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Eletrônica Básica I –EE 530 –
Transistores Bipolares de Junção (TBJ)
Prof. Gustavo Fraidenraich
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Polarização de circuitos amplificadores TBJ
Circuito com divisor de tensão
Circuito com duas fontes
Circuito com resistor de realimentação
Circuito com fonte de corrente
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Circuito com divisor de tensão
estável
1
)1/(
=>
+>>
>>
++
−=
E
BE
BEBB
BE
BEBBE
i
RR
VV
se
RR
VVi
β
β
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Circuito com duas fontes
)1/( ++
−=
βBE
BEEEE
RR
VVi
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Circuito com resistor de realimentação
)1/( ++
−=
βBC
BECCE
RR
VVi Sempre no modo
ativo!
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Circuito com fonte de corrente
R
VVVII BEEECC
REF
−+==
CorrentedeEspelho
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Operação em pequeno sinal e modelos
Análise do ponto de operação
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Operação linear do transistor
tânciatransconduT
Cm
bembe
T
Cc
cCC
be
T
CCC
V
Ig
vgvV
Ii
iIi
vV
IIi
=
==
+=
+=
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Corrente de Base e emissor
B
T
m
bem
b
I
V
gr
vg
i
==
=
β
β
π
mm
e
C
T
E
T
e
bee
be
T
Ebe
T
Cce
ggr
I
V
I
V
i
vr
vV
Iv
V
Iii
1
/
≈=
===
===
α
α
αα
( ) e
e
rr
rer
1
entrerelação
+= βπ
π
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Modelo para pequenos sinais
Modelo π-híbrido
Modelo T
Modelo π-híbrido para altas freqüências
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Modelo π-híbrido
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Modelo T
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Etapas
Determine o ponto de operação cc do TBJ
Calcule os valores dos parâmetros gm=IC/VT, rπ=β/gm e re=VT/IE.
Elimine as fontes cc substituindo cada fonte cc de tensão por um curto circuito e cada fonte cc de corrente por um circuito aberto.
Substitua o TBJ por um dos seus modelos equivalentes. (π ou T);
Análise do circuito
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Exemplo 5.14
100=β
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Exemplo 5.14
Ω===
===
Ω===
Kg
r
VmAmV
mA
V
Ig
mV
I
Vr
m
T
Cm
E
Te
09.192
100
/9225
3.2
8.1099.0/3.2
25
βπ
VVv
vA
vvRgv
vRr
rvv
i
v
ibeCm
i
BB
ibe
/04.3
04.3
011.0
0
0
−==
−=−=
=+
=π
π
Ganho de tensão
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Exemplo 5.16
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Exemplo 5.16
VVK
r
R
v
vA
mA
mV
I
Vr
e
C
i
v
E
Te
/3.18327
599.0
2793.0
25
0 =Ω×
===
Ω===
α
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Modelando o efeito Early
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Modelando o efeito Early
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Conceito de resistência de entrada e saída
x
x
xi
VR =
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Impedância em um nó
A impedância de entrada/saída de um nó geralmente é calculada em relação ao terra.
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Impedância olhando pela base (com emissor aterrado)
πri
v
x
x =
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Impedância olhando pelo emissor (com a base aterrada)
)(
1
1
1
∞=
≈
+
=
A
m
out
mx
x
V
gR
rg
i
v
π
x
xm
xm
vv
ir
gv
ivgr
v
−=
−=
+
−=+
π
π
π
π
π
π
1
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Impedância olhando pelo coletor (com emissor aterrado)
ooutrR =
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Topologias do TBJ
Emissor Comum (EC)
Base Comum (BC)
Coletor comum (CC) ou seguidor de emissor
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Topologias do TBJ
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Emissor Comum
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Base Comum
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Coletor Comum
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Exemplo IEmissor Comum
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Resposta
E
m
C
v
Em
Cm
v
Rg
RA
Rg
RgA
+
−=
+−=
1
1
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Exemplo II
2
1
||1
πrRg
RA
E
m
C
v
+
−=
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Exemplo III
E
m
C
v
Rg
rRA
+
−=
1
2
1
|| π
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Exemplo IV
1
1
+++
−≈
βB
E
m
Cv R
Rg
RA
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Exemplo V
1
2
2
1
||
)1(
1
1
)||(
RRR
RrR
RR
g
RRA
Cout
in
B
m
C
v
=
++=
+++
−=
β
β
π
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Emissor Comum
Capacitor deacoplamento
Capacitor dedesvio
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Modelo de pequenos sinais – emissor comum
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Resistência de entrada e saída
entradadearesistêncibaixa,poucos
//
Ω
≅
>>
=
==
Kr
rR
rRse
rR
RRi
vR
in
B
ib
ibB
i
iin
π
π
π
π
Cout
C
Cout
RR
Rrcomo
rRR
≈
>>
=
0
0||
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Ganho de Tensão( )
( )
( ) ( )
( )( )
( )LCm
sigB
Bv
m
CCmv
i
Cm
L
LCm
RRrgRrR
rRG
g
RrRrgA
vvcomo
Rrvgv
R
RRrvgv
||||||
||
tensãodeglobalGanho
/1
||||
||
se
||||
0
00
00
00
+−=
−=−=
=
−=
∞→
−=
π
π
π
π
π
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Emissor Comum com resistência no emissor
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Resistência de entrada
( )( )
( )( )eeBin
eeib
ee
ie
eb
b
iib
ibBin
RrRR
RrR
Rr
vi
ii
i
vR
RRR
++=
++=
+=
+=
=
=
1||
