Điểm hoạt động
Khi một đường được vẽ kết hợp với điểm bão hòa và điểm cắt, một đường như vậy có thể được gọi là Load line. Đường này, khi được vẽ trên đường đặc tính đầu ra, tiếp xúc tại một điểm được gọi làOperating point.
Điểm hoạt động này còn được gọi là quiescent point hoặc đơn giản Q-point. Có thể có nhiều điểm giao nhau như vậy, nhưng điểm Q được chọn theo cách sao cho bất kể tín hiệu xoay chiều xoay chiều, bóng bán dẫn vẫn ở trong vùng hoạt động.
Biểu đồ sau đây cho thấy cách biểu diễn điểm hoạt động.
Điểm hoạt động không được làm nhiễu vì nó phải duy trì ổn định để đạt được độ khuếch đại trung thực. Do đó, điểm tĩnh hoặc điểm Q là giá trị trong đóFaithful Amplification được hoàn thành.
Khuếch đại trung thực
Quá trình tăng cường độ tín hiệu được gọi là Amplification. Sự khuếch đại này khi được thực hiện mà không có bất kỳ tổn thất nào trong các thành phần của tín hiệu, được gọi làFaithful amplification.
Faithful amplificationlà quá trình thu được các phần hoàn chỉnh của tín hiệu đầu vào bằng cách tăng cường độ tín hiệu. Điều này được thực hiện khi tín hiệu AC được áp dụng ở đầu vào của nó.
Trong đồ thị trên, tín hiệu đầu vào được áp dụng hoàn toàn được khuếch đại và tái tạo mà không có bất kỳ tổn thất nào. Điều này có thể hiểu làFaithful Amplification.
Điểm hoạt động được chọn sao cho nó nằm trong active region và nó giúp tái tạo tín hiệu hoàn chỉnh mà không bị mất mát.
Nếu điểm hoạt động được coi là gần điểm bão hòa, thì độ khuếch đại sẽ như dưới.
Nếu điểm hoạt động được coi là gần điểm cắt, thì độ khuếch đại sẽ như dưới.
Do đó, vị trí của điểm hoạt động là một yếu tố quan trọng để đạt được độ khuếch đại trung thực. Nhưng để bóng bán dẫn hoạt động bình thường như một bộ khuếch đại, mạch đầu vào của nó (tức là đường giao nhau gốc-phát) vẫn được phân cực thuận và mạch đầu ra của nó (tức là đường giao nhau-gốc) vẫn phân cực ngược.
Do đó, tín hiệu được khuếch đại chứa thông tin tương tự như trong tín hiệu đầu vào trong khi cường độ của tín hiệu được tăng lên.
Các yếu tố chính để Khuếch đại Trung thực
Để đảm bảo khuếch đại trung thực, các điều kiện cơ bản sau đây phải được thỏa mãn.
- Dòng thu tín hiệu không thích hợp
- Điện áp phát gốc thích hợp tối thiểu (V BE ) tại bất kỳ thời điểm nào.
- Điện áp cực thu-phát tối thiểu thích hợp (V CE ) tại bất kỳ thời điểm nào.
Việc đáp ứng các điều kiện này đảm bảo rằng bóng bán dẫn hoạt động trên vùng hoạt động có phân cực thuận đầu vào và phân cực ngược đầu ra.
Bộ thu tín hiệu Zero thích hợp hiện tại
Để hiểu điều này, chúng ta hãy xem xét một mạch bóng bán dẫn NPN như thể hiện trong hình dưới đây. Điểm nối gốc-phát được phân cực thuận và điểm nối thu-phát được phân cực ngược. Khi một tín hiệu được áp dụng ở đầu vào, đường giao nhau gốc-phát của bóng bán dẫn NPN được phân cực thuận trong nửa chu kỳ dương của đầu vào và do đó nó xuất hiện ở đầu ra.
Đối với nửa chu kỳ âm, mối nối giống nhau bị phân cực ngược và do đó mạch không dẫn điện. Điều này dẫn đếnunfaithful amplification như trong hình bên dưới.
Bây giờ chúng ta hãy giới thiệu một pin V BB trong mạch cơ sở. Độ lớn của điện áp này phải sao cho đường giao nhau gốc-phát của bóng bán dẫn phải được phân cực thuận, ngay cả đối với nửa chu kỳ âm của tín hiệu đầu vào. Khi không có tín hiệu đầu vào nào được áp dụng, một dòng điện một chiều chạy trong mạch, do V BB . Điều này được gọi làzero signal collector currentTôi C .
Trong nửa chu kỳ tích cực của đầu vào, đường giao nhau gốc-phát được phân cực thuận hơn và do đó dòng thu tăng. Trong nửa chu kỳ âm của đầu vào, điểm nối đầu vào ít phân cực thuận hơn và do đó dòng thu giảm. Do đó cả hai chu kỳ của đầu vào đều xuất hiện trong đầu ra và do đófaithful amplification kết quả, như thể hiện trong hình dưới đây.
Do đó để khuếch đại trung thực, dòng điện thu tín hiệu không thích hợp phải chạy. Giá trị của dòng thu tín hiệu bằng không ít nhất phải bằng dòng thu cực đại do chỉ có tín hiệu.
V BE tối thiểu thích hợp tại bất kỳ thời điểm nào
Điện áp cơ bản tối thiểu để phát V BE phải lớn hơn điện áp cắt để mối nối được phân cực thuận. Điện áp tối thiểu cần thiết để bóng bán dẫn silicon dẫn điện là 0,7v và để bóng bán dẫn germani dẫn điện là 0,5v. Nếu điện áp của bộ phát gốc V BE lớn hơn điện áp này, rào cản tiềm năng sẽ bị vượt qua và do đó dòng điện cơ bản và dòng điện thu tăng mạnh.
Do đó, nếu V BE giảm thấp đối với bất kỳ phần nào của tín hiệu đầu vào, phần đó sẽ được khuếch đại ở mức độ thấp hơn do kết quả là dòng thu nhỏ, dẫn đến khuếch đại không trung thực.
V CE tối thiểu thích hợp tại bất kỳ thời điểm nào
Để đạt được mức khuếch đại trung thực, điện áp bộ phát cực thu V CE không được giảm xuống dưới điện áp cắt, được gọi làKnee Voltage. Nếu V CE nhỏ hơn điện áp đầu gối, mối nối đế bộ thu sẽ không được phân cực ngược đúng cách. Khi đó bộ thu không thể thu hút các điện tử được phát ra từ bộ phát và chúng sẽ chảy về phía cơ sở làm tăng dòng cơ bản. Do đó giá trị của β giảm xuống.
Do đó, nếu V CE giảm thấp đối với bất kỳ phần nào của tín hiệu đầu vào, phần đó sẽ được nhân lên ở mức độ thấp hơn, dẫn đến khuếch đại không trung thực. Vì vậy, nếu V CE lớn hơn V KNEE , mối nối đế thu được phân cực ngược đúng cách và giá trị của β không đổi, dẫn đến khuếch đại trung thực.