BJT 전압분배 바이어스 계산기

먼저 R1·R2를 테브난 등가로 바꿉니다 — Vth=Vcc·R2/(R1+R2), Rth=R1·R2/(R1+R2). 베이스-이미터 루프에 KVL을 적용하면 Ib=(Vth−Vbe)/(Rth+(β+1)·Re)가 나오고, 여기서 Ic=β·Ib, Ie=(β+1)·Ib로 이어집니다. 마지막으로 Vce=Vcc−Ic·Rc−Ie·Re로 컬렉터-이미터 전압을 구합니다.

같은 모델의 트랜지스터라도 β(전류증폭률)는 부품마다 2~3배까지 벌어질 수 있습니다. 전압분배 바이어스는 이미터 저항(Re)의 음성 되먹임 덕분에 β가 크게 달라져도 동작점(Ic, Vce)이 비교적 안정적으로 유지되어, 가장 널리 쓰이는 바이어스 방식입니다.

흔히 보이는 근사식은 Ie≈Ic로 두고 Ic=(Vth−Vbe)/(Re+Rth/β)로 계산합니다. 이 계산기는 근사 없이 Ie=(β+1)·Ib를 그대로 대입한 정확한 식을 씁니다. β가 크면(100 이상) 두 식의 차이가 1% 안팎으로 작아지지만, β가 작을수록 차이가 벌어집니다.

계산된 Vce가 약 0.2V(전형적인 포화전압) 아래로 나오면, 트랜지스터가 이미 포화 영역에 들어가 있다는 뜻입니다. 이 계산기의 선형식은 활성 영역(Vce가 충분히 큰 상태)을 전제로 하므로, 포화 상태에서는 실제 Ic·Vce가 이 계산값과 달라집니다. Rc를 줄이거나 Vcc를 늘려 다시 확인하세요.

Vth(=Vcc·R2/(R1+R2))가 Vbe보다 작거나 비슷하면 트랜지스터를 켤 만큼의 베이스 전압이 안 나온다는 뜻입니다. Vcc를 늘리거나 R2를 키우거나(또는 R1을 줄여) Vth를 Vbe보다 충분히 크게 만들어야 합니다.