Relatório 4

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ 
Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologias da Informação 
ELTA11-Laboratório de Eletrônica Analógica I 
 
 
 
Alunos: Douglas Barbosa Amaral – 2016005271 
Yuri Cristhian da Cruz – 2016011143 
 
 
 
Relatório do Quarto Laboratório de 
Eletrônica Analógica I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ITAJUBÁ 
2017 
1 Introdução 
 Neste laboratório o objetivo foi estudar e comparar as diversas formas 
de polarização do Transistor Bipolar de Junção, comparando a dependência do 
fator beta (β ou hFE) em cada uma delas e sua ligação com os parâmetros Ic e 
Vce do circuito. 
 Na primeira montagem foi testada a configuração com corrente de base 
constante, uma das mais instáveis formas de polarização do transistor. Isso 
ocorre pois não há nenhuma forma de compensação quando o ganho varia, o 
que pode acontecer por aumento da temperatura ou troca de transistor (β 
diferente). 
 
 Equações para o circuito: Ib = (Vcc – 0,7) / Rb 
 Ic = β * Ib 
 Vce = Vcc – (Ic * Rc) 
 Ie = Ic + Ib ou Ie ≈ Ic 
É importante salientar que essas equações valem para a região de 
operação ativa (linear) do transistor, sendo que na saturação ou corte ele perde 
suas características de linearidade. 
 A partir desses dados pode-se calcular parâmetros como por exemplo o 
αDC do transistor, que indica a relação entre Ic e Ie: αDC = Ic / Ie. Em transistores 
com ganho elevado este parâmetro se aproxima de 1. 
 A segunda etapa consistiu em montar um circuito um pouco diferente 
para polarizar o transistor, a polarização com realimentação de coletor, esta 
forma de polarização é mais estável pois como podemos ver no circuito a 
seguir, a corrente de base é drenada do ramo do coletor (realimentação) 
permitindo que ao aumentar β por causa da temperatura ou característica 
construtiva, uma menor tensão seja observada no resistor de base e 
consequentemente uma menor Ib, compensando assim o aumento de β. 
 
 
 
 Para este circuito temos como principal equação: 
Ic ≈ (Vcc – Vbe) / Rc + Rb/ βcc 
Uma outra forma de polarizar de forma estável o transistor é pela 
polarização do emissor, que consiste em acrescentar ao circuito da polarização 
por corrente de base constante uma resistência no ramo do emissor, essa 
resistência tem por finalidade controlar Ib através de Vbe, de forma que um 
aumento na Ic se reflita em um aumento na tensão do resistor de emissor, 
como Vbe é constante, esse aumento de Vre acarreta em uma diminuição da 
tensão sobre o Rb, que diminui Ib e controla o valor de Ic. 
 
 
Uma característica importante deste circuito é que para calcularmos Ib, 
podemos, no lugar de resolver uma malha dependente de Ic, refletir Re no ramo 
da base apenas multiplicando-o por β+1. Após calculado o valor de Ib e com o 
transistor operando na região ativa, fica fácil calcular Ic e encontrar outros 
parâmetros desejados no circuito, como Vce e Vrc. 
 
Equações principais para o circuito: 
 Ib = (Vcc – 0.7) / (Rb + Re*(β+1)) 
 Ic = β * Ib 
 Vce = Vcc – (Ic*Rc + Ie*Re) 
A penúltima montagem consistia em um circuito de polarização universal 
(divisor de tensão) que possui elevada imunidade à variações de β, além de 
permitir uma análise extremamente simplificada se algumas condições forem 
satisfeitas. 
 
