Войти
Линия нагрузки диодов. Кривая показывает реакцию диода (I vs V D), а прямая линия показывает поведение линейной части схемы: I = (V DD-VD) / R. Точка пересечения показывает фактические ток и напряжение. В графическом анализе нелинейных электронных схем, линия нагрузки - это линия, проведенная на характеристическая кривая, график зависимости тока от напряжение в нелинейном устройстве, таком как диод или транзистор. Он представляет собой ограничение, накладываемое внешней схемой на напряжение и ток в нелинейном устройстве. Линия нагрузки, обычно прямая, представляет собой реакцию части linear схемы, подключенной к рассматриваемому нелинейному устройству. Точки пересечения характеристической кривой и линии нагрузки являются возможными рабочими точками (Q точек ) схемы; в этих точках параметры тока и напряжения обеих частей схемы совпадают.
Пример справа показывает, как линия нагрузки используется для определения тока и напряжения в простой цепи диода. Диод, нелинейное устройство, включен последовательно с линейной цепью, состоящей из резистора, R и источника напряжения, V DD. Характеристическая кривая (изогнутая линия), представляющая ток I через диод для любого заданного напряжения на диоде V D, является экспоненциальной кривой. Линия нагрузки (диагональная линия) представляет соотношение между током и напряжением из-за закона напряжения Кирхгофа, приложенного к резистору и источнику напряжения, составляет
Поскольку ток, проходящий через три последовательно соединенных элемента, должен быть одинаковым, а напряжение на выводах диода должно быть одинаковым, рабочая точка схемы будет равна пересечение кривой с линией нагрузки.
В цепи BJT BJT имеет различную вольт-амперную характеристику (I C-VCE) в зависимости от тока базы. Размещение ряда этих кривых на графике показывает, как базовый ток повлияет на рабочую точку цепи.
Полупроводниковые схемы обычно имеют токи DC и AC, с источником постоянного тока для смещения нелинейного полупроводника в правильную рабочую точку и наложения переменного сигнала на ДЦ. Линии нагрузки можно использовать отдельно для анализа как постоянного, так и переменного тока. Линия нагрузки постоянного тока - это линия нагрузки эквивалентной схемы постоянного тока , определяемая уменьшением реактивных составляющих до нуля (замена конденсаторов разомкнутыми цепями и индукторов короткими замыканиями). Он используется для определения правильной рабочей точки постоянного тока, часто называемой точкой Q.
. Как только рабочая точка постоянного тока определяется линией нагрузки постоянного тока, линия нагрузки переменного тока может быть проведена через точку Q. Линия нагрузки переменного тока представляет собой прямую линию с наклоном, равным импедансу переменного тока, обращенная к нелинейному устройству, которая обычно отличается от сопротивления постоянному току. Отношение переменного напряжения к току в устройстве определяется этой линией. Поскольку полное сопротивление реактивных компонентов будет изменяться в зависимости от частоты, наклон линии нагрузки переменного тока зависит от частоты приложенного сигнала. Таким образом, существует множество линий нагрузки переменного тока, которые варьируются от линии нагрузки постоянного тока (на низкой частоте) до линии ограничения нагрузки переменного тока, и все они имеют общее пересечение в рабочей точке постоянного тока. Эта ограничивающая линия нагрузки, обычно называемая линией нагрузки переменного тока, является линией нагрузки схемы с «бесконечной частотой», и ее можно найти, заменив конденсаторы короткими замыканиями и индукторами разомкнутыми цепями.
На диаграмме линии нагрузки справа показана резистивная нагрузка в цепи с общим эмиттером. Линия нагрузки показывает, как резистор нагрузки коллектора (R L) ограничивает напряжение и ток в цепи. На диаграмме также показан график зависимости тока коллектора транзистора I C от напряжения коллектора V CE для различных значений тока базы I base. Пересечения линии нагрузки с характеристическими кривыми транзистора представляют значения I C и V CE с ограничением по схеме при различных базовых токах.
Если бы транзистор мог пропускать весь доступный ток без падения напряжения на нем, ток коллектора был бы напряжением питания V CC на R L. Это точка, где линия нагрузки пересекает вертикальную ось. Однако даже при насыщении всегда будет некоторое напряжение от коллектора к эмиттеру.
Там, где линия нагрузки пересекает горизонтальную ось, ток транзистора минимален (приблизительно равен нулю). Говорят, что транзистор отключен, пропуская только очень небольшой ток утечки, и поэтому почти все напряжение питания отображается как V CE.
Рабочая точка схемы в этой конфигурации (обозначенная Q) обычно предназначена для активная область, примерно посередине линии нагрузки для приложений усилителя. Регулировка тока базы таким образом, чтобы цепь находилась в этой рабочей точке без подачи сигнала, называется смещением транзистора. Для стабилизации рабочей точки от незначительных изменений температуры или рабочих характеристик транзистора используется несколько методов. При подаче сигнала изменяется базовый ток и, в свою очередь, изменяется напряжение коллектор-эмиттер вслед за линией нагрузки - в результате получается каскад усиления с усилением.
Линия нагрузки обычно рисуется на кривых I c-Vceхарактеристик транзистора, используемого в схеме усилителя. Тот же метод применяется к другим типам нелинейных элементов, таким как электронные лампы или полевые транзисторы.
