Votre question semble porter sur la version bêta ou h FE . Oui, cela peut varier considérablement entre les pièces, même à partir du même lot de production. Il varie également quelque peu avec le courant et la tension du collecteur (en utilisant émetteur comme référence 0 V). Cependant, pour un transistor donné, son gain varie en fait assez peu en fonction du courant du collecteur sur une plage raisonnable, et en supposant que la tension du collecteur soit maintenue suffisamment élevée.
Le gros point qui semble vous manquer est que vous ne devriez pas vous inquiéter du gain exact. Un bon circuit avec des transistors bipolaires fonctionne avec le gain minimum garanti sur la région de fonctionnement prévue, mais fonctionne également très bien avec un gain allant de là à l'infini. Il n'est pas hors de propos qu'un transistor à un point de fonctionnement donné ait un gain 10 fois supérieur au minimum garanti par la fiche technique. Après avoir pris cela en compte dans la conception du circuit, il ne s’agit en réalité que d’une étape mineure pour s’assurer que le circuit fonctionne avec le gain du transistor à l’infini.
Concevoir pour une gamme de gain aussi large peut sembler difficile, mais ce n'est pas le cas. Il y a fondamentalement deux cas. Lorsque le transistor est utilisé comme commutateur, un courant de base minimal, calculé à partir du gain minimum garanti, le conduira à la saturation. Si le gain est plus élevé, le transistor sera simplement plus saturé au même courant de base, mais toutes les tensions et courants traversant le transistor seront toujours à peu près les mêmes. En d'autres termes, le reste du circuit (à l'exception des cas inhabituels) ne sera pas en mesure de faire la différence entre la saturation du transistor 2 ou 20 fois entraîné par le transistor.
Lorsque le transistor est utilisé dans sa région "linéaire", une rétroaction négative est utilisée pour convertir le gain important et imprévisible en un gain plus petit mais bien contrôlé. C'est le même principe que celui utilisé avec les opamps. Les retours CC et CA peuvent être différents, le premier déterminant le point de fonctionnement , parfois appelé polarisation du transistor, et le second contrôlant ce qui se passe lorsque le signal souhaité passe dans le circuit.
Ajoutée:
Voici un exemple de circuit tolérant une large gamme de gain de transistor. Il va amplifier les petits signaux audio d’environ 10x et la sortie sera d’environ 6 V.
Pour résoudre ce problème manuellement, il est probablement plus facile de le faire de manière itérative. Commencez par supposer que OUT est 6V et travaillez à partir de là. Comme le gain est infini, il n'y a pas de courant de base et la tension de base est définie directement par le diviseur R1-R2 à partir de la sortie OUT. Le diviseur a un gain de 1/6, donc la base est à 1,00 V. Moins la chute BE de 600 mV, ce qui place l’émetteur à 400 mV et les courants d’émetteur et de collecteur à 400 µA. Le trajet R1-R2 utilise 50 µA, donc le total tiré de OUT sur 450 µA, de sorte que la chute sur R3 est de 4,5 V, ce qui fait que OUT est à 7,5 V. Maintenant, relancez les calculs ci-dessus en supposant que OUT est à 7,5 V et peut-être une fois de plus après ça. Vous verrez les résultats converger rapidement.
C’est en fait l’un des rares cas où un simulateur est utile. Le principal problème des simulateurs est qu’ils vous donnent des réponses très précises et faisant autorité, en dépit du fait que les paramètres d’entrée soient vagues. Cependant, dans ce cas, nous voulons voir l’effet de changer uniquement le gain du transistor, de sorte qu’un simulateur puisse s’occuper de tout le travail fastidieux pour nous, comme indiqué ci-dessus. Il est toujours utile de parcourir le processus décrit dans le paragraphe précédent une fois pour avoir une idée de ce qui se passe. Il suffit de regarder les résultats d'une simulation à 4 décimales.
Dans tous les cas, vous pouvez définir le point de polarisation CC du circuit ci-dessus en supposant un gain infini. Supposons maintenant un gain de 50 pour le transistor et recommencez. Vous verrez que le niveau DC de OUT ne change que légèrement.
Une autre chose à noter est qu’il existe deux formes de retour CC, mais une seule pour les signaux audio CA.
Le sommet de R1 étant connecté à OUT, il fournit une rétroaction CC qui rend le point de fonctionnement plus stable et moins sensible aux caractéristiques exactes du transistor. Si OUT augmente, le courant dans la base de Q1 augmente, ce qui crée plus de courant de collecteur, ce qui fait que OUT diminue. Cependant, ce chemin de retour ne s'applique pas au signal audio. L'impédance qui regarde dans le diviseur R1-R2 est R1 // R2 = 17 kΩ. La fréquence de coupure du filtre passe-haut formée par C1 et celle de 17 kΩ est de 9,5 Hz. Même à 20 Hz, R1 // R2 ne charge pas beaucoup le signal qui passe par C1 et il perd de son importance proportionnellement à la fréquence. En d'autres termes, R1 et R2 aident à définir le point de polarisation CC, mais ne gênent pas le signal audio souhaité.
En revanche, R4 fournit une rétroaction négative pour DC et AC. Tant que le gain du transistor est "grand", le courant de l'émetteur est suffisamment proche du même que celui du collecteur. Cela signifie que toute tension présente sur R4 apparaîtra sur R3 proportionnellement à leurs résistances. Puisque R3 est 10x, R4, le signal sur R3 sera 10x le signal sur R4. Puisque le sommet de R4 est à 12 V, OUT est à 12 V moins le signal sur R3, ce qui correspond à 12 V moins 10x le signal sur R4. C’est ainsi que ce circuit réalise un gain alternatif relativement fixe de 10 tant que le gain du transistor est nettement supérieur, 50 ou plus.
Allez-y et simulez ce circuit en faisant varier les paramètres du transistor. Regardez à la fois le point de fonctionnement CC et la fonction de transfert globale d’un signal audio entre IN et OUT.