BJT-Ladelinie:Ein besseres Verständnis der Funktion

Eine BJT-Lastleitung oder ein Bipolar Junction Transistor stellt sowohl Elektronen als auch Elektronenlöcher als Ladungsträger bereit. Es ließ einen kleinen Strom an einem seiner Anschlüsse einfließen. Es kann dann einen größeren Strom steuern, der zwischen zwei Anschlüssen fließt. Geräte mit dieser Funktion können Signale verstärken oder umschalten.

Die BJT-Lastleitung ist ein Transistor, der als Schalter für eine digitale Schaltung fungiert. Es funktioniert auch als Verstärker in analogen Schaltungen. Insgesamt hilft Ihnen dieser Transistor dabei, einen Schalter ein- und auszuschalten.

Im Folgenden sehen wir uns verschiedene Arten von Lastlinien an und erfahren, wie Sie den Q-Punkt in Ihrem Diagramm bestimmen. Geben Sie auch eine Antwort auf Designentscheidungen sowie verschiedene Boarddesigns.

1. Was ist eine Ladelinie in BJT?

https://en.wikipedia.org/wiki/Load_line_(electronics)#/media/File:Load_line_diode.png

(Diodenlastlinie. Der Schnittpunkt gibt den tatsächlichen Strom und die tatsächliche Spannung an.)

Eine Belastungslinie ist eine gerade Linie, die die Ausgangscharakteristik des Transistors abbildet.

Sie stellen eine nichtlineare elektronische Schaltung grafisch dar, um ihre Lastlinie zu bestimmen. Wie die Linie andeutet, können nichtlineare Geräte wie Dioden oder Transistoren anderen Teilen einer Schaltung Einschränkungen auferlegen. Das Vorhandensein eines Basisstroms schaltet den Kollektor-Emitter-Übergang ein. Dies wiederum lässt einen Kollektorstrom durch.

In der Lastlinie sehen Sie den Zusammenhang zwischen Strom und Spannung im linearen Teil der Schaltung und in der Schleife.

2. Transistor-Lastleitung

https://en.wikipedia.org/wiki/Load_line_(electronics)#/media/File:BJT_CE_load_line.svg

(Ein Lastliniendiagramm)

Das Lastliniendiagramm oben ist für eine ohmsche Last in einer Emitterschaltung. Es zeigt, wie der Kollektorlastwiderstand RL den Strom und die Spannung des Schaltkreises begrenzt. Für jeden Wert von Ibase wird der induktive Strom des Transistorkollektors IC gegen seine Kollektorspannung VCE aufgetragen. Schnittpunkte der Lastleitungs- und Transistorkennlinien repräsentieren schaltungsbedingte, IC- und VCE-Werte bei unterschiedlichen Basisströmen. Es ist wichtig zu beachten, dass sich der Ort Ihrer Lastlinienanalyse und -positionierung im IC befindet.

Wenn der Transistor alle derzeit verfügbaren ohne Spannungsabfall durchlassen könnte, würde der Kollektorstrom gleich der Versorgungsspannung VCC über RL sein. An diesem Punkt kreuzt die Lastlinie die vertikale Achse. Zwischen Kollektor und Emitter wird jedoch immer eine gewisse Spannung bestehen, selbst bei Sättigung.

Der Transistorstrom ist minimal 0, wenn die Lastlinie die horizontale Achse kreuzt. Als Ergebnis erscheint eine gesamte Versorgungsspannung als VCE, wobei fast kein Leckstrom durch den Transistor fließt.

3. DC- und AC-Lastleitungen

https://en.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#/media/File:Semiconductor_outlines.jpg

(Halbleiterumriss)

In Halbleiterschaltungen addieren Sie das AC-Eingangssignal zum DC, um den nichtlinearen Halbleiter auf den richtigen Arbeitspunkt vorzuspannen, und der DC hilft, den nichtlinearen Halbleiter vorzuspannen. Es ist möglich, separate Lastlinien für die Analyse von DC und AC zu verwenden.

