Transistor Bipolar de Junção TBJ Cap. 4 Sedra/Smith

Transcrição

1 Transstor Bpolar de Junção TBJ Cap. 4 Sedra/Smth Modelos de Grandes Snas e de 2a. Ordem Notas de Aula SEL 313 Crcutos Eletrôncos 1 Parte 9 1 o Sem/2017 Prof. Manoel

2 Modelo TBJ para grandes snas Ebers-Moll Tas modelos já foram vstos nas fguras 2.18 e 2.19 e são usados para análses CC onde as capactâncas nternas não apresentam efetos. São conhecdos como modelos de Ebers-Moll e ncluem o efeto dos dodos formados nas duas junções do TBJ e as correspondentes fontes de correntes. gura 2.89 Modelo Ebers-Moll.

3 Análse do modelo Ebers-Moll ( EM ) No modelo EM, o dodo DE com corrente DE éassocadoàfontede corrente ( D. DE ) no termnal de coletor. O dodo DC com corrente DC é assocadoàfontedecorrente( R. DC ) no termnal de emssor. Neste caso : D = dreto e é o mesmo a já usado nos casos anterores. R = reverso sendo o valor típco entre 0,02 a 0,5. Equaconando-se o crcuto na fgura 2.89, chega-se a : DE v BE I VT 1 SE e (2.83) DC v BC I VT 1 SC e (2.84) Sendo, I SE a corrente de saturação do dodo DE e I SC do dodo DC e anda, I SC > I SE (2 a 50)x.

4 Análse do modelo Ebers-Moll ( EM ) Anda do modelo da fgura 2.89, tem-se : E DE R. DC (2.85-a) C DC. DE (2.85-b) B 1 DE 1 R DC Para um dado TBJ cujo valor da corrente de saturação seja I S,nomodelo EM vale :. I SE R. I SC I E como regra geral vale anda : R 1 R 1 R Beta ( Beta S dreto do reverso ) TBJ (2.85-c) (2.86) (2.87-a) (2.87-b) onde é o valor normal de dos TBJs com valor elevado e R é geralmente de valor muto pequeno

5 No modo atvo sabe-se que V CB < 0 e anda V CB >> V T.Portanto: Modelo Ebers-Moll na regão atva R S V v S B S V v S C S V v S E I e I I e I I e I T BE T BE T BE Observa-se que o segundo termo em cada uma das expressões acma é muto menor que o prmero termo. Desprezando-se este segundo termo, as equações se reduzem à forma orgnal das correntes no TBJ já estudadas. (2.88) (2.89) (2.90)

6 Modelo Ebers-Moll alternatvo Neste modelo, as duas fontes de corrente são combnadas e substtuídas por uma únca fonte de corrente vnculada CE tal como ndcado a segur. Os dodos são ndcados como tendo correntes de saturação dadas por (I S / ) e(i S / R ), tal que : B vbe vbc I S V I T S V e 1 e T 1 R (2.91) e a fonte de corrente vnculada CE será : gura 2.90 Modelo smplfcado de Ebers-Moll. CE vbe vbc V T V I 1 T 1 S e IS e (2.92)

7 Inversor lógco com TBJ (TTL) O nversor lógco é o elemento fundamental em sstemas dgtas. Usando TBJ a lógca dgtal é realzada com o transstor mudando entre os estados de Corte e Saturação. No crcuto abaxo, se v I é elevado (nível lógco 1) tal que o transstor se sature então v 0,2 V que é um valor baxo (nível lógco 0). 0 v CE _ sat Por outro lado se v I for baxo (por ex. 0,2 V nível lógco 0) então o transstor estará em corte e sem corrente de coletor v 0 será = V CC (nível lógco 1). Dado V CC é precso então escolher corretamente os valores de R B ede R C para garantr a saturação do TBJ. gura 2.91 Crcuto de Inversor lógco a TBJ. No caso de lógca TTL o valor de V CC é de 5 V e é assumdo que os TBJs saturem com v CE_sat =0,2V

8 Característca de transferênca do nversor lógco Assumndo-se V CC =5V,R C =1k, R B =10k e = 50, obtém-se a curva de transferênca tal como ndcado a segur. No exemplo, V IH de apenas 1,66V já satura o TBJ. gura 2.92 Curva de transferênca do nversor lógco.

9 Efetos de 2 a Ordem no TBJ Tas efetos são relaconados com as capactâncas de junção, ou seja a C em JEB e C em JCB. Estas capactâncas determnam a frequênca de corte em alta frequênca. C vara em torno de algumas dezenas de p e C alguns p. gura 2.93 Modelo com efeto de segunda ordem. r x representa a resstênca de contato ôhmco na base.

10 Resposta em frequênca do TBJ A prncpal consequênca dos efetos de segunda ordem nos crcutos com TBJ é a lmtação da faxa de frequêncas de operação. No exemplo de crcuto abaxo, os capactores C C1, C C2 e C E são de alta capactâncas e servem para o devdo acoplamento de snas e só apresentam alguma nfluênca em frequêncas baxas. Já as capactâncas de junções atuam nas altas frequêncas. Um típco gráfco de resposta em frequênca do ganho é vsta a segur. gura 2.94 Crcuto pra análse de resposta em freqüênca.

11 Lmtação em altas frequêncas Para análses em altas frequêncas os capactores de acoplamento não nterferem e as fontes CC são substtuídas por um curto-crcuto. Usando-se o modelo equvalente e após algumas smplfcações, obtém-se a frequênca de corte superor. gura 2.95 Análse em altas frequêncas.

12 Lmtação em baxa frequênca Efeto de C C1 comexclusãodoefetodec C2 e C E e apenas substtundo-se as fontes CC. gura 2.96 Análse em baxa frequênca para C C1.

13 Lmtação em baxa frequênca Efeto de C C2 edec E de forma ndvdual e substtundo-se as fontes CC. gura 2.97 Análse em baxa frequênca para C C1 e para C E.

14 Lmtação em baxa frequênca O efeto combnado dos três capactores de acoplamento é vsto a segur. gura 2.98 Efeto combnado em baxa frequênca.

15 Bblografa Conteúdo : SEDRA : Pags. 289 a 312.