Рабочая точка биполярного транзистора: принципы выбора и стабилизации

Как выбрать оптимальную рабочую точку биполярного транзистора. Какие факторы влияют на положение рабочей точки. Как обеспечить стабильность рабочей точки транзистора. Какие схемы смещения используются для установки рабочей точки.

Что такое рабочая точка биполярного транзистора

Рабочая точка (РТ) биполярного транзистора — это совокупность постоянных токов и напряжений на электродах транзистора в отсутствие входного сигнала. Она определяет режим работы транзистора по постоянному току.

Основные параметры, характеризующие рабочую точку:

• Ток коллектора I_К0
• Напряжение коллектор-эмиттер U_КЭ0
• Ток базы I_Б0
• Напряжение база-эмиттер U_БЭ0

Индекс «0» означает, что это значения в состоянии покоя, без входного сигнала.

Зачем нужна правильная установка рабочей точки

Правильный выбор положения рабочей точки необходим для обеспечения:

• Линейного режима усиления сигнала
• Максимального неискаженного размаха выходного сигнала
• Оптимального коэффициента усиления
• Минимальных нелинейных искажений
• Требуемой мощности, рассеиваемой на транзисторе

При неправильном выборе РТ возможны следующие проблемы:

• Ограничение выходного сигнала
• Сильные нелинейные искажения
• Низкий коэффициент усиления
• Перегрев транзистора

Как выбрать оптимальное положение рабочей точки

При выборе положения рабочей точки необходимо учитывать следующие факторы:

1. Требуемый размах выходного сигнала
2. Допустимую мощность рассеяния на транзисторе
3. Требуемый коэффициент усиления
4. Напряжение питания схемы
5. Параметры используемого транзистора

Обычно оптимальной считается рабочая точка, расположенная примерно в середине линейного участка выходных характеристик транзистора. Это обеспечивает максимальный неискаженный размах выходного сигнала.

Способы задания рабочей точки биполярного транзистора

Существует несколько основных схем задания рабочей точки биполярного транзистора:

1. Схема с фиксированным током базы

В этой схеме ток базы задается с помощью высокоомного резистора R_Б, подключенного к источнику питания:

• Простая схема
• Нестабильна при изменении температуры и разбросе параметров транзисторов
• Применяется редко

2. Схема с фиксированным напряжением базы

Напряжение на базе задается делителем напряжения R1-R2:

• Более стабильна, чем схема с фиксированным током базы
• Требует подбора резисторов делителя
• Применяется в маломощных каскадах

3. Схема с эмиттерной стабилизацией

В эмиттерную цепь вводится резистор R_Э, создающий отрицательную обратную связь по току:

• Хорошая температурная стабильность
• Слабая зависимость от разброса параметров транзисторов
• Широко применяется в практических схемах

4. Схема с коллекторной стабилизацией

Обратная связь осуществляется с коллектора на базу через резистор R_К:

• Высокая стабильность рабочей точки
• Уменьшает коэффициент усиления каскада
• Применяется в мощных выходных каскадах

Линия нагрузки и выбор рабочей точки

Линия нагрузки — это прямая на выходных характеристиках транзистора, показывающая зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при заданном сопротивлении нагрузки.

Рабочая точка должна располагаться на линии нагрузки. Обычно ее выбирают примерно в середине линейного участка линии нагрузки.

Стабилизация рабочей точки биполярного транзистора

Положение рабочей точки может смещаться из-за следующих факторов:

• Изменение температуры окружающей среды
• Разброс параметров транзисторов
• Старение элементов схемы
• Изменение напряжения питания

Для стабилизации рабочей точки применяются следующие методы:

1. Термостабилизация с помощью отрицательной обратной связи
2. Использование термокомпенсирующих элементов
3. Применение схем стабилизации напряжения питания
4. Выбор транзисторов с малым разбросом параметров

Влияние положения рабочей точки на параметры усилителя

Выбор положения рабочей точки оказывает существенное влияние на основные параметры усилительного каскада:

• Коэффициент усиления по напряжению
• Входное и выходное сопротивление
• Коэффициент нелинейных искажений
• Частотные свойства

Оптимальное положение РТ позволяет получить наилучшее сочетание этих параметров для конкретного применения усилителя.

