09-Operao_do_BJT_como_chave_e_como_fonte_de_corrente

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Aula 9
Operação do BJT como 
chave e como fonte de 
corrente
ECAE03
Eletrônica Analógica I
Professor Luciano Bertini
Sala I.1.2.37
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Espelho de Corrente
● O espelho de corrente é um 
circuito CC no qual a corrente 
através da carga é controlada 
por uma corrente em outro ponto 
do circuito. 
● A eficácia do projeto depende do 
fato de que os dois transistores 
empregados possuem curvas 
características idênticas. 
● Configuração básica:
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Espelho de Corrente
● Note que os dois transistores estão de 
costas um para o outro e o coletor de um 
está conectado à base de ambos;
● Suponhamos que transistores idênticos 
resultem em VBE1 = VBE2 e IB1 = IB2, como 
definido pela curva característica base-
emissor ao lado. 
● Se a tensão base-emissor for aumentada, 
a corrente de cada um aumentará na 
mesma proporção.
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Espelho de Corrente
 
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Espelho de corrente
● O circuito também possui uma medida de controle embutida que tentará 
assegurar que qualquer variação na corrente de carga seja corrigida 
pela própria configuração.
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Exemplo 1
Calcule a corrente I no circuito abaixo:
 Solução:
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Exemplo 2
Calcule a corrente I através de cada um dos transistores Q2 e Q3 no 
circuito abaixo:
 
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Circuitos de Fonte de Corrente
● Uma fonte de corrente ideal fornece uma corrente constante, 
independentemente da carga conectada a ela.
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Circuitos de Fonte de Corrente
● Transístores são basicamente fontes de corrente controlada pela 
corrente da base (IC = βIB)
● Portanto qualquer polarização pode resultar em uma fonte de corrente
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Circuitos de Fonte de Corrente
● A polarização por divisor de tensão resulta bem estável.
● Veremos a seguir circuitos ainda mais estáveis de fonte de corrente: 
com um BJT somente e com um BJT + um diodo zener
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Circuito 1: somente BJT 
● A corrente IE pode ser determinada 
como descrito a seguir. 
● Assumindo que a impedância de 
entrada da base seja muito maior do 
que R1 ou R2, temos:
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Exemplo 2
Calcule a corrente I no circuito abaixo:
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Circuito 2: BJT + diodo zener
● Ao substituirmos a resistência R2 por um diodo Zener, temos uma fonte 
de corrente constante melhorada em relação ao Circuito 1 apenas com 
BJT e resistores;
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Circuito 2: BJT + diodo zener
● A introdução do diodo Zener resulta em uma corrente constante 
calculada aplicando-se a Lei de Kirchhoff das Tensões à malha base-
emissor. O valor de I pode ser calculado por:
● A corrente constante não depende da tensão de alimentação VEE
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Exemplo 3
● Calcule a constante de corrente I no circuito abaixo:
● solução:
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Circuitos de chaveamento com transistor
● A aplicação de transistores não está limitada à amplificação de sinais.
● Com um projeto apropriado, os transistores podem ser utilizados como 
chaves em circuitos digitais e aplicações de controle. 
● Por exemplo, um circuito inversor para circuitos digitais TTL. O circuito 
deve ser calculado para que o ponto de operação alterne do corte para 
a saturação ao longo da reta de carga;
● Pode-se assumir IC = ICEO ≈ 0 mA quando IB = 0 μA 
● E também VCE = VCEsat ≈ 0 V, em vez do valor normalmente adotado de 
0,1 a 0,3 V.
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Circuito inversor digital
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Circuito inversor digital
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Cálculos
● Quando Vi = 5 V, o transistor estará “ligado”, e o projeto deverá 
assegurar que ele se encontre bastante saturado para um valor de IB 
maior do que aquele associado à curva de IB situada próximo ao nível 
de saturação. Ou seja: IB > 50 µA.
● O nível de saturação da corrente de coletor é:
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Cálculos
● O valor de IB na região ativa um pouco antes da saturação pode ser 
aproximado pela seguinte equação:
 
● Para o nível de saturação, portanto, devemos garantir que a seguinte 
condição seja satisfeita:
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Cálculos
● Para o circuito do inversor, quando Vi = 5 V, o valor resultante de IB é:
● Teste da condição de saturação:
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Portas lógicas AND e OR
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BJT como chave
● No circuito como chave, a resistência entre os terminais Coletor e 
Emissor não é zero. Pode ser calculada por:
● Para o exemplo do inversor:
● Pode ser aproximada para R=0 na maioria das aplicações
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BJT como chave
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Exemplo
● Determine RB e RC para o transistor inversor abaixo se ICsat = 10 mA.
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Solução
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Tempo de chaveamento
ts = tempo de armazenamento
td = tempo de início da resposta
tr = tempo de subida de 10% para 90%
tf = tempo de queda 90% para 10%
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Tempo de chaveamento
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Tempo de chaveamento
● Para o gráfico mostrado (2N4123), com IC = 10mA:
● Para efieto de comparação, o transistor BSV52L gera:
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Acionamento de um Relé
● O mesmo circuito do inversor pode ser usado para acionamento de 
cargas de mais alta corrente que o sinal de controle não poderia 
suportar;
● Porém para cargas indutivas (relés, motores, etc.) temos um problema. 
A corrente através de uma bobina não muda instantaneamente;
● A tensão induzida através da bobina, definido por VL = L(diL/dt) e a 
mudança rápida da corrente através da bobina gera uma grande tensão 
invertida, como será mostrado a seguir.
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Acionamento de um Relé
● O diodo usado acima é chamado diodo flyback ou freewheeling.