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Aula12 Indice de Aulas Aula14
( a ) ( b )
Figura 3 - ( a ) Circuito de polarização por divisor de tensão na base ( b ) circuito com equivalente Thevenin na base do circuito da Figura 3a.
Eletrônica Básica 1
Aula 13: Transistor Principio de Funcionamento - Polarização
Referencias
MALVINO, Albert. Eletronica V1
ALBUQUERQUE, R.O. ; PINTO, L. F. Eletronica Analogica. V2. São Paulo: Fundação Pe. Anchieta
SEDRA, A. Microeletronica
SEDRA, A. Microeletronica
1. Introdução
Polarizar um transistor significa estabelecer as tensões e correntes contínuas ao redor das quais o sinal oscilará quando for aplicado um sinal na entrada. Para um bom desempenho (principalmente para evitar a distorção) o ponto de operação deve ser bem localizado. Nos amplificadores classe A a tensão coletor emissor (VCE) deve ser de aproximadamente a metade da tensão da fonte (VCC) para que a excursão de pico a pico na saída seja a máxima possível sem distorção. existem varios circuitos de polarização nesse curso serão mostrados dois circuitos.
1.1. Polarização por corrente de base constante
O circuito tem esse nome pois a corrente de base é constante, mesmo que o transistor mude, Figura 1.
Figura 1 - Polarização por corrente de baase constante
No circuito da Figura 1 a corrente de base é constante sendo calculada por:
como a corrente de coletor é dada por: IC = b.IB então:
Como o beta de uma família de transistor pode variar entre um valor mínimo e um valor máximo, conclui-se que esse tipo de polarização é altamente instável, pois depende muito do beta e da temperatura.
Disparo termico
O circuito tambem é suscetivel ao disparo termico, que é um processo com realimentação positiva que pode levar à destruição do transistor quando a temperatura aumenta.
Exercicicio resolvido
Determinar IC, VCE e a potencia dissipada, PD, no circuito da Figura 2 considerando os seguintes valores de beta: a) β=100 b) β=200 c) β=300 Considerar VBE=0,7 V
Figura 2 - Circuito para exercicio resolvido
Solução:
β=100
O valor de IB vale:
Consequentemente a corrente de coletor vale IC=β.IB: IC=100.18,6 mA= 1,86 mA e VCE=10 - 2k.1,86mA= 6,28 V e a potencia dissipada PD=VCE.IC = 6,28V.1,86mA=11,68mW
β=200
O valor de IB é o mesmo, 18,6 mA, lembre-se do nome do circuito, mas como o beta tem outro valor então:
IC=200.18,6 mA= 3,72 mA e VCE=10 - 2k.3,72mA= 2,56 V PD=2,56V.3,72 mA= 9,52 mW
β=300
IB=18,6 mA IC=300.18,6 mA= 5,58 mA esse valor NÃO é compativel com os valores do circuito, isto é, o transistor está saturado e a maior corrente de coletor vale IC=10V/2k= 5 mA VCE=0 V e a PD = 0 mW
Fica claro que o circuito é altamente dependente do valor do beta.
1.2. Polarização por divisor de tensão na base
Este é o circuito que é usado na maior parte dos casos, a Figura 3 mostra o circuito na sua forma mais comum. O nome divisor de tensão é por causa do divisor de tensão na base, constituido por R1 e R2. Observe o resistor RE de emissor, ele dá estabilidade ao circuito contra variação do beta e temperatura como mostraremos a seguir.
( a ) ( b )
Figura 3 - ( a ) Circuito de polarização por divisor de tensão na base ( b ) circuito com equivalente Thevenin na base do circuito da Figura 3a.
Para obter a expressão da corrente de coletor é aplicado Thevenin na base, resultando o circuito da Figura 3b. Neste os valores de VTH e RTH valem:
Equacionando a malha de entrada: VTH=RTH.IB+ VBE + RE.IE como IC=IE e IB=IC/b que substituindo resulta:
Isolando IC resulta:
 | e se |  | resulta |  |
Portanto o ponto de operação “não” depende do beta e isso acontece pois o circuito está estabilizado e nessa condições I1≈I2 (a corrente de base é desprezível), isto é, I1=I2>>>IB. Repetindo, o circuito está estabilizado contra variações no beta.
