apostila de eletrônica i - paulo leite - aluno
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7/25/2019 Apostila de Eletrnica I - Paulo Leite - Aluno
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Eletrnica I
Prof. Paulo Leite
Janeiro de 2013
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1.2Fonte de Corrente
Uma fonte de tenso tem uma resistncia interna muito pequena. Uma fonte decorrente, ao contrrio, possui uma resistncia interna muito grande.Uma fonte de corrente produz uma corrente na sada independente da carga. O que
carga?
Ex:LS RR
V
R
VI
A corrente no varia desde RL= 0 100 K
RL 0 1 K 10 K 100 KI 1,2 A 1,1999 1,1988 1,1881
2Teoria dos Semicondutores
2.1Teoria do Semicondutor
At os anos 50 toda eletrnica, incluindo computadores, era baseada em vlvulas. Odesenvolvimento da fsica permitiu o desenvolvimento de diodos e transistores de silcio egermnio.
O tomo de silcio possui 14 prtons, sendo sua valncia (ou eltrons da ltimacamada) igual a 4.
Ponto 99%
estvel
Rs/100 RL100K
IL
1,2
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Os tomos de cobre possuem um eltron livre na rbita mais externa, chamadabanda de conduo, de forma que o eltron mal pode sentir a atrao do ncleo. Esteseltrons livres so capazes de produzir altas correntes eltricas.
Ao se aquecer um tomo de silcio, alguns eltrons da camada de valnciadeslocam-se para camada de conduo, criando uma lacuna na camada de valncia.
As lacunas em um semicondutor tambm produzem corrente.Em um cristal 5 tomos se ligam da seguinte forma:
O semicondutor tipo n recebe impurezas penta valentes de forma a ter mais eltronslivres.
O semicondutor tipo p recebe impurezas trivalente criando lacunas livres.
O Diodo No Polar izado
possvel produzir um cristal metade tipo p e metade tipo n. Este cristal comumente chamado de diodo.
Quando um eltron livre sai da camada n e vai para a camada p, ele cria um tomocarregado (on positivo) na regio n. Ao preencher uma lacuna na regio p, ele cria umnovo tomo carregado. Esta regio chama-se camada de depleo.
A camada de depleo age como uma barreira, impedindo a continuao da difusode eltrons livres atravs da juno.
A diferena de potencial atravs da camada de depleo chamada barreira depotencial, sendo, 25C, aproximadamente 0,7 V.
Polar izao Direta
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S
S
R
VVI
Ex: V12VS 100RS
mA113100
7,012I
para calcularmos a tenso exata na resistncia temos que entrar na curva do diodo.
S
S
R
VVI
S
S
S R
V
R
VI
V = 0 mA120R
VI S
I = 0 V12VV S
mA5,112100
75,012I
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Aproximaes do diodo
Para grandes tenses e correntes: conduz quando polarizado direto; no conduz quando
polarizao reversa.Para pequenos sinais: conduz com queda de 0,7V direto; pequena corrente de fuga;polarizao reversa.
Equivalente TheveninTenso = tenso se no tivesse duas cargas.Resistncia = Resistncia que se olha do terminal dacarga quando zera todas fontes de tenso e abre asfontes de corrente.
mA1,1KK27,04I
3 Circuitos Retificadores
So circuitos que transformam tenso alternada em tenso contnua.Nesta cadeira veremos apenas os circuitos monofsicos de meia onda e onda completa.
3.1Valor de pico, RMS e Mdio
senVwtsenVV PP 0V0
2
VV30 P
PVV90
Valor do pico = Vp
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Valor pico a pico = Vmax-Vmin=2VP(para senide)
Valor eficaz ou RMS 21
T
0
2PRMS dtwrsenVT
1V
para senide PP V707,02
V
definido como a tenso que produz a mesma quantidade de potncia que uma onda
senoidal.