refletidaaresistêncidaregra
1
1
||
β
β
β
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Resistência de Saída
C
X
X
out
Emin
A
Ri
vR
vRvgr
vvv
V
==
=⇒
++==
∞=
00 ππ
π
π
π
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Ganho de Tensão
( ) ( )( ) ( )
( )
( )
e
m
sig
LC
ibBibBin
e
m
LC
sigin
in
e
m
LC
ee
LCv
LCeLCc
Rg
R
RR
RRRRR
Rg
RR
RR
R
Rg
RR
Rr
RRA
RRiRRiv
++
−≈
>>=
++−=
+
−≈+
−=
−=−=
1
||G
supondoe||oSubtituind
1
||G
TotalGanho
1
||||
||||
v
v
0
β
α
α
![Page 44: Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares …gf/aula7.pdf · Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares de Junção (TBJ) Prof. Gustavo Fraidenraich](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021719/5baaceac09d3f2196d8d49c8/html5/thumbnails/44.jpg)
O amplificador base comum
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Resistência de entrada/saída e ganho
( )
( )( )
( )
sig
m
LCv
Cout
m
LCLC
ei
ov
e
ie
LCeo
mein
Rg
RRG
RR
g
RRRR
rv
vA
r
vi
RRiv
grR
+
≈
=
≈==
−=
−=
−==
1
||
1
||||
||
baixaentradadearesistânci/1
α
α
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Coletor Comum ou seguidor de emissor
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Circuito equivalente
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Análise
( )[ ]
( )( )( ) ( ) ( )( )
++++
+
+=
−=
++=
LoeBsig
Lo
Bsig
Bv
ibBin
Loeib
RrrRR
Rr
RR
RG
RRR
RrrR
||11||
||1
altaentradadearesistênci||
||1
ββ
β
β
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Análise
baixaaresistênci1
||||
11
1
−
++=
<
+++
≈
>>>>
β
β
Bsig
eoout
L
m
sig
Lv
LosigB
RRrrR
Rg
R
RG
RreRRSe
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Exemplo que não funciona
Como o microfone tem uma resistência muito baixa acaba aterrando a tensão de base levando Q1 ao corte.
![Page 51: Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares …gf/aula7.pdf · Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares de Junção (TBJ) Prof. Gustavo Fraidenraich](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021719/5baaceac09d3f2196d8d49c8/html5/thumbnails/51.jpg)
Solução
O capacitor isola o microfone para freqüências DC mas deixa passar o sinal para freqüências AC.
![Page 52: Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares …gf/aula7.pdf · Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares de Junção (TBJ) Prof. Gustavo Fraidenraich](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021719/5baaceac09d3f2196d8d49c8/html5/thumbnails/52.jpg)
Exemplo que não funciona
Visto que o alto-falante tem um indutor, conectar o mesmo diretamente ao amplificador levaria Q1 à saturação.
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Solução
Devido à baixa impedância de entrada do alto-falante, o ganho cai consideravelmente.
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Resumo Além do ganho, a impedância de entrada e saída são parâmetros muito
importantes;
Um amplificador ideal deveria prover um ganho muito alto, uma impedância de entrada muito alta e uma impedância de saída muitobaixa;
A impedância vista olhando para a base, coletor e emissor é dadarespectivamente por rπ, r0 e 1/gm.
Emissor comum provê um ganho de tensão moderado, uma impedância de entrada moderada e uma impedância de saída moderada;
O resistor no emissor aumenta a linearidade e a insensibilidade à variações com temperatura, mas diminui o ganho;
Base comum provê um ganho de tensão moderado, uma impedância de entrada baixa e uma impedância de saída moderada;
O ganho do emissor comum é igual ao do base comum, exceto pelo sinal;
O seguidor de emissor provê um ganho de tensão menor que a unidade. Uma impedância de entrada alta e uma impedância de saída baixa, servindo assim como um isolador de tensão (buffer)
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ExercíciosDetermine a impedância de entrada paraos circuitos abaixo.
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Exercício
Calcule R1 para que Ic=0.25mA (ββββ=100).Qual o erro percentual em Ic se RE variar de +5%.
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Exercício
Calcule VB para que Ic=1mA . Use ββββ=100, Is1=Is2=3x10
-16.
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Exercício
Calcule a impedância de entrada vista pelabase
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Resposta
( )diodocomoconectadoTransistor
11
log
1
mmX
X
X
XmX
grgi
v
o
vv
ivgr
v
≈+
=
=
=+
−
π
π
π
π
![Page 60: Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares …gf/aula7.pdf · Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares de Junção (TBJ) Prof. Gustavo Fraidenraich](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021719/5baaceac09d3f2196d8d49c8/html5/thumbnails/60.jpg)
ExercícioDetermine o ganho, a impedância de entrada esaída para os circuitos abaixo.
2
2
1
2
2
1
||1
||1
π
π
π
rg
R
rR
rg
gA
m
out
in
m
mv
=
=
−=
2
2
1
1
2
2
11
||1
||1
π
π
π
rg
RR
rR
rg
RgA
m
out
in
m
mv
+=
=
+−=
2
2
1
2
2
1
||1
||1
π
π
π
rg
RR
rR
rg
RgA
m
Cout
in
m
Cmv
+=
=
+−=
![Page 61: Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares …gf/aula7.pdf · Eletrônica Básica I – EE 530 – Transistores Bipolares de Junção (TBJ) Prof. Gustavo Fraidenraich](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021719/5baaceac09d3f2196d8d49c8/html5/thumbnails/61.jpg)
Resposta em freqüência
jede CCC +=π
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Resposta em freqüência
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Modelo π híbrido para altas freqüências