Análisis de línea de carga en circuitos BJT

Análisis de línea de carga en circuitos BJT

Hasta ahora hemos estado estudiando el análisis BJT dependiente del nivel de β sobre su correspondiente puntos operativos (punto Q) . En esta discusión, veremos cómo las condiciones de un circuito dado pueden ayudar a determinar el posible rango de puntos operativos o puntos Q y a establecer el punto Q real.

¿Qué es el análisis de línea de carga?

En cualquier sistema electrónico, la carga aplicada a un dispositivo semiconductor producirá generalmente un impacto significativo en el punto de operación o la región de operación de un dispositivo.



Si se realiza un análisis a través de un dibujo gráfico, se podría trazar una línea recta a través de las características del dispositivo para establecer la carga aplicada. La intersección de la línea de carga con las características del dispositivo se puede utilizar para determinar el punto de operación o el punto Q del dispositivo. Este tipo de análisis se conoce, por razones evidentes, como análisis de línea de carga.



Cómo implementar el análisis de la línea de carga

El circuito que se muestra en la siguiente figura 4.11 (a) determina una ecuación de salida que proporciona una relación entre las variables IC y VCE como se muestra a continuación:

VCE = VCC - CICR (4.12)



Alternativamente, las características de salida del transistor como se muestra en el diagrama (b) anterior también proporcionan la relación entre las dos variables IC y VCE.

Básicamente, esto nos ayuda a obtener una ecuación basada en un diagrama de circuito y un rango de características a través de una representación gráfica que funciona con variables similares.

El resultado común de los dos se establece cuando las restricciones definidas por ellos se cumplen simultáneamente.



Alternativamente, esto puede entenderse como soluciones que se logran a partir de dos ecuaciones concurrentes, donde una se configura con la ayuda del diagrama de circuito, mientras que la otra se realiza a partir de las características de la hoja de datos BJT.

En la figura 4.11b podemos ver las características IC vs VCE del BJT, por lo que ahora podemos superponer una línea recta descrita por la ecuación (4.12) sobre las características.

El método más fácil de trazar la ecuación (4.12) sobre las características podría ejecutarse mediante la regla que dice que cualquier línea recta está determinada por dos puntos distintos.

Al seleccionar IC = 0mA, encontramos que el eje horizontal se convierte en la línea donde uno de los puntos toma su posición.

También reemplazando IC = 0mA en la ecuación (4.12) obtenemos:

Esto determina uno de los puntos para la línea recta, como se indica en la figura 4.12 a continuación:

Ahora, si elegimos VCE = 0V, esto establece el eje vertical como la línea donde nuestro segundo punto toma su posición. Con esta situación, ahora podemos encontrar que IC se puede evaluar mediante la siguiente ecuación.

que se puede ver claramente en la Fig. 4.12.

Al conectar los dos puntos según lo determinado por las Ecs. (4.13) y (4.14), se puede trazar una línea recta como lo establece la ecuación 4.12.

Esta línea como se ve en el gráfico de la Fig 4.12 se reconoce como la linea de carga ya que se caracteriza por la resistencia de carga RC.

Al resolver el nivel establecido de IB, el punto Q real podría fijarse como se muestra en la figura 4.12.

Si variamos la magnitud de IB variando el valor de RB, encontramos que el punto Q se desplaza hacia arriba o hacia abajo a lo largo de la línea de carga, como se muestra en la figura 4.13.


Si mantenemos una VCC constante y cambiamos solo el valor de RC, encontramos que la línea de carga se desplaza como se indica en la figura 4.14.

Si mantenemos IB constante, encontramos que el punto Q cambia su posición como se indica en la misma figura 4.14 y si mantenemos RC constante y variamos solo VCC, vemos que la línea de carga se mueve como se muestra en la figura 4.15.

Resolver un ejemplo práctico de análisis de línea de carga

Referencia: https://en.wikipedia.org/wiki/Load_line_(electronics)




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