Polarización de la fuente de corriente del transistor

El sumidero actual funcionará independientemente de su regla. Simplemente no proporcionará el valor de corriente fácilmente predecible para la carga, si no sigue la regla de cerca. Veamos por qué.

Después de convertir el par de bases a su equivalente de Thevenin:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Puede aplicar KVL y obtener:

$$I_B=\frac{V_{TH}-V_{BE}}{R_{TH}+\left(\beta+1\right)R_E}$$

Ahora puedes calcular lo siguiente:

$$V_B=V_{TH}-I_B\cdot R_{TH}$$

Dado que la corriente del colector (también conocida como la corriente de carga) es$\frac{\beta}{\beta+1}I_E$, debe darse el caso de que la corriente de carga sea:

$$\begin{align*} I_{LOAD}&=\frac{\beta}{\beta+1}\cdot\frac{V_E}{R_E}=\frac{\beta}{\beta+1}\cdot\frac{V_B-V_{BE}}{R_E}\\\\ &=\frac{\beta}{\beta+1}\cdot\frac{V_{TH}-I_B\cdot R_{TH}-V_{BE}}{R_E} \end{align*}$$

Sustituyendo en$I_B$obtienes algo como esto:

$$I_{LOAD}=\left[\frac{\beta}{\beta+1}\right]\cdot\left[\frac{V_{TH}-V_{BE}}{R_E}\right]\cdot\left[1-\frac{R_{TH}}{R_{TH}+\left(\beta+1\right)R_E}\right]$$

Que también se puede escribir como (para que la relación se destaque y para enfatizar que es la relación de dos valores de resistencia determinados lo que es importante en la siguiente discusión):

$$I_{LOAD}=\left[\frac{\beta}{\beta+1}\right]\cdot\left[\frac{V_{TH}-V_{BE}}{R_E}\right]\cdot\left[1-\frac{1}{1+\frac{\left(\beta+1\right)R_E}{R_{TH}}}\right]$$

Tenga en cuenta que el primer factor casi siempre está muy cerca de 1. Por lo tanto, puede ignorarse. El segundo factor es la corriente que esperaríamos cuando diseñamos el divisor de resistencia en la base, en primer lugar. Como era de esperar que el emisor fuera$V_{BE}$menos que el voltaje de Thevenin y, por supuesto, este voltaje a través$R_E$produciría la corriente esperada allí. Es decir, ¡si usa el voltaje del divisor descargado !

Ahora, el tercer factor es el problema aquí. Desea que sea 1, ya que eso significa que el voltaje del divisor sin carga es el correcto para predecir el valor de sumidero actual. Pero si no es 1, entonces el valor real será diferente al esperado (sin carga en el divisor).

Si miras el tercer factor, creo que puedes ver que si$R_{TH}$es pequeño en comparación con el valor de$\left(\beta+1\right) R_E$, entonces el segundo término de ese factor es cercano a cero y por lo tanto el tercer factor será cercano a 1. Pero si$R_{TH}$no es pequeño en comparación, entonces esa fracción (el segundo término del tercer factor) reducirá significativamente el valor del tercer factor de 1 a algo más pequeño. Y así, el valor predicho no será tan cercano al valor real como se esperaba.

También puede ver esto como: "Si la corriente base es pequeña en comparación con la corriente disponible que fluye a través del par base de resistencias divisoras, entonces el voltaje previsto en el divisor estará cerca del voltaje real presente allí y, por lo tanto, la base obtendrá ese valor cercano y la realidad estarán más cerca de la predicción". Ese es el movimiento de manos cualitativo que también te lleva al mismo lugar.

Pero todo se vuelve cuantitativamente claro en las matemáticas mismas. Las matemáticas no solo te dicen lo mismo que el movimiento de la mano, sino que también te dicen exactamente cuánto podrías equivocarte si no sigues la regla en cierta medida. Por lo tanto, proporciona información y cantidades que puede usar si elige no seguir las reglas.

También puede "regular" el punto de operación, al detectar el Vce, usando este circuito

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}