12.10 : Analiza małych sygnałów wzmacniaczy BJT

Analiza małych sygnałów to podstawowe podejście stosowane w elektronice w celu zrozumienia, w jaki sposób wzmacniacz z tranzystorem bipolarnym (BJT) przetwarza sygnały. W obszarze aktywnym BJT jest przeznaczony do wzmocnienia liniowego. Zachowanie tranzystora w tych warunkach zależy od jego chwilowego napięcia baza-emiter V_BE, sumy polaryzacji DC V_BE i małego sygnału AC V_BE, co daje prąd kolektora i_C. Tutaj prąd kolektora ma składową stałą i składową przemienną.

Tutaj V_T jest napięciem termicznym.

Gdy sygnał wejściowy AC V_BE jest znacznie mniejszy niż V_T, można zastosować małe przybliżenie sygnału, aby uzyskać wyrażenie na składową AC prądu kolektora. Składowa przemienna prądu kolektora jest stosunkiem iloczynu składowej stałej kolektora przy zmiennym w czasie napięciu wejściowym do napięcia termicznego.

Stosunek składowej AC prądu kolektora do sygnału wejściowego nazywany jest transkonduktancją. Wzmocnienie napięcia BJT jest funkcją transkonduktancji BJT i rezystancji obciążenia.

W tym przypadku znak ujemny oznacza przesunięcie fazowe o 180 stopni pomiędzy sygnałami wejściowymi i wyjściowymi.

U podstawy BJT rezystancja baza-emiter małego sygnału r_π ma kluczowe znaczenie dla rozważań na temat impedancji wejściowej i jest określana przez:

Rezystancja ta wpływa na reakcję tranzystora na sygnały wejściowe i jest odwrotnie proporcjonalna do prądu polaryzacji DC.

Dzięki analizie małych sygnałów można precyzyjnie scharakteryzować działanie wzmacniaczy BJT przy małych zmianach wejściowych i wykorzystać je w projektowaniu obwodów elektronicznych.