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Eletrônica Analógica EC O transistor utilizado, no corte e na saturação, como uma chave A figura a seguir mostra as três regiões nas quais o transistor é utilizado: ✓ Na linear, como amplificador de sinais; ✓ No corte e na saturação, como chave ou inversor lógico; A Região de Corte Vi < 0,5V, Íb=0, ic= 0, Íe=0, Vc=Vce=Vcc Ocorre quando a tensão de entrada for menor que 0,5V, a qual é insuficiente para polarizar o diodo base-emissor. Assim, iB=0, ic=0, iE=0, V c= V c e = V c c - A Região de Saturação Ocorre quando a tensão V ce fica menor que 0,7V (menor tensão que mantém o transistor operando na região linear) com a junção base-emissor polarizada diretamente (0,7V). Para que o transistor funcione na região linear, é necessário garantir: s A polarização direta da junção base-emissor, ou seja, VBe=0,7V; s A polarização reversa da junção base coletor limitada a VCBmin=0V; ^ VcEmin=VcBmin+VBE=0,7V; Professor Eberson José Thimmig Silveira 1 Eletrônica Analógica EC VCB= 0,5V J \VcciL 'C Vc I Y \ B ---------- VCE=0,ZV Vi 'B l lE VBE=0,7V y E A saturação ocorre quando Vce atinge o valor de 0,2V com a junção base- emissor polarizada diretamente. Assim, Vce =Vcb+Vbe=0,2V Portanto, na saturação, o transistor exibe as seguintes tensões nas suas junções: VCe=0,2V; VCb=-0,5V e V Be=0,7V Para determinar o valor de Rb que mantenha o transistor saturado deve-se proceder da seguinte forma: Onde: lCsat é a corrente de saturação de coletor. lBsatminé a corrente mínima de saturação de base. Com correntes menores que esta o transistor não satura. lBsaté a corrente de saturação da base que garante a saturação do transistor com um fator de saturação forçada igual a 5. Recomenda-se utilizar um fator entre 2 e 10. RB é a resistência de base que garante a saturação do transistor. Csat VçC VçEsat Rc hfe =1 l l c forçado Csat Bsat Professor Eberson José Thimmig Silveira Eletrônica Analógica EC Relações fundamentais do transistor válidas para as três regiões de operação Região de Corte Região Linear Região de Saturação olicaIIoII = l c + ^B ^E + < O m II < 8 " fy e X lB h =^~ fe forçado ' b lE =(1 + hfe) X lB vce * 0,2V |E=IC v ce - 0,7 V Exercício 1 Para os circuitos a seguir, determinar a condição dos transistores, classificando-os como saturado (neste caso calcular o pforçado), cortado ou na região linear. Considere os transistores com p=496 1ZV±E -T ■c j |o ,3 3 k í2 12V=±= 100kíí 5 V----Wv-----[ T Vo IB IE a) Solução 1 c) 3k£í ,56 kQ D,56 kfl 5 V----VW . Numa rápida análise é possível constatar que o transistor ic l Í 3,3 kQ está conduzindo, basta ver que a tensão na base é +5V. c Portanto, VBE = 0,7V. 0.56 kQ VB ib f-VE 5V -0 ,7V l E j § i k f í E Supondo o transistor operando na região linear, 4,3V 4,3V 1kQ + 560Q 1kO + 1,13Q 1001,130 497 = 4,3mA Vc = 1 2 V - 4,3mAx3,3kQ = -2,19V (situação impossível uma vez que o circuito tem alimentação somente positiva). Assim, o fato de Vc ter resultado num valor negativo, significa que o transistor está saturado. Então, o procedimento de cálculo é o seguinte: Professor Eberson José Thimmig Silveira Eletrônica Analógica EC 12V +-T ,c j Í3 ,3k^ VCE= V CB+V, %V e j - V c V BE = 0,7V 5 V — - v w BE 0,56 k Q | J BE VCE = 0,2V I B |— V £ i e I $ 1 kíí VCB = VCE - VBE = —0,5VEl 1) VE = V „-0 ,7 V 2) Ie = ^ = V .-0 .7 V 1kQ 1kn 3) Vc = VB -0,5V Vcc- V c _ 1 2 V -(V B-0 ,5 V )_ 12,5V- VB 4) lc = 5) lB = 3,3kQ 3,3kQ 3,3kQ 5 V -V n 5600. 