O Transistor Bipolar de Junção

Transcrição

1 Universidade Estadual Paulista UNESP Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - FEIS Departamento de Engenharia Elétrica - DEE O Transistor Bipolar de Junção Ilha Solteira 2018 O amplificador de sinais: Noções gerais

2 - Formas de representar uma fonte de sinal

3 microphone speaker amplifier

4 Amplificador de áudio:

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8 energia calor calor trabalho energia Exemplo: continua...

9 continua... continua...

10 Características elétricas do TBJ #

11 Transistor Bipolar de Junção NPN e PNP

12 Exemplos de transistores bipolares práticos: NPN e PNP

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17 o

18 retas horizontais... i C não depende de v CE.... depende de v BE, que depende de i B. Importante:

19 O transistor é um dispositivo de 3 terminais, controlado por corrente, no qual uma pequenina corrente de base comanda uma grande corrente de coletor, independentemente da tensão coletor-emissor: sendo β muito grande (~1000) i C,mA i B,μA v CE,V

20 O transistor é um dispositivo de 3 terminais, controlado por corrente, no qual uma pequenina corrente de base comanda uma grande corrente de coletor, independentemente da tensão coletor-emissor: sendo β muito grande (~1000) sinal de entrada C i C i B B Vbb v BE E v CE Quando v BE aumenta... v CE diminui, e vice-versa (??)

21 cte.

22 Curva característica de saída do transistor: Para cada ajuste de I B (μa) medir os valores de I C (ma) e V CE (V). Na prática, os valores da tensão V A são muito grandes (50 a 100 volts), de maneira que as inclinações das curvas características são muito pequenas.

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24 Três regiões de operação: 0 0,2V 0,7V... 3V (A) Região ativa (B) Região de saturação (C) Região de corte i

25 Embora tenhamos estabelecida que a condição para operação de modo ativo fosse v CB 0, a qual garantia que a junção coletor-base estivesse reversa (D2 OFF), na verdade, uma junção PN efetivamente não se torna diretamente polarizada até que a tensão através dela exceda v CB -0,5 V. ii?? reta 0 0,2V 0,7V... v CE 3V

26 Assim, podemos manter a operação em modo ativo de um transistor NPN para v CB negativo, acima de aproximadamente -0,4 V. Abaixo desse valor, a junção coletor-base começa a conduzir o suficiente para que o transistor saia do modo ativo e entre no modo de saturação, quando i C diminui. D 1 ON e D 2 ON D 1 ON e D 2 OFF Figure 5.18 The i C v CB characteristics of an NPN transistor:

27 . Resposta: ou o TBJ trabalha na região ativa/joelho/não-linear ou entra na região de saturação.

28 iii

29 continua...

30 continua... continua...

31 continua...

32 continua...

33 Análise gráfica da amplificação Tensão que se deseja amplificar: Tensão de saída amplificada

34 Tensão que se deseja amplificar: Tensão de saída amplificada Tensão que se deseja amplificar: Tensão de saída amplificada

35 Tensão que se deseja amplificar: Tensão de saída amplificada DC (aplica-se apenas à porção DC do circuito) Foi inserida a resistência R B para limitar a corrente de base. continua...

36 Q Sistema de duas equações: a) Curva de saída i C v CE b) Reta de carga i C = f(v CE ) Solução: ponto Q (quiescente) Como se soube que a corrente a ser usada era 20 μa? Q Sistema de duas equações: a) Curva de saída i C v CE b) Reta de carga i C = f(v CE ) Solução: ponto Q (quiescente) Ajustar V BB e R B para resultar i B =20μA.

37 Tensão de saída amplificada A tensão de saída, v CE, contém um bias DC, V CE. Ocorre inversão de fase da entrada para a saída. Ceifamento dos picos inferiores Ceifamento na parte de baixo: saturação Ceifamento na parte de cima: corte.

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39 Exemplo: Se ±L = ±10V e A v = 1000 V/V, então, a amplitude máxima de entrada será L/A v = 10/1000 = 0,01 V pico = 10 mv pico. continua...

40 continua...

41 No caso do amplificador elementar: No exemplo anterior, verificou-se que, se v i aumenta então v o também aumenta. Vamos mostrar que, no caso do amplificador elementar, se v i aumenta então v o diminui. continua... 0,2V continua...

42 Característica de entrada-saída do amplificador: 0,2V continua... Figure 5.26 (a) Basic common-emitter amplifier circuit. (b) Transfer characteristic of the circuit in (a). The amplifier is biased at a point Q, and a small voltage signal v i is superimposed on the dc bias voltage V BE. The resulting output signal v o appears superimposed on the dc collector voltage V CE. The amplitude of v o is larger than that of v i by the voltage gain A v.

43 Amplificador elementar: Enunciado do problema: aseguir: continua..., Usar Matlab continua...

44 continua... declividade = declividade Problema: dificilmente o valor de I s é conhecido na prática!!

45 Princípio de Superposição de Efeitos + Já sabemos como resolver circuitos transistorizados em DC. β = 100 Pergunta: como resolver circuitos transistorizados em AC? Resposta: usar modelos equivalentes π ou T.

46 Exemplo: Modelo T Modelo π

47 Circuitos de Polarização DC

48 ia IB I C

49 IB I C I B I C C B E

50 I B I C

51 ou É possível aplicar o teorema de Thévenin, desde que a corrente de base seja desprezível em relação as demais (ie, para β elevado). Thévenin Thévenin

52 I C V CE I B V BE I E Thévenin I C V CE I B V BE I E

53 I C V CE I B V BE I E I C V CE I B V BE I E

54 continua... #

55 continua... #

56 =cte. I B V BE =0,7V I C I E V CE I B I C V CE V BE I E

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58 O TBJ como Amplificador: Análise circuital

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63 Princípio de Superposição de Efeitos + Análise DC:

64 Análise AC:

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67 Fonte de corrente controlada por tensão

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69 Fonte de corrente controlada por corrente 2 Esta porção é a mesma do circuito anterior

70 Fonte de corrente controlada por tensão

71 Fonte de corrente controlada por corrente Esta porção é a mesma do circuito anterior 5 Qualquer um dos modelos usado deve conduzir sempre à mesma solução de circuito!!!

72 fonte de corrente controlada por corrente =αi e

73 continua... continua...

74 fonte de corrente controlada por tensão - fonte de corrente controlada por tensão Atenção: - continua...

75 : v O (OK!) saturação corte (saturação de corte!) # FIM