Когда рисуется линия, соединяющая точки насыщения и обрезания, такую линию можно назвать линией загрузки . Эта линия, проведенная над кривой выходной характеристики, вступает в контакт в точке, называемой рабочей точкой .
Эта рабочая точка также называется точкой покоя или просто Q-точкой . Таких точек пересечения может быть много, но точка Q выбирается таким образом, что независимо от размаха сигнала переменного тока транзистор остается в активной области.
На следующем графике показано, как представить рабочую точку.
Рабочая точка не должна быть нарушена, поскольку она должна оставаться стабильной для достижения точного усиления. Следовательно, точка покоя или Q-точка — это значение, при котором достигается верное усиление .
Верное Усиление
Процесс увеличения силы сигнала называется усилением . Это усиление, когда оно выполняется без потерь в компонентах сигнала, называется точным усилением .
Достоверное усиление — это процесс получения полных порций входного сигнала за счет увеличения уровня сигнала. Это делается, когда на его вход подается сигнал переменного тока.
На приведенном выше графике входной сигнал полностью усиливается и воспроизводится без потерь. Это можно понимать как верное усиление .
Рабочая точка выбрана таким образом, чтобы она находилась в активной области и помогала воспроизводить полный сигнал без потерь.
Если рабочая точка считается вблизи точки насыщения, то усиление будет таким же, как при.
Если рабочая точка считается близкой к точке среза, то усиление будет таким же, как при.
Следовательно, расположение рабочей точки является важным фактором для достижения точного усиления. Но для того, чтобы транзистор функционировал должным образом в качестве усилителя, его входная схема (т. Е. Соединение база-эмиттер) остается смещенной в прямом направлении, а его выходная цепь (т.е. соединение коллектор-база) остается смещенной в обратном направлении.
Таким образом, усиленный сигнал содержит ту же информацию, что и во входном сигнале, тогда как мощность сигнала увеличивается.
Ключевые факторы для верного усиления
Чтобы обеспечить точное усиление, должны быть выполнены следующие основные условия.
- Собственный нулевой ток коллектора
- Минимальное правильное напряжение базы-эмиттера (V BE ) в любой момент.
- Минимальное правильное напряжение коллектор-эмиттер (V CE ) в любой момент.
Выполнение этих условий гарантирует, что транзистор работает над активной областью, имеющей прямое смещение входа и обратное смещение выхода.
Собственный ток коллектора нулевого сигнала
Чтобы понять это, давайте рассмотрим схему NPN-транзистора, как показано на рисунке ниже. Соединение база-эмиттер смещено вперед, а соединение коллектор-эмиттер смещено обратно. Когда сигнал подается на вход, переход база-эмиттер NPN-транзистора смещается вперед для положительного полупериода входа и, следовательно, он появляется на выходе.
Для отрицательного полупериода тот же самый переход становится обратным смещением, и, следовательно, цепь не проводит. Это приводит к неверному усилению, как показано на рисунке ниже.
Давайте теперь введем аккумулятор V BB в базовую цепь. Величина этого напряжения должна быть такой, чтобы переход база-эмиттер транзистора оставался в прямом смещении даже для отрицательного полупериода входного сигнала. Когда входной сигнал не подается, в цепи течет постоянный ток из-за V BB . Это известно как нулевой ток коллектора сигнала I C.
Во время положительного полупериода входа, соединение база-эмиттер более смещено вперед, и, следовательно, ток коллектора увеличивается. Во время отрицательного полупериода входа входное соединение меньше смещено вперед и, следовательно, ток коллектора уменьшается. Следовательно, оба выходных цикла появляются на выходе и, следовательно, точные результаты усиления , как показано на рисунке ниже.
Следовательно, для точного усиления должен протекать ток коллектора нулевого сигнала. Значение нулевого тока коллектора сигнала должно быть, по крайней мере, равно максимальному току коллектора только из-за сигнала.
Правильный минимум V BE в любой момент
Минимальное напряжение базы-эмиттера V BE должно быть больше, чем напряжение включения для прямого смещения соединения. Минимальное напряжение, необходимое для проводимости кремниевого транзистора, составляет 0,7 В, а для германиевого транзистора — 0,5 В. Если напряжение V BE базового эмиттера больше этого напряжения, потенциальный барьер преодолевается, и, следовательно, ток базы и токи коллектора резко возрастают.
Следовательно, если V BE падает для любой части входного сигнала, эта часть будет усилена в меньшей степени из-за результирующего малого тока коллектора, что приводит к неверному усилению.
Правильный минимум V CE в любой момент
Чтобы добиться точного усиления, напряжение эмиттера коллектора V CE не должно опускаться ниже напряжения включения, которое называется напряжением на колене . Если V CE меньше напряжения колена, основание коллектора коллектора не будет правильно смещено в обратном направлении. Тогда коллектор не сможет притягивать электроны, испускаемые эмиттером, и они будут течь к основанию, что увеличивает базовый ток. Таким образом, значение β падает.
Следовательно, если значение V CE падает для какой-либо части входного сигнала, эта часть будет умножена в меньшей степени, что приведет к неверному усилению. Таким образом, если V CE больше, чем V KNEE, соединение коллектор-база правильно смещено обратно, и значение β остается постоянным, что приводит к точному усилению.