Existe uma realimentação negativa em CC atraves de RE que estabiliza o ponto Q e evita o disparo termico. Como isso funciona? Imagine que a corrente de coletor (emissor) tende a aumentar (por temperatura ou aumento no beta). A tensão VE=RE.IE tende a aumentar, consequentemente
VBE= VR2 - VE diminui já que VR2 é CONSTANTE!! e isso tende a diminuir IC trazendo de volta para o valor original. É claro que existe limite para essa ação, mas funciona, acredite.
Procedimento para o projeto
1. Adotar os seguintes percentuais da tensão de alimentação:
VCE = 0,5.VCC VRE = 0,1.VCC e VRC= 0,4.VCC.
3. Como IC = IE e VRC =4.VRE então Þ RC =4.RE
4. Para o circuito ser estavel RTH<< bmin.RE muito menor é ao menos 10 vezes menor, então RTH £ 0,1.bmin.RE como RTH=R1//R2 e R2 é menor que R1 e em uma associação paralelo o equivalente é menor que a menor das resistencia se for usado
R2 £ 0,1.bmin.RE a condição acima é verificada.
Obs: Em geral é adotado um valor igual a 0,1.bmin.RE, para não diminuir a impedancia de entrada.
Obs: Em geral é adotado um valor igual a 0,1.bmin.RE, para não diminuir a impedancia de entrada.
5. Conhecido o valor de R2 como R1 "está em serie" basta fazer uma proporção (regra de tres) para determinar R1, isto é:
Onde V2= 0,7+VRE e V1=VCC - V2
Exercicio resolvido 1
Determinar R1,R2,RE, e RC no circuito da Figura 3a se Vcc=12 V IC=5mA βmin =100.
Figura 4 - Circuito para exercicio resolvido 1
Solução:
Seguindo os procedimentos VRE=0,1.VCC=1,2 V
 |
RC=4.RE=4.240=960 W R2 £ 0,1.bmin.RE = 0,1.100.240=2400 W R2 £ 2400 W
V2= 0,7+ 1,2=1,9 V e V1=12-1,9=10,1 V
 | = |
Valores adotados: Rc=820 RE=220 R2=2k2 R1=12 k
NÃO esqueça! A eletronica NÃO é uma ciencia exata, mas se utiliza da ciencia exata (por exemplo a matematica e o calculo).
2. Experiencia: Polarização por corrente constante de base
2.1. Abra o arquivo ExpEN_23 Polarização por corrente de base constante (Multisim 14)e identifique a Figura 5. Inicie a simulação medindo IB, IC e VCE para os valores de beta da tabela 1.
Arquivo Multisim Live
( a ) ( b )
Figura 5 - Polarização por corrente de base constante ( a ) transistor com beta=200 ( b ) transistor com beta=400
Fonte: Multisim V. 14
Fonte: Multisim V. 14
Tabela 1 - Polarização por corrente de base constante - medida para dois valores de beta
| Beta =200 | Beta =400 | ||||
| IB(mA) | IC(mA) | VCE(V) | IB(mA) | IC(mA) | VCE(V) |
2.1. Escreva as suas conclusões.
3. Experiencia: Polarização por divisor de tensão na base
3.1. Abra o arquivo ExpEN1_24 Polarização por divisor de tensão na base (Multisim 14) e identifique os circuitos da Figura 6. Inicie a simulação medindo IB, IC e VCE para os valores de beta da tabela 2.
( a ) ( b )
Figura 6 - Polarização por divisor de tensão na base ( a ) transistor com beta=200 ( b ) transistor com beta=400
Fonte: Multisim V. 14
Tabela 2- Polarização por divisor de tensão na base - medida para dois valores de beta
| Beta =200 | Beta =400 | ||||
| IB(mA) | IC(mA) | VCE(V) | IB(mA) | IC(mA) | VCE(V) |
3.2. Escreva as suas conclusões.