Transitores bipolar apostila

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Eletrônica Básica I –
EE 530 –
Transistores Bipolares de Junção 
(TBJ)
Prof. Gustavo Fraidenraich
Polarização de circuitos 
amplificadores TBJ
� Circuito com divisor de tensão
� Circuito com duas fontes
� Circuito com resistor de 
realimentação
� Circuito com fonte de corrente
Circuito com divisor de 
tensão
estável
1
)1/(
=>
+
>>
>>
++
−
=
E
B
E
BEBB
BE
BEBB
E
i
RR
VV
se
RR
VVi
β
β
Circuito com duas fontes
)1/( ++
−
= βBE
BEEE
E RR
VVi
Circuito com resistor de 
realimentação 
)1/( ++
−
= βBC
BECC
E RR
VVi Sempre no modo
ativo!
Circuito com fonte de 
corrente
R
VVVII BEEECCREF
−+
==
CorrentedeEspelho
Operação em pequeno sinal 
e modelos
Análise do ponto 
de operação
Operação linear do 
transistor
tânciatranscondu
T
C
m
bembe
T
C
c
cCC
be
T
C
CC
V
Ig
vgv
V
Ii
iIi
v
V
IIi
=
==
+=
+=
Corrente de Base e emissor
B
T
m
be
m
b
I
V
g
r
v
gi
==
=
β
β
pi
mm
e
C
T
E
T
e
be
e
be
T
E
be
T
Cc
e
gg
r
I
V
I
V
i
v
r
v
V
I
v
V
Iii
1
/
≈=
===
===
α
α
αα
( ) e
e
rr
rer
1
entrerelação
+= βpi
pi
Modelo para pequenos 
sinais
� Modelo pi-híbrido
� Modelo T
� Modelo pi-híbrido para altas 
freqüências
Modelo pi-híbrido
Modelo T
Etapas
� Determine o ponto de operação cc do TBJ
� Calcule os valores dos parâmetros 
gm=IC/VT, rpi=β/gm e re=VT/IE.
� Elimine as fontes cc substituindo cada 
fonte cc de tensão por um curto circuito e 
cada fonte cc de corrente por um circuito 
aberto.
� Substitua o TBJ por um dos seus modelos 
equivalentes. (pi ou T);
� Análise do circuito
Exemplo 5.14
100=β
Exemplo 5.14
Ω===
===
Ω===
K
g
r
VmA
mV
mA
V
Ig
mV
I
V
r
m
T
C
m
E
T
e
09.1
92
100
/92
25
3.2
8.10
99.0/3.2
25
β
pi
VV
v
vA
vvRgv
v
Rr
r
vv
i
v
ibeCm
i
BB
ibe
/04.3
04.3
011.0
0
0
−==
−=−=
=
+
=
pi
pi
Ganho de tensão
Exemplo 5.16
Exemplo 5.16
VVK
r
R
v
vA
mA
mV
I
V
r
e
C
i
v
E
T
e
/3.183
27
599.0
27
93.0
25
0
=
Ω×
===
Ω===
α
Modelando o efeito Early
Modelando o efeito Early
Conceito de resistência de 
entrada e saída
x
x
x i
VR =
Impedância em um nó
� A impedância de entrada/saída de um nó geralmente é 
calculada em relação ao terra.
Impedância olhando pela base 
(com emissor aterrado)
piri
v
x
x
=
Impedância olhando pelo emissor 
(com a base aterrada)
)(
1
1
1
∞=
≈
+
=
A
m
out
m
x
x
V
g
R
r
gi
v
pi
x
xm
xm
vv
i
r
gv
ivg
r
v
−=
−=





+
−=+
pi
pi
pi
pi
pi
pi
1
Impedância olhando pelo coletor 
(com emissor aterrado)
oout rR =
Topologias do TBJ
� Emissor Comum (EC)
� Base Comum (BC)
� Coletor comum (CC) ou seguidor de 
emissor
Topologias do TBJ
Emissor Comum
Base Comum
Coletor Comum
Exemplo I
Emissor Comum
Resposta
E
m
C
v
Em
Cm
v
R
g
RA
Rg
RgA
+
−=
+
−=
1
1
Exemplo II
2
1
||1 pirRg
RA
E
m
C
v
+
−=
Exemplo III
E
m
C
v
R
g
rRA
+
−=
1
2
1
|| pi
Exemplo IV
1
1
+
++
−
≈
β
B
E
m
C
v RR
g
RA
Exemplo V
1
2
2
1
||
)1(
1
1
)||(
RRR
RrR
RR
g
RRA
Cout
in
B
m
C
v
=
++=
+
++
−
=
β
β
pi
Emissor Comum
Capacitor de
acoplamento
Capacitor de
desvio
Modelo de pequenos sinais – emissor 
comum
Resistência de entrada e 
saída
entradadearesistêncibaixa,poucos
//
Ω
≅
>>
=
==
Kr
rR
rRse
rR
RR
i
vR
in
B
ib
ibB
i
i
in
pi
pi
pi
pi
Cout
C
Cout
RR
Rrcomo
rRR
≈
>>
=
0
0||
Ganho de Tensão
( )
( )
( ) ( )
( )
( ) ( )LCmsigB
B
v
m
C
Cmv
i
Cm
L
LCm
RRrg
RrR
rRG
g
RrRrgA
vvcomo
Rrvgv
R
RRrvgv
||||||
||
tensãodeglobalGanho
/1
||||
||
se
||||
0
0
0
00
00
+
−=
−=−=
=
−=
∞→
−=
pi
pi
pi
pi
pi
Emissor Comum com 
resistência no emissor
Resistência de entrada
( )( )
( )( )eeBin
eeib
ee
i
e
e
b
b
i
ib
ibBin
RrRR
RrR
Rr
vi
ii
i
vR
RRR
++=
++=
+
=
+
=
=
=
1||
refletidaaresistêncidaregra
1
1
||
β
β
β
Resistência de Saída
C
X
X
out
Emin
A
R
i
vR
vRvg
r
v
vv
V
==
=⇒