Valor mdio - T
0
PMDIOwtdtsenV
T
1V
Valor mdio senide (2) = 0
Valor mdio (180) = PP V6366,0v2
Para retificador de onda completa.
3.2Retificador de meia onda
L
inPin
R
VIsenVV
Desprezando R da fonte e R do diodo.
Tenso na carga :
0V
senVV
L
PL
2
0
0
2
P
0
P
2
0MDIO
dsenVdsenV2
1dtV
2
1V
0
P
0
P
MDIO cos2
V
dsen2
V
V
MDIO
PPPMDIO V
V
2
V211
2
VV
P
L
PMDIO
L
MDIOMDIO
I
R
VI
R
VI
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dsenV2
1V 2
2
0PRMS 2
2dsen
0
2
2
V
2V
2
1V PP2RMS
2
VV PRMS
L
P
L
RMSRMS R2
V
R
VI
L
PRMS R2
VI
Especif icao do diodo
Tenso de pico inversa;Quando a tenso est no semi ciclo negativo a corrente zero, logo toda tenso est sobre odiodo. PPI VV
Potncia;
I7,0IVP
3.3Retificador de onda completa
No semiciclo positivo, D1 conduz; no semiciclo negativo , D2 conduz.
Valor Mdio
11V
cosV
dsenV1
V P0P
0
PMDIO
L
P
LMDIO
PMDIO
PMDIO R
V2
R
VI
I2I
V2V
Valor eficaz
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2
VdsenV
1V P2
0
PRMS
L
PPRMS
R2
Vou
2
II
Tenso de pico inversa igual a duas vezes o valor do pico.
BA2D VVV
PP2D VVV
P2D V2V
Retif icador em Ponte
Utiliza 4 diodos e o trafo no precisa de tap central. Os valores mdios e eficazes so os
mesmos.Tenso de pico inversa = VPICO
Resumo RetificadoresMeia onda Onda completa Ponte
Num-diodo 1 2 4Tenso pico de sada VP 0,5 VP VP
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Tenso CC sada 0,318 VP 0,636 VP 0,636 VPCorrente CC do diodo IC 0,5 IC 0,5 ICTenso pico inversa VP VP VP
Freq. Ondulao fENT 2 fENT 2 fENTTenso CC sada 0,45 VRMS 0,45 VRMS 0,9 VRMS
Ex1 Para um retificador de meia onda, desenhe as formas de onda V in, VD,VL e IL.Considerando Vin= 12 VRMSe RL= 100 , calcule: VMDIOna carga, IMDIOna carga, Vef(ou RMS)na carga, Iefna carga.
Ex2Especifique o diodo IRMS, VPico reverso
Ex3: Repita o exerccio 1 para umretificador de onda completa.
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3.4 - Vantagens e desvantagens dos retificadores
1 - Com relao ao r ippl e
Fator de Ripple () =)(VmdiocontnuoValor100ondulaodaeficazValor
dc
100CC
AC
VV 22AC Vdc-VefV (Pef= PCC+ PAC)
R
V
R
V 2AC2
CC
2
RVef
a)Retif icador de meia onda
0,1487VVMXAC
PAC V0,3856V
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120%100VV0,3856
VV
P
P
CDC
AC
100
b)Onda completa
2
P
2
AC
V2V
2V
P
P
2
V2
1004
21
VP
= 48 %
2- Com relao capacidade do transformador
a)Meia onda
Capacidade do trafo = Vef. Ief =4
IV2
2
I
2
V PPPP
Na carga Pdc= Vdc. Idc=
PP IV
2PP
dc
IVP
Cap. Trafo = PP IV4
2 = 2dcP4
2
Cap. Trafo = 3,49 Pdc
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b)Onda completa
Vef=2
VP
Cap. De 1/2 secundrio =22
IV PP
Capacidade total =2
IV PP
Na carga = Pdc= VP. IP=
PP I2V2 =2
PP IV4
= 0,4 VPIP
Capacidade = dcdc P75,124,0
P
c)Retif icador em ponte - onda completa
Vef=2
VP
Ief=2
IP
Capacidade =2IV PP
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Na carga Pdc=
PP I2V2
Pdc= 0,4 VPIP
Capacidade =4,02
Pdc
= 1,23 Pdc
Resumo:
1/2 onda Center tape-onda comp. Ponte onda completaTenso mdia carga Vdc
PV
PV2
PV2
Tenso eficaz Vef2
VP
2
VP 2
VP
Fator ripple 120% 48% 48%Transformador Capacidade de
armazenamento de energiaem relao a Pdc
3,49 Pdc 1,75 Pdc
(1,23 PdcPrimrio)
1,23 Pdc
Ex4 - Em um retificador de meia onda est ligado uma carga de 80sobre a qual h umapassagem de 5A de corrente de pico. Qual a tenso reversa sobre o diodo e a capacidadede armazenamento do transformador?
