Laboratório - Eletrônica Linear

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Eletrônica linear
Professor: Jason Paulo Tavares 
Faria Junior
Aluno: Ricardo Amorim Dias - 201620160
Laboratório
5º Período
Diodo Zener
Para que serve um diodo zener?
• Primeiramente, serve para criarmos circuitos de 
fontes estabilizadas.
• Uma segunda aplicação também muito utilizada é 
na implementação de circuitos clipadores. Os 
circuitos clipadores são circuitos que deixam passar 
o sinal sem nenhuma modificação até se atingir um 
valor de tensão especificado, e limitam a saída a 
este valor sempre a entrada ultrapassar este limiar.
• A geração de ruído branco é uma aplicação menos 
frequente porém não menos importante do diodo 
zener.
Símbolo de um diodo zener:
• Temos dois símbolos costumeiramente 
utilizados para a representação do diodo 
zener. O simbolo na parte inferior é mais 
costumeiramente utilizado em nosso 
meio.
Diodo Zener
Circuito típico de um 
estabilizador de 
tensão com diodos 
zener:
Valores padrões de tensão de diodos zener:
Para zeners até 500 mW:
Para zeners de 1.3 W:
Diodo Zener
Cálculo dos valores de componentes:
Para o cálculo de um circuito retificador com zener
temos como entrada as seguintes variáveis:
• Valor de tensão de saída desejada. Veja na tabela 
anterior com os valores padrões de tensão zener. (Vz)
• A corrente máxima da carga (IL)
• A corrente mínima do diodo. (Izmin- Na falta de um 
dado específico do fabricante podemos considerar 
10 mA.
• A tensão máxima de alimentação (Vmax)
• A tensão mínima de alimentação (Vmin)
O valor de Rs:
Potência dissipada em 
Rs no pior caso:
A potência máxima 
dissipada no diodo é 
dada por:
Diodo Zener
Conectando diodos zener
em série:
• Podemos combinar diodos em 
série de tal forma que a tensão 
zener resultante será igual a soma 
das tensões individuais. A 
corrente em todos diodos será 
igual. A potência dissipada por 
cada diodo será da por:
• Quando precisamos ajustar valores de tensão 
pequenos, podemos usar na ligação série diodos 
retificadores comuns operando na região de 
condução. A queda do diodo será da ordem de 0.7 
volts. A figura a seguir mostra como fica um circuito 
com zeners e diodos retificadores em série. Observe 
que os zeners estão operando reversamente, e os 
diodo retificador opera polarizado diretamente. É 
interessante notar que normalmente utilizamos um 
capacitor (~100kpf) na saída para atenuar o ruído 
gerado pelas junções semicondutoras.
Diodo Zener
Circuitos clipadores:
• Uma aplicação dos diodos zeners é 
na limitação de um sinal de entrada 
a valores máximos, sem alteração no 
sinal quando o mesmo está abaixo 
de um dado limiar (dado pela 
tensão zener). Este tipo de circuito 
tem sua aplicação em circuitos de 
proteção e limitadores de ganho. O 
diagrama esquemático típico pode 
ser visto na figura a seguir:
Diodo Zener
Circuitos geradores de ruído branco:
• Circuitos geradores de ruído branco
Em primeiro lugar devemos compreender o que é o 
ruído branco e porque pode ser necessário gerá-lo. É 
mais comum passarmos por situações onde 
desejamos ficar livre dos ruídos, e não gerá-los!
• O ruído branco é um sinal aleatório com igual 
intensidade em diferentes frequências, o que lhe 
dá uma densidade espectral de potência 
constante. Ou seja, de 0Hz a infinitos Hz, o ruído 
tem a mesma amplitude. Um exemplo prático 
próximo a um ruído com as propriedades de ruído 
branco é o som gerado por um rádio FM 
sintonizado fora de qualquer estação, o o chiado 
de um amplificador de áudio sem nada ligado em 
sua entrada.
Um circuito que gera ruído branco:
Transistor
Transistor
O que é ?
• Transistor é um dispositivo semicondutor, geralmente 
feito de silício ou germânio, usado para amplificar ou 
atenuar a intensidade da corrente elétrica em circuitos 
eletrônicos. Os transistores são como blocos 
fundamentais na construção de todos os dispositivos 
eletrônicos modernos, sendo usados em chips de 
computadores e smartphones, por exemplo.
Qual a função do transistor?
Os transistores têm duas funções básicas:
• amplificar a corrente elétrica ou barrar a
sua passagem. Quando na função de
amplificador, os transistores são
alimentados por uma baixa corrente
elétrica de entrada, amplificando-a e,
assim, produzindo uma corrente elétrica
de saída com maior intensidade.