Расчет элементов схемы смещения

Для расчета элементов схемы смещения биполярного транзистора необходимо:

1. Выбрать требуемое положение рабочей точки
2. Определить ток коллектора I_К0 и напряжение U_КЭ0
3. Рассчитать ток базы I _Б0 = I_К0 / β
4. Определить напряжение U_БЭ0 (обычно 0.6-0.7 В для кремниевых транзисторов)
5. Рассчитать сопротивления резисторов схемы смещения

При этом необходимо учитывать допустимые мощности рассеяния на элементах схемы.

Проверка правильности выбора рабочей точки

После расчета схемы смещения необходимо проверить правильность выбора рабочей точки. Для этого можно:

• Провести моделирование схемы в программе схемотехнического моделирования
• Измерить токи и напряжения на макете схемы
• Проверить форму выходного сигнала при подаче на вход синусоидального напряжения

При необходимости следует скорректировать положение рабочей точки для получения оптимальных параметров усилителя.

Простейшие способы установки рабочей точки в схеме с общим эмиттером (ОЭ)

 

На рис. 3.3 приведена упрощенная схема включения биполярного транзистора \(n\)-\(p\)-\(n\)-типа с ОЭ, а на рис. 3.4 — семейства типичных статических характеристик этой схемы.

 

Рис. 3.3. Упрощенная схема включения биполярного транзистора n-p-n-типа с ОЭ

 

Рис. 3.4. Статические характеристики схемы с ОЭ

 

 

Внимательное рассмотрение этих характеристик позволяет сделать ряд полезных заключений о работе транзистора в анализируемой схеме. Естественно, рассматривать следует те участки характеристик, которые соответствуют активному режиму работы транзистора.

Во-первых, из входных характеристик (рис. 3.4,а) видно, что при достижении током базы \({I_Б}_0\) определенного уровня он практически перестает влиять на напряжение \({U_{БЭ}}_0\), а вот незначительное изменение этого напряжения может приводить к существенным колебаниям тока \({I_Б}_0\). Выходные характеристики (рис. 3.4,б) и характеристики передачи (рис. 3.4,в) позволяют сделать следующие заключения. Ток базы в активном режиме оказывает большое влияние на ток коллектора \({I_К}_0\) (естественно, и на ток эмиттера \({I_Э}_0\), поскольку \(I_Э \approx I_К\)), а тот одновременно незначительно зависит от колебаний напряжения \({U_{КЭ}}_0\).

Итоговый вывод следующий: при включении по схеме с ОЭ на положение рабочей точки биполярного транзистора (т.е. на ток коллектора \({I_К}_0\)), находящегося в режиме линейного усиления (активный режим), наибольшее влияние оказывает ток базы \({I_Б}_0\), который, в свою очередь, может сильно колебаться под воздействием изменений напряжения \({U_{БЭ}}_0\). Токи коллектора \({I_К}_0\) и эмиттера \({I_Э}_0\) практически полностью определяются током базы транзистора.

Напряжение \(U_{{КЭ}_0}\) не оказывает существенного влияния на другие электрические показатели каскада и должно выбираться только из соображений обеспечения нахождения транзистора в области линейного усиления и непревышения предельных электрических режимов на электродах транзистора.

На практике получили распространение два способа обеспечения заданного положения рабочей точки по постоянному току: схема с фиксированным током базы (рис. 3.5) и схема эмиттерно-базовой стабилизации (рис. 3.6).

