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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