トランジスタ負荷線解析

これまで、トランジスタのさまざまな動作領域について説明してきました。しかし、これらすべての領域の中で、トランジスタはアクティブ領域でうまく動作することがわかったため、次のようにも呼ばれます。linear region。トランジスタの出力は、コレクタ電流とコレクタ電圧です。

出力特性

トランジスタの出力特性を考慮すると、さまざまな入力値の曲線は次のようになります。

上の図では、出力特性はコレクタ電流の間に描かれています IC およびコレクター電圧 VCE ベース電流のさまざまな値に対して IB。ここでは、さまざまな出力曲線を取得するために、さまざまな入力値についてこれらを考慮します。

動作点

可能な最大コレクタ電流の値を考慮すると、そのポイントはY軸上に存在します。これは、 saturation point。同様に、可能な最大コレクタエミッタ電圧の値を考慮すると、そのポイントはX軸上に存在します。cutoff point

これらの2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。これは、負荷時の出力を表すために呼び出されます。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とどまるように選択されます。これは、下の図からよりよく理解できます。

Qポイントを取得するには、負荷線を描画する必要があります。トランジスタは、アクティブ領域にあるときに優れた増幅器として機能し、Qポイントで動作させると、忠実な増幅が実現されます。

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。これについては、AMPLIFIERSチュートリアルで説明しています。

DC負荷線

トランジスタにバイアスが与えられ、その入力に信号が印加されていない場合、そのような条件で引かれた負荷線は、次のように理解できます。 DC状態。ここでは、信号がないため、増幅はありません。回路は以下のようになります。

任意の時点でのコレクタエミッタ電圧の値は次のようになります。

$$ V_ {CE} \:= \:V_ {CC} \:-\:I_ {C} R_ {C} $$

VとしてCC及びR Cは固定値であり、上記のものは、第一次方程式であり、したがって、出力特性上の直線であろう。この行は次のように呼ばれますD.C. Load line。次の図は、DC負荷線を示しています。

負荷線を取得するには、直線の2つの端点を決定します。これらの2つの点をAとBとします。

Aを取得するには

電圧Vエミッタ場合コレクタCE = 0、コレクタ電流は最大値であり、Vに等しいCC / R C。これにより、VCEの最大値が得られます。これは次のように表示されます

$$ V_ {CE} \:= \:V_ {CC} \:-\:I_ {C} R_ {C} $$

$$ 0 \:= \:V_ {CC} \:-\:I_ {C} R_ {C} $$

$$ I_ {C} \:= \:\ frac {V_ {CC}} {R_ {C}} $$

これにより、上の図に示すように、コレクタ電流軸上の点A(OA = V CC / R C)が得られます。

Bを取得するには

コレクタ電流IC = 0の場合、コレクタエミッタ電圧は最大になり、VCCに等しくなります。これにより、ICの最大値が得られます。これは次のように表示されます

$$ V_ {CE} \:= \:V_ {CC} \:-\:I_ {C} R_ {C} $$

$$ = \:V_ {CC} $$

(I C = 0として)

これにより、上図に示すコレクタエミッタ電圧軸上の(OB = V CC)を意味する点Bが得られます。

したがって、飽和点とカットオフ点の両方が決定され、負荷線が直線であることがわかりました。したがって、DC負荷線を引くことができます。

この動作点の重要性は、AC信号が入力に与えられるときにさらに理解されます。これについては、AMPLIFIERSチュートリアルで説明します。