 

Рис. 3.5. Схема с фиксированным током базы

 

Рис. 3.6. Схема эмиттерно-базовой стабилизации

 

В первой схеме стабильность всех показателей каскада по постоянному току базируется на поддержании устойчивого значения тока базы транзистора \({I_Б}_0\). Достигается это созданием безальтернативной цепи протекания постоянного тока через резистор \(R_Б\) и эмиттерный переход транзистора \(VT1\). Поскольку сопротивление эмиттерного перехода мало, то ток \({I_Б}_0\) целиком определяется напряжением питания \(U_П\) и значением базового сопротивления \(R_Б\):

\({I_Б}_0 \approx \cfrac{U_П}{R_Б} {    } \Large \Rightarrow \normalsize {   } R_Б = \cfrac{U_П}{{I_Б}_0} \).

 

Стабильность тока базы в рассматриваемой схеме приводит к стабильности тока коллектора, поскольку

\({I_К}_0 = \beta_{ст} {I_Б}_0\),

где \(\beta_{ст}\) — статический коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ.

 

Но данная формула также демонстрирует и основной недостаток схемы с фиксированным током базы (рис. 3.5).

Дело в том, что при производстве биполярных транзисторов возникает большой разброс в возможных значениях коэффициента \(\beta_{СТ}\), т.е. для разных экземпляров приборов необходимо устанавливать разные токи базы \({I_Б}_0\), чтобы обеспечить требуемое значение тока коллектора \({I_К}_0\) (заметим, что в выборе этого параметра практически недопустимы никакие вольности, он определяет множество важнейших характеристик каскада, например, таких, как коэффициент усиления, линейность усиления, потребляемая мощность и т. п.). Таким образом, конкретная величина сопротивления \(R_Б\) будет определяться теми характеристиками, которые присущи именно конкретному экземпляру примененного в каскаде транзистора, а не всем приборам данной серии. Это крайне неудобно при серийном производстве, поэтому схема с фиксированным током базы не находит широкого применения, гораздо больше распространена схема эмиттерно-базовой стабилизации (рис. 3.6) и различные ее доработки.

Как следует из названия, в этой схеме положение исходной рабочей точки каскада стабилизируется за счет поддержания неизменного значения напряжения на переходе эмиттер—база транзистора. Простейший способ обеспечения данного режима состоит в применении подключенного к базе транзистора делителя напряжения на двух резисторах \(R1\), \(R2\), ток через который \({I_д}_0\) значительно превышает все возможные значения тока базы \({I_Б}_0\) (это гарантирует, что ток базы транзистора не будет оказывать сколь-либо существенного влияния на напряжение в средней точке делителя). Стабильное напряжение \({U_{БЭ}}_0\) на эмиттерном переходе автоматически стабилизирует ток коллектора \({I_К}_0\) транзистора. Действительно, ведь

\( {U_{БЭ}}_0 = {I_Б}_0 r_Б + {I_Э}_0 r_Э = {I_Б}_0 \left[ r_Б + (\beta_{СТ} + 1) r_Э \right] \approx {I_Б}_0 \beta_{СТ} r_Э = {I_К}_{0} r_Э\)

\( \Large \Downarrow \)

\( {I_К}_{0} \approx \cfrac{{U_{БЭ}}_0}{r_Э}\) 

Поскольку такой физический параметр транзистора, как сопротивление эмиттерной области \(r_Э\), остается достаточно стабильным при массовом производстве, то и отпадает необходимость подбирать элементы делителя напряжения под каждый конкретный прибор — достаточно лишь один раз произвести расчеты, учитывая типономинал применяемых транзисторов и требуемое значение тока коллектора (эмиттера). Таким образом, схема эмиттерно-базовой стабилизации оказывается гораздо более удобной при массовом производстве и поэтому используется гораздо чаще (у нее есть и другие достоинства, сделавшие ее столь популярной).

 

 

< Предыдущая		Следующая >

Кафедра технологии бетона и строительных материалов — Технологии определяют всё

Является одним из старейших подразделений современного Брестского технического университета.

История кафедры начинается с 1967 года, когда ещё в Брестском инженерно-строительном институте (сегодня Брестский государственный  технический университет)  была основана кафедра «Строительные материалы».

