TH} + R_ \ text {E}} $$

Ahora, aquí puede ver por qué \ $ \ mu_ \ text {vbe} \ $ domina \ $ \ mu_ \ beta \ $. Mientras \ $ V_ \ text {TH} \ gt 2 \: V_ \ text {BE} \ $, el primer factor será algo menor que 1. Pero el segundo factor siempre es mayor que 1 y, a menudo, mucho mayor - - Por ejemplo, 10 o menos. Entonces, generalmente es el caso que con la degeneración del emisor en el circuito CE bien diseñado, los cambios porcentuales en \ $ V_ \ text {BE} \ $ son más importantes que los cambios porcentuales en \ $ \ beta \ $, aunque el porcentaje real Los cambios pueden ser más pequeños. Sus impactos relativos son tales que los cambios en el voltaje del emisor de base siguen siendo los más importantes de los que preocuparse (si es que necesita preocuparse).

    
respondido por el jonk
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Aveces,unaimagenpuededecirlemásquemuchaspalabras(almenos,puedeapoyarexplicacionesverbales).LalíneadeestabilizaciónmuestraclaramentecómounaresistenciaRE(retroalimentaciónnegativa)puedereducirlasvariacionesenIc(causadasporcambiosdetemperaturauotrasincertidumbrescomolasvariacionesbeta).TengaencuentaqueparaRE=0tenemosuna"línea de estabilización" vertical (punteada), ¡¡y no hay estabilización en absoluto!

El segundo gráfico muestra un efecto similar causado por una resistencia de base grande RB.

    
respondido por el LvW

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