sistema autonomo

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAU

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA

TBJ OPERANDO COMO CHAVENome: Elano do Monte

Dayany Makly

Renata Ferreira

Turma:01

Teresina

Janeiro de 2015.

tbj operando como chave

1. Objetivos

O principal objetivo da prtica projetar e analisar o funcionamento de um TBJ como chave mediante simulao e experimentao.

2. Lista de material

Gerador de Frequncia

2 Resistores

Transistor BC546

Osciloscpio

Multmetro

Fonte de tenso CC3. Introduo terica

O transistor bipolar de juno (TBJ) composto por duas junes np, sendo que cada uma pode ser analisada isoladamente como um diodo comum. O TBJ possui trs terminais, o terminal emissor(E), base(B) e coletor(C). Existem dois tipos de TBJ, o npn e o pnp, tais transistores esto ilustrados na figura 3.1.

npn

pnp

Figura 3.1- Transistores npn e pnp

3.1 Modos de operao

O TBJ possui trs modos de operao possveis, que so eles:

Modo ativo direto

Modo ativo reverso

Corte

Saturao

A analise para cada modo de operao semelhante para transistores npn e pnp, esto faremos a analise para o transistor npn.

Modo ativo direto

Dizemos que um transistor (npn) est operando no modo ativo direto quando a juno base emissor (JBE) est polarizada diretamente, isto , o terminal emissor est em um potencial mais baixo que o da base e a juno base coletor (JBC) est polarizada reversamente, isto , o terminal coletor est em um potencial maior que o terminal da base. Este modo de operao geralmente usado em aplicaes de amplificadores de sinais.

Modo ativo reverso

Dizemos ainda que um transistor (npn) est operando no modo ativo reverso quando a juno base emissor (JBE) est polarizada reversamente, isto , o terminal emissor est em um potencial maior que o da base e a juno base coletor (JBC) est polarizada diretamente, isto , o terminal coletor est em um potencial menor que o terminal da base. No aconselhvel a operao do transistor nesse modo, uma vez que, pode-se vir a danificar o componente.

Corte

Dizemos que o transistor est em corte quando suas duas junes(JBE e JBC) esto polarizadas reversamente. Nessa configurao a corrente que circula no transistor nula.

Modo saturao

O transistor est saturado quando suas duas junes esto polarizadas diretamente. Nesse modo de operao o transistor usado, na prtica, como chave fechada.3.2 O transistor como chave

Quando o transistor usado como chave, ele trabalha em dois modos de operao, que nesse caso so: saturao e corte. A figura 3.2 ilustra um circuito em que o transistor usado como chave.

Figura 3.2- Transistor como chaveNo circuito da figura 3.2 quando a chave est aberta no h corrente na base do transistor e em conseguencia disso no h corrente do coletor para o emissor(circuito aberto). Quando a chave fechada teremos corrente na base do transistor e em conseguencia disso teremos corrente do coletor para a base do transistor(circuito fechado).4. Procedimentos com resultados, tabelas e grficoAo iniciar a prtica tivemos que calcular primeiramente os resistores de acordo com os as especificaes determinada no roteiro utilizando as seguintes formulas:

Rb = => Rb = 15K e Rc = => Rc = 3.9 K

Foi simulado o circuito no Multisim referente ao procedimento, mostrado na figura 4.1, analisou-se resultados esperados, e foram traados algumas formas de onda que so mostradas de acordo com a simulao.

4.1- Circuito TBJ como chaveLigou a fonte Vbb, ajustando corretamente a sua tenso foi aplicado um sinal ao circuito de entrada de forma a polarizar a juno base-emissor do TBJ, mantendo assim uma corrente de base considerada; Em seguida, com outra fonte de tenso Vcc, ajustando a tenso desta para o valor considerado. Utilizando a montagem mostrada anteriormente foi aplicado ao circuito de sada e observou-se com o osciloscpio as formas de onda de tenso em Rc e nos terminais Coletor-Emissor. Por fim, foi esboado as formas de onda experimental para as tenses Vbb, Vce e VRc.As formas de onda utilizando a analise transiente do circuito 4.1 esto ilustradas nas figuras 4.2 ,4.3 e 4.4.

