Come Calcolare il Corretto Setting di Bias

Perché un transistor funzioni correttamente, deve essere polarizzato (biased) correttamente: stabilire e mantenere valori corretti di corrente e tensione tra le sue giunzioni. Per funzionare ottimalmente, va polarizzato al suo punto di lavoro (Q-point): tensione collettore-emettitore (Vce) e corrente collettore (Ic) senza segnale d'ingresso. Questo è il valore da calcolare per il bias corretto.

Bias Fisso (Fixed Bias)

1. Collegate un singolo transistor a sorgente esterna. Connessione include resistenza nota al collettore e resistenza nota alla base. Preferibilmente singola sorgente nota.

2. Calcolate corrente di base (Ib):

   Vcc = Ib·Rb + Vbe → Ib = (Vcc – Vbe) / Rb

   Dove: Vcc = tensione alimentazione; Rb = resistenza base; Vbe = tensione base-emettitore.

3. Calcolate tensione collettore-emettitore:

   Vcc = Ic·Rc + Vce → Vce = Vcc – Ic·Rc

   Ic = β·Ib (β = guadagno corrente, da datasheet).

   Punto di lavoro: (Vce, Ic).

Bias Divisore di Tensione Collettore-Base (Collector-Base Voltage Divider Bias)

4. Collegate Rb al collettore e poi a Vcc per determinare Collector-Base Bias.

5. Legge di Kirchhoff per resistenza base:

   Vrb = Vcc – (Ic + Ib)Rc – Vbe

   Poiché Ic = β·Ib:

   Vrb = Vcc – Ib(β + 1)Rc – Vbe

   Legge di Ohm: Ib = Vrb / Rb → Ib = (Vcc – Vbe) / [Rb + (β + 1)Rc]

Bias Divisore di Tensione (Voltage-Divider Bias)

6. Resistenze esterne R1 e R2 su Vcc e emettitore. Base connessa tra R1 e R2 per Voltage-Divider Bias.

7. Tensione base:

   Vb = Vcc × [R2 / (R1 + R2)] – Ib × [R1||R2]

   Vb = Vbe + Ie·Re

   Ib = {Vcc / [1 + (R1/R2)] – Vbe} / [(β + 1)Re + R1||R2]

   R1||R2 = resistenza parallela equivalente di R1 ed R2.

Nota pratica: Il Voltage-Divider Bias è il più stabile contro variazioni di β e temperatura. Usatelo per progetti affidabili.