Análisis de línea de carga de transistores
Hasta ahora hemos discutido las diferentes regiones de operación de un transistor. Pero entre todas estas regiones, hemos encontrado que el transistor funciona bien en la región activa y, por lo tanto, también se denomina comolinear region. Las salidas del transistor son la corriente del colector y los voltajes del colector.
Características de salida
Cuando se consideran las características de salida de un transistor, la curva se ve a continuación para diferentes valores de entrada.
En la figura anterior, las características de salida se dibujan entre la corriente del colector IC y voltaje del colector VCE para diferentes valores de corriente base IB. Estos se consideran aquí para diferentes valores de entrada para obtener diferentes curvas de salida.
Linea de carga
Cuando se considera un valor para la máxima corriente de colector posible, ese punto estará presente en el eje Y, que no es más que el Saturation point. Además, cuando se considera un valor para el voltaje máximo posible del emisor del colector, ese punto estará presente en el eje X, que es elCutoff point.
Cuando se dibuja una línea que une estos dos puntos, dicha línea se puede llamar como Load line. Esto se llama así porque simboliza la salida en la carga. Esta línea, cuando se dibuja sobre la curva característica de salida, hace contacto en un punto llamadoOperating point o quiescent point o simplemente Q-point.
El concepto de línea de carga se puede entender en el siguiente gráfico.
La línea de carga se dibuja uniendo los puntos de saturación y corte. La región que se encuentra entre estos dos es lalinear region. Un transistor actúa como un buen amplificador en esta región lineal.
Si esta línea de carga se dibuja solo cuando se da polarización de CC al transistor, pero no input se aplica la señal, entonces dicha línea de carga se llama como DC load line. Considerando que la línea de carga trazada en las condiciones cuando uninput signal junto con los voltajes de CC se aplican, dicha línea se llama como AC load line.
Línea de carga DC
Cuando el transistor recibe la polarización y no se aplica ninguna señal en su entrada, la línea de carga dibujada en tales condiciones puede entenderse como DCcondición. Aquí no habrá amplificación ya que elsignal is absent. El circuito será como se muestra a continuación.
El valor del voltaje del emisor del colector en un momento dado será
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
Como V CC y R C son valores fijos, el anterior es una ecuación de primer grado y, por lo tanto, será una línea recta en las características de salida. Esta línea se llamaD.C. Load line. La siguiente figura muestra la línea de carga de CC.
Para obtener la línea de carga, se deben determinar los dos puntos finales de la línea recta. Deje que esos dos puntos sean A y B.
Para obtener A
Cuando colector emisor voltaje V CE = 0, la corriente de colector es máxima y es igual a V CC / R C . Esto da el valor máximo de V CE . Esto se muestra como
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ 0 = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ I_C = V_ {CC} / R_C $$
Esto da el punto A (OA = V CC / R C ) en el eje de corriente del colector, que se muestra en la figura anterior.
Para obtener B
Cuando la corriente del colector I C = 0, entonces el voltaje del emisor del colector es máximo y será igual a V CC . Esto da el valor máximo de I C . Esto se muestra como
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ = V_ {CC} $$
(COMO YO C = 0)
Esto da el punto B, que significa (OB = V CC ) en el eje de voltaje del emisor del colector que se muestra en la figura anterior.
Por lo tanto, determinamos tanto la saturación como el punto de corte y aprendimos que la línea de carga es una línea recta. Por tanto, se puede trazar una línea de carga de CC.
Línea de carga de CA
La línea de carga de CC discutida anteriormente analiza la variación de las corrientes y los voltajes del colector, cuando no se aplica voltaje de CA. Mientras que la línea de carga de CA proporciona el voltaje pico a pico, o la máxima oscilación de salida posible para un amplificador dado.
Consideraremos un circuito CA equivalente de un amplificador CE para nuestra comprensión.
De la figura anterior,
$$ V_ {CE} = (R_C // R_1) \ times I_C $$
$$ r_C = R_C // R_1 $$
Para que un transistor funcione como amplificador, debe permanecer en la región activa. El punto de reposo se elige de tal manera que la máxima excursión de la señal de entrada sea simétrica tanto en los semiciclos negativos como en los positivos.
Por lo tanto,
$ V_ {max} = V_ {CEQ} $ y $ V_ {min} = -V_ {CEQ} $
Donde V CEQ es el voltaje emisor-colector en el punto de reposo
El siguiente gráfico representa la línea de carga de CA que se traza entre los puntos de saturación y corte.
Del gráfico anterior, el IC actual en el punto de saturación es
$$ I_ {C (sat)} = I_ {CQ} + (V_ {CEQ} / r_C) $$
El voltaje V CE en el punto de corte es
$$ V_ {CE (apagado)} = V_ {CEQ} + I_ {CQ} r_C $$
Por lo tanto, la corriente máxima para ese V CEQ = V CEQ / (R C // R 1 ) correspondiente es
$$ I_ {CQ} = I_ {CQ} * (R_C // R_1) $$
Por lo tanto, al agregar corrientes de reposo, los puntos finales de la línea de carga de CA son
$$ I_ {C (sat)} = I_ {CQ} + V_ {CEQ} / (R_C // R_1) $$
$$ V_ {CE (apagado)} = V_ {CEQ} + I_ {CQ} * (R_C // R_1) $$
Línea de carga de CA y CC
Cuando las líneas de carga de CA y CC se representan en un gráfico, se puede entender que no son idénticas. Ambas líneas se cruzan en elQ-point o quiescent point. Los puntos finales de la línea de carga de CA son los puntos de saturación y de corte. Esto se entiende a partir de la figura siguiente.
De la figura anterior, se entiende que el punto de reposo (el punto oscuro) se obtiene cuando el valor de la corriente base IB es de 10 mA. Este es el punto donde se cruzan las líneas de carga de CA y CC.
En el próximo capítulo, discutiremos el concepto de quiescent point o el operating point en detalle.