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Ex5 - Calcule a tenso reversa sobre os diodos de um retificador de onda completa emponte onde a capacidade do transformador de 123W e a carga de 6,25.
4- Filtros Retificadores
4.1- Retificador de 1/2 onda
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A sada de um retificador uma tenso em um nico sentido porm pulsante, sem aplicaoprtica em eletrnica. Para reduzir o ripple devemos colocar um capacitor que se carregadurante um pequeno espao de tempo. Logo aps o pico positivo o diodo para de conduzire o capacitor se descarrega atravs da resistncia de carga. Quanto maior o produto RLC,menor o ripple.
(figura 51 pg. 74 Cipelli)
Durante a descarga RLCt
PRLcap eVVV
4.2 - Retificador de onda completa
O tempo para descarga do capacitor ametade do tempo do retificador de 1/2onda. Logo precisamos menos ocapacitor. A freqncia de 120Hz e node 60Hz como no de 1/2 onda.
Conseqncias do capacitor no diodo
1 - A tenso reversa que era igual a VPse torna 2VP.
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2
- A corrente que flua pelo diodo em todo o semiciclo agora fica concentrada em umperodo menor que 1/2 semiciclo. Quanto maior o capacitor menor o tempo de carga emaior o pico de corrente no diodo.
5- Retificadores Multiplicadores
Dobrador de tenso de onda completa.
Outra aplicao dos diodos so os circuitos multiplicadores de tenso.Quando a tenso de entrada for positiva, D1 conduz e carrega C1 com VP em relao
terra. Desta forma C1 fica com a polaridade da figura acima. D2 permanece cortado.Quando a tenso de entrada for negativa, D2 conduz , carregando C2 com VPem relao terra.Desta forma teremos C1 com +VPe C2 com -VP, totalizando 2VPna carga RL.
Dobrador de meia onda
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No ciclo negativo D1 conduz e D2 est cortado carregando C1 com VP. No semicicloseguinte (positivo), D2 conduz e D1 est cortado. A tenso atravs de C1 se soma com atenso de entrada levando C2 a se descarregar com 2VP.
O raciocnio o mesmo para o triplicador e o quadriplicador abaixo.
6 - Outros circuitos com diodos
6.1 - Circuito Clippine ou Recortador
um circuito que mantm um nvel de mnimo na sada.
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Funcionamento I : Quando VPsenwt < VRVo=VR porque o diodo conduz.Quando VPsenwt >VRVo=VPsenwt com o diodo cortado.
Funcionamento II: VPsenwt > VRVo=VPsenwt diodo conduzindo.VPsenwt < VRVo=VRdiodo cortado.
6.2 - Circuito Limitador ou Ceifador
6.2.1 - Limitador positivo
Funcionamento : VPsenwt < VRdiodo cortado e Vo=VPsenwt
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VPsenwt > VRdiodo conduz limitando a sada em VR.