6) lE = lc + lB VB -0 ,7V 12 ,5V -V b + 5 V - V b 1kíí 3,3kQ 0,56kQ VB - 0,7V = 0,3(12,5V - VB ) +1,786(5V - VB ) VB - 0,7V = 3,75V - 0,3Vb + 8,93V -1,786'VB 3,086Vb = 13,38V VB = 4,34V 7) | = 12’5V 4,34 = 2,47mA ; lB = 5V 4,34 = 1,179mA ; lE = I, ’ c 3,3kfi B 0,56kQ E 8) _ 2,47mA _ forçado 1,179mA ’ + lB = 3,649mA Professor Eberson José Thimmig Silveira Eletrônica Analógica EC Exercício 2 12V +Para o circuito ao lado, calcular o valor de Rb tal que determine a saturação do transistor. Considere o transistor com P=hfe=399. ,Cl 1,8 kQ ..— Vc Rb 5 V ------ w v Solução: Considera-se o transistor plenamente saturado quando V ce=0,2V. Para garantir incondicionalmente a saturação, costuma-se utilizar um fator de multiplicação que fique situado na faixa de 2 a 10. Tal fator é chamado de fator forçado de saturação F F s a tu ra ç ã o - Considerando FFsaturaÇão =10 lBsat = 16,4^A x 10 = 164(jA 5 V - 0 7V 4 3V Rb = --------- 1 ------= 26,2kQ => 27kn (comercial) lBsa, 164^A Rb = 27kD A corrente mínima de base para que esta corrente se verifique é dada por Bsat Bsat min xFF,saturação P forçado ^ forçado DSCJI Professor Eberson José Thimmig Silveira Eletrônica Analógica EC Exercício 3 Para os circuitos a seguir, determinar a condição dos transistores, classificando-os como saturado (neste caso calcular o pforçado), cortado ou na região linear. Considere os transistores com p=499. 10 v=== 10KQ—WV- IB , c i ; ► 0,47k£i VB — v c X r r ►— v E I . J : £ 2,2 kQ - = 10V 0,47kSÍ O Par Darlington 1'° Na configuração darlington os transistores estão dispostos de tal forma que o emissor de um está diretamente ligado à base do outro, como na figura ao lado, resultando em expressivas elevações do ganho de corrente e da impedância de entrada do conjunto. Ganho de Corrente Lembrando as relações fundamentais do transistor na região linear lE =(1 + hfe)x lB , lc = hfe x lB e lc = lE, vem. li =102 i___r T1 IE2=ÍÕÍ Ie1 = 0 + ^fel)x B^1 C^1 = Ke1 X bl Ic2 = E^2 = B^1 = 0 f^e2 ) X B^2 « i C2 C 2 \\ 'C1 'fe1 'o = «Cl Ic2 = B^2 X ^ fe2 A i = — = — X — X — X — •i ^C1 k l li Professor Eberson José Thimmig Silveira Eletrônica Analógica EC Ai = 1x1x(1 + hfè1)x(1 + hfé2) Ai = (1 + hfe1)x(1 + hfe2) Se- hfe1 = hfe2 = hfe e hfe»1 Ai = (h J Impedância de Entrada A impedância de entrada vista da base de T2 é calculada pela seguinte seqüência: hie2 (1+hfe2)hie1 -» Shie2+(1 + í -=L hfe2)hie1 Z, = hM + (1+h»2 )hit1 = (1+h«>v r +(1+ hBi )h,„ = +<1 + h«2 Jhw EQ2 BQ1 Zi J 1 ^ M )VT+(1 + h|M)hm , (1 + hB1 )(1 + h»; )yT_ + (1 + h^ ) (1 + h».)VT EQ1 (1 + hfe1) EQ1 EQ1 z, = 2 (1 + h“2),(1 + h»l)VT = 2(1+hfc2 )h,, EQ1 E, a impedância do par, tão somente, é dada por R. T, - T j p , ' H ji . * X ' e, |Zj = 2(1 + hle2)hllie1 Relações fundamentais do darlington válidas para as três regiões de operação Região de Corte Região Linear Região de Saturação onmIIoIIai Ie = Ic + Ib < O m II < o o lc = ( h fe ) x Ib h■fe forçado B Ie =(1 + hfe)2 x lB v ce - 0,9 V m o VCE^1.4V Professor Eberson José Thimmig Silveira 7 "S Eletrônica Analógica EC E x e rc íc ic |4 ^ Para o circuito ao lado, calcular o valor de Rb tal que determine a saturação do darlington. Considere Vi=5V e os transistores com P=hfe=200. Exercícic(V) Para os circuitos a seguir, determinar a condição do darlington classificando-o como cortado, na região linear ou saturado (neste caso calcular o Pforçado ~ hfeforçado). Considere os transistores com hfe=200. Exercício 6 Para os circuitos a seguir, determinar a condição dos transistores, classificando-os como saturado (neste caso calcular o pforçado), cortado ou na região linear. Considere os transistores com p=399 15V% Í lcJ »■47kQ 15 V % 100 kQ 4 V ---- VW 7kf2 0,56 KQ 4 V---- WV Professor Eberson José Thimmig Silveira 8
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