Transistor-Lastleitungsanalyse
Bisher haben wir verschiedene Betriebsbereiche für einen Transistor diskutiert. Unter all diesen Regionen haben wir jedoch festgestellt, dass der Transistor im aktiven Bereich gut arbeitet und daher auch als bezeichnet wirdlinear region. Die Ausgänge des Transistors sind der Kollektorstrom und die Kollektorspannungen.
Ausgabeeigenschaften
Wenn die Ausgangseigenschaften eines Transistors berücksichtigt werden, sieht die Kurve für verschiedene Eingangswerte wie folgt aus.
In der obigen Abbildung sind die Ausgangskennlinien zwischen dem Kollektorstrom gezeichnet IC und Kollektorspannung VCE für verschiedene Werte des Basisstroms IB. Diese werden hier für unterschiedliche Eingabewerte berücksichtigt, um unterschiedliche Ausgabekurven zu erhalten.
Linie laden
Wenn ein Wert für den maximal möglichen Kollektorstrom berücksichtigt wird, liegt dieser Punkt auf der Y-Achse vor, der nichts anderes als der ist Saturation point. Wenn ein Wert für die maximal mögliche Kollektor-Emitter-Spannung berücksichtigt wird, liegt dieser Punkt auch auf der X-Achse vorCutoff point.
Wenn eine Linie gezeichnet wird, die diese beiden Punkte verbindet, kann eine solche Linie als bezeichnet werden Load line. Dies wird so genannt, da es den Ausgang an der Last symbolisiert. Wenn diese Linie über die Ausgangskennlinie gezogen wird, berührt sie einen Punkt, der als bezeichnet wirdOperating point oder quiescent point oder einfach Q-point.
Das Konzept der Lastlinie kann aus der folgenden Grafik verstanden werden.
Die Lastlinie wird durch Verbinden der Sättigungs- und Grenzpunkte gezogen. Die Region, die zwischen diesen beiden liegt, ist dielinear region. Ein Transistor wirkt in diesem linearen Bereich als guter Verstärker.
Wenn diese Lastlinie nur gezogen wird, wenn dem Transistor eine Gleichstromvorspannung gegeben wird, aber no input Wenn ein Signal angelegt wird, wird eine solche Lastleitung als bezeichnet DC load line. Während die Lastlinie unter den Bedingungen gezogen wird, wenn eininput signal zusammen mit den angelegten Gleichspannungen wird eine solche Leitung als bezeichnet AC load line.
DC-Lastleitung
Wenn dem Transistor die Vorspannung gegeben wird und an seinem Eingang kein Signal angelegt wird, kann die unter solchen Bedingungen gezeichnete Lastlinie als verstanden werden DCBedingung. Hier wird es keine Verstärkung geben wie diesignal is absent. Die Schaltung wird wie unten gezeigt sein.
Der Wert der Kollektor-Emitter-Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt ist
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
Da V CC und R C feste Werte sind, ist die obige eine Gleichung ersten Grades und daher eine gerade Linie für die Ausgangseigenschaften. Diese Zeile heißtD.C. Load line. Die folgende Abbildung zeigt die DC-Lastleitung.
Um die Lastlinie zu erhalten, sind die beiden Endpunkte der Geraden zu bestimmen. Diese beiden Punkte seien A und B.
Um A zu erhalten
Wenn Kollektor - Emitter - Spannung V CE = 0 ist , ist der Kollektorstrom Maximum und ist gleich V CC / R C . Dies ergibt den Maximalwert von V CE . Dies wird als angezeigt
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ 0 = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ I_C = V_ {CC} / R_C $$
Dies ergibt den in der obigen Abbildung gezeigten Punkt A (OA = V CC / R C ) auf der Kollektorstromachse.
Um B zu erhalten
Wenn der Kollektorstrom I C = 0 ist, ist die Kollektoremitterspannung maximal und entspricht dem V CC . Dies gibt den Maximalwert von I C . Dies wird als angezeigt
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ = V_ {CC} $$
(AS I C = 0)
Dies ergibt den Punkt B, dh (OB = V CC ) auf der in der obigen Abbildung gezeigten Kollektor-Emitter-Spannungsachse.
Daher haben wir sowohl den Sättigungs- als auch den Grenzpunkt bestimmt und gelernt, dass die Lastlinie eine gerade Linie ist. So kann eine DC-Lastlinie gezeichnet werden.
AC-Lastleitung
Die zuvor diskutierte DC-Lastleitung analysiert die Variation von Kollektorströmen und -spannungen, wenn keine Wechselspannung angelegt wird. Während die Wechselstrom-Lastleitung die Spitze-Spitze-Spannung oder den maximal möglichen Ausgangshub für einen bestimmten Verstärker angibt.
Wir werden ein AC-Ersatzschaltbild eines CE-Verstärkers für unser Verständnis betrachten.
Aus der obigen Abbildung
$$ V_ {CE} = (R_C // R_1) \ times I_C $$
$$ r_C = R_C // R_1 $$
Damit ein Transistor als Verstärker arbeitet, sollte er im aktiven Bereich bleiben. Der Ruhepunkt wird so gewählt, dass die maximale Auslenkung des Eingangssignals sowohl bei negativen als auch bei positiven Halbzyklen symmetrisch ist.
Daher,
$ V_ {max} = V_ {CEQ} $ und $ V_ {min} = -V_ {CEQ} $
Wobei V CEQ die Emitter-Kollektor-Spannung am Ruhepunkt ist
Das folgende Diagramm zeigt die Wechselstromlastlinie, die zwischen Sättigungs- und Grenzpunkten gezogen wird.
Aus der obigen Grafik ergibt sich der aktuelle IC am Sättigungspunkt
$$ I_ {C (sat)} = I_ {CQ} + (V_ {CEQ} / r_C) $$
Die Spannung V CE am Abschaltpunkt beträgt
$$ V_ {CE (aus)} = V_ {CEQ} + I_ {CQ} r_C $$
Daher ist der maximale Strom für das entsprechende V CEQ = V CEQ / (R C // R 1 )
$$ I_ {CQ} = I_ {CQ} * (R_C // R_1) $$
Durch Hinzufügen von Ruheströmen sind daher die Endpunkte der Wechselstromlastlinie
$$ I_ {C (sat)} = I_ {CQ} + V_ {CEQ} / (R_C // R_1) $$
$$ V_ {CE (aus)} = V_ {CEQ} + I_ {CQ} * (R_C // R_1) $$
AC- und DC-Lastleitung
Wenn AC- und DC-Lastlinien in einem Diagramm dargestellt werden, ist zu verstehen, dass sie nicht identisch sind. Diese beiden Linien schneiden sich amQ-point oder quiescent point. Die Endpunkte der AC-Lastlinie sind Sättigungs- und Abschaltpunkte. Dies ist aus der folgenden Abbildung ersichtlich.
Aus der obigen Figur ist ersichtlich, dass der Ruhepunkt (der dunkle Punkt) erhalten wird, wenn der Wert des Basisstroms IB 10 mA beträgt. Dies ist der Punkt, an dem sich die AC- und DC-Lastlinien schneiden.
Im nächsten Kapitel werden wir das Konzept von diskutieren quiescent point oder der operating point im Detail.