Funcionamento VPsenwt < VR Vo=VPsenwt diodoconduzindo.VPsenwt > VRdiodo corta Vo=VR
6.2.2 - Limitador Negativo
Funcionamento: igual ao positivo.6.2.3 - Duplo limitador
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6.3 - Circuitos lgicos
Lgica binria:
a b ou e0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 1 1
7 - Diodo Zener
O diodo Zener quando polarizado diretamente funciona como um diodo comum. Pormdevido a artifcios em sua fabricao, o diodo Zener capaz de operar reversamente em suatenso de ruptura sem se danificar.
Para V positivo a curva igual a um diodocomum. Para V negativo existe uma tensoVZ (entre 2 e 200V), que mesmo variando acorrente a tenso no muda.
Os fabricantes fornecem valores de VZ ePMAX onde PMAX= VZIMAXO projeto deve ser realizado para que acorrente no Zener esteja entre IMINe IMAX. Nocaso de no ser especificado IMIN utilizarIMAX/10.
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7.1 - Regulao de tenso
Funcionamento: R deve ser calculado de forma que o Zener fique trabalhando na regio deavalanche controlada (ou ruptura), logo podemos considerar VZcomo constante.Se Vin ou RLvariar, dentro de certos limites, VLpermanece constante.
ZLZin IItetancons
R
VVI
Se RLdiminuir, ILaumenta e IZdiminuiSe RLaumentar, ILdiminui e IZaumenta.
A variao de IZdeve ficar entre IMAXe IMINVZ= constante e VL= constante.
Ex1: VZ= 12V ; PMAX= 400mW ; VS= 20V. Calcular IMAXe a faixa de variao deRL.
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7.2 - Dimensionamento do Zener
Em fontes comuns alm da variao da carga (RL) Vintambm varia.
a) Para Vin mnimo
R
VVII
VIIRV
ZminINminZmaxL
ZminZmaxLminIN
b) Para Vin mximo.
ZmaxZminLmaxIN VIIRV
O pior caso ser para RL = quando ILmin = 0, toda corrente vai passar pelo Zener.
R
VVI
VRIV
ZmaxINxZma
ZmaxZmaxIN
Ex2:
V10V30Vin Calcule Izmaxe Izminpara RL=
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Ex3: Determine IZ dados RS= 820; RL= 2; Vin = 40V ; VZ= 10V
Ex4 - Projeto de um regulador Zener. 10%15VV20mAI inLmax V10VL
16,5V5,13Vin
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Ex5: Determine VL, VR, IZe PZno circuito abaixo. Supondo a)RL = 1K2 b) RL= 3K.
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Calcule um regulador Zener para uma carga de 1K 2K.
fCImdiaV12VV PPZ W3,1PMAX
O valor do capacitor atende?
17,96212,7VV PV7,12secV
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8 - Transistores Bipolares
8.1 - Introduo
Entre 1904 e 1947 a vlvula foi o dispositivo eletrnico utilizado para amplificao e
chaveamento de sinais.Nos anos 50, entretanto, foi desenvolvido nod laboratrios da Bell Telephone, o transistorBipolar. O transistor tem capacidade de amplificar e comutar sem as desvantagens davlvula : pequeno, no precisa esquentar, mais leve, mais robusto e mais eficiente.
O transistor um dos componentes bsicos mais importantes da eletrnica. Ele foidesenvolvido em 1951 e a base de todos C.Integrados.At ento todos equipamentos eletrnicos eram baseados em vlvulas, sendo que umcomputador de baixa capacidade ocupava uma sala de 200m , tinha um consumo de KW ecustava milhes de dlares.
Fabricado com semicondutores, existem transistores de microwatts a dezenas de watts,operando de CC at Gigahertz.
Existem 2 tipos de transistores bipolares:
O emissor densamente dopado. Sua funo de emitir eltrons na base. A base levemente dopada e muito fina. Permite que a maioria dos eltrons injetados pelo emissorpassem para o coletor. O coletor coleta os eltrons que vem da base.
