12.10 : Analisi dei Piccoli Segnali degli Amplificatori BJT

L'analisi dei piccoli segnali è un approccio fondamentale utilizzato in elettronica, per comprendere come un amplificatore con transistor a giunzione bipolare (BJT) elabori i segnali. Nella regione attiva, il BJT è progettato per l'amplificazione lineare. Il comportamento del transistor in queste condizioni è governato dalla sua tensione istantanea base-emettitore V_BE, dalla somma della polarizzazione CC V_BE e da un piccolo segnale CA V_BE, che risulta nella corrente di collettore i_C. Qui la corrente del collettore ha una componente continua e una componente alternata.

Qui, V_T è la tensione termica.

Quando il segnale di ingresso CA V_BE è significativamente inferiore a V_T, è possibile utilizzare una piccola approssimazione del segnale, per ottenere l'espressione della componente CA della corrente di collettore. La componente CA della corrente del collettore è il rapporto tra il prodotto della componente CC del collettore, con la tensione di ingresso variabile nel tempo e la tensione termica.

Il rapporto tra la componente CA della corrente del collettore e il segnale di ingresso, è noto come transconduttanza. Il guadagno di tensione del BJT è funzione della transconduttanza del BJT e della resistenza di carico.

Qui, il segno negativo indica uno sfasamento di 180 gradi tra i segnali di ingresso e di uscita.

Alla base del BJT, la resistenza base-emettitore r_π per piccoli segnali, è cruciale per considerazioni sull'impedenza di ingresso ed è determinata da:

Questa resistenza influisce sulla risposta del transistor ai segnali di ingresso ed è inversamente proporzionale alla corrente di polarizzazione CC.

Attraverso l'analisi di piccoli segnali, le prestazioni dettagliate degli amplificatori BJT con piccole variazioni di ingresso, possono essere caratterizzate con precisione e utilizzate nella progettazione di circuiti elettronici.