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Configurações básicas TJB - revisãoEmissor comum (EC):
Elevados ganhos de tensão e corrente; Resistências de entrada de valor moderado; Resistências de saída de valor elevado. Resposta em freqüência relativamente pobre.
EC com resistência no emissor: A resistência de entrada Ri aumenta de (1 + gm Re). Para a mesma distorção não-linear, podemos aplicar um sinal
(1 + gm Re) vezes maior. O ganho de tensão é reduzido. O ganho de tensão é menos dependente do valor de
(particularmente quando Ri é pequeno). A resposta em altas freqüências é melhorada
significativamente.
Base comum (BC):
Resistência de entrada muito baixa. Ganho de corrente próximo de um (buffer ou isolador
de corrente – aceita um sinal de entrada de corrente em uma resistência de entrada baixa (re) e fornece uma corrente praticamente igual a uma alta impedância no coletor (a impedância de saída desconsiderando-se RC é infinita).
Resistência de saída determinada por RC. Ganho de tensão que depende consideravelmente da
resistência de fonte RS. Boa resposta em altas freqüências.
Configurações básicas TJB – revisão (2)
Coletor comum (ou seguidor de emissor) Elevada resistência de entrada. Baixa resistência de saída. Ganho de tensão que é menor e muito próximo da unidade. Ganho de corrente relativamente elevado.
A configuração CC é adequada, portanto, para aplicações nas quais uma elevada resistência de fonte deve ser conectada a uma carga de baixo valor o seguidor de emissor atua como um isolador (buffer).
Sua baixa resistência de saída torna-o útil como último estágio de um amplificador de múltiplos estágios, em que o objetivo deste último estágio não é aumentar o ganho de tensão, mas fornecer uma baixa resistência de saída.
Leiam com atenção o final do item que trata a respeito do seguidor de emissor, em particular a questão da máxima excursão permissível para o sinal de saída.
Configurações básicas TJB – revisão (3)
A região de corte
vI < 0,5 V (aproximadamente) JEB conduzirá uma corrente desprezível.
JCB está reversamente polarizada (VCC é positivo).
O TJB estará no modo de corte. iB = 0; iE = 0; iC = 0; vC = VCC
TJB como chave – corte e saturação
A região ativa
vI > 0,5 V (aproximadamente). Para ter uma corrente apreciável circulando vBE 0,7 V vI > 0,7:
Supondo que o dispositivo esteja no modo ativo: vC = VCC – RC iC
Verificar se vCB 0 Verificar se vC 0,7 (vC < 0,7 região de saturação).
vI = 0 iB iC vC Se vCB < 0 (vC < vB) região de saturação.
TJB como chave – corte e saturação (2)
; 7,0
B
I
B
BEIB R
vR
Vvi
BC ii aplica-se somente se o dispositivo estiver no modo ativo
A região de saturaçãoSaturação: quando se tenta forçar uma corrente no coletor maior do que o circuito do coletor é capaz de fornecer enquanto se mantém a operação no modo ativo.
A corrente máxima que o coletor “pode exigir” sem que o transistor saia do modo ativo vCB = 0.
Se iB for aumentado acima de , iC aumentará e vC cairá para um valor abaixo da base.
Este comportamento continua até a JCB se torne diretamente polarizada, com a tensão de polarização direta com cerca de 0,4 a 0,6 V A JCB conduzirá vC = ?
TJB como chave – corte e saturação (3)
C
CC
C
BCCC R
V
R
VVI
7,0ˆ
C
BI
Iˆ
ˆ necessário IB
BEIB v
RVv
i
BI
A região de saturação (continuação)JCB: diretamente polarizada, com a tensão de polarização direta com cerca de 0,4 a 0,6 V A JCB conduzirá vC será grampeada em cerca de meio volt abaixo da tensão de base. (A queda de tensão direta da junção coletor-base é pequena porque a JCB tem uma área relativamente grande).