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8.2 - Polarizao
a) Base emissor e base coletor direto. Alta corrente nas duasjunes.
b)Base emissor e base coletor polarizado inversamente. Somentecorrente de fuga.
c) Base emissor direta e base coletor inversa. Alta corrente baseemissor e curiosamente corrente maior ainda entre coletor e emissor.
Praticamente o transistor s utilizado como no item C.Funcionamento: Como V7,0VBE , muitos eltrons do emissor penetram na base. Como abase fina e fracamente dopada, a corrente da base pequena e a maioria dos eltronspassam pela base e chegam ao coletor atrados pelo terminal positivo.
Na maioria dos transistores, mais de 95% dos eltrons emitidos pelo emissor chegam aocoletor. Menos de 5% preenchem as lacunas da base formando corrente de base.
195,0Ie
ICC
CCC
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CCC
B
C
11
I
I1
I
Ie
CC
1
CC
CC
-1
CC
8.4 - Regio Ativa
Condies necessrias para um diodo funcionar num circuito linear:1- Diodo emissor deve estar polarizado diretamente;2- Diodo coletor polarizado reversamente;3- Tenso do diodo coletor menor que tenso de ruptura.
Nestas condies o transistor um componente ativo capaz de amplificar um sinal deentrada.
8.5 - Configuraes Bsicas
8.6 - Caractersticas do Transistor
Os fabricantes fornecem, alm de valores numricos, grficos sobre o comportamento dotransistor normalmente extrados da configurao emissor comum.
Ex: B135 / 137 / 139 (transparncia)
Coletor - Emissor Voltage - VCEO- 45 - VdcColetor - Base Voltage - VCBO- 45 - VdcEmissor - Base Voltage - VEBO- 5 - Vdc
Coletor Current - IC - 1,5 - AdcEmissor Current - IB- 0,5 - AdcTotal Device Dissipation - TA= 25 - PD- 1,25 - WattsTotal Device Dissipation - TC= 25 - PD- 12,5 - WattsOperating temp. range - TJ- -55 to +150 - C
Thermal Resistence Juno/Case - JC- 10 - C/WThermal Resistence Juno/Amb - JA- 100 - C/W
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Coletor Cutoff current - ICBO- 0,1 - AdcEmitter Cutoff current - IEBO- 10 - Adc
DC current gain - hFE- 40
Volletor - Emitter SaturationVoltage - VCEset - 0,5 - Vdc
Base- Emitter On Voltage - VBEon - 1 - Vdc
B
BEBBB R
VVI
Variando VBBe VCCobtemos o grfico acima.
Prximo ao joelho o diodo coletor no est reversamente polarizado;
Para VCEacima de 0,7 V o valor de VCEno importante, ficando a corrente do coletorconstante;
Se VCE for maior que VCEOo diodo coletor atingir a ruptura queima.
8.7 - Interpretao dos dados do transistor P/ 2N3904
VCEO= 40V VCBO= 60V VEBO= 6V
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so valores mximos de tenso para cada par de pinos do transistor. Acima destes valoresqueima.Ideal trabalhar prximo a metade dos valores mximos.
IC= 200 mAdc mxima corrente admissvelPD= 250 mW TA= 60CPD= 350 mW TA= 25C (PD= VCE. ID)PD= 1 W TA= 60C
Para TAmaior (60C), dissipao piora PDdiminui.
PD= 1W (TC= 60C) significa que se voc mantiver o encapsulamento em 60C a potnciapode chegar a 1W.
Ganho de Corrente
CC= hFE
IC Min hFE Mx hFE0,1 401 7010 100 30050 60
O 2N3904 funciona melhor, com maior ganho, prximo a 10 mA. Em projetos, usando IC=
10mA deve-se utilizar hFEmin = 100.
8.8A Reta de Carga
Uma reta de carga uma linha que corta as curvas caractersticas do coletor mostrandocada um dos possveis pontos de operao do transistor.
