Slide 1 Reta de Carga de Horwitz & Hill, p. 1059 Qual é a corrente através do diodo? Uma forma tradicional de encontrar o ponto de operação de um circuito não-linear é através de retas de carga. O objetivo é dividir o circuito em um conjunto de fontes e uma carga e, em seguida, simultaneamente encontrar soluções para ambos. É claro que esse mesmo objetivo pode ser atingido conhecendo-se a equação para operação do elemento não-linear. Embora as retas de carga não sejam tão úteis no projeto de circuitos, elas são vistas com freqüência e são úteis no desenvolvimento de uma intuição física de como os circuitos operam.
Slide 2 Retas de Carga Uma abordagem interativa. 1. imagine um valor para a corrente. 2. calcule a queda de tensão através do resistor. 3. A soma disso é 1V, com a queda de tensão correspondente através do diodo? 4. Não, repita. A abordagem interativa tenta encontrar o ponto da curva IV de diodo onde todo o circuito operaria (o ponto de operação). Isso, obviamente, é muito ineficaz, e nunca é realizado. Contudo, às vezes é essencial encontrar o ponto de operação.
Slide 3 Retas de Carga A abordagem da reta de carga. 1. considere o resistor de 1k como a carga do diodo. 2. faça um gráfico da corrente através do resistor como uma função da tensão do diodo. Observe que isso é simples, já que o resistor agora está preso entre duas fontes de tensão. Depois que a curva de diodo for desenhada (talvez a partir de uma folha de dados), podemos explorar o circuito para encontrar um ponto de operação. Já que o resistor é linear, sabemos que a curva IV será uma reta e, conseqüentemente, precisaremos apenas locar dois pontos. É mais fácil encontrar os pontos em que dispositivos não-lineares são fortemente ligados e desligados. Observe que esses pontos não precisam ser atingíveis por um circuito. Com o diodo desligado, a queda de tensão completa é através do diodo (o diodo possui resistência infinita), e a corrente é zero. Com o diodo conduzindo perfeitamente, não há queda de tensão através dele, e a corrente é limitada apenas pelo resistor.
Slide 4 Retas de Carga O ponto de operação é simplesmente a sobreposição dessas duas curvas. O ponto de operação é a sobreposição das duas curvas. Agora é possível ver facilmente o que acontece ao ponto de operação à medida que: 1. a tensão aumenta a reta de carga se move para cima. 2. a resistência aumenta muda a inclinação da reta de carga.
Slide 5 Retas de carga para 3 dispositivos terminais Desenvolvem-se retas de carga para 3 dispositivos terminais. O JFET nesse exemplo é um tipo de transistor. As curvas são retiradas da folha de dados. As duas extremidades da reta de carga são encontradas considerando-se o JFET um circuito aberto e como um curto-circuito.
Slide 6 Amplificador BJT Gráfico produzido com Mathematica TM Mesmo para circuitos um pouco complicados, a reta de carga ainda é fácil de encontrar para um único elemento não-linear. Aqui, vemos um amplificador inversor baseado em BJT. Sem nenhuma corrente através do transistor a tensão sofre uma queda através do BJT e, na ocasião do curto-circuito, a tensão é compartilhada pelos resistores do coletor e do emissor. Lembre-se de que essas curvas são dependentes do dispositivo, contudo, de forma que você não pode contar com seu transistor em particular para se comportar conforme descrito na folha de dados. É por isso que as retas de carga são realmente mais bem usadas para o desenvolvimento da compreensão física. Ao final do dia, você irá projetar seus circuitos para não serem criticamente dependentes do ponto de operação.
Slide 7 Resistência de emissor O que acontece se deixarmos o resistor do emissor para fora? resistência do emissor intrínseca resistência do emissor intrínseca O amplificador de emissor comum tem um ganho que depende da razão do coletor para a resistência do emissor. Já que podemos deixar o resistor do emissor de fora, o ganho pode aparecer como infinito. Problema: explicar por que não podemos deixar o resistor do coletor de fora. Vimos que havia uma tensão através de um diodo, e uma curva IV bastante íngreme. A base para o diodo emissor, dessa forma, oferece uma resistência eficaz no emissor, mesmo quando ele está ligado à massa. Essa resistência eficaz está em série com o emissor.