Transistor
Como funcionam os transistores?
• Todos os transistores funcionam controlando a passagem de elétrons
em seu interior, no entanto, existem diferentes tipos de transistor, e
cada um faz isso de uma forma diferente. Os transistores modernos,
como aqueles usados em processadores de smartphones, são tão
pequenos que são capazes de controlar o movimento de cada elétron
individualmente. Os chips modernos, de poucos centímetros
quadrados de área, podem conter de 5 a 30 bilhões de transistores.
• Os transistores são feitos de materiais semicondutores. Para conduzir
e amplificar o sinal de uma corrente elétrica, os semicondutores são
geralmente dopados com materiais que podem oferecer-lhes cargas
elétricas extras, facilitando a sua condução de eletricidade.
• A dopagem é um processo em que se substituem os átomos de silício
por outros átomos, como fósforo, boro, gálio e outros. Existem dois
tipos de dopagem: a dopagem TIPO-N e TIPO-P. Na dopagem tipo-n
(carga negativa), adicionam-se átomos à rede cristalina do Silício
capazes de fornecer um excesso de elétrons; na dopagem tipo-p
(carga positiva), adicionam-se átomos que causem uma carência de
elétrons.
Transistor
Funcionamento do Transistor Como 
Chave Eletrônica:
• Será utilizado o Transistor NPN BC548. Quando 
a “chave” está aberta o transistor trabalha em 
regime de corte, ou seja, IC=0 e VCE = VCC e 
quando está fechada trabalha em regime de 
saturação IC = VCC/RC conforme pode ser 
visto abaixo.
Nomenclaturas Utilizadas:
VCC: tensão aplicada no coletor;
VBB: tensão aplicada na base;
VCE: tensão entre coletor e emissor;
VBE: tensão entre base e emissor;
IC: corrente no coletor;
IB: corrente na base;
RC: resistor conectado no coletor;
RB: resistor conectado na base
Transistor
Para o transistor funcionar como uma chave 
fechada é necessário aplicar sinal na base de 
forma que VCE ~ 0,2V. Quando o transistor 
está acionado, VBE será igual a 0,7V:
Quando a base não tiver sinal, o 
transistor funcionará como uma 
chave aberta, IC= 0 e VCE = VCC.
Análise de circuito entre os pontos x e z, 
considerando VCE = 0,2V, VBE = 0,7V, 
VLED = 2V, IC = 20mA (corrente de 
operação do LED) e ßsat (ganho no estado 
de saturação) = 10.
Aplicação:
Transistor Aplicação:
Fazendo a soma das tensões iguais a VCC, temos:
VCC = RL x IC + VLED + VCE
Substituindo:
5 = RL x 20.10-3 + 2 + 0,2
Desta forma podemos determinar RL:
RL = 5 – 2,2 /20.10-3
RL =140 Ω, valor comercial: 150 Ω
Vamos agora fazer a análise de circuito entre os pontos y e z:
Fazendo a soma das tensões iguais a VBB, temos:
VBB = RB x IB + VBE (1)
Substituindo em 1:
5 = RB x IB + 0,7
Podemos notar que não temos os valores de RB e IB. Através do 
cálculo do ganho de corrente podemos determinar IB:
ßsat = IC/IB ——— IB = IC/ ßsat ——— IB = 20.10-3 / 10
IB = 2mA
Retornando para a equação 1:
5 = RB x 2.10-3 + 0,7
Desta forma podemos determinar RB:
RB = 5 – 0,7/ 2. 10-3
RB = 2150 Ω, valor comercial: 2,2K Ω
Transistor
Dados: VBE = 0,7V, IC (corrente nominal para o 
acionamento do relé) = 35mA, ßsat (ganho no estado de 
saturação) = 10.
Vamos fazer a análise de circuito entre os pontos x e y 
quando o transistor estiver saturado:
– A soma das tensões será igual a VBB:
VBB= R1xIB +VBE ————— 5 = R1 x IB+0,7 (1)
Note que não temos os valores de R1 e IB. Para 
determinarmos IB basta usarmos o cálculo de ganho:
ßsat = IC/IB ——— IB = IC/ßsat ———– IB = 35.10-3/10
IB = 3,5mA
Voltando para a equação 1:
5 = R1 x 3,5. 10-3 +0,7 ———– R1 = 5 – 0,7 / 3,5.10-3
R1 = 1.2KΩ.