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CECCCC VRIV xVCE
yIC Equao de uma reta:
C
CE
C
CCC R
VRV
I
Basta determinar dois pontos:
C
CCCCE
CCCE
R
VI0V
VV0
CI
Pontos de Operao
na Saturao CSATB II BI
CC RI
CCMXC VI 0CEV
IC= Mxima VCE= Mnima
CIBI
no ex. acima, mAIC 53K15VSAT
Supondo = 100100
5mAIB AIB 50
B
BEBB
IV-VBR
50
115 =
no Corte o transistor est OFF desligado.
0I0I CB CCCORTECE VV
como no h corrente de coletor, no h queda de tenso em RB. Logo toda tenso estsobre VCE.
na Regio Ativa o transistor usado como amplificador devendo o ponto de operaoficar prximo a CE
CC VV
2
.
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Supondo AK
IB 3050015
considerando = 100 3mAIA30100I CC
VK 633mA-15VVCE Q de ponto quiescenteestvelrepouso
Se voc variar Rb ou varia sobre a reta de carga.
Ex:
Considerando VBE= 0,7V = 50 calcule o ponto de operaoIB, IC, VCE, VB, VC
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8.9O transistor com chave
Nos Circuitos Digitais o transistor opera no corte e saturao como se fosse uma chave.
Ex:
Com a chave aberta, Vb = 0 Ib = 0 Ic = 0 VOUT= 10V
Com a chave fechada, condio de saturao que Ib
Ic
mAIC 101K10VSAT
mAKIB 1107,010
1 > 2,050
10
saturado
VCE= 10-1K . 10 mA = 0V VCE= 0V
ou seja:VBB= 0 transistor chaveVBB= 10V transistor chave fechada
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8.10Polarizao do emissor
Na utilizao do transistor como amplificador precisamos de circuitos cujos pontos Q sejamimunes s variaes do ganho de corrente.
O ponto Q no muda se variar de 50 150.
EECECCCC RIVRIV Fazendo Ie Ic
Malha coletor:
EC
CCCE
C
ECCCECC
RRV
V
IRRIVV
C
CCCE
I0
VV0
)(
Malha base:
E
BEBB
EEBEBB
RVV RIVV
C
CEREBEBB
I
)I(IVVV
Logo Ic no depende de .
Seqncia de clculo para circuito com Re.
1Calcule Ve;2Calcule Ie;
3Calcule Vc;4Calcule Vcc.
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Ex: = 100
VVVVe 3,47,05
1,95mAIe2,2
3,4
KIe
Vc = 15V(1,95 1K) = 13,1V
Vce = 13,14,3 = 8,8V
Q Ic = 1,95mA Vce = 8,8V
No utilizamos .
9Circuitos polarizados do transistor
9.1Polarizao de base.
Malha coletor:
Vcc = Vrc + VceVcc = RcIc+Vce
Rb
VbeVcc
Ic
Malha base :
Vcc = VrbVbeVcc = RbIb + Vbc
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RbVbeVccIb
Este o pior circuito de polarizao. A corrente do coletor muito sensvel ao variaes Ic e Vce.
varia com a temperatura
Ex1: Calcule Rb e Rc para: Vbe = 0,7V ; = 100 ; Vcc = 10V ;2
VccVce ;
Ic = 10mA
Ex2: Recalcule Ic e Vce para = 50.
-
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9.2 - Polarizao por realimentao do emissor.
Se aumenta a temperatura aumenta.aumenta Ic aumenta.Ic aumenta Ie aumenta Ve aumentaVrb diminui Ib diminui
Ou seja aumentar Ic faz diminuir Ib. O Re produz umaqueda de tenso que se ope variao do ganho de correnteREALIMENTAO NEGATIVA.
Este circuito, apesar de melhor que a polarizao da base, na muito utilizado devido
deslocamento ainda grande do Q.