Кафедру возглавляли:
Жоров Владимир Леонтьевич, к.т.н., доцент (с 1967  по 1977 год)
Зайцев Анатолий Алексеевич, к.т.н., доцент (с 1977 по 1987 год)
Волкова Флора Николаевна, к.т.н., доцент (с 1987-1988 год).

В 1988 году кафедра «Строительные материалы» была объединена с кафедрой «Технология строительного производства». Объединённая кафедра стала называться «Технология строительного производства и строительные материалы», которую возглавляли:
Бобко Фадей Александрович к. т.н., доцент (с 1988 по 1989 год)
Голубицкая Галина Андреевна, к.т.н., доцент  (с 1989 по1991 год)
Плосконосов Владимир Николаевич, к.т.н., доцент  ( с 1991 по 1992 год).

В 1991 году в институте открывается подготовка инженеров-технологов-строителей по специальности  «Производство строительных изделий и конструкций». Организация учебного процесса по данной специальности возложена на кафедру «Технологии строительного производства и строительных материалов». Разнообразие направлений работы кафедры не позволяет эффективно управлять её деятельностью и требует совершенствования структуры управления учебным процессом. В связи с чем приказом ректора по Брестскому политехническому  институту №67 от 12 июня 1992 года в отдельное подразделение выделяется уже кафедра  «Технологии бетона и строительных материалов» которую с 1992 по1993 год возглавляет Довнар Надежда Ивановна, к.т.н., доцент.

С 1993 года кафедрой  руководит Тур Виктор Владимирович, профессор, доктор технических наук.

Кафедра технологии бетона и строительных материалов является выпускающей кафедрой по специальности 70 01 01 «Производство строительных изделий и конструкций» и готовит специалистов, имеющих квалификацию инженер-строитель-технолог, что позволяет им работать практически в любом направлении строительного, и не только, производства.

Так же на кафедре изучают специальные дисциплины строительного профиля студенты следующих специальностей очного и заочного обучения: «Промышленное и гражданское строительство» (1-70 02 01), «Автомобильные дороги» (1-70 03 01), «Экспертиза и управление недвижимостью» (1-70 02 02), «Архитектура» (1-69 01 01), «Сельское строительство и обустройство территорий» (1-74 04 0), «Автоматизация технологических процессов и производств» (1-53 01 01), «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов» (1-70 04 03),  «Мелиорация и водное хозяйство» (1-74 05 01), «Коммерческая деятельность» (1-25 01 10).

На кафедре проводится подготовка  аспирантов по специальности «Строительные конструкции, здания и сооружения», «Строительные материалы и изделия».

 

Transistor DC Working Point — Инженерные знания

Привет, друзья! Надеюсь, у вас все отлично. В сегодняшнем уроке мы рассмотрим рабочую точку постоянного тока транзистора . Рабочая точка прибора называется точкой смещения, точкой Q или точкой покоя. Это значение постоянного напряжения или тока на определенной клемме активного устройства, такого как транзистор, при отсутствии входного сигнала.

Транзистор должен быть правильно смещен источником постоянного тока, чтобы функционировать как линейный усилитель. Рабочая точка постоянного тока должна быть установлена ​​таким образом, чтобы изменение сигнала на входе усиливалось и правильно отображалось на выходных соединениях или клеммах. В сегодняшнем посте мы подробно рассмотрим рабочую точку постоянного тока транзистора, его схему и некоторые связанные параметры. Итак, давайте начнем с Рабочая точка транзистора постоянного тока.

Рабочая точка транзистора постоянного тока

Смещение постоянного тока

• Смещение создает рабочую точку постоянного тока для точной работы линейного усилителя.
• Если цепь усилителя не смещена точным постоянным напряжением на входе и выходе, то при подаче входного напряжения она будет находиться в области насыщения или отсечки.

