الاثنين، 26 أكتوبر 2020

Operating Point نقطة التشغيل

 Operating Point نقطة التشغيل

Operating Point نقطة التشغيل


عندما يتم رسم خط ينضم إلى نقاط التشبع والقطع ، يمكن تسمية هذا الخط باسم خط التحميل . هذا الخط ، عند رسمه فوق منحنى خصائص الإخراج ، يقوم بالاتصال عند نقطة تسمى نقطة التشغيل .

وتسمى هذه النقطة التي تعمل أيضا نقطة هادئة أو ببساطة Q-نقطة . يمكن أن يكون هناك العديد من نقاط التقاطع هذه ، ولكن يتم تحديد نقطة Q بطريقة تجعل الترانزستور ، بغض النظر عن تأرجح إشارة التيار المتردد ، في المنطقة النشطة.

يوضح الرسم البياني التالي كيفية تمثيل نقطة التشغيل.

التشغيل

يجب ألا تنزعج نقطة التشغيل لأنها يجب أن تظل مستقرة لتحقيق تضخيم أمين. ومن ثم فإن نقطة السكون أو نقطة Q هي القيمة التي يتحقق فيها التضخيم الصادق .

التضخيم الأمين

تسمى عملية زيادة قوة الإشارة بالتضخيم . يسمى هذا التضخيم عند القيام به دون أي خسارة في مكونات الإشارة بالتضخيم المخلص .

التضخيم المخلص هو عملية الحصول على أجزاء كاملة من إشارة الدخل عن طريق زيادة قوة الإشارة. يتم ذلك عندما يتم تطبيق إشارة التيار المتردد عند دخلها.

التضخيم الأمين

في الرسم البياني أعلاه ، يتم تضخيم إشارة الإدخال المطبقة بالكامل وإعادة إنتاجها دون أي خسائر. يمكن فهم هذا على أنه تضخيم صادق .

يتم اختيار نقطة التشغيل بحيث تقع في المنطقة النشطة وتساعد في إعادة إنتاج إشارة كاملة دون أي خسارة.

إذا تم اعتبار نقطة التشغيل بالقرب من نقطة التشبع ، فسيكون التضخيم أقل من ذلك.

بالقرب من نقطة التشبع

إذا تم اعتبار نقطة التشغيل بالقرب من نقطة القطع ، فسيكون التضخيم كما هو.

نقطة القطع

ومن ثم فإن وضع نقطة التشغيل هو عامل مهم لتحقيق التضخيم الصادق. ولكن لكي يعمل الترانزستور بشكل صحيح كمضخم ، تظل دائرة الإدخال (أي تقاطع القاعدة-الباعث) منحازة للأمام ودائرة الخرج (على سبيل المثال ، تقاطع قاعدة التجميع) تظل منحازة عكسية.

وبالتالي تحتوي الإشارة المضخمة على نفس المعلومات الموجودة في إشارة الإدخال بينما تزداد قوة الإشارة.

العوامل الرئيسية للتضخيم الصادق

لضمان التضخيم الأمين ، يجب استيفاء الشروط الأساسية التالية.

  • التيار المناسب لمجمع الإشارة الصفري
  • الحد الأدنى المناسب لجهد باعث القاعدة (V BE ) في أي لحظة.
  • الحد الأدنى المناسب من جهد المجمع-الباعث (V CE ) في أي لحظة.

يضمن استيفاء هذه الشروط أن الترانزستور يعمل على المنطقة النشطة ذات المدخلات المنحازة للأمام والخرج المنحاز العكسي.

التيار المناسب لمجمع الإشارة الصفري

لفهم هذا ، دعونا نفكر في دائرة ترانزستور NPN كما هو موضح في الشكل أدناه. يكون تقاطع القاعدة-الباعث متحيزًا للأمام ويكون تقاطع المجمع-الباعث متحيزًا عكسيًا. عندما يتم تطبيق إشارة عند الإدخال ، فإن تقاطع القاعدة-الباعث في ترانزستور NPN يتحيز للأمام من أجل نصف دورة موجبة للإدخال ومن ثم يظهر عند الإخراج.

بالنسبة للدورة النصفية السلبية ، يحصل نفس التقاطع على انحياز عكسي وبالتالي لا تعمل الدائرة. هذا يؤدي إلى تضخيم غير مخلص كما هو موضح في الشكل أدناه.

التضخيم غير المخلص

دعونا الآن نقدم بطارية V BB في الدائرة الأساسية. يجب أن يكون حجم هذا الجهد بحيث يجب أن يظل تقاطع الباعث الأساسي للترانزستور متحيزًا للأمام ، حتى بالنسبة للدورة النصفية السلبية لإشارة الإدخال. عندما لا يتم تطبيق أي إشارة دخل ، يتدفق تيار مستمر في الدائرة ، بسبب V BB . وهذا ما يعرف إشارة الصفر جامع التيار I C .

خلال دورة النصف الموجبة للإدخال ، يكون تقاطع القاعدة-الباعث أكثر تحيزًا للأمام وبالتالي يزداد تيار المجمع. خلال الدورة النصفية السلبية للإدخال ، يكون تقاطع الإدخال أقل تحيزًا للأمام وبالتالي ينخفض ​​تيار المجمع. ومن ثم تظهر كل من دورات الإدخال في المخرجات وبالتالي نتائج التضخيم الصادقة ، كما هو موضح في الشكل أدناه.

نتيجة مخلصة

ومن ثم ، من أجل التضخيم المخلص ، يجب أن يتدفق تيار مجمع الإشارة الصفري المناسب. يجب أن تكون قيمة تيار مجمع الإشارة الصفري مساوية على الأقل للحد الأقصى لتيار المجمع بسبب الإشارة وحدها.

الحد الأدنى المناسب من V BE في أي لحظة

يجب أن يكون الحد الأدنى لجهد القاعدة لجهد المرسل V BE أكبر من جهد القطع حتى يكون التقاطع متحيزًا للأمام. الحد الأدنى للجهد المطلوب لتوصيل ترانزستور السيليكون هو 0.7 فولت ولترانزستور الجرمانيوم 0.5 فولت. إذا كان جهد الباعث الأساسي V BE أكبر من هذا الجهد ، يتم التغلب على الحاجز المحتمل ، وبالتالي يزداد تيار القاعدة وتيارات المجمع بشكل حاد.

ومن ثم إذا انخفض BE لأي جزء من إشارة الإدخال ، فسيتم تضخيم هذا الجزء إلى حد أقل بسبب تيار المجمع الصغير الناتج ، مما يؤدي إلى تضخيم غير مخلص.

الحد الأدنى المناسب من V CE في أي لحظة

لتحقيق تضخيم صادق ، يجب ألا يقل جهد باعث المجمع V CE عن جهد القطع ، والذي يسمى جهد الركبة . إذا كان V CE أقل من جهد الركبة ، فلن يكون تقاطع قاعدة المجمع متحيزًا بشكل صحيح. ثم لا يمكن للمجمع جذب الإلكترونات المنبعثة من الباعث وسوف تتدفق نحو القاعدة مما يزيد من تيار القاعدة. وبالتالي فإن قيمة β تقع.

لذلك ، إذا انخفض CE لأي جزء من إشارة الدخل ، فسيتم مضاعفة هذا الجزء إلى حد أقل ، مما يؤدي إلى تضخيم غير مخلص. لذلك إذا كانت V CE أكبر من V KNEE ، فإن تقاطع قاعدة المجمع يكون منحازًا عكسيًا بشكل صحيح وتظل قيمة β ثابتة ، مما يؤدي إلى تضخيم أمين.



التسميات: