Eletronica Analogica I

POLARIZAÇÃO CC - TBJ

Prof. Julio Bolacell Cap 4 Aula 7

Introdução

Para a análise ou o projeto de um amplificador com transistor é necessário o conhecimento das respostas CC e CA.

Valor cc de operação por vários fatores: Pontos de operação nas curvas características Definir a Corrente cc e os valores de tensão Estabilidade do sistema. Sensivel a variação de temperatura.

VBE = 0,7 V IE = (β +1) IB ≈ IC IC = β IB

IB é a primeira a ser determinada, na maioria dos casos

PONTO DE OPERAÇÃO.

Termo polarização significa: a aplicação de tensão cc em um circuito para estabelecer valores fixos de corrente e tensão.

O ponto de operação é fixo na curva. Chamado ponto quieiscente (pt Q) (repouso, imovel).

Valores máximos: ICmáx (linha horizontal)

VCEmáx (linha vertical)

PCmáx (curva)

IB ≤0 µA Região de corte.

VCE ≤ VCEsat

Ponto A : desligado.

Ponto B: dispositivo responde a variação positiva e negativa.

Ponto C: valor de pico a pico limitado pela proximidade de VCE = OV e IC = 0mA.

Delicado devido a não linearidade IB modificar rapidamente.

Ponto D: proximo a tensão máxima e nível de potência.

O ponto B parece ser o melhor ponto de operação em termos de ganho linear e máxima excursão possivel para tensão e corrente de saída. (amplificadores de pequenos sinais)

Região linear ou ativa de operação.

A junção base-emissor deve estar polarizada diretamente (região p mais positiva) cerca de 0,6 a 0,7 V.

A junção base-coletor deve estar polarizada reversamente ( região n mais negativa) situando limites máximos do dispositivo.

Operação do TBJ.

Região LINEAR:

Junção Base–emissor polarizada diretamente.

Junção Base–coletor polarizada reversamente.

Região CORTE:

Junção Base–emissor polarizada reversamente.

Junção Base–coletor polarizada reversamente.

Região SATURAÇÃO:

Junção Base–emissor polarizada diretamente.

Junção Base–coletor polarizada diretamente.

CIRCUITO COM POLARIZAÇÃO

FIXA.

Polarização direta da junção base-emissor.

LKT VCC –IBRB –VBE =0

IB = (VCC –VBE) /RB

Vcc e VBE são constantes

RB ajusta o valor da corrente de Base.

CIRCUITO COM POLARIZAÇÃO FIXA

Malha Coletor-Emissor.

Ic = β IB

IB controlado por RB

Ic relacionada com IB p/ constante β

IC não é função de RC

Modificando RC, IB ou IC não serão afetados

Rc determinará o valor de VCE.

LKT VCE +ICRC-VCC=0

VCE = VC – VE

VCE = VC VE = OV

VBE = VB – VE

VBE = VB Ex. Rc=1,7 KΩ Vcc=15V, β=50 RB=330 KΩ

Determine: IBQ, ICQ, VCEQ, VB, VC e VBC.

CIRCUITO COM POLARIZAÇÃO FIXA

Saturação o transistor

Corrente apresenta valor máximo.

Evitadas PQ a Base-coletor não está mais polarizada reversamente.

Vce ≤ VCEsat e IC e alta.

Aproximar VCE =0V. RCE=VCE/IC=OV/ICSAT=0Ω.

ICsat =VCC/RC Corrente máxima.

CIRCUITO COM POLARIZAÇÃO FIXA

Análise por Reta de Carga.

Ate aqui, um valor p/ β corresponde ao ponto Q.

Agora com os parâmetros do circuito definem a faixa possível de pontos Q.

VCE = VCC-ICRC.

Dois pontos

VCE=VCC p/ IC=0mA

Ic=VCC/RC p/ VCE=0V

Polarização Fixa -----

CIRCUITO COM POLARIZAÇÃO FIXA

Reta de carga Valores crescentes de IB.

Valor IB for modificado, variando-se o valor de RB. O ponto Q move sobre a reta de carga.

CIRCUITO COM POLARIZAÇÃO FIXA

Reta de carga Aumento no valor de RC.

Se VCC mantido fixo, e Rc for modificado.

Se IB mantido fixo

CIRCUITO COM POLARIZAÇÃO FIXA

Reta de carga Variação de VCC.

Se Rc for fixo e VCC variar.

CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO

ESTÁVEL DO EMISSOR.

Com resistor emissor (RE) para melhorar o nível de estabilidade da configuração com polarização fixa.

CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO ESTÁVEL DO EMISSOR

Malha Base-Emissor.

LKT Vcc – IBRB – VBE –IERE = 0

IE = (β + 1)IB Substituindo IE resulta em

IB = (VCC-VBE)/(RB+(β+1)RE)

Diferença polarização fixa.

RE refletido para a entrada.

CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO ESTÁVEL DO EMISSOR

Malha Coletor-Emissor

LKT IERE+VCE+ICRC-VCC=0

IE≈IC Sustituindo

VCE=VCC-IC(RC+RE).

VE=IERE Tensão Emissor p/ GND.

VC=VCE+VE Tensão Coletor p/ GND

VC = VCC-ICRC

VB=VCC-IBRB Tensão Base p/ GND

VB=VBE+VE

Exemplo.

Para o circuito, calcule:

IB,IC,VCE,VC,VE,VB, VBC.

Exemplo 2

Prepare uma tabela e compare as tensões e as correntes do circuito da figura ao lado com e sem RB, para o valor de β=50 e um novo valor de β=100. compare as variações de IB, IC e VCE para o mesmo aumento de β.

CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO ESTÁVEL DO EMISSOR

Nível de Saturação.

Corrente de coletor máxima ICmax.

ICmax = VCC/(RC+RE)

CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO ESTÁVEL DO EMISSOR

Análise por reta de carga

VCE=VCC para IC=0mA

IC=VCC/(RC+RE) para VCE=0V

POLARIZAÇÃO POR DIVISOR DE

TENSÃO.

Nas anteriores as correntes ICQ e tensão VCEQ eram em função do ganho de corrente β.

Se β é sensivel à temperatura, e o valor exato de beta geralmente não é bem definido. (seria desejável desenvolver um circuito independente de beta).

Polarização por divisor de tensão e assim

Os níveis de ICQ e VCEQ poderão ser quase independentes de beta.

O valor de IBQ será modificado com variação de β,

POLARIZAÇÃO POR DIVISOR DE TENSÃO

1) Análise Exata

Figura abaixo análise cc.

Eq. Thévenin.

RTh = R1//R2 Fonte de tensão curto

ETh=VR2= R2VCC/(R1+R2).

LKT IB=(Eth-VBE)/(RTh+(β+1)RE)

VCE=VCC-IC(RC+RE)

POLARIZAÇÃO POR DIVISOR DE TENSÃO

Exemplo Análise Exata

Determine: IB, IC e VCE

POLARIZAÇÃO POR DIVISOR DE TENSÃO

2) Análise Aproximada

Ri resistência equivalente entre a base e GND.

Se Ri for muito maior que R2 a IB será muito menor que I2 e I2 será aproximadamente iqual a I1.

Se IB praticamente zero em relação a I1 ou I2, então I1=I2 e R1 e R2 considerados em série.

VB=R2VCC/(R1+R2).

Como Ri=(β+1)RE≈ βRE

Condição βRE ≥10R2

VE=VB-VBE

IE=VE/RE

ICQ ≈IE

VCEQ=VCC-IC(RC+RE)

Não aparece β e IB ñ foi calculado

POLARIZAÇÃO POR DIVISOR DE TENSÃO

Exemplo Análise Aproximada.

Determine: Condição aplicar análise aproximada, VB, VE, ICQ e VCEQ

Utilizando a análise aproximada

Comparar com a análise Real

Fazer exemplo 4.9 e 4.10 livro.

POLARIZAÇÃO POR DIVISOR DE TENSÃO

Saturação do Transistor.

E a mesma obtida para a configuração emissor polarizado

ICSat=ICmax = VCC/(RC+RE)

Análise por Reta de Carga. Mesma Polarização emissor.

VCE=VCC para IC=0mA

IC=VCC/(RC+RE) para VCE=0V

POLARIZAÇÃO CC COM REALIMENTAÇÃO DE TENSÃO.

Condição de saturação.

I’c = Ic Corrente saturação e a mesma para divisor de tensão e emissor.

ICSat=ICmax = VCC/(RC+RE)

Análise por Reta de Carga. I’c = Ic Mesma Polarização emissor e

Divisor de Tensão.

VCE=VCC para IC=0mA

IC=VCC/(RC+RE) para VCE=0V