Saturação qualquer aumento em iB resultará em um aumento muito pequeno de iC, correspondendo a um aumento muito pequeno na tensão de coletor vC .
Na saturação, o incremental (isto é, iC / iB) é muito pequeno, desprezível. Qualqur corrente “extra” que se tentar forçar no terminal de base em sua maior parte circulará através do terminal de emissor. A relação entre a iC e iB de um transistor saturado não é igual a e pode ser ajustada para qualquer valor desejado – menor do que – simplesmente forçando mais corrente pela base.
TJB como chave – corte e saturação (4)
A região de saturação (continuação)Suponha que o transistor esteja saturado. O valor de VBE de um transistor saturado é usualmente um pouco maior do que o do dispositivo operando no modo ativo. No entanto, por simplicidade, assuma que VBE permaneça próximo de 0,7 V mesmo estando saturado.
Saturação vB > vC em cerca de 0,4 a 0,6 V vC > vE em cerca de 0,3 a 0,1 V VCEsat 0,2 V.
TJB como chave – corte e saturação (5)
A região de saturação (continuação)Saturação vB > vC em cerca de 0,4 a 0,6 V vC > vE em cerca de 0,3 a 0,1 V VCEsat 0,2 V. (Observação: se for forçada mais corrente pela base, o transistor será levado a uma saturação “intensa” e a polarização direta da JCB aumentará e, portanto, VCEsat diminuirá).
Saturação iC constante = ICsat ICsat = (VCC – VCEsat ) / RC .
A fim de garantir que o transistor seja levado à saturação, deve-se forçar a corrente de base de pelo menos:
Costuma-se projetar o circuito de modo que IB seja maior do que IB(EOS) por um fator de 2 a 10 fator de saturação forçada (overdrive factor): forçado = ICsat / IB .
TJB como chave – corte e saturação (6)
sat
)(C
EOSBI
I EOS: edge of saturation: início de saturação.
Cálculos rápidos e aproximados: VBE e VCEsat = 0 (os três terminais em curto-circuito).
O modelo para o TJB saturado
VCEsat 0,2 VVBE 0,7 V VBE 0,7 V
(a) npn(b) pnp
Analise o circuito da figura 4.51 (o mesmo do exemplo 4.3) para determinar as tensões em todos os nós e as correntes em todos os ramos. Suponha que o do transistor seja especificado como sendo pelo menos igual a 50.
Exemplo 4.13
Supondo que o transistor esteja saturado: VE
IE ; VC = VE + VCEsat ; IC ; IB = IE – IC
O transistor está operando com: forçado = 0,96 / 0,64 = 15 < mínimo especificado
+ 6 V+ 6 V
6 – 0,7 = +5,3 V
5,3/3,3 = 1,6 mA
+5,3 + 0,2 = 5,5 V 3
4 (10 - 5,5) / 4,7 = 0,96 mA
1,6 – 0,96 = 0,64 mA
O transistor está realmentesaturado.
O transistor da 4.52 tem como especificação um na faixa de 50 a 150. Encontre o valor de RB que resulta em uma saturação com um fator de saturação forçada de pelo menos 10.
Exemplo 4.14
Transistor saturado: VC = VCEsat = 0,2 V.
IC sat = (+10 – 0,2) / 1k = 9,8 mA
IB(EOS) = IC sat / min = 9,8 / 50 = 0,196 mA
( IB mínimo para saturar o transistor com o menor valor de )
Para um fator de saturação forçada de 10, IB deve ser:
IB = 10 0,196 = 1,96 mA
Portanto, é necessário um valor de RB tal que:
RB = 4,3 / 1,94 = 2,2 k
RB
1 k
Analise o circuito da figura 4.53 para determinar as tensões em todos os nós e as correntes em todos os ramos. O valor mínimo especificado para é de 30.
Exemplo 4.15
Determine todas as tensões nodais e todas as correntes nos ramos do circuito da figura 4.54. Suponha = 100.
Exemplo 4.16