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1 Transistor unijunção programavel ( PUT )
O transistor unijunção programável (PUT) é um UJT no qual o valor de h (Razão Intrínseca de disparo) pode ser imposta através de resistores externos. A sua estrutura é análoga à de um SCR , tendo porém o gate na região N próxima do anodo. A Figura 1 mostra a estrutura, símbolo e circuito equivalente de um PUT e pinagem do PU 2N6027.
( a ) ( b ) ( c ) ( d )
Figura 1 - Transistor Unijunção Programável ( a ) Estrutura, ( b ) Símbolo, ( c ) Aspecto fisico 2N6027 ( d ) Circuito Equivalente
Para compreender o seu funcionamento consideremos o circuito da Figura 2a e o seu equivalente Thevenin, Figura 2b.
( a ) ( b )
Figura 2 - Transistor Unijunção Programável ( a ) Circuito com resistores de polarização ( b ) Circuito equivalente de gate
Da Figura 2 obtem-se:
Substituindo o PUT na Figura 2b pelo seu circuito equivalente resulta o circuito:
Figura 3 - PUT e circuito equivalente
De acordo com o circuito da Figura 3, se VA < VTH + VBE o transistor Q2 não conduzirá o mesmo ocorrendo com Q1. Nessas condições o PUT estará cortado.
Quando porém VA=VTH + VBE o transistor Q2 ficará polarizado diretamente conduzindo assim como Q1. Nessas condições a realimentação positiva interna existente levará o PUT ao disparo (análogo ao disparo do SCR).
Após ter disparado o PUT só voltará ao corte quando a tensão de anodo cair abaixo da tensão de vale VV, análoga à tensão de manutenção no SCR.
Se fizermos uma analogia com o UJT teremos no ponto de disparo:
UJT : VP=0,7+ h.VCC
PUT: VA =VBE + VTH
Onde:
podendo ser ajustada externamente através de RB1 e RB2
2 Oscilador de relaxação com PUT
O funcionamento do circuito é análogo ao do oscilador de relaxação com UJT. Ligada a alimentação e estando o capacitor inicialmente descarregado (VA=VC=0) o PUT estará cortado (Q2 polarizado reversamente). O capacitor C se carrega através de R. Quando a tensão no capacitor ultrapassar a tensão de gate (VRB1) em cerca de 0,7 V Q2 começa a conduzir disparando o PUT. Nesse instante C se descarregar através do PUT e de RL. Quando a tensão de anodo (tensão no capacitor) cair abaixo da tensão de vale, o PUT voltará a cortar e C volta a se carregar novamente através de R.
( a )
( b )
Figura 4 - Oscilador de Relaxação com PUT ( a ) Circuito - ( b ) Formas de onda
Arquivo Multisim Live
Observe que agora a relação de disparo não pode ser mais chamada de intrinseca pois não depende mais do dispositivo.
O periodo das oscilações é dado pela mesma expressão que dá o periodo de oscilação do UJT, isto, é:
T = R.C. ln1/(1- h) eq. (1)
Sendo que o h(eta) é dado pelo divisor de tensão RB1, RB2, isto é,
h=RB2/(RB1+RB2) eq.(2)
No exemplo, com os valores do circuito:
h=27k/(16k+27k)=0,627 Tensão de disparo:.VA=0,7 + 0,627.12= 8,23 V e o periodo das oscilações:
T=330k.10nF.ln(1/(1-0,627)=3,25 ms
h=27k/(16k+27k)=0,627 Tensão de disparo:.VA=0,7 + 0,627.12= 8,23 V e o periodo das oscilações:
T=330k.10nF.ln(1/(1-0,627)=3,25 ms
3 Exemplo de PUT comercial
2N6027 e 2N6028
Encapsulamento TO-92
Figura 5 - PUT comercial - Data sheet
Terminais
1. Anodo
2.Gate
3. catodo
A Figura 6 mostra os limites e os valores de alguns parametros
Figura 6 - Limites maximos do PUT 2N6027/2N6028
4 Experiencia: Oscilador com PUT
4.1 Abra o arquivo ExpEN2_19_Oscilador de Relaxação com PUT (Multisim 14) e identifique o circuito da Figura 7. Inicie a simulação.
