Roteiro-Relatório da Experiência N o 6 O TRANSISTOR BIPOLAR COMO CHAVE

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1 UNVERSDADE DO ESTADO DE SANTA CATARNA - UDESC Roteiro-Relatório da Experiência N o 6 O TRANSSTOR BPOLAR COMO CHAVE 1. COMPONENTES DA EQUPE: ALUNOS NOTA 4 Prof.: Celso José Faria de Araújo 5 Data: / / : hs 2. OBJETVOS: 2.1. Levantar a curva de resposta v O x v do transistor como chave inversora Verificar, experimentalmente, o funcionamento de um transistor como chave. 3. NTRODUÇÃO TEÓRCA: 3.1. Análise A mais usual caracterização de um circuito inversor é em termos de sua característica de transferência de tensão v O versus v. Um esboço da característica de transferência de tensão do circuito inversor da Figura 1 é apresentada na Figura 2. A característica de transferência é aproximada por três segmentos de retas correspondendo à operação do transistor bipolar no corte, ativo e saturado, como indicado. O esboço trata-se de assíntotas. Uma vez que a efetiva característica é uma curva que se aproxima das assíntotas das três retas. R C = 1 k R B = 10 k VCC=5V = 50 V CEsat = 0.2 V Figura 1 Básico nversor Lógico Digital. Pode-se calcular as coordenadas dos pontos de encontro das três retas como segue: a) Em v =V H v O = V OL = V CEsat = 0.2V; b) Em v =V L v O = V OH = V CC = 5V c) Em v = V L, o transistor bipolar começa a conduzir, portanto V L 0.7 V O TRANSSTOR BPOLAR COMO CHAVE NVERSORA Página 1/7 Laboratório de Eletrônica

2 UNVERSDADE DO ESTADO DE SANTA CATARNA - UDESC d) Para V L < v < V H, o transistor bipolar está na região ativa. vo RC RC Av Av 5V/V Em v = V H, o transistor entra na vi RB r RB região de saturação. ( VCC VCEsat ) B B( EOS ) 96 A R V H B( EOS ) R B V BE C 1.66V Corte Ativo Saturado Figura 2 Característica de transferência v O versus v do circuito da Figura Projeto Figura 3 Projeto Para que o transistor da Figura 3 opere na região de corte, ou seja, como chave aberta é necessário que a tensão v seja menor que V BE (V BE 0,7V). Nesta situação, não circulará corrente de coletor, fazendo v O igual a V CC. O TRANSSTOR BPOLAR COMO CHAVE NVERSORA Página 2/7 Laboratório de Eletrônica

3 UNVERSDADE DO ESTADO DE SANTA CATARNA - UDESC Para que o transistor da Figura 3 opere na região de saturação, ou seja, como chave fechada é necessário que a tensão v seja maior que V BE (V BE 0,7V), dependendo do dimensionamento de R B. Nesta situação, a corrente do coletor será máxima possível, conforme o valor de R C, fazendo a tensão v O igual a V CEsat (V CEsat 0,3V). Na saturação o transistor estará dissipando a máxima potência, portanto deve-se observar esta limitação do transistor em sua folha de especificação (0,3x Csat P máx ). Dimensionando R C e R B para a saturação do transistor, temos: 1- Cálculo de R C : R C V CC V Cmáx CEsat 2- Cálculo de Bsat : Bsat β Cmáx F β, onde β mín F ; use OF 10 OF OF é um fator de segurança usado para garantir que o transistor permaneça em saturação sob quaisquer circunstâncias. 3- Cálculo de R B : R B v 4. PRÉ-RELATÓRO máx V Bsat BE Dimensionar R B e R C para que o circuito da Figura 4, estando a chave S na posição 1 sature o transistor, acendendo o LED (diodo emissor de luz) e na posição 2 corte o transistor, deixando o LED apagado. Figura 4 Chaveamento de uma carga (LED). Dados do Transistor BC548 Dados do LED Dados do Projeto mín = 100 V BE = 0,7V V Cesat = 0,3V P máx = 500mW V D = 1,7V D = 20mA V CC = 12V O TRANSSTOR BPOLAR COMO CHAVE NVERSORA Página 3/7 Laboratório de Eletrônica

4 1- Cálculo de R C : UNVERSDADE DO ESTADO DE SANTA CATARNA - UDESC R C = 2- Cálculo de Bsat : OF = Cálculo de R B : Bsat = R C (adotado) = R B = R B (adotado) = 5. MATERAL UTLZADO 5.1. Fonte de tensão variável 5.2. Resistores: 1K ; 22K e os Resistores R C e R B adotados no pré-relatório, todos de 1/4W 5.3. Osciloscópio (duplo traço) 5.4. Multímetros: 1 Amperímetro; 1 Voltímetro; 1 Ohmímetro 5.5. Transistores: BC548C e BC558B ou equivalentes O TRANSSTOR BPOLAR COMO CHAVE NVERSORA Página 4/7 Laboratório de Eletrônica

5 6. PARTE EXPERMENTAL: 6.1. Característica v O xv da chave inversora UNVERSDADE DO ESTADO DE SANTA CATARNA - UDESC Monte o circuito da Figura 5. Figura 5 Circuito nversor. Baseado na análise teórica e verificação da figura de Lissajous esboce, no espaço reservado da Figura 6, as curvas obtidas (Análise e Lissajous) de v O xv. Use de 150 para análise. Figura 6 Gráfico de Saída versus Entrada do nversor. O TRANSSTOR BPOLAR COMO CHAVE NVERSORA Página 5/7 Laboratório de Eletrônica

6 UNVERSDADE DO ESTADO DE SANTA CATARNA - UDESC 6.2. Projeto do nversor controlador do LED Monte o circuito da Figura 7 utilizando os resistores projetados no item 4. Figura 7 Circuito de Chaveamento de Carga LED. Com a chave na posição 1, meça e anote os valores indicados na Tabela 1. Chave S V CE V BE B C Posição 1 Posição 2 Tabela 1- Valores Medidos do Circuito nversor 7. QUESTONÁRO 7.1. No circuito da Figura 7, modifique a posição do LED para que este acenda quando a chave S for comutada para a posição 2 e apagar na posição No circuito da Figura 8, sabendo-se que todos os resistores de base estão dimensionados para a saturação dos transistores, preencha a Tabela 2, indicando a situação do LED em função da posição das chaves S1 e S2. Figura 8 Lógica para acender o LED S1 S2 LED Tabela 2 Polarização com Corrente de Emissor Constante. O TRANSSTOR BPOLAR COMO CHAVE NVERSORA Página 6/7 Laboratório de Eletrônica

7 UNVERSDADE DO ESTADO DE SANTA CATARNA - UDESC 7.3. O experimento se mostrou válido? Explique por que? 7.4. Comente os resultados, erros encontrados e possíveis fontes de erros. O TRANSSTOR BPOLAR COMO CHAVE NVERSORA Página 7/7 Laboratório de Eletrônica