Da Sie die reaktiven Komponenten auf Null reduzieren, ist die DC-Lastleitung ein DC-Ersatzschaltbild. Es ermöglicht offene Stromkreise, um Kondensatoren zu ersetzen, und Kurzschlüsse, um Induktivitäten zu ersetzen. Ein DC-Arbeitspunkt, auch Q-Punkt genannt, bestimmt den korrekten DC-Arbeitspunkt.

Indem man einen Stromfluss von der AC-Lastleitung durch den Q-Punkt erzeugt, kann man den DC-Arbeitspunkt definieren. Diese Linie stellt die AC-Last am Gerät dar, wobei die Steigung der dem Gerät zugewandten AC-Impedanz entspricht, die sich im Allgemeinen vom DC-Widerstand unterscheidet.

Über diese Zeile können Sie das Verhältnis von Wechselspannung zu Strom des Gerätes ermitteln.

4. BJT-Lastlinienanalysemethoden und q-Punkt-Analyse

(Eine Gleichung einer Belastungslinie)

Aus dem Schnittpunkt der Belastungslinie und der Gerätekennlinie lässt sich der Betriebspunkt bzw. Q-Punkt bestimmen. Sie können diese Art der Analyse als Lastlinienanalyse bezeichnen. Um den Q-Punkt zu finden, müssen Sie das Kirchhoffsche Spannungsgesetz verwenden.

DC-Analyse

Sie müssen eine DC-Analyse durchführen, um den Q-Punkt zu finden. Sie schließen alle Wechselspannungsquellen aus einer Gleichspannungsanalyse aus, da Wechselspannungsquellen Wechselspannungsquellen sind. Die DC-Analyse konzentriert sich ausschließlich auf DC-Quellen. Aufgrund ihrer offenen Natur entfernen Sie alle Kondensatoren in Gleichstromkreisen. Sie finden alle Komponenten vor und nach den Kondensatoren, einschließlich des Widerstands Rs, aus der Transistorschaltung. Dies hilft der Diode, in einem aktiven Bereich zu bleiben. Denken Sie daran, dass am Basisanschluss kein Eingangssignal anliegt.

Für ein PCB-Projekt:Das PCB-Layout-Design ermöglicht es einer Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte, optimal zu funktionieren, erfordert jedoch ein umfassendes Verständnis der Signalintegrität, der Grundlagen der Leistungsintegrität und der Best Practices für das Layout. Dies hilft Ihnen, die kostspieligsten Designfehler auf Ihrer Leiterplatte zu vermeiden.

Maximale Kollektor-Emitter-Spannung und maximaler Kollektorstrom

Um diesen Teil der Gleichung zu lösen, müssen Sie sich die Kollektor-Emitter-Spannungsachse ansehen. Wenn Sie sich die Sättigungsbereichskurve der Kollektorkurven ansehen, finden Sie den maximalen Kollektor-Emitter-Strom der Schaltung. Der Kurvenschnittpunkt an der Grenze des Bereichs der Kollektorkurve gibt Ihnen die maximale Kollektor-Emitter-Spannung der spezifischen Schaltung an, für die Sie die Gleichung durchführen.

Ermitteln des maximalen symmetrischen Ausgangsspannungshubs

Wenn Sie den oberen symmetrischen Ausgangsspannungshub finden möchten, müssen Sie die AC-Lastlinie verwenden und bestimmen, wie weit der IC vom tatsächlichen Q-Punkt vor den Grenzen der Liner-Regionen abweicht.

Nimmt man den maximalen Ausgangsstromhub und multipliziert ihn mit dem ohmschen Lastwiderstand, so ist der maximal mögliche symmetrische Ausgangsspannungshub die maximale potentielle Ausgangsstromamplitude.

(Änderungen der Q-Punkte unter verschiedenen Schaltungsparametern)

Abschließende Gedanken

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine BJT-Lastleitung auch als Bipolar Junction Transistor bekannt ist. Auf der Y-Achse erscheint der maximale Kollektorstrom. Mit anderen Worten, dies ist der Sättigungspunkt. Auf der X-Achse ist die maximale Kollektor-Emitter-Spannung aufgetragen, wenn ein Wert dafür berechnet wird.

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