4.2 Ajuste a resistencia variavel, Rv, em um determinado valor, por exemplo 250 k (50%).
4.3 Anote as formas de onda no capacitor, Vc, e na resistencia de catodo,V3, medindo o periodo das oscilações e anote.
4.4 Ao calcular o periodo não esqueça que a resistencia usada na eq.(1) neste caso é a soma R4+Rv e a razão de disparo é h=R2/(R1+R2).
T(calculado)=_____________________ T(medido)=_________________
Obs: No Multisim 14, para variar Rv use a tecla a (minuscula) para aumentar e A (Maiuscula) para diminuir.
Figura 7 - Oscilador de relaxação com PUT
Arquivo Multisim Live
4.5 Escreva as suas conclusões.
5. O Gerador de dente de serra
Uma forma de onda do tipo Dente de Serra é uma forma de onda que cresce lineramente com o tempo até um valor valor máximo e bruscamente vai para o valor minimo, Figura 8. São usadas para gerar a base de tempo em osciloscopios e tambem em circuito de automação e controle de potencia.
Figura 8 - Forma de onda Dente de Serra
Para obter uma tensão que cresça linearmente com o tempo deve ser usado um capacitor se carregando atraves de uma corrente constante. Ver Fonte de Corrente com transistor.
NA Figura 9 o transistor (PNP) e as resistencias R1,R2 e RE funcionam como uma fonte de corrente que carregará o capacitor de forma linear. Quando a tensão atingir aproximadamente 0,7V+h.Vcc o PUT (Programmable Unijunction Transistor) dispara, nesse instante o capacitor C se descarregará atraves da resistencia Rk(400 Ohms) sendo uma descarga muito rapida. Quando a tensão cair abaixo de um valor minimo (em torno de 1V) o PUT volta a cortar e o capacitor volta a se carregar novamente. O ciclo se repete. A Figura 9 mostra o circuito.
6. Experiencia: Gerador Dente de Serra com PUT
6.1 Abra o arquivo ExpEN2_20 Gerador de Dente de Serra com PUT (Multisim 14) e identifique o circuito da Figura 9.
6.2. Inicie a simulação e a partirdas formas de onda obtidas no osciloscopio calcule o periodo )T) das oscilações.
6.3. A partir das formas de onda meção a tensão no ponto de pico (Vp) e a tensão de vale (Vv).
6.4. Calcule o periodo das oscilações e compare com o medido em 6.1.
Figura 9 - Gerador de dente de serra
Arquivo Multisim Live
A frequencia de oscilação depende da intensidade da corrente na carga, I, do valor de C e das tensões de disparo (0,7V+h.Vcc) e da minima tensão (no caso 1V). O Valor do periodo das oscilações pode ser estimado por:
T=(Vp - Vv).C/I
onde Vp= Valor da tensão no ponto de pico=tensão que dispara o PUT
Vv= tensão de vale= tensão minima que mantem o PUT conduzindo (No caso aproximadamente 1V
I= valor da corrente da fonte de corrente
C=valor do capacitorO valor da tensão de disparo (Vp) depende da tensão no divisor de tensão dado por R3 e R4 sendo dada aproximadamente por:h=R4/(R3+R4) no exemplo: h=0,428 desta forma a tensão de disparo vale: Vp=0,7 + 0,428.12= 5,8 VA corrente que carrega o capacitor vale: I=6 mA (seis microampere).O Periodo das oscilações vale: T=(5,8-1).220nF/6 mA = 176 msExecute uma simulação e meça todos as grandezas envolvidas, principalmente o periodo