No exemplo abaixo o microcontrolador irá acionar um relé de 
12V aplicando um sinal na base do transistor. Veja ao lado os
cálculos para determinarmos o valor de R1 para o transistor 
fazer o chaveamento de forma correta:Aplicação:
Transistor
Polarização – Divisor de Tensão:
Na polarização com divisor de tensão em base esta influência é
bem reduzida de forma a pôr o transistor a trabalhar de forma
segura. Simploriamente podemos analisar que um aumento
de IC influenciado pela temperatura provocará o aumento
de IE, já que IE = IB + IC, este aumento de IE irá fazer a tensão
em RE aumentar reduzindo IB já que:
VBase = VBE + VRE
Como consequência IC cairá já que.
IC = β . IB
Transistor
Malha da base:
Podemos levantar a equação referente a base
transformando a sua malha pelo teorema
de Thevenin, este teorema diz que para se achar o
valor das tensões e correntes em um resistor R ligado
a dois terminais num ponto qualquer de um circuito,
este ponto do circuito pode ser substituído por uma
fonte em série com resistor r0 onde:
1º – O resistor ro será o valor da resistência equivalente
total no ponto com a resistência R fora do circuito e
todas as fontes existentes em curto.
2º – A tensão eo será o valor da tensão no ponto
também com a resistência R fora do circuito e todas as
fontes sendo consideradas.
Então olhando para a base do transistor.
Usando as transformações do 
teorema de Thevenin a análise
da base ficará desta forma 
abaixo:
Transistor
VBB representará eo , já RB, o
paralelo de R1 com R2, representará
ro do equivalente de Thevenin. Agora
finalmente podemos fechar a
equação para a malha da base.
VBB = IB . RB + VBE + IC . RE
A última parcela se justifica pois IC e IE são praticamente
iguais, já que hFE é de grande valor. Como IB é igual ao
valor de IC/β, então substituindo na equação anterior,
teremos:
VBB = (IC / β) . RB + VBE + IC . RE
VBB = IC ( (RB / β) + RE ) + VBE
IC = ( VBB – VBE ) / ( (RB / β) + RE )
No denominador encontramos (RB / β) + RE, se
colocarmos RE >> (RB / β) podemos fazer com que o
fator β, que é um parâmetro que também varia com a
temperatura praticamente se anule, tornando o circuito
bem mais estável. A fórmula ficará:
IC = ( VBB – VBE ) / RE
Analisando agora pela 
malha de coletor:
Para coletor a equação da reta de carga ficará:
VCC = VRC + VCE + VRE
VCC = IC . RC + VCE + IE . RE, como IE ≅ IC
VCC = IC . RC + IC . RE + VCE
VCC = IC (RC + RE) + VCE
IC = (VCC – VCE) / ( RC + RE )
Transistor
Através desta equação chegamos aos dois
valores extremos da reta de carga, o corte
e a saturação do transistor. 
Quando VCE=0, teremos.
IC = VCC / ( RC + RE) (saturação)
Este é valor máximo de IC.
Já para VCE=VCC, teremos:
IC = 0 / (RC + RE ) = 0 -> (corte)
A Reta de carga traçada em curva
característica poderá nos diz sobre como o
circuito irá responder a estímulos elétricos
quando sinais excitam o circuito em uma
função como amplificador. O
levantamento da reta de carga já foi
abordada na polarização fixa mudando
agora com a adição de um resistor de
emissor ao circuito.
Os pontos agora serão
levantados com 
um ICmáx. que 
considere o resistor de 
emissor:
Para ICmáx teremos:
VCC / RC + RE
E o outro ponto será o VCC.
Os amplificadores são definidos por classe e a
definição destas depende de onde se encontra o
ponto quiescente (ICQ,VCEQ). Este ponto é definido no
início do projeto e tem que ser bem definido para que
não se corra o risco de distorções ou o ceifamento do
sinal a ser amplificado.
https://cadernodelaboratorio.com.br/c
onhecendo-os-diodos-zener/
https://athoselectronics.com/diodo-
zener-e-suas-aplicacoes/
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/t
ransistor.htm
http://blog.baudaeletronica.com.br/tra
nsistor-chave-eletronica/
http://projtecc.com/eletricidade/eletro
nica-basica/transistor-de-juncao-
bipolar-tjb/polarizacao-de-
transistores-tjb-divisor-de-tensao/
Referências
Bibliográficas
https://cadernodelaboratorio.com.br/conhecendo-os-diodos-zener/
https://athoselectronics.com/diodo-zener-e-suas-aplicacoes/
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/transistor.htm
http://blog.baudaeletronica.com.br/transistor-chave-eletronica/
http://projtecc.com/eletricidade/eletronica-basica/transistor-de-juncao-bipolar-tjb/polarizacao-de-transistores-tjb-divisor-de-tensao/