خط التحميل (الإلكترونيات)

في التحليل البياني للدوائر الإلكترونية غير الخطية ، يُمثل خط الحمل خطًا مرسومًا على منحنى خصائص التيار - الجهد لجهاز غير خطي مثل الصمام الثنائي أو الترانزستور . وهو يُمثل القيد المفروض على الجهد والتيار في الجهاز غير الخطي بواسطة الدائرة الخارجية. عادةً ما يكون خط الحمل خطًا مستقيمًا، ويمثل استجابة الجزء الخطي من الدائرة المتصلة بالجهاز غير الخطي قيد الدراسة. تُعرف نقاط تقاطع منحنى الخصائص مع خط الحمل بنقاط التشغيل المحتملة ( نقاط Q ) للدائرة؛ عند هذه النقاط، تتطابق معلمات التيار والجهد لكلا جزئي الدائرة. ^{[ 1 ]}

يوضح المثال على اليمين كيفية استخدام خط الحمل لتحديد التيار والجهد في دائرة ثنائية بسيطة . الثنائي، وهو جهاز غير خطي، موصول على التوالي مع دائرة خطية تتكون من مقاومة R ومصدر جهد VDD _. المنحنى المميز (الخط المنحني) ، الذي يمثل التيار I المار عبر الثنائي لأي جهد معين عبر الثنائي VDD _، هو منحنى أسي. أما خط الحمل (الخط القطري) ، الذي يمثل العلاقة بين التيار والجهد نتيجة لقانون كيرشوف للجهد المطبق على المقاومة ومصدر الجهد، فهو

${\displaystyle V_{D}=V_{DD}-IR\,}$

بما أن التيار نفسه يمر عبر كل عنصر من العناصر الثلاثة المتصلة على التوالي، والجهد الناتج عن مصدر الجهد والمقاوم هو الجهد عبر أطراف الصمام الثنائي، فإن نقطة تشغيل الدائرة ستكون عند تقاطع المنحنى مع خط الحمل.

في دائرة كهربائية تحتوي على جهاز ثلاثي الأطراف، مثل الترانزستور ، يعتمد منحنى التيار-الجهد لتيار الجامع-الباعث على تيار القاعدة. ويُوضح ذلك بيانيًا بسلسلة من منحنيات (I_{_C} – V_{_CE} ) عند تيارات قاعدة مختلفة. ويُبين خط الحمل المرسوم على هذا الرسم البياني كيف سيؤثر تيار القاعدة على نقطة تشغيل الدائرة.

تحتوي دوائر أشباه الموصلات عادةً على تيارات مستمرة ومترددة ، حيث يُستخدم مصدر تيار مستمر لضبط أشباه الموصلات غير الخطية على نقطة التشغيل الصحيحة، بينما تُضاف إشارة التيار المتردد فوق التيار المستمر. ويمكن استخدام خطوط الحمل بشكل منفصل لتحليل كل من التيار المستمر والتيار المتردد. خط حمل التيار المستمر هو خط الحمل لدائرة التيار المستمر المكافئة ، ويُحدد بتقليل المكونات التفاعلية إلى الصفر (باستبدال المكثفات بدوائر مفتوحة والمحاثات بدوائر قصيرة). ويُستخدم لتحديد نقطة التشغيل الصحيحة للتيار المستمر، والتي تُسمى غالبًا نقطة التشغيل (Q ).

بمجرد تحديد نقطة تشغيل التيار المستمر بواسطة خط حمل التيار المستمر، يمكن رسم خط حمل التيار المتردد عبر نقطة التشغيل. خط حمل التيار المتردد هو خط مستقيم ميله يساوي معاوقة التيار المتردد التي تواجه الجهاز غير الخطي، وهي تختلف عمومًا عن مقاومة التيار المستمر. يحدد هذا الخط نسبة جهد التيار المتردد إلى تياره في الجهاز. ولأن معاوقة المكونات التفاعلية تتغير بتغير التردد، فإن ميل خط حمل التيار المتردد يعتمد على تردد الإشارة المطبقة. لذا، توجد العديد من خطوط حمل التيار المتردد، بدءًا من خط حمل التيار المستمر (عند الترددات المنخفضة) وصولًا إلى خط حمل التيار المتردد المحدد، وتتقاطع جميعها عند نقطة تشغيل التيار المستمر. يُشار إلى خط الحمل المحدد هذا، والذي يُسمى عادةً خط حمل التيار المتردد ، بأنه خط حمل الدائرة عند "تردد لانهائي"، ويمكن إيجاده باستبدال المكثفات بدوائر قصيرة، والمحاثات بدوائر مفتوحة.