การวิเคราะห์สายโหลดทรานซิสเตอร์

จนถึงตอนนี้เราได้พูดถึงภูมิภาคต่างๆของการทำงานของทรานซิสเตอร์ แต่ในบรรดาภูมิภาคเหล่านี้เราพบว่าทรานซิสเตอร์ทำงานได้ดีในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่และด้วยเหตุนี้จึงเรียกอีกอย่างว่าlinear region. เอาต์พุตของทรานซิสเตอร์คือกระแสของตัวสะสมและแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสม

ลักษณะผลลัพธ์

เมื่อพิจารณาลักษณะเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์เส้นโค้งจะมีลักษณะดังนี้สำหรับค่าอินพุตที่แตกต่างกัน

ในรูปด้านบนลักษณะเอาต์พุตจะถูกดึงระหว่างกระแสของตัวเก็บรวบรวม IC และแรงดันไฟฟ้าสะสม VCE สำหรับค่าที่แตกต่างกันของกระแสฐาน IB. สิ่งเหล่านี้ถือเป็นค่าอินพุตที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้เส้นโค้งเอาต์พุตที่แตกต่างกัน

โหลดบรรทัด

เมื่อพิจารณาค่าสำหรับกระแสตัวสะสมสูงสุดที่เป็นไปได้จุดนั้นจะปรากฏบนแกน Y ซึ่งไม่มีอะไรนอกจาก Saturation point. เช่นกันเมื่อพิจารณาค่าสำหรับแรงดันไฟฟ้าตัวปล่อยตัวสะสมสูงสุดที่เป็นไปได้จุดนั้นจะปรากฏบนแกน X ซึ่งก็คือCutoff point.

เมื่อลากเส้นเชื่อมกับจุดทั้งสองนี้สามารถเรียกเส้นดังกล่าวได้ว่า Load line. สิ่งนี้เรียกว่าเป็นสัญลักษณ์ของเอาต์พุตที่โหลด เส้นนี้เมื่อลากผ่านเส้นโค้งลักษณะเอาต์พุตจะทำให้เกิดการติดต่อที่จุดที่เรียกว่าOperating point หรือ quiescent point หรือเพียงแค่ Q-point.

สามารถเข้าใจแนวคิดของเส้นโหลดได้จากกราฟต่อไปนี้

เส้นโหลดถูกวาดโดยการรวมความอิ่มตัวและจุดตัด พื้นที่ที่อยู่ระหว่างสองสิ่งนี้คือlinear region. ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายเสียงที่ดีในพื้นที่เชิงเส้นนี้

หากลากเส้นโหลดนี้เฉพาะเมื่อให้น้ำหนักกระแสตรงกับทรานซิสเตอร์ แต่ no input สัญญาณถูกนำไปใช้แล้วสายโหลดดังกล่าวเรียกว่าเป็น DC load line. ในขณะที่เส้นโหลดวาดภายใต้เงื่อนไขเมื่อไฟล์input signal พร้อมกับใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเส้นดังกล่าวเรียกว่าเป็น AC load line.

สายโหลด DC

เมื่อทรานซิสเตอร์ได้รับไบแอสและไม่มีการใช้สัญญาณที่อินพุตของมันเส้นโหลดที่ลากภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวสามารถเข้าใจได้ว่า DCเงื่อนไข. ที่นี่จะไม่มีการขยายเป็นไฟล์signal is absent. วงจรจะเป็นดังรูปด้านล่าง

ค่าของแรงดันไฟฟ้าตัวปล่อยสะสม ณ เวลาใดก็ได้

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

เนื่องจาก V CCและ R Cเป็นค่าคงที่ค่าข้างต้นจึงเป็นสมการระดับแรกและด้วยเหตุนี้จึงเป็นเส้นตรงในลักษณะเอาต์พุต บรรทัดนี้เรียกว่า asD.C. Load line. รูปด้านล่างแสดงสายโหลด DC