Re)(
)1Re(
IeVceIcRcVcc
IcRcVccVcRb
VbeVccIb
-
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9.3Polarizao por realimentao do coletor
Outra tentativa de estabilizar o ponto Q.Se temperatura Ic Vc Vrb Irb
IcRc-VccVc
)1(
RbRcVbeVccIc
Com = 100 Ic = 4,79mA Vc = 10,2VTambm no muito estvel.
9.4Polarizao com realimentao coletor e emissor
A idia seria somar a realimentao emissor + coletor
resultado muito ruim.
Malvino errado
)1(Re
RbRcVbeVccIc
IcRcVccVc
Re)1(
RbRcVbeVccIb
-
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9.5Polarizao por divisor de tenso
Este circuito funciona bem e muito usado.Se Ie Ve Como Vb fixa (divisor R1R2)Vbe Ib E a realimentao funciona.
Corrente divisor : VVbmAIdId 212,1210
VVcVcKVcmAIeVVeVe
6410)633,1(10
3,13,17,02
Re
Vbe-VbIe
21
2
RRVccR
Vb No aparece na frmula!!!
Ex: Dado Vbe = 0,7 ; = 100 ; Vcc = 10V ;2
VccVce ;10
VccVre ; Ic = 20mA ;
102BIIb
AIbIcIb
200100
1020 3
mAIbIB 21020010106
2
850
102
17,023
2
2
B
B
B R
I
VreVbeR
KRI
VreVbeVccR BB
B 77,3102,2
17,01013
11
2001020
15103
IcVreVceVccRc
mAIeIcIbIe 2,20102010200 36
-
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5,49Re102,20
1Re
3
IeVre
comum se utilizar Vre = 0,1 Vcc
10Os Transistores PNP (8.5 malvino)
Agora as lacunas so os portadores majoritrios no emissor. O emissor injeta lacunas na
base, sendo que a maioria delas circula para o coleto.
IE= Ic+IBIbIc
CC
O circuito para PNP pode ser igual ao do NPN com fonte negativa.
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Ex:polarizao por divisor de tenso
I no divisor resistivo = 0,82 mA
VB= 1,8 V Vre = VB-VBE
VRc=-1,8+0,7 = -1,1 V mAK
Ie 1,11
1,1
Vc = VccIc Rc Vc = -10 + 1,13,6K = -6,04 V
VCE= VC-VE VCE= 6,04-1,1 = 4,94 V
IB= A5,3036
1,1
11Os modelos para C.A.
11.1O capacitor de acoplamento
So usados para acoplar ou transmitir os sinais c.a. de um circuito para o outro.
fcXc
2
1 quando a freqncia aumenta a impedncia diminui. Em altas
freqncias, o capacitor um curto.
freqncia crtica Xc = RR = RG + RL
-
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fc2
1= R fc =
fc2
1
freqncia de quina = 10 fc
ou seja fh aquela em que XC < 10R. A partir de fh, o capacitor de acoplamento considerado um curto.
Ex1: Calcule IMX, fh, fc
Ex2: Qual a corrente em 3,5 Hz?
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11.2Capacitor de Desvio ou Bypass
O capacitor de Desvio age como um curto para C.A..
Cfc
R2
1
R a resistncia Thevenin
LG
LG
T RR
RRR
fh (quinz) = 10 fc =CRT2
10
Ex3: Calcule fc, fh
-
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11.3Teorema da Superposio
C1 e C2 = acoplamentoC3 = derivao
Para analisar este circuito devemos dividi-lo em duas partes: Anlise C.C. e Anlise C.A..
O teorema da superposio diz que voc pode analisar os efeitos causados por cada fonteseparadamente e depois somar os efeitos individuais.
A Anlise do cir cui to C.C.1Reduza a fonte c.a. para zero;2Abra todos os capacitores.
