Ponto de operação
Quando uma linha é desenhada unindo os pontos de saturação e corte, tal linha pode ser chamada de Load line. Esta linha, quando desenhada sobre a curva característica de saída, faz contato em um ponto denominadoOperating point.
Este ponto operacional também é chamado de quiescent point ou simplesmente Q-point. Pode haver muitos desses pontos de interseção, mas o ponto Q é selecionado de tal forma que, independentemente da oscilação do sinal CA, o transistor permanece na região ativa.
O gráfico a seguir mostra como representar o ponto operacional.
O ponto operacional não deve ser perturbado, pois deve permanecer estável para obter amplificação fiel. Portanto, o ponto quiescente ou ponto Q é o valor onde oFaithful Amplification é alcançado.
Amplificação fiel
O processo de aumentar a intensidade do sinal é denominado Amplification. Essa amplificação, quando feita sem nenhuma perda nos componentes do sinal, é chamada deFaithful amplification.
Faithful amplificationé o processo de obtenção de porções completas do sinal de entrada aumentando a intensidade do sinal. Isso é feito quando o sinal CA é aplicado em sua entrada.
No gráfico acima, o sinal de entrada aplicado é completamente amplificado e reproduzido sem perdas. Isso pode ser entendido comoFaithful Amplification.
O ponto operacional é escolhido de tal forma que fica no active region e ajuda na reprodução do sinal completo sem nenhuma perda.
Se o ponto de operação for considerado próximo ao ponto de saturação, então a amplificação será como abaixo.
Se o ponto de operação for considerado próximo ao ponto de corte, a amplificação será igual a abaixo.
Portanto, a localização do ponto de operação é um fator importante para obter amplificação fiel. Mas para que o transistor funcione adequadamente como um amplificador, seu circuito de entrada (isto é, a junção base-emissor) permanece polarizado direto e seu circuito de saída (isto é, junção coletor-base) permanece polarizado reverso.
O sinal amplificado contém, portanto, a mesma informação do sinal de entrada, ao passo que a intensidade do sinal é aumentada.
Fatores chave para amplificação fiel
Para garantir uma amplificação fiel, as seguintes condições básicas devem ser satisfeitas.
- Corrente de coletor de sinal zero adequada
- Tensão mínima adequada do emissor da base (V BE ) em qualquer instante.
- Tensão mínima adequada do coletor-emissor (V CE ) em qualquer instante.
O cumprimento dessas condições garante que o transistor funcione sobre a região ativa com polarização direta de entrada e polarização reversa de saída.
Corrente de coletor de sinal zero adequada
Para entender isso, vamos considerar um circuito de transistor NPN como mostrado na figura abaixo. A junção base-emissor é polarizada direta e a junção coletor-emissor é polarizada reversa. Quando um sinal é aplicado na entrada, a junção base-emissor do transistor NPN é polarizada para frente para meio ciclo positivo da entrada e, portanto, aparece na saída.
Para meio ciclo negativo, a mesma junção obtém polarização reversa e, portanto, o circuito não conduz. Isto leva aunfaithful amplification conforme mostrado na figura abaixo.
Vamos agora introduzir uma bateria V BB no circuito de base. A magnitude desta tensão deve ser tal que a junção base-emissor do transistor deve permanecer polarizada para frente, mesmo para meio ciclo negativo do sinal de entrada. Quando nenhum sinal de entrada é aplicado, uma corrente DC flui no circuito, devido ao V BB . Isso é conhecido comozero signal collector currentI C .
Durante o meio ciclo positivo da entrada, a junção base-emissor é polarizada mais para frente e, portanto, a corrente do coletor aumenta. Durante o meio ciclo negativo da entrada, a junção de entrada é menos polarizada para frente e, portanto, a corrente do coletor diminui. Portanto, ambos os ciclos da entrada aparecem na saída e, portanto,faithful amplification resultados, conforme mostrado na figura abaixo.
Portanto, para uma amplificação fiel, a corrente adequada do coletor de sinal zero deve fluir. O valor da corrente do coletor de sinal zero deve ser pelo menos igual à corrente máxima do coletor devido apenas ao sinal.
V BE Mínimo Adequado a qualquer momento
A tensão mínima de base para o emissor V BE deve ser maior do que a tensão de ativação para a junção ser polarizada direta. A voltagem mínima necessária para um transistor de silício conduzir é 0,7 V e para um transistor de germânio conduzir é 0,5 V. Se a tensão do emissor de base V BE for maior que esta tensão, a barreira de potencial é superada e, portanto, a corrente de base e as correntes de coletor aumentam acentuadamente.
Portanto, se V BE cair para baixo para qualquer parte do sinal de entrada, essa parte será amplificada em menor extensão devido à pequena corrente de coletor resultante, que resulta em amplificação infiel.
V CE Mínimo Adequado a qualquer momento
Para alcançar uma amplificação fiel, a tensão do coletor emissor V CE não deve cair abaixo da tensão de ligação, que é chamada deKnee Voltage. Se V CE for menor que a tensão do joelho, a junção da base do coletor não será polarizada de forma reversa adequada. Então o coletor não pode atrair os elétrons que são emitidos pelo emissor e eles irão fluir para a base, o que aumenta a corrente de base. Assim, o valor de β cai.
Portanto, se V CE cair para baixo para qualquer parte do sinal de entrada, essa parte será multiplicada em uma extensão menor, resultando em amplificação infiel. Portanto, se V CE for maior que V KNEE, a junção coletor-base está com polarização reversa adequada e o valor de β permanece constante, resultando em amplificação fiel.