Ваш вопрос, кажется, о бета-версии или FE FE . Да, это может значительно отличаться между частями, даже из одной партии производства. Он также несколько меняется в зависимости от тока коллектора и напряжения коллектора (с использованием эмиттера в качестве эталона 0 В). Однако для любого одного транзистора его усиление на самом деле довольно мало изменяется в зависимости от тока коллектора в разумном диапазоне, и при условии, что напряжение коллектора поддерживается достаточно высоким.
Главное, что вы, похоже, упускаете, это то, что вам не нужно беспокоиться о точном выигрыше. Хорошая схема с биполярными транзисторами работает с минимальным гарантированным усилением над предполагаемой рабочей областью, но в остальном работает нормально, когда усиление находится где-то от этого до бесконечности. Не исключено, что какой-либо один транзистор в конкретной рабочей точке будет иметь в 10 раз больше усиления, чем минимум, гарантированный таблицей данных. После того, как это учтено при проектировании схемы, это всего лишь небольшой шаг, чтобы убедиться, что схема работает с усилением транзистора вплоть до бесконечности.
Проектирование для такого широкого диапазона усиления может показаться сложным, но на самом деле это не так. Есть в основном два случая. Когда транзистор используется в качестве переключателя, некоторый минимальный базовый ток, рассчитанный из минимального гарантированного усиления, приведет его к насыщению. Если коэффициент усиления выше, тогда транзистор будет просто насыщеннее при том же базовом токе, но все напряжения на нем и токи через него все равно будут практически одинаковыми. Иными словами, остальная часть схемы (за исключением необычных случаев) не сможет определить разницу между транзисторным приводом, 2х или 20х в насыщение.
Когда транзистор используется в его «линейной» области, то отрицательная обратная связь используется для преобразования большого и непредсказуемого усиления в меньшее, но хорошо контролируемое усиление. Это тот же принцип, который используется с операционными усилителями. Обратная связь по постоянному и переменному току может быть разной: первая задает рабочую точку , иногда ее называют смещением транзистора, а вторая управляет тем, что происходит, когда требуемый сигнал проходит через схему.
Добавлено:
Вот пример схемы, которая допускает широкий диапазон усиления транзистора. Он усилит небольшие аудиосигналы примерно в 10 раз, а выходной сигнал составит около 6 В.
Чтобы решить это вручную, вероятно, проще всего сделать это итеративно. Начните с предположения, что OUT составляет 6 В, и работайте оттуда. Поскольку коэффициент усиления бесконечен, базовый ток отсутствует, и базовое напряжение устанавливается напрямую делителем R1-R2 из любого выходного значения. Делитель имеет коэффициент усиления 1/6, поэтому основание находится на уровне 1,00 В. Минус падение BE 600 мВ, которое устанавливает эмиттер на 400 мВ, а токи эмиттера и коллектора - 400 мкА. Траектория R1-R2 потребляет 50 мкА, поэтому общее значение, полученное из OUT, составляет 450 мкА, поэтому падение по R3 составляет 4,5 В, поэтому значение OUT составляет 7,5 В. Теперь снова выполните вышеуказанные вычисления, предполагая, что OUT равно 7,5 В, и, возможно, еще один раз после этого. Вы увидите, что результаты быстро сходятся.
Это на самом деле один из немногих случаев, когда симулятор полезен. Основная проблема с симуляторами заключается в том, что они дают вам очень точные и авторитетные ответы, несмотря на то, что входные параметры нечеткие. Тем не менее, в этом случае мы хотим увидеть влияние изменения только усиления транзистора, поэтому симулятор может позаботиться обо всей работе за нас, как показано выше. По-прежнему полезно пройти процесс в предыдущем абзаце один раз, чтобы понять, что происходит, в отличие от простого просмотра результатов моделирования до 4 десятичных знаков.
В любом случае, вы можете придумать точку смещения постоянного тока для схемы выше, предполагая бесконечное усиление. Теперь предположим усиление 50 для транзистора и повторите. Вы увидите, что уровень постоянного тока OUT только немного меняется.
Следует также отметить, что существует две формы обратной связи по постоянному току, но только одна для аудиосигналов переменного тока.
Поскольку верх R1 подключен к OUT, он обеспечивает некоторую обратную связь по постоянному току, которая делает рабочую точку более стабильной и менее чувствительной к точным характеристикам транзистора. Если OUT повышается, ток в базе Q1 повышается, что увеличивает ток коллектора, что приводит к понижению OUT. Однако этот путь обратной связи не применяется к аудиосигналу. Полное сопротивление в делителе R1-R2 составляет R1 // R2 = 17 кОм. Частота спада фильтра верхних частот, образованная C1, и это 17 кОм, составляет 9,5 Гц. Даже при частоте 20 Гц R1 // R2 не сильно влияет на сигнал, поступающий через C1, и становится более несущественным пропорционально частоте. Другими словами, R1 и R2 помогают установить точку смещения постоянного тока, но не мешают предполагаемому аудиосигналу.
Напротив, R4 обеспечивает отрицательную обратную связь для постоянного и переменного тока. Пока коэффициент усиления транзистора «большой», ток эмиттера достаточно близок к току коллектора. Это означает, что любое напряжение на R4 будет появляться на R3 пропорционально их сопротивлениям. Поскольку R3 в 10 раз больше R4, сигнал через R3 будет в 10 раз больше сигнала через R4. Поскольку верхняя часть R4 находится на напряжении 12 В, OUT составляет 12 В минус сигнал на R3, что составляет 12 В минус 10-кратный сигнал на R4. Таким образом, эта схема достигает довольно фиксированного коэффициента усиления переменного тока, равного 10, при условии, что коэффициент усиления транзистора значительно больше, чем, например, 50 или выше.
Идите вперед и смоделируйте эту схему, изменяя параметры транзистора. Посмотрите как на рабочую точку постоянного тока, так и на общую функцию передачи от IN к OUT аудиосигнала.