21
2
RR
RVV CCB
VB= 1,8 VVE= 1,1 VIE= 1,1 mAVC= 6,04 VVCE= 4,94 V
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B Anlise C.A .1Reduza todas as fontes C.C. zero;2Curto-circuite todos os capacitores.
Para clculo de correntes e tenses1Somar corrente C.C e a corrente C.A. para obter a corrente total em um ramo;2Somar tenso C.C. e a tenso C.A. para obter a tenso total em qualquer n.
C Como funciona
O sinal do gerador C.A. provoca uma variao na tenso de base na mesma freqncia.
Isto produz variao c.a. na corrente de base. Isto produz uma variao c.a. na correntede coletor. Isto faz com que a tenso Vc varie igual ao gerador porm amplificada.
D Var iao do Ponto de Operao
Para reduzir a distoro sinal c.a. deve ser 10% da corrente c.c..
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11.4Parmetros importantesZi, Zo, Zv e Ai
Z in
Ii
ViZi
RsZi
VsZi
Vi
Ex:
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Z out
Io =SENSORR
VoV Zout =
Io
Vo
Av - Ganho de tenso
AVNL=Vi
Vo
RL =
Vi =RsZi
VsZi
AVNL
Ex: Para amplificador a transistor abaixo, calcule Vi, Ii, Zi e Av.
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Ai Ganho de Corr ente
Ai =
Ii
Io
Ii =Zi
Vi Io =
LR
Vo
Ai =L
L
RVi
ZiVo
ZiVi
RVo
Ii
Io
Ou Ai = -AvLR
Zi
11.5Conexo Darlington
uma conexo de dois transistores bipolares operando como um transistor super beta. Acaracterstica principal que os dois transistores atuam como se fosse uma inidade simplescom D= 12
se os dois transistores tiverem = 200D= 200 200 = 40000
VBE normalmente prximo 1,8 V.
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Ex: Para o circuito abaixo, calcule: Ib, Ic, Vce, ZiAC, AiAC, ZoAC.
D= 8000Vbe = 1,6 VRi = 5K
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11.6Resistncia CA do diodo emissor
Rcc = 70017,0mA
V
RCA=Ie
VBE
Ex: RCA= 25
40
1
A
mV
RCA=EI
mVre
25'
ou seja, a resistncia do diodo emissor interna ao transistor para corrente alternada em
pequenos sinais EI
mV25.
11.7O Modelo T
modelo CA
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Substituindo o transistor pelo modelo T
re'ib
re'ie
Ib
Vb Zbase
11.8Modelo II
re'//R//RZin 21 Zentrada Pouco utilizado.
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11.9Parmetros H
v1= hie i1+ hre v2I2= hfe i1+ hoe v2 equaes hbridas
Impedncia de entrada hie
hie a impedncia de entrada de uma malha quando a sada for curto circuitada para C.A..
v1= hie i1 hie =1
1
i
v
Ganho de corrente hfe
hfe o ganho de corrente de uma malha quando a sada est curto circuitada.
i2= hfe i1+
0
2vhoe
hfe =1
2
i
i
Ganho de tenso reverso hre
hre o ganho de tenso reverso com a entrada aberta.
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v1=
0
1ihie + hre v2
hre =
1
2
v
v (com a entrada aberta)
hre muito pequeno 1 10-4
Admitncia de Sada hoe
hoe a admitncia de sada com a entrada aberta.
I2=
0
1ihfe + hoe v2
hoe =2
2
v
i Ex: hoe =
V
A
10
85 = 8,5 S
Relao entre re e parmetros H
hfe = re =hfe
hie
Ganho de tenso
entvsadavAv v sada = ic . rc
v entrada = ie re
'' re
rc
reie
rcicAv Av =
're
rc
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Ex: Calcule o ganho de tenso AC do circuito abaixo.
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Ex: Qual o ganho de tenso se dobrarmos a tenso de alimentao?
1Calcular novo IE
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Ex: Realimentao ca do emissor.