Nesta configuração do circuito, R2 é quem polariza o transistor e 
por se tratar de um divisor de tensão, podemos substituir esta parte do 
circuito por um equivalente de Thevenin, com um resistor e uma tensão 
equivalentes. O circuito simplificado fica da seguinte forma: 
 
 
 
O equacionamento deste circuito simplificado fica da seguinte forma: 
Ie ≈ (Vth – Vbe) / (Re + Rth / β) 
Ic = α * Ie 
Uma segunda simplificação pode ser feita caso Rth / β seja << Re, entende-se 
por muito menor algo em torno de 10% (projeto firme) ou 1% (projeto rígido) de 
Re de forma que o erro cometido por desconsiderar Rth será algo em torno de 1 
a 10 por cento. 
 Por fim a montagem que apresenta a maior independência do ganho do 
transistor, a polarização com fontes simétricas. Nesta configuração o valor de 
Ic e Ie dependem principalmente dos resistores utilizados no circuito, podendo 
β variar sem que haja grande mudança nos valores de corrente do transistor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 Desenvolvimento 
Com os seguinte materiais foram realizados os experimentos em 
protoboard: 
Componentes Quantidade 
Transistor bipolar 2N3904 2 
Resistor de 100Ω 1/4w 1 
Resistor de 1,2KΩ 1/4w 1 
Resistor de 1,5KΩ 1/4w 1 
Resistor de 2KΩ 1/4w 1 
Resistor de 2,2KΩ 1/4w 1 
Resistor de 20KΩ 1/4w 1 
Resistor de 150KΩ 1/4w 1 
Resistor de 300KΩ 1/4w 1 
 
Montamos sobre a protoboard o circuito do esquemático abaixo: 
 
 
E com o multímetro e calculando o β obtivemos os seguintes resultados: 
 Ibo [mA] Ico [mA] Ieo [mA] Vco [V] Αdc [-] Βdc [-] 
Transistor 1 0,05 6,04 6,09 6,12 0,992 117,2 
Transistor 2 0,04 5,69 5,73 6,48 0,993 113,8 
 
Após isso montamos novamente o circuito, porém agora em polarização 
com realimentação do coletor. 
 
 
E com o multímetro e calculando o β obtivemos os seguintes resultados: 
 Ibo [mA] Ico [mA] Ieo [mA] Vco [V] Αdc [-] Βdc [-] 
Transistor 1 0,05 5,86 5,91 6,25 0,991 117,2 
Transistor 2 0,05 5,69 5,74 6,42 0,991 113,8 
 
Após isso montamos novamente o circuito, porém agora em polarização 
estável do emissor, como descrito no esquemático abaixo. 
 
 
E com o multímetro e calculando o β obtivemos os seguintes resultados: 
 Ibo [mA] Ico [mA] Ieo [mA] Vco [V] Αdc [-] Βdc [-] 
Transistor 1 0,04 5,39 5,43 6,20 0,992 134,75 
Transistor 2 0,04 5,76 5,80 5,82 0,993 144 
 
Após isso remontamos o circuito com a polarização universal como 
descrito abaixo: 
 
E com o multímetro e calculando o β obtivemos os seguintes resultados: 
 Ibo [mA] Ico [mA] Ieo [mA] Vco [V] Αdc [-] Βdc [-] 
Transistor 1 0,02 3,50 3,52 6,82 0,994 175 
Transistor 2 0,03 3,48 3,51 6,85 0,991 116 
 
Por final remontamos o circuito utilizando a polarização do emissor: 
 
E com o multímetro e calculando o β obtivemos os seguintes resultados: 
 Ibo [mA] Ico [mA] Ieo [mA] Vco [V] Αdc [-] Βdc [-] 
Transistor 1 0,04 5,16 5,20 6,58 0,992 129 
Transistor 2 0,04 5,16 5,20 6,58 0,992 129 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 Conclusão 
Com esta aula prática foi possível observar os diferentes níveis de 
estabilidade da corrente do coletor de acordo com vários tipos de polarização 
do transistor. 
Após o fim da prática ficou evidente com os resultados obtidos que o 
circuito com polarização do emissor é o mais estável dentre as formas de 
polarização, porém ele pode se tornar inviável em algumas aplicações, pois 
precisa de uma fonte de tensão simétrica, fato este que pode encarecer o 
projeto. Para solucionar este problema podemos utilizar a polarização universal 
que possui um alto nível de estabilidade e utiliza apenas um valor da fonte de 
tensão.