• На приведенном ниже рисунке показано влияние правильного и неправильного смещения постоянного тока в схеме инвертирующего усилителя.
• В первой схеме, обозначенной как (а), выходной сигнал усиливается в соответствии с входным сигналом с инвертированной формой волны, что указывает на то, что он не совпадает по фазе с входным сигналом.
• Выходной сигнал превышает уровень смещения постоянного тока выхода, который равен VDC(out).
• Неправильное смещение может вызвать искажение на выходе, как показано на схеме, обозначенной как (b) и (c).
• (b) обсуждается ограничение положительной части выходного напряжения вследствие того, что точка Q близка к отсечке.
• (в) схема объясняет ограничение отрицательной части выходного сигнала, поскольку точка Q близка к насыщению.

Графический анализ

• В приведенной ниже схеме транзистор смещен с помощью VCC и CBB для получения конкретных значений IE, IC, IB и VCE.

• Для коллекторных характеристик транзисторов также показаны на рисунке, мы будем использовать все эти кривые для графического объяснения эффекта смещения постоянного тока.
• добавить транзисторную схему picA со смещением постоянного тока
• На рисунке ниже возьмите три значения тока базы и посмотрите, как это повлияет на ток коллектора и VCE.
• Прежде всего, VBB изменяется для создания базового тока, как показано на рисунке, обозначенном как (a).
• Поскольку IC = βDC IB и IC составляют двадцать миллиампер.

VCE = VCC – ICR

=10 В – (20 мА)(220 Ом)

10 В – 4,4 В= 5,6 В

На графике цифра, обозначенная как (a), соответствует Q1.

• На рисунке, обозначенном как (b), VBB улучшен для создания базового тока величиной 300 мкА Ic в тридцать миллиампер.

VCE = 10 В – (30 мА)(220 Ом)

= 10 В – 6,6 В = 3,4 В

• Точка Q для этого состояния выделена на графике как Q2.
• На рисунке, обозначенном как (c), VBB увеличивается, чтобы дать ток базы 400 мкА и ток коллектора 40 миллиампер.

VCE = 10 В – (40 мА)(220 Ом)

=10 В – 8,8 В=1,2 В

• Q3 — результирующая точка на графике.

Линия нагрузки постоянного тока

• Работа схемы транзистора на постоянном токе может быть объяснена с помощью графика, изображающего линию нагрузки постоянного тока.
• Это прямая линия, построенная на характеристических кривых от точки насыщения, где IC = IC(sat) на оси x, как обозначено (a) на рисунке.
• Линия нагрузки измеряется внешней схемой, а не самим транзистором, что поясняется характеристической кривой.
• На рисунке ниже приведено уравнение тока коллектора.

IC= (VCC – VCE)/ RC

= (VCC/RC)- (VCE/RC)

= – (VCE/RC)+ (VCC/RC)

=- (1/RC) VCE +(VCC/ RC)

• Это уравнение прямой линии с наклоном -1/RC, с точкой пересечения x VCE=VCC и точкой пересечения y VCC=RC, то есть IC(sat).
• Точка, в которой линия нагрузки пересекает характеристическую кривую, обозначает точку Q для этого конкретного значения базового тока.
• На приведенном ниже рисунке показана точка Q на линии нагрузки для каждого значения базового тока, показанного на приведенном выше рисунке.

Линейная работа транзистора

• Область вдоль линии нагрузки, состоящая из всех точек насыщения и отсечки, обычно определяется как линейная область работы транзистора.

• Поскольку транзистор работает в этой области или области, выходное напряжение идеально линейно восстанавливает входное.
• Пример линейной работы транзистора показан на рисунке ниже. Параметры AC обозначаются строчными курсивными нижними индексами.
• Предположим, что переменное напряжение Vin влияет на VBB из-за того, что базовый ток изменяется на 100 мкА в форме синусоидального сигнала выше и ниже его точечного значения в триста мкА.
• Из-за этого IC изменяется на десять миллиампер выше и ниже значения точки q, равного тридцати миллиампер.
• Вследствие изменения IC напряжение между коллектором и эмиттером изменяется на 2,2 В по сравнению с точкой Q, равной 3,4 В.
• Точка A на линии нагрузки на рисунке напоминает положительный максимум входного синусоидального сигнала.
• Точка B соответствует отрицательному экстремуму, а точка Q соответствует 0 значению синусоидальности, как показано.
• VCEQ, ICQ и IBQ представляют собой точки Q постоянного тока без входного синусоидального сигнала.