++==
∞=
00 pipi
pi
pi
pi
Ganho de Tensão
( ) ( )
( ) ( )
( )
( )
e
m
sig
LC
ibBibBin
e
m
LC
sigin
in
e
m
LC
ee
LC
v
LCeLCc
R
g
R
RR
RRRRR
R
g
RR
RR
R
R
g
RR
Rr
RRA
RRiRRiv
++
−≈
>>=
++
−=
+
−≈
+
−
=
−=−=
1
||G
supondoe||oSubtituind
1
||G
TotalGanho
1
||||
||||
v
v
0
β
α
α
O amplificador base comum
Resistência de entrada/saída e 
ganho
( )
( ) ( )
( )
sig
m
LC
v
Cout
m
LC
LC
ei
o
v
e
i
e
LCeo
mein
R
g
RRG
RR
g
RRRR
rv
vA
r
vi
RRiv
grR
+
≈
=
≈==
−=
−=
−==
1
||
1
||||
||
baixaentradadearesistânci/1
α
α
Coletor Comum ou seguidor de 
emissor
Circuito equivalente
Análise
( )[ ]
( )( )
( ) ( ) ( )( )





++++
+
+
=
−=
++=
LoeBsig
Lo
Bsig
B
v
ibBin
Loeib
RrrRR
Rr
RR
RG
RRR
RrrR
||11||
||1
altaentradadearesistênci||
||1
ββ
β
β
Análise
baixaaresistênci
1
||||
1
1
1
−





+
+=
<
++
+
≈
>>>>
β
β
Bsig
eoout
L
m
sig
L
v
LosigB
RR
rrR
R
g
R
RG
RreRRSe
Exemplo que não funciona
� Como o microfone tem uma resistência muito baixa 
acaba aterrando a tensão de base levando Q1 ao corte.
Solução
� O capacitor isola o microfone para freqüências DC mas 
deixa passar o sinal para freqüências AC.
Exemplo que não funciona
� Visto que o alto-falante tem um indutor, conectar o 
mesmo diretamente ao amplificador levaria Q1 à 
saturação.
Solução
� Devido à baixa impedância de entrada do alto-falante, o 
ganho cai consideravelmente.
Resumo
� Além do ganho, a impedância de entrada e saída são parâmetros muito 
importantes;
� Um amplificador ideal deveria prover um ganho muito alto, uma 
impedância de entrada muito alta e uma impedância de saída muito
baixa;
� A impedância vista olhando para a base, coletor e emissor é dada
respectivamente por rpi, r0 e 1/gm.
� Emissor comum provê um ganho de tensão moderado, uma impedância 
de entrada moderada e uma impedância de saída moderada;
� O resistor no emissor aumenta a linearidade e a insensibilidade à 
variações com temperatura, mas diminui o ganho;
� Base comum provê um ganho de tensão moderado, uma impedância de 
entrada baixa e uma impedância de saída moderada;
� O ganho do emissor comum é igual ao do base comum, exceto pelo 
sinal;
� O seguidor de emissor provê um ganho de tensão menor que a unidade. 
Uma impedância de entrada alta e uma impedância de saída baixa, 
servindo assim como um isolador de tensão (buffer)
ExercíciosDetermine a impedância de entrada para
os circuitos abaixo.
Exercício 
Calcule R1 para que Ic=0.25mA (ββββ=100).
Qual o erro percentual em Ic se RE variar de 
+5%.
Exercício
Calcule VB para que Ic=1mA . Use ββββ=100, 
Is1=Is2=3x10
-16.
Exercício
Calcule a impedância de entrada vista pela
base
Resposta
( )
diodocomoconectadoTransistor
11
log
1
mmX
X
X
Xm
X
grgi
v
o
vv
ivg
r
v
≈
+
=
=
=+
−
pi
pi
pi
pi
Exercício
Determine o ganho, a impedância de entrada e
saída para os circuitos abaixo.
2
2
1
2
2
1
||1
||1
pi
pi
pi
r
g
R
rR
r
g
gA
m
out
in
m
mv
=
=






−=
2
2
1
1
2
2
11
||1
||1
pi
pi
pi
r
g
RR
rR
r
g
RgA
m
out
in
m
mv
+=
=






+−=
2
2
1
2
2
1
||1
||1
pi
pi
pi
r
g
RR
rR
r
g
RgA
m
Cout
in
m
Cmv
+=
=






+−=
Resposta em freqüência
jede CCC +=pi
Resposta em freqüência 
Modelo pi híbrido para altas 
freqüências