Линия нагрузки и насыщения

January 23, 2012 by admin Комментировать »

На рис. 6.7, а показано семейство коллекторных характеристик в интервале таких значений напряжений и токов, которые характерны для рассмотренных в гл. 1 каскадов усилителей с включением транзистора по схеме с общим эмиттером. Выходная цепь такой схемы изображена на рис. 6.7, б. На характеристиках проведена прямая линия XY. Это — линия нагрузки для 9-вольтового источника питания (Vcc) и коллекторной нагрузки RL = 4,5 кОм, представляющая траекторию, в соответствии с которой должны изменяться коллекторное напряжение и ток при данном резисторе нагрузки и напряжении питания Vcc.

Уравнение линии нагрузки — это просто выражение связи между разностью потенциалов на RL и током коллектора: VCE = Vcc – RLIC. В результате преобразования имеем:

 

Рис. 6.7. а — семейство коллекторных характеристик маломощного транзистора с линией нагрузки (XY), соответствующей Vcc= 9 В и RL = 4,5 кОм; б— выходная цепь схемы с общим эмиттером.

Уравнение (6.13) описывает прямую с отрицательным градиентом, равным 1 /Rl, пересекающую ось токов в точке VCC/RL. Линию нагрузки совсем легко провести через точки X и Y, которые соответствуют максимальному напряжению на коллекторе и максимальному коллекторному току. В точке X наступает отсечка, когда ток коллектора становится равным нулю, и поэтому нет падения напряжения на резисторе коллекторной нагрузки, а к коллектору приложено все напряжение питания Vcc (9 В). Другая точка линии нагрузки У выражает собой гипотетическое состояние транзистора с нулевым напряжением на коллекторе, когда напряжение питания полностью падает на коллекторной нагрузке. В этом состоянии

Проведя линию нагрузки, можно выбрать VCE = 4,5 В и /с = 1 мА в качестве оптимального положения рабочей точки Q в режиме покоя, чтобы получить максимальные по величине положительные и отрицательные отклонения, как мы делали это в гл. 1. Удобно рассматривать колебания коллекторного напряжения и коллекторного тока в непосредственной связи с характеристиками транзистора; достоинство такого подхода состоит в том, что можно видеть реальные пределы, в которых будут происходить эти колебания. Очевидно, что выходное напряжение может подниматься до 9 В (когда наступает отсечка), хотя, как вскоре будет показано, при этом могут появиться некоторые искажения. Нижний предел линейного изменения выходного напряжения находится там, где линия нагрузки больше не пересекает ни одну из характеристик. За этой точкой расположена заштрихованная область, которая представляет собой режим насыщения: транзистор больше не управляет коллекторным током, который ограничен только сопротивлением резистора нагрузки и напряжением питания.

В области насыщения коллекторный ток равен I = Vcc/Rt\ транзистор насыщен в результате введения в базу тока, большего, чем IC{sat)/hf£. Транзисторы, используемые в переключающих схемах, работают попеременно то в режиме насыщения, то в режиме отсечки. При насыщении переход коллектор—база фактически смещен в прямом направлении; так как разности потенциалов на переходах коллектор—база и база—эмиттер примерно равны и противоположны по знаку, можно получить очень низкое напряжение между коллектором и эмиттером (обычно VCE{sat) < 0,2 В). В общем, чем больше ток базы, тем ниже VCE(%!ii).

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты