Amplifiers-transistor-load-line-analysis
トランジスタ負荷線解析
ここまで、トランジスタのさまざまな動作領域について説明してきました。 しかし、これらすべての領域の中で、トランジスタはアクティブ領域で良好に動作するため、*線形領域*とも呼ばれています。 トランジスタの出力は、コレクタ電流とコレクタ電圧です。
出力特性
トランジスタの出力特性を考慮すると、曲線は異なる入力値に対して以下のようになります。
上記の図では、ベース電流* I〜B〜の異なる値について、コレクタ電流 I〜C〜とコレクタ電圧 V〜CE〜*の間に出力特性が描かれています。 ここでは、異なる入力値に対してこれらを考慮して、異なる出力曲線を取得します。
ロードライン
最大可能コレクタ電流の値が考慮されると、その点はY軸上に存在します。これは*飽和点*に過ぎません。 同様に、最大可能コレクターエミッター電圧の値が考慮されると、そのポイントはX軸上に存在します。これは*カットオフポイント*です。
これらの2つの点を結ぶ線が描かれている場合、そのような線は Load line と呼ばれます。 これは、ロード時の出力を表すために呼び出されます。 この線は、出力特性曲線の上に描かれたときに、動作点*または*静止点*または単に Q点*と呼ばれる点で接触します。
負荷線の概念は、次のグラフから理解できます。
飽和点とカットオフ点を結合することにより、荷重線が描画されます。 これら2つの間にある領域は*線形領域*です。 トランジスタは、この線形領域で優れたアンプとして機能します。
DCバイアスがトランジスタに与えられているときにのみこの負荷線が引かれ、入力*信号が適用されない場合、そのような負荷線は DC負荷線*と呼ばれます。 入力信号*がDC電圧とともに印加される条件下で描かれた負荷線に対して、そのような線は AC負荷線*と呼ばれます。
DC負荷ライン
トランジスタにバイアスが与えられ、その入力に信号が印加されていない場合、そのような条件下で描かれた負荷線は DC 状態として理解できます。 ここでは、*信号が存在しない*ため、増幅はありません。 回路は次のようになります。
任意の時点でのコレクタエミッタ電圧の値は
V _ \ {CE} = V _ \ {CC}-I_C R_C
V〜CC〜とR〜C〜は固定値であるため、上記は1次方程式であり、したがって出力特性上の直線になります。 この行は* D.Cと呼ばれます。 ロードライン*。 下の図は、DC負荷ラインを示しています。
荷重線を取得するには、直線の2つの終点を決定します。 これらの2つのポイントをAとBとします。
Aを取得するには
コレクタエミッタ電圧V〜CE〜= 0の場合、コレクタ電流は最大で、V〜CC〜/R〜C〜に等しくなります。 これにより、V〜CE〜の最大値が得られます。 これは
V _ \ {CE} = V _ \ {CC}-I_C R_C
0 = V _ \ {CC}-I_C R_C
I_C = V _ \ {CC}/R_C
これにより、上図に示すコレクター電流軸上のポイントA（OA = V〜CC〜/R〜C〜）が得られます。
Bを取得するには
コレクタ電流I〜C〜= 0の場合、コレクタエミッタ電圧は最大になり、V〜CC〜に等しくなります。 これにより、I〜C〜の最大値が得られます。 これは
V _ \ {CE} = V _ \ {CC}-I_C R_C
= V _ \ {CC}
（AS I〜C〜= 0）
これによりポイントBが得られます。これは、上の図に示されているコレクターエミッター電圧軸上の（OB = V〜CC〜）を意味します。
したがって、飽和点とカットオフ点の両方を決定し、負荷線が直線であることを学びました。 したがって、DC負荷線を引くことができます。
AC負荷線
前述のDC負荷線は、AC電圧が印加されていないときのコレクター電流と電圧の変動を分析します。 一方、AC負荷ラインは、ピーク間電圧、または特定のアンプの最大出力振幅を提供します。
理解のために、CEアンプのAC等価回路を検討します。
上の図から、
V _ \ {CE} =（R_C//R_1）\ times I_C
r_C = R_C//R_1
トランジスタがアンプとして動作するには、アクティブ領域に留まる必要があります。 静止点は、最大入力信号の偏位が負の半サイクルと正の半サイクルの両方で対称になるように選択されます。
したがって、
$ V _ \ {max} = V _ \ {CEQ} $および$ V _ \ {min} = -V _ \ {CEQ} $
ここで、V〜CEQ〜は静止点でのエミッターコレクター電圧です
次のグラフは、飽和点とカットオフ点の間に描かれたAC負荷線を表しています。
上のグラフから、飽和点での現在のICは
I _ \ {C（sat）} = I _ \ {CQ} +（V _ \ {CEQ}/r_C）
カットオフポイントの電圧V〜CE〜は
V _ \ {CE（off）} = V _ \ {CEQ} + I _ \ {CQ} r_C
したがって、対応するV〜CEQ〜= V〜CEQ〜/（R〜C〜//R〜1〜）の最大電流は
I _ \ {CQ} = I _ \ {CQ} *（R_C//R_1）
したがって、静止電流を追加することにより、AC負荷ラインの終点は
I _ \ {C（sat）} = I _ \ {CQ} + V _ \ {CEQ}/（R_C//R_1）
V _ \ {CE（off）} = V _ \ {CEQ} + I _ \ {CQ} *（R_C//R_1）
ACおよびDC負荷線
ACおよびDC負荷線がグラフで表される場合、それらが同一ではないことが理解できます。 これらの線は両方とも* Qポイント*または*静止ポイント*で交差します。 AC負荷線の終点は飽和点であり、カットオフポイントです。 これは次の図から理解できます。
上図から、ベース電流IBの値が10mAのときに静止点（暗い点）が得られることがわかります。 これは、AC負荷線とDC負荷線の両方が交差するポイントです。
次の章では、*静止点*または*動作点*の概念について詳しく説明します。