Искажение формы сигнала

• Как указано выше, при определенном входном сигнале положение линии нагрузки ограничивает или обрезает один пик формы сигнала Vce, как показано на рисунке, обозначенном как a и b.

• В каждой точке сигнал входного напряжения имеет высокий уровень для положения точки Q и переводит транзистор в режим отсечки или насыщения для формы входного сигнала.
• Когда нижние крайние значения или пики обрезаются или ограничиваются, как показано на рисунке, транзистор, обозначенный буквой «с», работает в областях отсечки и насыщения с большим входным сигналом.
• Когда обрезается или ограничивается только последний край волны, транзистор работает в области отсечки, а не в режиме насыщения.
• Когда отрицательный пик срезан или ограниченный транзистор работает в режиме насыщения, а не в области отсечки.

Итак, друзья, это подробный пост о рабочей точке постоянного тока, если у вас есть дополнительные вопросы о рабочей точке постоянного тока транзистора, спрашивайте в комментариях.

 

Новое поступление алюминиевых плит, всего 2 доллара США

Купоны на 54 доллара также могут применяться к заказам на 3D-печать. Специальное предложение для 3D-печати начинается с 1,9 доллара США.0004

Линия нагрузки постоянного тока цепи смещения биполярного транзистора

Линия нагрузки постоянного тока цепи смещения биполярного транзистора представляет собой прямую линию, проведенную на выходных характеристиках транзистора. Для схемы с общим эмиттером (CE) линия нагрузки представляет собой график зависимости тока коллектора (I _C ) от напряжения коллектор-эмиттер (V _CE ) для заданного значения сопротивления коллектора (R _C ). и заданное напряжение питания (V _CC ). Грузовая линия показывает все соответствующие уровни I _C и V _CE , которые могут существовать в конкретной цепи.

Рассмотрим схему с общим эмиттером на рис. 5-1. Обратите внимание, что полярность напряжений на клеммах транзистора такова, что переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении. Это нормальная полярность смещения транзисторных переходов. Линия нагрузки постоянного тока цепи смещения биполярного транзистора на рис. 5-1 построена на характеристиках устройства с общим эмиттером на рис. 5-2. Из рис. 5-1 напряжение коллектор-эмиттер равно,

В _CE  = (напряжение питания) – (падение напряжения на R _C )

Если напряжение база-эмиттер (V _BE ) равно нулю, транзистор не проводит и I _C = 0. Подставив значения V _CC и R _C с рис. 5-1 в уравнение 5-1,

Постройте точку A на характеристике с общим эмиттером на рис. 5-2 при I _C  = 0 и V _CE = 20 В. Это одна точка на линии нагрузки постоянного тока BJT. Цепь смещения.

Теперь предположим, что ток коллектора равен 2 мА, и рассчитаем соответствующий уровень напряжения коллектор-эмиттер.

Точка графика B на рис. 5-2 при V _CE = 0 и I _C  = 2 мА. Прямая линия, проведенная через точку A и точку B, представляет собой линию нагрузки постоянного тока для R _C = 10 кОм и V _CC = 20 В. Если любой из этих двух параметров изменяется, необходимо провести новую линию нагрузки.

Как уже было сказано, линия нагрузки постоянного тока цепи смещения биполярного транзистора представляет собой все соответствующие I _C и V _CE уровни, которые могут существовать в цепи, как представлено уравнением. 5-1. Например, точка, нанесенная на рис. 5-2 при V _CE  = 16 В и I _C = 1,5 мА, не отображается на линии нагрузки. Такая комбинация напряжения и тока не может существовать в данной конкретной цепи (рис. 5-1). Зная любой из I _B , I _C и V _CE , легко определить два других по линии нагрузки постоянного тока, проведенной по характеристикам устройства.