เพื่อให้ได้เส้นโหลดจะต้องกำหนดจุดสิ้นสุดสองจุดของเส้นตรง ให้สองจุดนั้นเป็น A และ B

เพื่อขอรับ A

เมื่อเก็บอีซีแอลแรงดัน V CE = 0 เก็บปัจจุบันคือสูงสุดและมีค่าเท่ากับ V CC R / C นี้จะช่วยให้ค่าสูงสุดของ V CE สิ่งนี้แสดงเป็น

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

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

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

สิ่งนี้ให้จุด A (OA = V CC / R C ) บนแกนปัจจุบันของตัวสะสมดังแสดงในรูปด้านบน

เพื่อขอรับ B

เมื่อสะสมปัจจุบันฉันC = 0 แล้วเก็บอีซีแอลแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและจะเท่ากับวีซีซี นี้จะช่วยให้ค่าสูงสุดของฉันC สิ่งนี้แสดงเป็น

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

$$ = V_ {CC} $$

(เช่น I C = 0)

สิ่งนี้ให้จุด B ซึ่งหมายถึง (OB = V CC ) บนแกนแรงดันไฟฟ้าของตัวรวบรวมที่แสดงในรูปด้านบน

ดังนั้นเราจึงได้ทั้งจุดอิ่มตัวและจุดตัดและเรียนรู้ว่าเส้นโหลดเป็นเส้นตรง ดังนั้นจึงสามารถวาดเส้นโหลด DC ได้

สายโหลด AC

สายโหลดกระแสตรงที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้วิเคราะห์รูปแบบของกระแสสะสมและแรงดันไฟฟ้าเมื่อไม่มีการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ในขณะที่สายโหลด AC ให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดถึงจุดสูงสุดหรือการแกว่งเอาต์พุตสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับเครื่องขยายเสียงที่กำหนด

เราจะพิจารณาวงจรเทียบเท่า AC ของเครื่องขยายเสียง CE เพื่อความเข้าใจของเรา

จากรูปด้านบน

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

$$ r_C = R_C // R_1 $$

เพื่อให้ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นเครื่องขยายเสียงควรอยู่ในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ จุดที่หยุดนิ่งถูกเลือกเพื่อให้การเดินทางของสัญญาณอินพุตสูงสุดมีความสมมาตรทั้งครึ่งรอบเชิงลบและบวก

ดังนั้น

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

โดยที่ V CEQคือแรงดันตัวสะสมตัวปล่อยที่จุดดับ

กราฟต่อไปนี้แสดงถึงเส้นโหลด AC ซึ่งวาดระหว่างความอิ่มตัวและจุดตัด

จากกราฟด้านบน IC ปัจจุบันที่จุดอิ่มตัวคือ

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

แรงดันไฟฟ้า V CEที่จุดตัดคือ

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

ดังนั้นกระแสไฟฟ้าสูงสุดสำหรับ V CEQ = V CEQ / (R C // R 1 ) ที่สอดคล้องกันคือ

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

ดังนั้นการเพิ่มกระแสนิ่งจุดสิ้นสุดของสายโหลด AC คือ

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

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

สายโหลด AC และ DC

เมื่อแสดงเส้นโหลด AC และ DC ในกราฟก็สามารถเข้าใจได้ว่าไม่เหมือนกัน เส้นทั้งสองนี้ตัดกันที่Q-point หรือ quiescent point. จุดสิ้นสุดของสายโหลด AC คือความอิ่มตัวและจุดตัด สิ่งนี้เข้าใจได้จากรูปด้านล่าง

จากรูปด้านบนเป็นที่เข้าใจว่าจุดนิ่ง (จุดมืด) จะได้รับเมื่อค่าของ IB ปัจจุบันพื้นฐานคือ 10mA นี่คือจุดที่ทั้งสายโหลด AC และ DC ตัดกัน

ในบทต่อไปเราจะกล่าวถึงแนวคิดของ quiescent point หรือ operating point ในรายละเอียด.