Universidade Federal de Ouro PretoDepartamento de Engenharia de Controle e Automação

– DECAT -

Circuitos e Dispositivos Eletrônicos IRonilson Rocha

TBJ’s e Amplificação

NOME: Carolina Perroni Turini - 07.2.1053

Ouro Preto – 2009

TRANSISTORES BIPOLARES

II Parte Experimental

2.1 Identificação do TransistorEsta identificação pode ser feita com um multímetro digital, bastando por o

instrumento na posição para teste de semicondutores, indicada pelo símbolo de um diodo.Para um transistor BC 548, tem-se:Além disso, é muito importante, para um projeto de circuito, saber as especificações

do transistor utilizado, ainda para o BC 548, tem-se:

2.2 Polarização de Transistores

O ganho do transistor utilizado pode ser obtido através do catálogo ou utilizando-se de um multímetro.

Para o transistor utilizado, .

2.2.1 Dimensionamento do Circuito.

Para o circuito ao lado, tem-se , e .

e .

Malha de base: Vcc – RbIb – Vbe =0.

Malha de coletor: Vcc – IcRc - Vce = 0. Assim, obteve-se os seguintes resultados:

e .

OBS: Para realizar a montagem, usa-se valores comerciais para os

resultados encontrados acima.Sendo os valores necessários conhecidos, pôde-se fazer no

protoboard, a montagem do circuito de polarização. Com um multímetro, mediu-se as tensões VRc, VRb, VBE e VCE.

.

Pmax Vmax Imax fmax Vsat

500 mW 30V 200 mA 300MHz 0.25 V( p/ Ic =10 mA)

Ao se aproximar o ferro de solta, há uma variação de , devido a temperatura influenciar no comportamento de materiais semicondutores, fazendo com que apareçam buracos ou elétrons livres, o que faz com que a corrente Ic varie, um possível solução seria a de colocar um resistor no emissor, chamado de resistor de emissor, conforme ostra a figura abaixo.

Para a figura ao lado, foi projetado o circuito para os mesmos valores de Ic e Vc .E Considerando que VE = 0,1Vcc e

Malha de Base :. Vcc – RbIb - VBE - IERE = 0Malha de Coletor: Vcc – RcIc- VCE – IERE = 0.

E ainda são válidas as equações:

e .

Obteve-se os seguintes resultados: , e .

Conhecendo-se os valores comerciais, pôde-se ser feita a montagem no protoboard, e com um multímetro mediram-se os seguintes valores.

.Agora ao se aproximar o ferro de solda, o valor de Ic, varia muito pouco, ou seja, a

introdução de um resistor no emissor, aumenta a estabilidade do circuito.

2.2 Amplificação de Pequenos Sinais CA

2.2.1 Configuração Emissor Comum

Utilizando a montagem do circuito de polarização com resistor de emissor, e realizando o acoplamento de alguns capacitores, conforme a figura abaixo, foi possível a análise do comportamento do circuito sob a influência de um sinal alternado.

O capacitor funciona como uma chave aberta para corrente cc e como chave fechada para a corrente alternada. Isto faz com que a polarização dc, não influa na operação ac.

Onde tem-se que:, e .

Conforme, já havia sido calculado para a polarização do circuito.

Os valores teóricos, para o circuito acima, podem ser obtidos a partir das seguintes equações.

Ao se aplicar um sinal senoidal de 200mVp/1kHz na entrada do circuito, obteve-se os seguintes valores para : Vout = 0,69V Av = - 4,9

Onde Vout, está defasado de 180º em relação à tensão de entrada.

Influência de Carga

Ao se conectar uma resistência de carga em um amplificador emissor comum, o ganho de tensão diminuí. Quanto menor a resistência de carga, maior a queda do ganho. Esse problema é chamado de sobrecarga. Uma forma de evitar a sobrecarga é usar um amplificador coletor comum, também conhecido como seguidor de emissor. O seguidor de emissor é colocado entre a saída do amplificador emissor comum e a resistência de carga.

Saturação Ao injetar um pequeno sinal ca à base do transistor, ele se somara a tensões cc de polarização e induzirá flutuações na corrente de coletor de mesma forma e freqüência. Desde que a amplitude do sinal de entrada seja pequena, o transistor usará somente uma pequena parte da reta de carga e a operação será linear. Por outro lado se o sinal de entrada for muito grande, as flutuações ao longo da reta de carga levarão o transistor à saturação e ao corte. Aumentado-se o valor de Vin, chegou-se em um ponto máximo, ou seja, no ponto se saturação do transistor, sendo que o efeito da saturação na tensão de saída foi percebido no semi-ciclo negativo devido a defasagem de 180entre os sinais de entrada e saída.

Capacitor em paralelo com RE

Ao se colocar um capacitor em paralelo com RE, é como se o emissor estivesse aterrado, isto se deve ao fato de que um capacitor se comporta como um curto para correntes alternadas, com isso, o circuito ganha em estabilidade e ganho.Desta forma o circuito se comporta com um emissor comum com polarização fixa. Portanto, tem-se que os valores teóricos referentes ao circuito podem ser calculados pelas seguintes expressões:

, , e .

Onde: .

2.2.2 Configuração Coletor Comum

Para a polarização, são válidas as mesmas equações, da configuração emissor-comum.

Onde tem-se que:, e .

Conforme, já havia sido calculado para a polarização do circuito.

Os valores teóricos podem ser obtidos a partir das seguintes equações:

Onde:.

Aplicando um valor de 200mVp/ 1kHz, por meio de uma fonte, e como auxilio de um osciloscópio, podemos confirmar a parte teórica, onde o ganho de tensão é praticamente unitário. E onde a defasagem entre as tensões de entrada e saída é nula.

Influência de uma carga

Ao analisarmos o efeito de uma carga na saída do circuito coletor comum verificamos que, como a impedância de entrada do circuito é bastante elevada, Vi se aproxima da tensão da fonte, e ainda, como Av é aproximadamente unitário podemos dizer que a impedância de saída é baixa.

Saturação

Com o aumento da tensão de entrada, pode-se observar que em um certo ponto, temos uma distorção no sinal de saída, é o ponto de saturação do transistor sendo que o efeito da saturação na tensão de saída foi percebido no semi-ciclo positivo devido a defasagem ser igual a zero.

2.2.3 Configuração Base Comum

Para a polarização, são válidas as mesmas equações, da configuração emissor-comum.

Onde tem-se que:, e .

Conforme, já havia sido calculado para a polarização do circuito.

Os valores teóricos podem ser obtidos pelas seguintes equações:

,onde .

Onde:

Aplicando um sinal de 200mVp/1kHz na entrada do circuito, foram feitas as medidas experimentais, que levam a uma comprovação experimental da teoria.

OBS:

A configuração base-comum é caracterizada por ter uma impedância de entrada relativamente baixa (o que é uma das razões do seu desuso), uma impedância de saída alta e ganho de corrente aproximadamente igual a 1, entretanto o ganho de tensão é grande.

Onde não se observa defasagem entre os sinais de entrada e saída.

2.2.4 Conclusão

Configuração Av Ai Zin Zout

Emissor Comum elevado elevado média alta

Coletor Comum elevado elevada baixa

Base Comum elevado baixa alta