Не всегда необходимо иметь характеристики устройства, чтобы нарисовать линию нагрузки постоянного тока цепи смещения BJT. Можно использовать простой график зависимости I _C от V _CE .

Точка смещения пост. эмиттерное напряжение при отсутствии входного сигнала на клемме базы. Таким образом, он определяет условия постоянного тока в цепи. При подаче сигнала на базу транзистора I _B изменяется в зависимости от мгновенной амплитуды сигнала. Это приводит к изменению I _C и, следовательно, к изменению V _CE .

Рассмотрим схему на рис. 5-4 и линию нагрузки 10 кОм, нарисованную для схемы на рис. 5-5. Предположим, что условия смещения определяются точкой Q на линии нагрузки,

.5 мА и V _CE становится 0,5 В, как показано в точке Con на линии нагрузки. Изменение V _CE по сравнению с точкой Q составляет

Таким образом, увеличение I _B на 20 мкА (с 20 мкА до 40 мкА) привело к уменьшению V _CE на 9,5 В (с 10 В). до 0,5 В).

Теперь посмотрите на эффект уменьшения базового тока. Когда I _B уменьшается с 20 мкА до нуля, I _C снижается примерно до 0,05 мА, а V _CE увеличивается до 19 мкА.0,5 В (точка D на линии нагрузки на рис. 5-5). Итак, изменение V _CE :

Уменьшение I _B на 20 мкА (с 20 мкА до нуля) привело к увеличению напряжения V _CE на 9,5 В (с 10 В до 19,5 В). Видно, что с точкой Q при I _C  = 1 мА и V _CE  = 10 В изменение I _B ±20 мкА приводит к размаху напряжения коллектора ΔV _CE  = ±9,5 В.

Базовый ток не должен изменяться на максимальные значения, описанные выше; его можно увеличивать и уменьшать на меньшие суммы. Например, изменение тока базы на ±10 мкА (от точки Q на рис. 5-5) вызовет изменение тока коллектора на ±0,5 мА и изменение напряжения коллектор-эмиттер на ±5 В.

Максимально возможный размах напряжения коллектор-эмиттер транзистора для данной схемы можно определить без использования характеристик транзистора. Для удобства можно предположить, что I _C  можно довести до нуля в одной крайности и до V _CC /R _C  в другой крайности [см. рис. 5-6]. Это изменяет напряжение коллектор-эмиттер с V _CE = V _CC на V _CE = 0, как показано на рис. 5-7. Таким образом, с точкой Q в центре линии нагрузки максимально возможное колебание напряжения коллектора составляет примерно ±V _CC /2

Выбор точки Q:

Предположим, что вместо смещения на половине линии нагрузки транзистор смещен при I _C  = 0,5 мА и V _CE = 15 В, как показано на рис. 5-8(а). Увеличение тока коллектора до 2 мА уменьшает V _CE до нуля, что дает ΔV _CE = -15 В. Уменьшение I _C до нуля увеличивает V _CE до V _CC , что дает ΔV

0 CE 5 В.

При использовании в качестве усилителя напряжение на выходе транзистора (коллектор-эмиттер) должно увеличиваться и уменьшаться на равные величины; то есть размах выходного напряжения должен быть симметричным выше и ниже точки смещения. Таким образом, асимметричный размах V _CE -15 В +5 В, показанный на рис. 5-8(а), не подходит. Если I _C  напрягается вверх и вниз на ±0,5 мА [см. рис. 5-8(b)], получается симметричный размах выходного напряжения ±5 В. Это максимальный симметричный размах выходного напряжения, который может быть достигнут с точкой смещения, показанной на рис. 5-8.

Во многих случаях схемы спроектированы так, чтобы точка Q находилась в центре линии нагрузки (как на рис. 5-5 и 5-7), чтобы обеспечить максимально возможный симметричный размах выходного напряжения.