Transistor-5

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Configurações básicas TJB - revisão
Emissor comum (EC):
Elevados ganhos de tensão e corrente;
Resistências de entrada de valor moderado;
Resistências de saída de valor elevado.
Resposta em freqüência relativamente pobre.
EC com resistência no emissor:
A resistência de entrada Ri aumenta de (1 + gm Re).
Para a mesma distorção não-linear, podemos aplicar um sinal (1 + gm Re) vezes maior.
O ganho de tensão é reduzido.
O ganho de tensão é menos dependente do valor de b (particularmente quando Ri é pequeno).
A resposta em altas freqüências é melhorada significativamente.
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Configurações básicas TJB – revisão (2)
Base comum (BC):
Resistência de entrada muito baixa.
Ganho de corrente próximo de um (buffer ou isolador de corrente – aceita um sinal de entrada de corrente em uma resistência de entrada baixa (re) e fornece uma corrente praticamente igual a uma alta impedância no coletor (a impedância de saída desconsiderando-se RC é infinita).
Resistência de saída determinada por RC.
Ganho de tensão que depende consideravelmente da resistência de fonte RS.
Boa resposta em altas freqüências.
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Configurações básicas TJB – revisão (3)
Coletor comum (ou seguidor de emissor)
 Elevada resistência de entrada.
 Baixa resistência de saída.
 Ganho de tensão que é menor e muito próximo da unidade.
 Ganho de corrente relativamente elevado.
A configuração CC é adequada, portanto, para aplicações nas quais uma elevada resistência de fonte deve ser conectada a uma carga de baixo valor  o seguidor de emissor atua como um isolador (buffer).
Sua baixa resistência de saída torna-o útil como último estágio de um amplificador de múltiplos estágios, em que o objetivo deste último estágio não é aumentar o ganho de tensão, mas fornecer uma baixa resistência de saída.
 Leiam com atenção o final do item que trata a respeito do seguidor de emissor, em particular a questão da máxima excursão permissível para o sinal de saída.
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TJB como chave – corte e saturação
A região de corte
vI < 0,5 V (aproximadamente)  JEB conduzirá uma corrente desprezível.
JCB está reversamente polarizada (VCC é positivo).
 O TJB estará no modo de corte.  iB = 0; iE = 0; iC = 0; vC = VCC
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TJB como chave – corte e saturação (2)
A região ativa
vI > 0,5 V (aproximadamente). Para ter uma corrente apreciável circulando  vBE  0,7 V  vI > 0,7:
Supondo que o dispositivo esteja no modo ativo: vC = VCC – RC iC 
 Verificar se vCB  0  Verificar se vC  0,7 (vC < 0,7  região de saturação).
 vI = 0   iB   iC   vC  Se vCB < 0 (vC < vB)  região de saturação.
 aplica-se somente se o dispositivo estiver no modo ativo
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TJB como chave – corte e saturação (3)
A região de saturação
Saturação: quando se tenta forçar uma corrente no coletor maior do que o circuito do coletor é capaz de fornecer enquanto se mantém a operação no modo ativo.
A corrente máxima que o coletor “pode exigir” sem que o transistor saia do modo ativo  vCB = 0.
Se iB for aumentado acima de , iC aumentará e vC cairá para um valor abaixo da base.
Este comportamento continua até a JCB se torne diretamente polarizada, com a tensão de polarização direta com cerca de 0,4 a 0,6 V  A JCB conduzirá  vC = ?
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TJB como chave – corte e saturação (4)
A região de saturação (continuação)
JCB: diretamente polarizada, com a tensão de polarização direta com cerca de 0,4 a 0,6 V  A JCB conduzirá  vC será grampeada em cerca de meio volt abaixo da tensão de base. (A queda de tensão direta da junção coletor-base é pequena porque a JCB tem uma área relativamente grande).
 Saturação  qualquer aumento em iB resultará em um aumento muito pequeno de iC, correspondendo a um aumento muito pequeno na tensão de coletor vC .
 Na saturação, o b incremental (isto é, DiC / DiB) é muito pequeno, desprezível. Qualqur corrente “extra” que se tentar forçar no terminal de base em sua maior parte circulará através do terminal de emissor.  A relação entre a iC e iB de um transistor saturado não é igual a b e pode ser ajustada para qualquer valor desejado – menor do que b – simplesmente forçando mais corrente pela base.
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TJB como chave – corte e saturação (5)
A região de saturação (continuação)
Suponha que o transistor esteja saturado.  O valor de VBE de um transistor saturado é usualmente um pouco maior do que o do dispositivo operando no modo ativo. No entanto, por simplicidade, assuma que VBE permaneça próximo de 0,7 V mesmo estando saturado.
 Saturação  vB > vC em cerca de 0,4 a 0,6 V  vC > vE em cerca de 0,3 a 0,1 V  VCEsat  0,2 V. 
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TJB como chave – corte e saturação (6)
A região de saturação (continuação)
Saturação  vB > vC em cerca de 0,4 a 0,6 V  vC > vE em cerca de 0,3 a 0,1 V  VCEsat  0,2 V. (Observação: se for forçada mais corrente pela base, o transistor será levado a uma saturação “intensa” e a polarização direta da JCB aumentará e, portanto, VCEsat diminuirá).
 Saturação  iC  constante = ICsat  ICsat = (VCC – VCEsat ) / RC .
A fim de garantir que o transistor seja levado à saturação, deve-se forçar a corrente de base de pelo menos:
Costuma-se projetar o circuito de modo que IB seja maior do que IB(EOS) por um fator de 2 a 10  fator de saturação forçada (overdrive factor): bforçado = ICsat / IB .
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O modelo para o TJB saturado
Cálculos rápidos e aproximados: VBE e VCEsat = 0 (os três terminais em curto-circuito).
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Exemplo 4.13
Analise o circuito da figura 4.51 (o mesmo do exemplo 4.3) para determinar as tensões em todos os nós e as correntes em todos os ramos. Suponha que o b do transistor seja especificado como sendo pelo menos igual a 50.
 Supondo que o transistor esteja saturado: VE
 IE ; VC = VE + VCEsat ; IC ; IB = IE – IC 
 O transistor está operando com: bforçado = 0,96 / 0,64 = 15 < bmínimo especificado
O transistor está realmente
saturado.
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Exemplo 4.14
O transistor da 4.52 tem como especificação um b na faixa de 50 a 150. Encontre o valor de RB que resulta em uma saturação com um fator de saturação forçada de pelo menos 10.
Transistor saturado: VC = VCEsat = 0,2 V.
 IC sat = (+10 – 0,2) / 1k = 9,8 mA
 IB(EOS) = IC sat / bmin = 9,8 / 50 = 0,196 mA 
( IB mínimo para saturar o transistor com o menor valor de b)
 Para um fator de saturação forçada de 10, IB deve ser:
	IB = 10  0,196 = 1,96 mA
 Portanto, é necessário um valor de RB tal que:
	RB = 4,3 / 1,94 = 2,2 kW
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Exemplo 4.15
Analise o circuito da figura 4.53 para determinar as tensões em todos os nós e as correntes em todos os ramos. O valor mínimo especificado para b é de 30.
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Exemplo 4.16
Determine todas as tensões nodais e todas as correntes nos ramos do circuito da figura 4.54. Suponha b = 100.