動作点

飽和点とカットオフ点を結ぶ線を引くと、そのような線は次のように呼ばれます。 Load line。この線は、出力特性曲線上に描かれると、と呼ばれる点で接触します。Operating point

この動作点は、 quiescent point または単に Q-point。このような交差点は多数存在する可能性がありますが、Q点は、AC信号の振幅に関係なく、トランジスタがアクティブ領域に留まるように選択されます。

次のグラフは、動作点を表す方法を示しています。

忠実な増幅を達成するために安定した状態を維持する必要があるため、動作点が乱されないようにする必要があります。したがって、静止点またはQ点は、Faithful Amplification が達成された。

忠実な増幅

信号強度を上げるプロセスは、 Amplification。この増幅は、信号の成分を失うことなく行われた場合、次のように呼ばれます。Faithful amplification

Faithful amplificationは、信号強度を上げることによって入力信号の完全な部分を取得するプロセスです。これは、AC信号が入力に印加されたときに行われます。

上のグラフでは、印加された入力信号が完全に増幅され、損失なく再生されています。これは次のように理解できますFaithful Amplification

動作点は、次のように選択されます。 active region そしてそれは損失なしで完全な信号の再生に役立ちます。

動作点が飽和点に近いと見なされる場合、増幅は以下のようになります。

動作点がカットオフ点に近いと考えられる場合、増幅は以下のようになります。

したがって、動作点の配置は、忠実な増幅を実現するための重要な要素です。しかし、トランジスタが増幅器として適切に機能するためには、その入力回路(つまり、ベース-エミッタ接合)は順方向にバイアスされたままであり、その出力回路(つまり、コレクタ-ベース接合)は逆方向にバイアスされたままです。

したがって、増幅された信号には入力信号と同じ情報が含まれますが、信号の強度は増加します。

忠実な増幅のための重要な要素

忠実に増幅するには、以下の基本的な条件を満たす必要があります。

  • 適切なゼロ信号コレクタ電流
  • 任意の瞬間の最小適切なベース-エミッタ間電圧(V BE)。
  • 任意の瞬間における最小の適切なコレクタ-エミッタ間電圧(V CE)。

これらの条件を満たすことにより、トランジスタは、入力が順方向にバイアスされ、出力が逆方向にバイアスされたアクティブ領域で動作することが保証されます。

適切なゼロ信号コレクター電流

これを理解するために、下図のようなNPNトランジスタ回路を考えてみましょう。ベース-エミッタ接合は順方向にバイアスされ、コレクタ-エミッタ接合は逆方向にバイアスされます。信号が入力に印加されると、NPNトランジスタのベース-エミッタ接合は入力の正の半サイクルで順方向にバイアスされるため、出力に現れます。

負の半サイクルの場合、同じ接合部に逆バイアスがかかるため、回路は導通しません。これはにつながりますunfaithful amplification 下の図に示すように。

私たちは今、電池V紹介しましょうBBをベース回路に。この電圧の大きさは、入力信号の負の半サイクルであっても、トランジスタのベース-エミッタ接合が順方向にバイアスされたままになるようなものでなければなりません。いかなる入力信号が印加されないとき、DC電流は、Vに、回路に流れるBB。これはとして知られていますzero signal collector currentI C

入力の正の半サイクル中、ベース-エミッタ接合はより順方向にバイアスされるため、コレクタ電流が増加します。入力の負の半サイクルの間、入力接合部の順方向バイアスが少なくなるため、コレクタ電流が減少します。したがって、入力の両方のサイクルが出力に表示され、したがってfaithful amplification 次の図に示すように、結果。

したがって、忠実な増幅のためには、適切なゼロ信号コレクタ電流が流れる必要があります。ゼロ信号コレクタ電流の値は、信号のみによる最大コレクタ電流と少なくとも等しくなければなりません。

いつでも適切な最小VBE

ベースからエミッタへの最小電圧VBEは、接合部が順方向にバイアスされるためのカットイン電圧よりも大きくする必要があります。シリコントランジスタが導通するのに必要な最小電圧は0.7vで、ゲルマニウムトランジスタが導通するのに必要な最小電圧は0.5vです。ベース-エミッタ間電圧VBEがこの電圧よりも大きい場合、ポテンシャル障壁が克服されるため、ベース電流とコレクタ電流が急激に増加します。

したがって、入力信号のいずれかの部分でV BEがローに低下すると、コレクタ電流が小さくなるため、その部分の増幅は少なくなり、増幅が不忠実になります。

適切な最小V CE任意の瞬間に

忠実な増幅を実現するために、コレクタエミッタ電圧V CEは、カットイン電圧を下回ってはなりません。Knee Voltage。V CEがニー電圧よりも低い場合、コレクタベース接合は適切に逆バイアスされません。次に、コレクターはエミッターによって放出された電子を引き付けることができず、それらはベースに向かって流れ、ベース電流を増加させます。したがって、βの値は低下します。

したがって、入力信号のいずれかの部分でV CEがローに低下すると、その部分の乗算は少なくなり、増幅が不忠実になります。VそうであればCEはVのより大きいKNEEコレクタ-ベース接合が適切に逆バイアスされるとβの値は、忠実な増幅を生じる、一定のままです。