Análise da linha de carga do transistor

Até agora, discutimos diferentes regiões de operação de um transistor. Mas, entre todas essas regiões, descobrimos que o transistor opera bem na região ativa e, portanto, também é chamado delinear region. As saídas do transistor são a corrente do coletor e as tensões do coletor.

Características de saída

Quando as características de saída de um transistor são consideradas, a curva se parece com a seguinte para diferentes valores de entrada.

Na figura acima, as características de saída são desenhadas entre a corrente do coletor IC e tensão do coletor VCE para diferentes valores de corrente de base IB. Estes são considerados aqui para diferentes valores de entrada para obter diferentes curvas de saída.

Linha de carga

Quando um valor para a corrente de coletor máxima possível é considerado, esse ponto estará presente no eixo Y, que nada mais é do que o Saturation point. Da mesma forma, quando um valor para a tensão máxima possível do coletor coletor é considerado, esse ponto estará presente no eixo X, que é oCutoff point.

Quando uma linha é desenhada unindo esses dois pontos, essa linha pode ser chamada de Load line. Isso é chamado assim porque simboliza a saída na carga. Esta linha, quando desenhada sobre a curva característica de saída, faz contato em um ponto denominadoOperating point ou quiescent point ou simplesmente Q-point.

O conceito de linha de carga pode ser entendido a partir do gráfico a seguir.

A linha de carga é desenhada juntando os pontos de saturação e corte. A região que fica entre esses dois é olinear region. Um transistor atua como um bom amplificador nesta região linear.

Se esta linha de carga for desenhada apenas quando a polarização DC for dada ao transistor, mas no input sinal é aplicado, então essa linha de carga é chamada de DC load line. Considerando que a linha de carga desenhada sob as condições quando uminput signal juntamente com as tensões DC são aplicadas, tal linha é chamada de AC load line.

Linha de carga DC

Quando o transistor recebe a polarização e nenhum sinal é aplicado em sua entrada, a linha de carga desenhada sob tais condições pode ser entendida como DCdoença. Aqui não haverá amplificação, pois osignal is absent. O circuito será como mostrado abaixo.

O valor da tensão do coletor emissor em qualquer momento será

$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$

Como V CC e R C são valores fixos, o acima é uma equação de primeiro grau e, portanto, será uma linha reta nas características de saída. Esta linha é chamada deD.C. Load line. A figura abaixo mostra a linha de carga DC.

Para obter a linha de carga, os dois pontos finais da linha reta devem ser determinados. Sejam esses dois pontos A e B.

Para obter A

Quando colector emissor tensão V CE = 0, a corrente de colector é máxima e é igual a V CC / R C . Isso dá o valor máximo de V CE . Isso é mostrado como

$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$

$$ 0 = V_ {CC} - I_C R_C $$

$$ I_C = V_ {CC} / R_C $$

Isso dá o ponto A (OA = V CC / R C ) no eixo da corrente do coletor, mostrado na figura acima.

Para obter B

Quando o colector de corrente I C = 0, então colector emissor tensão é máxima e será igual ao V CC . Isto dá o valor máximo de I C . Isso é mostrado como

$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$

$$ = V_ {CC} $$

(AS I C = 0)

Isso dá o ponto B, que significa (OB = V CC ) no eixo de tensão do coletor emissor mostrado na figura acima.

Conseqüentemente, determinamos a saturação e o ponto de corte e aprendemos que a linha de carga é uma linha reta. Portanto, uma linha de carga DC pode ser desenhada.

Linha de carga AC

A linha de carga DC, discutida anteriormente, analisa a variação das correntes e tensões do coletor, quando nenhuma tensão AC é aplicada. Enquanto a linha de carga CA fornece a tensão de pico a pico ou a oscilação de saída máxima possível para um determinado amplificador.

Devemos considerar um circuito AC equivalente de um amplificador CE para nosso entendimento.

Pela figura acima,

$$ V_ {CE} = (R_C // R_1) \ vezes I_C $$

$$ r_C = R_C // R_1 $$

Para um transistor operar como um amplificador, ele deve permanecer na região ativa. O ponto quiescente é escolhido de tal forma que a excursão máxima do sinal de entrada seja simétrica em ambos os semiciclos negativos e positivos.

Conseqüentemente,

$ V_ {max} = V_ {CEQ} $ e $ V_ {min} = -V_ {CEQ} $

Onde V CEQ é a tensão do coletor do emissor no ponto quiescente

O gráfico a seguir representa a linha de carga CA que é desenhada entre os pontos de saturação e corte.

No gráfico acima, o IC atual no ponto de saturação é

$$ I_ {C (sat)} = I_ {CQ} + (V_ {CEQ} / r_C) $$

A tensão V CE no ponto de corte é

$$ V_ {CE (desligado)} = V_ {CEQ} + I_ {CQ} r_C $$

Portanto, a corrente máxima para aquele V CEQ = V CEQ / (R C // R 1 ) correspondente é

$$ I_ {CQ} = I_ {CQ} * (R_C // R_1) $$

Portanto, ao adicionar correntes quiescentes, os pontos finais da linha de carga CA são

$$ I_ {C (sat)} = I_ {CQ} + V_ {CEQ} / (R_C // R_1) $$

$$ V_ {CE (desligado)} = V_ {CEQ} + I_ {CQ} * (R_C // R_1) $$

Linha de carga AC e DC

Quando as linhas de carga CA e CC são representadas em um gráfico, pode-se entender que não são idênticas. Ambas as linhas se cruzam noQ-point ou quiescent point. Os pontos finais da linha de carga AC são saturação e pontos de corte. Isso é entendido na figura abaixo.

Da figura acima, entende-se que o ponto quiescente (ponto escuro) é obtido quando o valor da corrente de base IB é de 10mA. Este é o ponto onde as linhas de carga CA e CC se cruzam.

No próximo capítulo, discutiremos o conceito de quiescent point ou o operating point em detalhe.