¿Cuáles son los parámetros que controlan la amplificación del transistor?

Answer 1

Hay 2 cosas que le dan un factor de amplificación:

• circuitos externos (siga un tutorial sobre amplificadores para esto)
• diseño de transistor interno (busque los parámetros alfa y beta en BJT y la velocidad más alta [matemáticas] h_ {fe} [/ matemáticas])

Beta está relacionado con la transconductancia (transferencia de la inversa de la resistencia)
por definición, [matemáticas] \ beta = \ frac {I_C} {I_B} [/ matemáticas] [1]
[matemáticas] \ alpha = \ frac {I_C} {I_E} [/ matemáticas]
Como puede ver, el alfa es una medida de PÉRDIDA pura , por lo que el transistor ideal tiene un alfa cercano a 1. En la práctica, está entre 0.95 – 0.998+

Tómese un minuto para reflexionar sobre el símbolo del transistor BJT:

Finalmente, [math] \ beta = \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} [/ math]
La siguiente es una red estándar simplificada del modelo Pi de un transistor de baja frecuencia:
[matemática] r_ {b’e} \ approx \ frac {\ beta} {g_ {m}} [/ matemática] para señal pequeña baja frecuencia, [matemática] \ beta = h_ {fe} [/ matemática] [2]
[math] r_ {b’e} [/ math] es una resistencia equivalente que varía un poco.

[matemáticas] r_ {e} \ aprox \ frac {V_ {th}} {I_e} [/ matemáticas]
[matemáticas] g_m \ approx \ frac {\ alpha} {r_e} \ approx \ frac {I_c} {V_ {b’e}} [/ math]

Donde [math] g_m [/ math] es la transconductancia, [math] r_e [/ math] es la resistencia equivalente del emisor, [math] V_ {b’e} [/ math] el voltaje umbral (que aumenta no linealmente con Ic desafortunadamente )
Todas estas ecuaciones son diferenciales si necesita precisión.

Es un tema seco que uno necesita resolver para entenderlo mejor. Afortunadamente, con las representaciones estándar de Pi o T todo lo que necesita es aplicar Kirchoff.

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El resto de las preguntas:
En primer lugar, los transistores no funcionan bien en un régimen de CA (piense en ellos como un diodo especial), deberá duplicar su número en la ruta de señal para el borde positivo y negativo de la onda. Esta configuración a menudo se llama push-pull, aunque tiene otros nombres.
Si la onda de CA está polarizada con CC y la onda resultante está dentro de los parámetros del transistor, está bien usar solo uno, pero es probable que su factor de amplificación (si es necesario) sea menor, a menos que use un transistor más grande.

El acoplamiento / desacoplamiento que usted menciona es necesario en las etapas del amplificador:
de los fundamentos de los transistores bipolares – Wiki – Servicios de transferencia de tecnología
C1, C2, C4, C6 eliminan el sesgo de CC. Es necesario volver a agregar la polarización para que la onda no comience a recortarse en los picos a medida que pasa a través de los transistores. Los amplificadores también aumentarían los niveles de CC, y esto no es deseable.

R4 // R5 y R8 // R9 con el mismo valor actúan como un divisor de 1/2 voltaje. Necesitaría 1% de tolerancia o mejor; en la práctica es más difícil hacer exactamente la mitad del voltaje, por lo que este no es el mejor diseño.
Agregar y eliminar la polarización DC garantiza una pizarra limpia en todas las etapas y elimina el Vsat de los transistores hasta cierto punto.
También es importante que C1, C2, C4, C6 se basen en una película de plástico en lugar de electrolíticos para evitar la distorsión armónica de la forma de onda. 1uF es un valor de referencia de “regla general”.

Si diseña con amplificadores operacionales de alta calidad, puede ser posible escapar sin todas estas tonterías.

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[1] Transistor de unión bipolar
[2] Notas de la conferencia del Dr. Grigory Simin de USC: hay cientos de estas cosas disponibles, así que si te resulta difícil de seguir, busca algo similar.

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Puedo volver más tarde con más detalles sobre cómo estos parámetros internos influyen en el transistor; la web está llena de ellos, pero no toda la información es buena.

Answer 2

Los transistores tienden a usarse dentro de una polaridad (frente al colector): el colector en un NPN debe mantenerse positivo a unos pocos voltios. La base debe mantenerse alrededor de 0.6 V positivo. A voltajes más bajos o negativos, la base tiene polarización inversa y el colector está polarizado hacia adelante, y no obtiene ninguna acción del transistor.

Ahora para amplificar el audio, tenemos que ser capaces de alimentar las mitades positivas y negativas de la forma de onda de audio. La única forma práctica de hacer esto en una etapa es polarizar primero el transistor con algo de CC, por lo que funciona a una corriente de ralentí, luego agrega la CA. Configura el sesgo para que sea lo suficientemente alto como para que incluso en los picos negativos más grandes de CA, todavía haya un sesgo de CC positivo.

Al configurar cuidadosamente la cantidad de polarización de la base y elegir las resistencias correctas de emisor y colector, puede terminar con una etapa que amplificará las excursiones positivas y negativas. En la entrada y salida, puede colocar un condensador en serie para aislar la CC y tiene una buena etapa de amplificador de CA.

Otra forma de hacerlo sin sesgo es usar transistores complementarios, un NPN para manejar lo positivo y un PNP para manejar lo negativo. Incluso entonces, es mejor tener un poco de polarización continua, ya que ninguno de los transistores se amplifica mucho con menos de 0.6 V de polarización de base.

Answer 3

La corriente continua proporciona que el transistor esté ‘listo’ para trabajar para cosas realmente útiles. Por lo tanto, debe proporcionarle una corriente de 100uA y luego ‘esperar’ a que llegue la señal real, que generalmente tiene la forma de pequeñas señales. Ahora, entra la pequeña señal y el transistor ve un pequeño cambio en la puerta. Diga 1mV. Debido a que ya está polarizado con corriente continua, está felizmente sentado en una región donde 1mV de cambio en la puerta provocará un gran cambio de corriente a través de ella. (región de saturación para MOS).
Ahora, esta corriente va a una resistencia y crea un cambio de voltaje ‘enorme’, que es lo que llamamos amplificación.

NO es mágico, solo convierte la potencia de CC en potencia de CA, también conocida como amplificación de señal pequeña. Entonces, esa corriente DC no se desperdicia, solo está preparando el transistor para las cosas realmente buenas.