Transistor Load Line Analysis

Finora abbiamo discusso diverse regioni di funzionamento per un transistor. Ma tra tutte queste regioni, abbiamo scoperto che il transistor funziona bene nella regione attiva e quindi è anche chiamato comelinear region. Le uscite del transistor sono la corrente del collettore e le tensioni del collettore.

Caratteristiche di output

Quando vengono considerate le caratteristiche di uscita di un transistor, la curva appare come di seguito per diversi valori di ingresso.

Nella figura sopra, le caratteristiche di uscita sono tracciate tra la corrente del collettore I_C e tensione del collettore V_CE per diversi valori di corrente di base I_B. Questi sono considerati qui per diversi valori di input per ottenere diverse curve di output.

Linea di carico

Quando si considera un valore per la massima corrente possibile del collettore, quel punto sarà presente sull'asse Y, che non è altro che il Saturation point. Inoltre, quando si considera un valore per la massima tensione possibile dell'emettitore del collettore, quel punto sarà presente sull'asse X, che è ilCutoff point.

Quando viene tracciata una linea che unisce questi due punti, tale linea può essere chiamata come Load line. Questo è chiamato così in quanto simboleggia l'output al carico. Questa linea, quando tracciata sulla curva caratteristica di uscita, fa contatto in un punto chiamato comeOperating point o quiescent point o semplicemente Q-point.

Il concetto di linea di carico può essere compreso dal grafico seguente.

La linea di carico viene tracciata unendo i punti di saturazione e di taglio. La regione che si trova tra questi due è illinear region. Un transistor funge da buon amplificatore in questa regione lineare.

Se questa linea di carico viene tracciata solo quando viene fornita la polarizzazione CC al transistor, ma no input viene applicato il segnale, quindi una tale linea di carico viene chiamata come DC load line. Considerando che la linea di carico tracciata nelle condizioni in cui uninput signal insieme alle tensioni CC vengono applicate, tale linea è chiamata come AC load line.

Linea di carico CC

Quando al transistor viene data la polarizzazione e nessun segnale viene applicato al suo ingresso, la linea di carico tracciata in tali condizioni, può essere intesa come DCcondizione. Qui non ci sarà alcuna amplificazione come ilsignal is absent. Il circuito sarà come mostrato di seguito.

Il valore della tensione dell'emettitore del collettore in un dato momento sarà

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

Poiché V _CC e R _C sono valori fissi, quella sopra è un'equazione di primo grado e quindi sarà una linea retta sulle caratteristiche di uscita. Questa linea è chiamata comeD.C. Load line. La figura seguente mostra la linea di carico CC.

Per ottenere la linea di carico, devono essere determinati i due punti finali della linea retta. Siano questi due punti A e B.

Per ottenere A

Quando collettore emettitore tensione V _CE = 0, la corrente di collettore è massima e pari a V _CC / R _C . Questo dà il valore massimo di V _CE . Questo è mostrato come

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

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

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

Questo dà il punto A (OA = V _CC / R _C ) sull'asse della corrente del collettore, mostrato nella figura sopra.

Per ottenere B

Quando la corrente del collettore I _C = 0, la tensione dell'emettitore del collettore è massima e sarà uguale a V _CC . Questo dà il valore massimo di I _C . Questo è mostrato come

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

$$ = V_ {CC} $$

(COME I _C = 0)

Questo dà il punto B, che significa (OB = V _CC ) sull'asse della tensione dell'emettitore del collettore mostrato nella figura sopra.

Quindi abbiamo determinato sia il punto di saturazione che quello di cutoff e abbiamo appreso che la linea di carico è una linea retta. Quindi, è possibile tracciare una linea di carico CC.

Linea di carico AC

La linea di carico CC discussa in precedenza, analizza la variazione delle correnti e delle tensioni del collettore, quando non viene applicata alcuna tensione CA. Mentre la linea di carico CA fornisce la tensione da picco a picco o l'oscillazione di uscita massima possibile per un dato amplificatore.

Per la nostra comprensione considereremo un circuito equivalente in CA di un amplificatore CE.

Dalla figura sopra,

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

$$ r_C = R_C // R_1 $$

Affinché un transistor funzioni come amplificatore, dovrebbe rimanere nella regione attiva. Il punto di quiescenza è scelto in modo tale che l'escursione massima del segnale in ingresso sia simmetrica su entrambi i semicicli negativi e positivi.

Quindi,

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

Dove V _CEQ è la tensione emettitore-collettore al punto di riposo

Il grafico seguente rappresenta la linea di carico CA tracciata tra i punti di saturazione e di interruzione.

Dal grafico sopra, l'IC corrente al punto di saturazione è

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

La tensione V _CE al punto di taglio è

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

Quindi la corrente massima per quel corrispondente V _CEQ = V _CEQ / (R _C // R ₁ ) è

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

Quindi, aggiungendo correnti di quiescenza, si ottengono i punti finali della linea di carico CA.

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

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

Linea di carico CA e CC

Quando le linee di carico AC e DC sono rappresentate in un grafico, si può capire che non sono identiche. Entrambe queste linee si intersecano in corrispondenza delQ-point o quiescent point. I punti finali della linea di carico CA sono i punti di saturazione e di interruzione. Lo si capisce dalla figura sottostante.

Dalla figura sopra si capisce che il punto di riposo (il punto scuro) si ottiene quando il valore della corrente di base IB è 10mA. Questo è il punto in cui si intersecano le linee di carico AC e DC.

Nel prossimo capitolo discuteremo il concetto di quiescent point o il operating point in dettaglio.