4.2- Forma de onda Vbb.

4.3-Forma de onda Vce.

4.4- Forma de onda VRc

5. Questionrio com perguntas e respostasa) Traar as formas de onda de tenso experimental e simulada para o TBJ: Vbb, Vce e VRC.

Soluo: Tais formas de onda esto representadas nas figuras 5.1, 5.2 e 5.3.

5.1- Grfico Vbb

5.2-Grfico Vce

5.3- Grfico VRc

b) Comente detalhadamente a respeito das curvas traadas em (a) tomando como referncia o comportamento do circuito e a curva caracterstica do circuito de sada.

Soluo: A curva mostra que o transistor pode ser usado no apenas como amplificador de sinais mas tambm como chave em computadores e aplicaes de controle. Um projeto apropriado para que o transistor atue como um inversor exige que o ponto de operao alterne do corte para a saturao ao longo da reta.c) Determine as perdas de conduo do TBJ usando a curva caracterstica Ic = f(Vce).

Soluo: As perdas no chaveamento pode acontecer durante a conduo e no estado desligado. Quando a frequncia de chaveamento baixa as perdas na conduo so mais significativas:

As perdas no chaveamento aumentam com a frequncia de comutao:

Vcc : tenso de polarizao do coletor

Ic(max) : mxima corrente Ic

: durao do transitrio de chaveamento ( = ton ou = toff)

fs : freq. de chaveamento

d) Pesquisar a respeito dos tipos de encapsulamento.

O encapsulamento do transistor dever ter alguma marca para indicar os terminais que esto conectados ao emissor. Os possveis encapsulamentos do transistor esto ilustrados na figura abaixo.

Encapsulamentos de transistores

e) Pesquisar a respeito das principais especificaes do TBJ encontradas na folha de dados dos fabricantes de modo que o componente trabalhe como chave.

Soluo: As especificaes encontradas para que o transistor trabalhe como chave do transistor 2N4123 NPN de aplicao geral, e cuja identificao de encapsulamento e dos terminais so ilustrados na figura abaixo.

Caractersticas disponveis no data-sheet do transistor 2N4123 para operao como chave

f) Pesquise aplicaes que fazem uso do TBJ funcionando como chave.

Soluo: A operao do circuito como um inversor lgico usa os modos de corte e de saturao. Em termos mais simples, se a entrada v1 for alta, prxima do valor de fonte Vcc (representando o valor lgico 1 em um sistema de lgica positiva), o transistor conduzir e, com a escolha adequada de valores para RB e RC, estar saturado. Assim, a tenso de sada ser VCEsat = 0,2 V, representando um nvel baixo ou valor lgico 0 em um sistema de lgica positiva. Por outro lado, se entrada for baixa, em um valor prximo de terra (digamos, VCEsat), ento o transistor cortar, iC ser zero e vO = Vcc, que um valor alto ou nvel lgico 1.

5.6- Inversor lgico digital com TBJ

6. Concluso

Atrs do experimento realizado no laboratrio e mediante simulao computacional, podemos verificar a operao do transistor como chave, que quando o transistor opera ora na regio de saurao, ora na regio de corte. Verificou que a queda de tenso Vce considerada nula no momento em que a chave est fechada (transistor saturado) e que nenhuma corrente circula pelo transistor quando a chave est aberta (transistor em corte).

Percebemos que a utilizao do transistor como chave uma aplicao simples e de grande importncia, uma vez que, pode-se controlar grandes correntes a partir de pequenos sinais de controle. 7. Bibliografia[1] Behzad Razavi, Fundamentos de Microeletrnica, 1 Edio, LTC, 2010.

[2] Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, Dispositivos Eletrnicos e Teoria de Circuitos, 8 edio.

[3] http://www.ufpi.br/subsiteFiles/zurita/arquivos/files/Eletronica-I_7-TBJ-parte-I-v1_0-prn.pdf