operointipistettä

Operointipiste, yleensä kutsuttu Q-piste (Q-point), on sähkötekniikassa DC-tila, jossa aktiivinen komponentti on toiminnassa ilman ulkoisen signaalin vaihtelua. Siinä määritellään laitteen DC-parametrit, kuten BJT:ssä kollektorivirrta I_C ja kollektor-emitter jännite V_CE, sekä MOSFET:issä drain-virta I_D ja drain-source jännite V_DS. Operointipisteen valinta on keskeinen osa vahvistin- ja differaattioptiikan suunnittelua, jotta laite toimisi halutulla alueella ja vältäisi saturaatio tai katkeaminen.

Operointipiste määritellään DC-tilassa kytkennän kuormituksen, virtalähteiden ja bias-piirien kautta. Usein käytetään Thevenin-verkkoa, jolla base- tai gate-jännite asetetaan toivottuun arvoon. DC-analyysi ratkaisee I_C ja V_CE (BJT) tai I_D ja V_DS (MOSFET), ja Q-piste voidaan esittää I–V-käyrien sekä DC-load line -viivan leikkauspisteenä.

Q-pisteen valinnalla on suuri vaikutus vahvistimen suorituskykyyn. Oikea operointipiste pysyy laitteen aktiivisella alueella, sallii symmetrisen suurvasteen ja minimoikaa epälineaarisuudet sekä lämpötilan aiheuttamat siirtymät. Bias-stabiilisuus on tärkeää, sillä lämpötilan muutokset voivat muuttaa I_C ja V_CE:tä; hyödyntämällä emitteri- tai gate-biasin suunnittelua voidaan parantaa stabiliteettia.

Operointipiste on myös keskeinen perusta pien-signalisen analyysin käyttämiselle. Pien-signalisen mallin parametrit, kuten transconductanssi g_m ja impedanssit, lasketaan Q-pisteen ympäriltä, mikä mahdollistaa vaihejakauman ja vahvistuksen arvioinnin. Käsite esiintyy laajasti sekä BJT- että MOSFET-piireissä.

---