Apostila de Eletrônica I - Paulo Leite - Aluno

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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31/60

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


45/60

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?


46/60

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


47/60

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..


49/60

11.4Parmetros importantesZi, Zo, Zv e Ai

Z in

Ii

ViZi

RsZi

VsZi

Vi

Ex:


50/60

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.


51/60

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.


52/60

Ex: Para o circuito abaixo, calcule: Ib, Ic, Vce, ZiAC, AiAC, ZoAC.

D= 8000Vbe = 1,6 VRi = 5K


53/60


54/60

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


55/60

Substituindo o transistor pelo modelo T

re'ib

re'ie

Ib

Vb Zbase

11.8Modelo II

re'//R//RZin 21 Zentrada Pouco utilizado.


56/60

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.


57/60

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


58/60

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.

Apostila de Eletrônica I - Paulo Leite - Aluno

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