Professor Dr. Milton Filho

Disciplina: Circuitos Eletrônicos

Espelhos de corrente

Por:Luiz Augusto Baptistella Marques R.A.: 810 363Daniel Targino Wassano R.A.: 810 371

Novembro de 2011

Sumário1. Introdução............................................................................................................................3

2. Revisão Teórica....................................................................................................................3

3. Metodologia.........................................................................................................................4

4. Resultados e Discussões.......................................................................................................5

5. Conclusão.............................................................................................................................6

6. Referências bibliográficas.....................................................................................................6

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1. Introdução

Espelhos de corrente são circuitos transistorizados capazes de induzir em sua

saída, a corrente que atravessa sua entrada. Podem ser formados por transistores do

tipo NPN ou PNP. Podendo ser utilizados em conversores tensão-corrente e vice-versa.

2. Revisão Teórica

A figura abaixo exibe uma configuração de espelho de corrente NPN.

Figura 1. Espelho de corrente NPN

Nesta configuração, a corrente que atravessa R1(I1) é espelhada, fazendo com que a corrente que atravessa R2(I2) seja proporcional à corrente em R1 em um fator de espelhamento K, que é definido pela relação entre as áreas base-emissor dos dois transistores.

A adição de uma resistência de emissor no transistor que conduz I2 faz com que a corrente I2 seja um fator de I1.

O mesmo ocorre para o espelho de corrente PNP, que é exibido na figura abaixo.

Figura 2. Espelho de corrente PNP

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3. Metodologia

Foi montado o circuito mostrado na figura 2, a fim de verificar a relação entre

as tensões de entrada e saída, e também dos conversores tensão-corrente e corrente-

tensão.

Figura 3. Circuito exemplo de Emissor-comum

Este circuito apresenta os valores de todos os resistores medidos com um multímetro. Os resistores R2 e R3 foram inseridos com o intuito de fornecer um ponto de medida para a corrente dos dois espelhos. A tabela abaixo exibe os valores nominais dos componentes utilizados.

Tabela 1. Valores nominais dos componentes utilizadosR1,R4 1kΩR2,R3 10Ω

Q1,Q4,Q5 BC457

Q2,Q3 BC557

Aplicando 2,5V na entrada no circuito, foi medida a queda de tensão nos

resistores R2 e R3 a fim de calcular suas correntes, e mediu-se também a tensão de

saída, na saída do amplificador operacional final.

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4. Resultados e Discussões

Através da análise do circuito da figura 3 desconsiderando as influências das

resistências R2 e R3, verifica-se que o primeiro estágio do circuito formando pelo

primeiro amplificador operacional, Q1 e R1, se trata de um conversor tensão corrente,

onde a relação é dada por:

I 1=V ¿

R1

Pois o amplificador funciona como seguidor de tensão, mantendo a tensão

sobre o resistor igual à tensão de entrada VIN. Tornando possível calcular a corrente

sobre R1 e consequentemente, a corrente imposta ao espelho de corrente PNP.

Como os transistores utilizados foram do mesmo tipo, a relação de corrente de

entrada e saída do espelho é unitária, portanto a corrente imposta ao segundo espelho

de corrente (NPN) é igual à corrente I1. O que faz com que a corrente de saída

também seja I1, que atravessa o resistor R4. Considerando o amplificador operacional

ideal, a tensão em sua entrada não inversora e inversora é nula. Como a entrada não

inversora está conectada ao terra, a tensão de saída é a própria tensão sobre o resistor

R4, pois seu terminal conectado à entrada inversora está em potencial 0V.

Portanto a tensão de saída será definida por:

V OU T=I 1R 4

Mas, I1=VIN/R1, portanto:

V OUT=V ¿ ∙R4R1

Portanto, para R1=R4=1k, VOUT deve ser igual à VIN, que é 2,5V.

Na prática foram os obtidos os valores exibidos na tabela abaixo.

Tabela 2. Valores obtidos no experimentoIR2 2,53mAIR3 2,51mA

VOUT 2,45V

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Na prática observou-se certo desvio em relação ao valor esperado, porém os

resultados apresentam uma aproximação muito boa, uma vez que foram

acrescentadas as influências de R2 e R3 e o ganho dos transistores não são exatamente

iguais entre os pares. Além da tolerância apresentada pelos resistores.

5. Conclusão

Neste experimento, observou-se o comportamento de espelhos de corrente

com transistores bipolares na conversão de tensão-corrente e corrente-tensão, com o

auxílio de amplificadores operacionais.

Circuitos conversores deste tipo podem ser utilizados na transmissão de sinais

quando se utiliza cabos de grande comprimento, pois a transmissão por corrente

apresenta maior imunidade à transientes e influências externas provenientes de

interferências eletromagnéticas.

Este método é largamente utilizado em sensores industriais que apresentam

saída padronizada de 4 à 20mA , que além de garantir maior robustez ao sistema,

permite que, para sensores de baixo consumo, a alimentação seja proveniente do

offset de 4mA definido pelo padrão.

6. Referências bibliográficas

Sedra, A.S., Smith, K.C. Microeletrônica. 5ª Ed. São Paulo. Pearson Prentice Hall. 2007.

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