Analyse de la ligne de charge du transistor

Jusqu'à présent, nous avons discuté de différentes régions de fonctionnement d'un transistor. Mais parmi toutes ces régions, nous avons constaté que le transistor fonctionne bien dans la région active et donc il est également appelé commelinear region. Les sorties du transistor sont le courant du collecteur et les tensions du collecteur.

Caractéristiques de sortie

Lorsque les caractéristiques de sortie d'un transistor sont prises en compte, la courbe se présente comme ci-dessous pour différentes valeurs d'entrée.

Dans la figure ci-dessus, les caractéristiques de sortie sont établies entre le courant du collecteur IC et tension de collecteur VCE pour différentes valeurs de courant de base IB. Celles-ci sont considérées ici pour différentes valeurs d'entrée afin d'obtenir différentes courbes de sortie.

Ligne de charge

Lorsqu'une valeur pour le courant de collecteur maximum possible est considérée, ce point sera présent sur l'axe Y, qui n'est rien d'autre que le Saturation point. De plus, lorsqu'une valeur de la tension maximale possible de l'émetteur du collecteur est considérée, ce point sera présent sur l'axe X, qui est leCutoff point.

Lorsqu'une ligne est dessinée joignant ces deux points, une telle ligne peut être appelée Load line. Ceci est appelé ainsi car il symbolise la sortie à la charge. Cette ligne, lorsqu'elle est dessinée sur la courbe caractéristique de sortie, établit un contact en un point appeléOperating point ou quiescent point ou simplement Q-point.

Le concept de ligne de charge peut être compris à partir du graphique suivant.

La ligne de charge est dessinée en joignant les points de saturation et de coupure. La région qui se situe entre ces deux est lalinear region. Un transistor agit comme un bon amplificateur dans cette région linéaire.

Si cette ligne de charge est dessinée uniquement lorsque la polarisation CC est donnée au transistor, mais no input signal est appliqué, alors une telle ligne de charge est appelée comme DC load line. Alors que la ligne de charge tracée dans les conditions où uninput signal avec les tensions DC sont appliquées, une telle ligne est appelée comme un AC load line.

Ligne de charge CC

Lorsque le transistor reçoit la polarisation et qu'aucun signal n'est appliqué à son entrée, la ligne de charge dessinée dans de telles conditions peut être comprise comme DCétat. Ici, il n'y aura pas d'amplification car lesignal is absent. Le circuit sera comme indiqué ci-dessous.

La valeur de la tension de l'émetteur du collecteur à un moment donné sera

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

Comme V CC et R C sont des valeurs fixes, celle ci-dessus est une équation du premier degré et sera donc une ligne droite sur les caractéristiques de sortie. Cette ligne est appeléeD.C. Load line. La figure ci-dessous montre la ligne de charge CC.

Pour obtenir la ligne de charge, les deux extrémités de la ligne droite doivent être déterminées. Soit ces deux points A et B.

Pour obtenir un

Lorsque collecteur émetteur tension V CE = 0, le courant de collecteur est maximale et est égale à V CC / R C . Cela donne la valeur maximale de V CE . Ceci est montré comme

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

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

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

Cela donne le point A (OA = V CC / R C ) sur l'axe du courant du collecteur, illustré dans la figure ci-dessus.

Pour obtenir B

Lorsque le courant du collecteur I C = 0, alors la tension de l'émetteur du collecteur est maximale et sera égale à la V CC . Cela donne la valeur maximale de I C . Ceci est montré comme

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

$$ = V_ {CC} $$

(COMME JE C = 0)

Cela donne le point B, c'est-à-dire (OB = V CC ) sur l'axe de tension collecteur-émetteur représenté sur la figure ci-dessus.

Par conséquent, nous avons déterminé à la fois la saturation et le point de coupure et avons appris que la ligne de charge est une ligne droite. Ainsi, une ligne de charge CC peut être dessinée.

Ligne de charge CA

La ligne de charge CC discutée précédemment, analyse la variation des courants et des tensions de collecteur, lorsqu'aucune tension alternative n'est appliquée. Alors que la ligne de charge CA donne la tension de crête à crête, ou l'oscillation de sortie maximale possible pour un amplificateur donné.

Nous allons considérer un circuit équivalent AC d'un amplificateur CE pour notre compréhension.

D'après la figure ci-dessus,

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

$$ r_C = R_C // R_1 $$

Pour qu'un transistor fonctionne comme un amplificateur, il doit rester dans la région active. Le point de repos est choisi de telle manière que l'excursion maximale du signal d'entrée soit symétrique sur les demi-cycles négatifs et positifs.

Par conséquent,

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

Où V CEQ est la tension émetteur-collecteur au point de repos

Le graphique suivant représente la ligne de charge CA qui est dessinée entre les points de saturation et de coupure.

D'après le graphique ci-dessus, le circuit intégré actuel au point de saturation est

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

La tension V CE au point de coupure est

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

Par conséquent, le courant maximal pour ce V CEQ = V CEQ / (R C // R 1 ) correspondant est

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

Par conséquent, en ajoutant des courants de repos, les points d'extrémité de la ligne de charge CA sont

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

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

Ligne de charge CA et CC

Lorsque les lignes de charge CA et CC sont représentées dans un graphique, on comprend qu'elles ne sont pas identiques. Ces deux lignes se croisent auQ-point ou quiescent point. Les points d'extrémité de la ligne de charge CA sont les points de saturation et de coupure. Ceci est compris à partir de la figure ci-dessous.

D'après la figure ci-dessus, on comprend que le point de repos (le point sombre) est obtenu lorsque la valeur du courant de base IB est de 10 mA. C'est le point où les lignes de charge CA et CC se croisent.

Dans le prochain chapitre, nous discuterons du concept de quiescent point ou la operating point en détail.