Punkt operacyjny

Gdy rysowana jest linia łącząca punkty nasycenia i odcięcia, taką linię można nazwać Load line. Linia ta, gdy jest narysowana nad krzywą charakterystyki wyjściowej, styka się w punkcie zwanym asOperating point.

Ten punkt pracy jest również nazywany quiescent point lub po prostu Q-point. Może być wiele takich punktów przecięcia, ale punkt Q jest tak dobrany, że niezależnie od wahań sygnału AC tranzystor pozostaje w aktywnym obszarze.

Poniższy wykres pokazuje, jak przedstawić punkt pracy.

Punkt pracy nie powinien zostać zakłócony, ponieważ powinien pozostać stabilny, aby uzyskać wierne wzmocnienie. Stąd punkt spoczynku lub punkt Q jest wartością, w którejFaithful Amplification jest osiągnięte.

Wierne wzmocnienie

Proces zwiększania siły sygnału nosi nazwę Amplification. To wzmocnienie, gdy jest wykonane bez żadnych strat w składowych sygnału, nazywa się asFaithful amplification.

Faithful amplificationto proces uzyskiwania pełnych porcji sygnału wejściowego poprzez zwiększenie siły sygnału. Dzieje się tak, gdy na jego wejściu podawany jest sygnał AC.

Na powyższym wykresie zastosowany sygnał wejściowy jest w całości wzmacniany i odtwarzany bez żadnych strat. Można to rozumieć jakoFaithful Amplification.

Punkt pracy jest tak dobrany, że leży w active region i pomaga w odtworzeniu pełnego sygnału bez żadnych strat.

Jeśli punkt pracy jest uważany za blisko punktu nasycenia, wówczas wzmocnienie będzie poniżej.

Jeśli punkt pracy jest uważany za blisko punktu odcięcia, wówczas wzmocnienie będzie poniżej.

Dlatego umiejscowienie punktu pracy jest ważnym czynnikiem dla uzyskania wiernego wzmocnienia. Ale aby tranzystor działał prawidłowo jako wzmacniacz, jego obwód wejściowy (tj. Złącze baza-emiter) pozostaje spolaryzowany do przodu, a jego obwód wyjściowy (tj. Złącze kolektor-baza) pozostaje spolaryzowany odwrotnie.

Wzmocniony sygnał zawiera więc te same informacje, co w sygnale wejściowym, podczas gdy siła sygnału jest zwiększona.

Kluczowe czynniki wpływające na wierne wzmocnienie

Aby zapewnić wierne wzmocnienie, muszą być spełnione następujące podstawowe warunki.

• Właściwy prąd kolektora sygnału zerowego
• Minimalne prawidłowe napięcie baza-emiter (V _BE ) w dowolnym momencie.
• Minimalne prawidłowe napięcie kolektor-emiter (V _CE ) w dowolnym momencie.

Spełnienie tych warunków zapewnia, że ​​tranzystor działa w obszarze aktywnym z polaryzacją wejściową do przodu i wyjściową do tyłu.

Właściwy prąd kolektora sygnału zerowego

Aby to zrozumieć, rozważmy obwód tranzystora NPN, jak pokazano na poniższym rysunku. Złącze baza-emiter jest spolaryzowane do przodu, a złącze kolektor-emiter jest spolaryzowane do tyłu. Kiedy sygnał jest podawany na wejście, złącze baza-emiter tranzystora NPN jest spolaryzowane do przodu dla dodatniego półcyklu wejścia, a zatem pojawia się na wyjściu.

W przypadku ujemnego półcyklu to samo złącze jest spolaryzowane odwrotnie, a zatem obwód nie przewodzi. To prowadzi dounfaithful amplification jak pokazano na poniższym rysunku.

Wprowadźmy teraz akumulator V _BB do obwodu podstawowego. Wielkość tego napięcia powinna być taka, aby złącze baza-emiter tranzystora pozostawało spolaryzowane do przodu, nawet przy ujemnym półcyklu sygnału wejściowego. W przypadku braku sygnału wejściowego w obwodzie płynie prąd stały ze względu na V _BB . Jest to znane jakozero signal collector currentI _C .

Podczas dodatniego półcyklu na wejściu złącze baza-emiter jest bardziej spolaryzowane do przodu, a tym samym zwiększa się prąd kolektora. Podczas ujemnego półcyklu wejścia, złącze wejściowe jest mniej spolaryzowane do przodu, a zatem prąd kolektora maleje. Stąd oba cykle wejścia pojawiają się na wyjściu i stądfaithful amplification wyniki, jak pokazano na poniższym rysunku.

Dlatego dla wiernego wzmocnienia musi płynąć właściwy prąd kolektora o zerowym sygnale. Wartość prądu kolektora sygnału zerowego powinna być co najmniej równa maksymalnemu prądowi kolektora ze względu na sam sygnał.

Właściwe minimum V _BE w dowolnym momencie

Minimalne napięcie podstawy do emitera V _BE powinno być większe niż napięcie odcięcia, aby złącze było polaryzowane do przodu. Minimalne napięcie potrzebne do przewodzenia tranzystora krzemowego wynosi 0,7 V, a do przewodzenia tranzystora germanowego 0,5 V. Jeśli napięcie V _BE baza-emiter jest większe niż to napięcie, bariera potencjału zostaje pokonana, a zatem prąd podstawowy i prądy kolektora gwałtownie rosną.

Stąd, jeśli V _BE spadnie nisko dla dowolnej części sygnału wejściowego, ta część zostanie wzmocniona w mniejszym stopniu ze względu na wynikowy mały prąd kolektora, co powoduje niewierne wzmocnienie.

Właściwe minimalne V _CE w dowolnym momencie

Aby uzyskać wierne wzmocnienie, napięcie kolektora-emiter V _CE nie powinno spaść poniżej napięcia odcięcia, które nazywa sięKnee Voltage. Jeśli V _CE jest mniejsze niż napięcie kolana, złącze podstawy kolektora nie będzie odpowiednio polaryzowane odwrotnie. Wówczas kolektor nie może przyciągnąć elektronów, które są emitowane przez emiter i będą płynąć w kierunku bazy, co zwiększa prąd bazy. Zatem wartość β spada.

Dlatego, jeśli wartość V _CE spadnie do niskiego poziomu dla którejkolwiek części sygnału wejściowego, ta część zostanie pomnożona w mniejszym stopniu, co spowoduje niewierne wzmocnienie. Więc jeśli V _CE jest większe niż V _KNEE, złącze kolektor-podstawa jest prawidłowo spolaryzowane odwrotnie, a wartość β pozostaje stała, co skutkuje wiernym wzmocnieniem.