📜  晶体管负载线分析

📅  最后修改于: 2021-01-18 05:19:41             🧑  作者: Mango


到目前为止,我们已经讨论了晶体管的不同工作区域。但是在所有这些区域中,我们发现晶体管在有源区域中运行良好,因此也称为线性区域。晶体管的输出是集电极电流和集电极电压。

输出特性

考虑晶体管的输出特性时,对于不同的输入值,曲线如下所示。

输出特性

在上图中,针对基极电流I B的不同值,在集电极电流I C和集电极电压V CE之间绘制了输出特性。此处针对不同的输入值考虑这些参数,以获得不同的输出曲线。

工作点

当考虑最大可能的集电极电流值时,该点将出现在Y轴上,该不过是饱和点。同样,当考虑最大可能的集电极发射极电压值时,该点将出现在X轴上,这是截止点

当绘制连接这两个点的线时,这种线可以称为“加载线” 。之所以这样称呼它是因为它象征着负载下的输出。在输出特性曲线上绘制时,该线在称为工作点的点处接触

该工作点也称为静态点或简称Q点。可以有许多这样的相交点,但是以这样一种方式选择Q点:不管AC信号摆幅如何,晶体管都保留在有效区域中。通过下图可以更好地理解这一点。

工作点

必须画出负载线以获得Q点。当晶体管处于有源区域并使其工作在Q点时,它可以充当良好的放大器,从而实现了忠实的放大。

忠实的放大是通过增加信号强度来获得输入信号完整部分的过程。当在其输入端施加交流信号时,便可以完成此操作。 AMPLIFIERS教程对此进行了讨论。

直流负载线

当给晶体管施加偏置并且在其输入端没有施加信号时,在这种情况下绘制的负载线可以理解为直流条件。由于没有信号,因此此处不会放大。电路如下图所示。

直流负载线

在任何给定时间的集电极发射极电压值将为

$$ V_ {CE} \:= \:V_ {CC} \:-\:I_ {C} R_ {C} $$

由于V CC和R C是固定值,因此上一个是一阶方程,因此在输出特性上将是一条直线。这条线称为直流负载线。下图显示了直流负载线。

特点

为了获得负载线,要确定直线的两个端点。让这两个点成为A和B。

获得A

当集电极-发射极电压V CE = 0时,集电极电流的最大值和等于V CC / R C。这给出了V CE的最大值。显示为

$$ V_ {CE} \:= \:V_ {CC} \:-\:I_ {C} R_ {C} $$

$$ 0 \:= \:V_ {CC} \:-\:I_ {C} R_ {C} $$

$$ I_ {C} \:= \:\ frac {V_ {CC}} {R_ {C}} $$

这给出了对集电极电流轴上的点A(OA = V CC / R C),在上述的图中所示。

获得B

当集电极电流IC = 0时,集电极发射极电压最大,并且等于VCC。这给出了IC的最大值。显示为

$$ V_ {CE} \:= \:V_ {CC} \:-\:I_ {C} R_ {C} $$

$$ = \:V_ {CC} $$

(由于I C = 0)

这给出了点B,即上图所示的集电极发射极电压轴上的(OB = V CC )。

因此,我们既确定了饱和点又确定了截止点,并得知负载线是一条直线。因此,可以绘制直流负载线。

当在输入端提供交流信号时,将进一步理解该工作点的重要性。这将在AMPLIFIERS教程中讨论。