Capítulo 4 – Polarização DC -TBJ
Prof. Eng. Leandro Aureliano da Silva
Eletrônica Analógica - I 2
Ponto QuiescentePolarizar o transistor é fixá-lo num ponto de operação em corrente contínua. Isto é, escolher valores de tensões e correntes para o circuito de acordo com a fixação de resistores externos.
A escolha deste ponto de operação é conhecido como ponto quiescente (Q), é feita em função da aplicação que se deseja (corte, saturação ou ativa)
Eletrônica Analógica - I 3
Ponto QuiescentePág – 102 e 103
Boylestad
Eletrônica Analógica - I 4
Circuito com Polarização Fixa
Eletrônica Analógica - I 5
Circuito com Polarização Fixa
Eletrônica Analógica - I 6
Circuito com Polarização FixaMalha de Entrada ou Malha Base-Emissor:
B
BECCB
BEBBCC
BERBCC
RVVI
VIRVVVV
setemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando
−=
=+×+−=++−
−
00
:
Eletrônica Analógica - I 7
Circuito com Polarização Fixa
E
CECCC
CECCCC
CERCCC
RVVI
VIRVVVV
setemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando
−=
=+×+−=++−
−
00
:Malha de Saída ou Malha Coletor-Emissor:
Eletrônica Analógica - I 8
Circuito com Polarização Fixa Para uma breve revisão da notação adotada, observe que:
VCE = VC - VESendo: VE = 0VLogo: VCE = VC
VBE = VB - VESendo: VE = 0VLogo: VBE = VB
Eletrônica Analógica - I 9
Circuito com Polarização Fixa Análise por Reta de Carga
A reta de carga limita a localização do ponto quiescente sobre ela. Assim, qualquer variação nas correntes IB ou IC, ou nas Tensões VBE e VCE, provoca o deslocamento do ponto sobre a reta de carga.
Para traçar a reta de carga equaciona-se a malha coletor-emissor e definem-se os pontos de corte (IC = 0) e de saturação (VCE = 0).
Eletrônica Analógica - I 10
Circuito com Polarização Fixa
Eletrônica Analógica - I 11
Circuito com Polarização Fixa
Eletrônica Analógica - I 12
Circuito com Polarização Fixa Análise de Estabilidade Térmica do Ponto Q
Com a operação do transisitor, naturalmente a temperatura de suas junções aumenta provocando o aumento de β;
Portanto IC aumenta, o mesmo ocorrendo com VRC. Como conseqüência VCE diminui e desloca o ponto Q para cima. Isso provoca um novo aumento de IC e de VRC, diminuindo mais VCE, tendendo a saturar o transistor;
Como observa-se, o aumento na temperatura provoca uma realimentação positiva indesejável no circuito;
Devido a este problema,a polarização Fixa é usada apenas para polarizar o transistor no corte e na saturação.
Eletrônica Analógica - I 13
Circuito de Polarização Estável do Emissor
Eletrônica Analógica - I 14
Circuito de Polarização Estável do Emissor
Eletrônica Analógica - I 15
Circuito de Polarização Estável do EmissorMalha Base Emissor:
( )( )
( )[ ]
( )[ ]1
0101
1:0
0:
++−
=
=++×+×+−=+××++×+−
+×==×++×+−
=+++−−
β
ββ
β
EB
BECCB
BEEBBCC
BEBEBBCC
BE
EEBEBBCC
REBERBCC
RRVVI
VRRIVIRVIRV
IIqueLembrandoIRVIRV
VVVVsetemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando
Eletrônica Analógica - I 16
Circuito de Polarização Estável do EmissorMalha Coletor Emissor:
[ ]
[ ]EC
CECCC
CEECCCC
CECECCCC
CE
EECECCCC
RECERCCC
RRVVI
VRRIVIRVIRV
IIqueLembrandoIRVIRV
VVVVsetemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando
+−
=
=++×+−=×++×+−
≅=×++×+−
=+++−−
00
:0
0:
Eletrônica Analógica - I 17
Circuito de Polarização Estável do EmissorAlgumas Notações:
VE = VRE = RE x IE
VCE = VC – VE
VC=VCE+VE
VB = VCC – IB x RB
VB = VBE+VE
Eletrônica Analógica - I 18
Circuito de Polarização Estável do EmissorAnálise por Reta de Carga:
Eletrônica Analógica - I 19
Circuito de Polarização Estável do Emissor
Análise da Estabilidade Térmica do Ponto Q:
A inclusão do Resistor RE, garante uma realimentação negativa no circuito, ou seja; mesmo que ocorra mudanças na temperatura ou no beta, as correntes e tensões DC, permanecerão próximas dos valores previamente estabelecidos
Eletrônica Analógica - I 20
Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão
Eletrônica Analógica - I 21
Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão
Aplicando o equivalente de Thévenin no circuito abaixo:
Eletrônica Analógica - I 22
Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão
Cálculo de RTh
Eletrônica Analógica - I 23
Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão
Cálculo de ETh
Eletrônica Analógica - I 24
Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão
Inserindo o equivalente de Thévenin, tem-se a malha base-emissor.
Eletrônica Analógica - I 25
Circuito com Polarização Por Divisor de TensãoMalha Base-Emissor:
( )( )
( )[ ]
( )[ ]1
0101
1:0
0:
++−
=
=++×+×+−=+××++×+−
+×==×++×+−
=+++−−
β
ββ
β
ETh
BEThB
BEEThBTh
BEBEBThTh
BE
EEBEBThTh
REBERThTh
RRVEI
VRRIEIRVIRE
IIqueLembrandoIRVIRE
VVVEsetemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando
Eletrônica Analógica - I 26
Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão
[ ]
[ ]EC
CECCC
CEECCCC
CECECCCC
CE
EECECCCC
RECERCCC
RRVVI
VRRIVIRVIRV
IIqueLembrandoIRVIRV
VVVVsetemKirchhoffdeTensõesdasLeiaAplicando
+−
=
=++×+−=×++×+−
≅=×++×+−
=+++−−
00
:0
0:
Malha Coletor-Emissor:
Eletrônica Analógica - I 27
Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão
Análise por Reta de Carga
Eletrônica Analógica - I 28
Circuito com Polarização Por Divisor de Tensão
Análise da Estabilidade Térmica do Ponto Q:
Neste circuito, se IC aumenta com a temperatura, IE e VRE também aumentam;
Sendo VR2 constante, o aumento de VRE provoca diminuição de VBE, reduzindo IB de forma a compensar proporcionalmente a elevação de VRE;
Portanto, RE tem a finalidade de realimentar negativamente a tensão de base, anulando a variação inicial de IC.
Eletrônica Analógica - I 29
Procedimentos de Projeto
Para evitar a instabilidade de tensões e correntes nos circuitos de polarização, na prática adota-se os seguintes critérios:
Polarização Fixa:ICQ e β Definido pelo projetista, a partir do data-sheet do transistor utilizado;
Adota-se VCC ≤ VCEmáx;
Adota-se VCEQ = VCC/2;
VBEQ = 0,7V.
Eletrônica Analógica - I 30
Procedimentos de Projeto
Polarização Estável do Emissor:ICQ e β Definido pelo projetista, a partir do data-sheet do transistor utilizado;
Adota-se VCC ≤ VCEmáx;
Adota-se VCEQ = VCC/2;
VBEQ = 0,7V.
Adota-se VE = 0,1 x VCC
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Procedimentos de ProjetoPolarização Por Divisor de Tensão:
ICQ e β Definido pelo projetista, a partir do data-sheet do transistor utilizado;
Adota-se VCC ≤ VCEmáx;
Adota-se VCEQ = VCC/2;
VBEQ = 0,7V.
Adota-se VE = 0,1 x VCC
R2 ≤ 0,1 x RE x β
R1 = (R2xVCC – R2xVB)/VB
Eletrônica Analógica - I 32
Aplicações Básicas dos TransistoresTransistor como Chave
Eletrônica Analógica - I 33
Aplicações Básicas dos Transistores
Equações para projeto:
βCsat
B
C
CCCSat
II
RVI
>
=
Eletrônica Analógica - I 34
Aplicações Básicas dos Transistores1 – Determine RB e RC para o transistor Inversor, se ICsat = 10mA
Eletrônica Analógica - I 35
Aplicações Básicas dos Transistores
Eletrônica Analógica - I 36
Aplicações Básicas dos Transistores
Eletrônica Analógica - I 37
Aplicações Básicas dos Transistores
Eletrônica Analógica - I 38
Aplicações Básicas dos TransistoresRegulador de Tensão a Transistor
Fim!!!