Punto operativo
Quando viene tracciata una linea che unisce i punti di saturazione e di taglio, tale linea può essere chiamata come Load line. Questa linea, quando tracciata sulla curva caratteristica di uscita, fa contatto in un punto chiamato comeOperating point.
Questo punto operativo è anche chiamato come quiescent point o semplicemente Q-point. Possono esserci molti di questi punti di intersezione, ma il punto Q è selezionato in modo tale che, indipendentemente dall'oscillazione del segnale CA, il transistor rimane nella regione attiva.
Il grafico seguente mostra come rappresentare il punto di lavoro.
Il punto di lavoro non dovrebbe essere disturbato in quanto dovrebbe rimanere stabile per ottenere un'amplificazione fedele. Quindi il punto quiescente o punto Q è il valore in cui ilFaithful Amplification è raggiunto.
Fedele amplificazione
Il processo di aumento della potenza del segnale è chiamato come Amplification. Questa amplificazione, se eseguita senza alcuna perdita nei componenti del segnale, è chiamata comeFaithful amplification.
Faithful amplificationè il processo per ottenere porzioni complete del segnale di ingresso aumentando la potenza del segnale. Ciò viene fatto quando il segnale CA viene applicato al suo ingresso.
Nel grafico sopra, il segnale in ingresso applicato è completamente amplificato e riprodotto senza perdite. Questo può essere inteso comeFaithful Amplification.
Il punto di lavoro è scelto in modo tale da trovarsi nel active region e aiuta nella riproduzione del segnale completo senza alcuna perdita.
Se il punto di lavoro è considerato vicino al punto di saturazione, l'amplificazione sarà come sotto.
Se il punto di operazione è considerato vicino al punto di interruzione, l'amplificazione sarà come sotto.
Quindi il posizionamento del punto operativo è un fattore importante per ottenere un'amplificazione fedele. Ma affinché il transistor funzioni correttamente come un amplificatore, il suo circuito di ingresso (cioè la giunzione base-emettitore) rimane polarizzato in avanti e il suo circuito di uscita (cioè, la giunzione collettore-base) rimane polarizzato inversamente.
Il segnale amplificato contiene quindi le stesse informazioni del segnale di ingresso mentre la forza del segnale è aumentata.
Fattori chiave per un'amplificazione fedele
Per garantire un'amplificazione fedele, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni di base.
- Corretta corrente del collettore del segnale zero
- Tensione base-emettitore minima adeguata (V BE ) in qualsiasi istante.
- Tensione minima collettore-emettitore adeguata (V CE ) in ogni istante.
Il soddisfacimento di queste condizioni garantisce che il transistor funzioni sulla regione attiva avente polarizzazione diretta in ingresso e polarizzazione inversa in uscita.
Corretta corrente del collettore del segnale zero
Per capirlo, consideriamo un circuito a transistor NPN come mostrato nella figura seguente. La giunzione base-emettitore è polarizzata in avanti e la giunzione collettore-emettitore è polarizzata inversamente. Quando un segnale viene applicato all'ingresso, la giunzione base-emettitore del transistor NPN viene polarizzata in avanti per il semiciclo positivo dell'ingresso e quindi appare all'uscita.
Per mezzo ciclo negativo, la stessa giunzione viene polarizzata inversamente e quindi il circuito non conduce. Questo porta aunfaithful amplification come mostrato nella figura sotto.
Introduciamo ora una batteria V BB nel circuito di base. L'ampiezza di questa tensione dovrebbe essere tale che la giunzione base-emettitore del transistor dovrebbe rimanere polarizzata in avanti, anche per mezzo ciclo negativo del segnale di ingresso. Quando non viene applicato alcun segnale di ingresso, una corrente continua scorre nel circuito, a causa di V BB . Questo è noto comezero signal collector currentI C .
Durante il semiciclo positivo dell'ingresso, la giunzione base-emettitore è più polarizzata in avanti e quindi la corrente del collettore aumenta. Durante il semiciclo negativo dell'ingresso, la giunzione di ingresso è meno polarizzata in avanti e quindi la corrente del collettore diminuisce. Quindi entrambi i cicli dell'input appaiono nell'output e quindifaithful amplification risultati, come mostrato nella figura sotto.
Quindi, per un'amplificazione fedele, deve fluire la corrente del collettore del segnale zero corretto. Il valore della corrente del collettore del segnale zero dovrebbe essere almeno uguale alla corrente massima del collettore a causa del solo segnale.
Il minimo corretto V BE in qualsiasi istante
La tensione minima dalla base all'emettitore V BE dovrebbe essere maggiore della tensione di inserimento affinché la giunzione sia polarizzata in avanti. La tensione minima necessaria per la conduzione di un transistor al silicio è 0,7 V e per la conduzione di un transistor al germanio è 0,5 V. Se la tensione base-emettitore V BE è maggiore di questa tensione, la barriera potenziale viene superata e quindi la corrente di base e le correnti del collettore aumentano bruscamente.
Quindi se V BE scende a un livello basso per qualsiasi parte del segnale di ingresso, quella parte verrà amplificata in misura minore a causa della piccola corrente del collettore risultante, che si traduce in un'amplificazione infedele.
V CE minimo corretto in qualsiasi istante
Per ottenere un'amplificazione fedele, la tensione di emettitore del collettore V CE non deve scendere al di sotto della tensione di intervento, che viene chiamataKnee Voltage. Se V CE è inferiore alla tensione del ginocchio, la giunzione di base del collettore non sarà polarizzata correttamente in senso inverso. Quindi il collettore non può attirare gli elettroni che vengono emessi dall'emettitore e fluiranno verso la base che aumenta la corrente di base. Quindi il valore di β diminuisce.
Pertanto, se V CE è basso per una qualsiasi parte del segnale di ingresso, quella parte verrà moltiplicata in misura minore, con conseguente amplificazione infedele. Quindi se V CE è maggiore di V KNEE la giunzione collettore-base è opportunamente polarizzata inversamente e il valore di β rimane costante, risultando in un'amplificazione fedele.