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Capítulo 4 – Polarização DC -TBJ

Prof. Eng. Leandro Aureliano da Silva

Eletrônica Analógica - I 2

Ponto QuiescentePolarizar o transistor é fixá-lo num ponto de operação em corrente contínua. Isto é, escolher valores de tensões e correntes para o circuito de acordo com a fixação de resistores externos.

A escolha deste ponto de operação é conhecido como ponto quiescente (Q), é feita em função da aplicação que se deseja (corte, saturação ou ativa)

Eletrônica Analógica - I 3

Ponto QuiescentePág – 102 e 103

Boylestad

Eletrônica Analógica - I 4

Circuito com Polarização Fixa

Eletrônica Analógica - I 5

Circuito com Polarização Fixa

Eletrônica Analógica - I 6

Circuito com Polarização FixaMalha de Entrada ou Malha Base-Emissor:

B

BECCB

BEBBCC

BERBCC

RVVI

VIRVVVV

setemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando

−=

=+×+−=++−

−

00

:

Eletrônica Analógica - I 7

Circuito com Polarização Fixa

E

CECCC

CECCCC

CERCCC

RVVI

VIRVVVV

setemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando

−=

=+×+−=++−

−

00

:Malha de Saída ou Malha Coletor-Emissor:

Eletrônica Analógica - I 8

Circuito com Polarização Fixa Para uma breve revisão da notação adotada, observe que:

VCE = VC - VESendo: VE = 0VLogo: VCE = VC

VBE = VB - VESendo: VE = 0VLogo: VBE = VB

Eletrônica Analógica - I 9

Circuito com Polarização Fixa Análise por Reta de Carga

A reta de carga limita a localização do ponto quiescente sobre ela. Assim, qualquer variação nas correntes IB ou IC, ou nas Tensões VBE e VCE, provoca o deslocamento do ponto sobre a reta de carga.

Para traçar a reta de carga equaciona-se a malha coletor-emissor e definem-se os pontos de corte (IC = 0) e de saturação (VCE = 0).

Eletrônica Analógica - I 10

Circuito com Polarização Fixa

Eletrônica Analógica - I 11

Circuito com Polarização Fixa

Eletrônica Analógica - I 12

Circuito com Polarização Fixa Análise de Estabilidade Térmica do Ponto Q

Com a operação do transisitor, naturalmente a temperatura de suas junções aumenta provocando o aumento de β;

Portanto IC aumenta, o mesmo ocorrendo com VRC. Como conseqüência VCE diminui e desloca o ponto Q para cima. Isso provoca um novo aumento de IC e de VRC, diminuindo mais VCE, tendendo a saturar o transistor;

Como observa-se, o aumento na temperatura provoca uma realimentação positiva indesejável no circuito;

Devido a este problema,a polarização Fixa é usada apenas para polarizar o transistor no corte e na saturação.

Eletrônica Analógica - I 13

Circuito de Polarização Estável do Emissor

Eletrônica Analógica - I 14

Circuito de Polarização Estável do Emissor

Eletrônica Analógica - I 15

Circuito de Polarização Estável do EmissorMalha Base Emissor:

( )( )

( )[ ]

( )[ ]1

0101

1:0

0:

++−

=

=++×+×+−=+××++×+−

+×==×++×+−

=+++−−

β

ββ

β

EB

BECCB

BEEBBCC

BEBEBBCC

BE

EEBEBBCC

REBERBCC

RRVVI

VRRIVIRVIRV

IIqueLembrandoIRVIRV

VVVVsetemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando

Eletrônica Analógica - I 16

Circuito de Polarização Estável do EmissorMalha Coletor Emissor:

[ ]

[ ]EC

CECCC

CEECCCC

CECECCCC

CE

EECECCCC

RECERCCC

RRVVI

VRRIVIRVIRV

IIqueLembrandoIRVIRV

VVVVsetemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando

+−

=

=++×+−=×++×+−

≅=×++×+−

=+++−−

00

:0

0:

Eletrônica Analógica - I 17

Circuito de Polarização Estável do EmissorAlgumas Notações:

VE = VRE = RE x IE

VCE = VC – VE

VC=VCE+VE

VB = VCC – IB x RB

VB = VBE+VE

Eletrônica Analógica - I 18

Circuito de Polarização Estável do EmissorAnálise por Reta de Carga:

Eletrônica Analógica - I 19

Circuito de Polarização Estável do Emissor

Análise da Estabilidade Térmica do Ponto Q:

A inclusão do Resistor RE, garante uma realimentação negativa no circuito, ou seja; mesmo que ocorra mudanças na temperatura ou no beta, as correntes e tensões DC, permanecerão próximas dos valores previamente estabelecidos

Eletrônica Analógica - I 20

Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão

Eletrônica Analógica - I 21

Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão

Aplicando o equivalente de Thévenin no circuito abaixo:

Eletrônica Analógica - I 22

Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão

Cálculo de RTh

Eletrônica Analógica - I 23

Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão

Cálculo de ETh

Eletrônica Analógica - I 24

Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão

Inserindo o equivalente de Thévenin, tem-se a malha base-emissor.

Eletrônica Analógica - I 25

Circuito com Polarização Por Divisor de TensãoMalha Base-Emissor:

( )( )

( )[ ]

( )[ ]1

0101

1:0

0:

++−

=

=++×+×+−=+××++×+−

+×==×++×+−

=+++−−

β

ββ

β

ETh

BEThB

BEEThBTh

BEBEBThTh

BE

EEBEBThTh

REBERThTh

RRVEI

VRRIEIRVIRE

IIqueLembrandoIRVIRE

VVVEsetemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando

Eletrônica Analógica - I 26

Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão

[ ]

[ ]EC

CECCC

CEECCCC

CECECCCC

CE

EECECCCC

RECERCCC

RRVVI

VRRIVIRVIRV

IIqueLembrandoIRVIRV

VVVVsetemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando

+−

=

=++×+−=×++×+−

≅=×++×+−

=+++−−

00

:0

0:

Malha Coletor-Emissor:

Eletrônica Analógica - I 27

Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão

Análise por Reta de Carga

Eletrônica Analógica - I 28

Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão

Análise da Estabilidade Térmica do Ponto Q:

Neste circuito, se IC aumenta com a temperatura, IE e VRE também aumentam;

Sendo VR2 constante, o aumento de VRE provoca diminuição de VBE, reduzindo IB de forma a compensar proporcionalmente a elevação de VRE;

Portanto, RE tem a finalidade de realimentar negativamente a tensão de base, anulando a variação inicial de IC.

Eletrônica Analógica - I 29

Procedimentos de Projeto

Para evitar a instabilidade de tensões e correntes nos circuitos de polarização, na prática adota-se os seguintes critérios:

Polarização Fixa:ICQ e β Definido pelo projetista, a partir do data-sheet do transistor utilizado;

Adota-se VCC ≤ VCEmáx;

Adota-se VCEQ = VCC/2;

VBEQ = 0,7V.

Eletrônica Analógica - I 30

Procedimentos de Projeto

Polarização Estável do Emissor:ICQ e β Definido pelo projetista, a partir do data-sheet do transistor utilizado;

Adota-se VCC ≤ VCEmáx;

Adota-se VCEQ = VCC/2;

VBEQ = 0,7V.

Adota-se VE = 0,1 x VCC

Eletrônica Analógica - I 31

Procedimentos de ProjetoPolarização Por Divisor de Tensão:

ICQ e β Definido pelo projetista, a partir do data-sheet do transistor utilizado;

Adota-se VCC ≤ VCEmáx;

Adota-se VCEQ = VCC/2;

VBEQ = 0,7V.

Adota-se VE = 0,1 x VCC

R2 ≤ 0,1 x RE x β

R1 = (R2xVCC – R2xVB)/VB

Eletrônica Analógica - I 32

Aplicações Básicas dos TransistoresTransistor como Chave

Eletrônica Analógica - I 33

Aplicações Básicas dos Transistores

Equações para projeto:

βCsat

B

C

CCCSat

II

RVI

>

=

Eletrônica Analógica - I 34

Aplicações Básicas dos Transistores1 – Determine RB e RC para o transistor Inversor, se ICsat = 10mA

Eletrônica Analógica - I 35

Aplicações Básicas dos Transistores

Eletrônica Analógica - I 36

Aplicações Básicas dos Transistores

Eletrônica Analógica - I 37

Aplicações Básicas dos Transistores

Eletrônica Analógica - I 38

Aplicações Básicas dos TransistoresRegulador de Tensão a Transistor

Fim!!!