AulaEA_18-3

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Eletrônica Analógica
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
• Evolução do Transistor
Unidade 3, 4, 5 e 6
•1941: Válvula termiônica usada em
telecomunicações;
•1948: Point-contact transistor, seis meses após sua
invenção;
•1955: Transistor que substituiu as válvulas ou tubos a
vácuo em equipamentos de comunicação em rede;
•1957: Amplificador de faixa larga de alta frequência;
•1967: Microchip, usado para produzir os tones (sons)
em aparelhos de telefone;
•1997: Chip, que pode conter mais de 5 milhões de
transistores, usados em modems e celulares.
Eletrônica Analógica
• O transistor pode controlar a corrente;
• Ele é montado numa estrutura de cristais semicondutores, formando duas camadas de um
tipo (N) e no meio delas o outro cristal (P);
• Cada uma dessas camadas recebe um nome em relação à sua função na operação do
transistor;
Transistor NPN Transistor PNP
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Características construtivas:
• O emissor tem a propriedade de emitir portadores de carga;
• A base é muito fina, não consegue absorver todos os portadores emitidos pelo emissor;
• O coletor é a maior das camadas, sendo o responsável pela coleta dos portadores vindos do
emissor.
• Da mesma forma que nos diodos, são formadas barreiras de potencial nas junções das camadas
P e N.
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Função: controle da passagem de corrente
entre o emissor e o coletor através da
base. Para isto é necessário polarizar
corretamente as junções do transistor.
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Funcionamento como amplificador (NPN)
• Polarizando diretamente a junção emissor-base
Polarização direta da junção emissor-base
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Funcionamento como amplificador (NPN)
• Polarizando inversamente a junção base-coletor
Polarização reversa da junção base-coletor
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Funcionamento como amplificador (NPN)
• Polarização completa, a corrente de coletor IC passa a ser controlada pela
corrente de base IB.
Transistor controlando corrente
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Funcionamento como amplificador
• Um aumento na corrente de base IB provoca um aumento na corrente de coletor IC.
• A corrente de base sendo bem menor que a corrente de coletor, uma pequena variação de IB
provoca uma grande variação de IC: a variação de corrente de coletor é um reflexo amplificado
da variação da corrente na base.
• Dispositivo ativo: transistor possibilita a amplificação de um sinal.
• Efeito amplificação (ganho de corrente): relação entre a variação de corrente do coletor e a
variação da corrente de base:
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Funcionamento como amplificador
Efeito Amplificação no Transistor NPN
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Relação entre Tensões e Correntes
IE = IC + IB IE = IC + IB
VCE = VBE + VCB VEC = VEB + VBC
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Configurações Básicas
• Configurações básicas: Base Comum (BC), Emissor comum (EC), e Coletor comum (CC).
O termo comum significa que o terminal é comum à entrada e à saída do circuito.
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Base Comum
Ganho de tensão elevado
Ganho de corrente menor que 1
Ganho de potência intermediário
Impedância de entrada baixa
Impedância de saída alta
Coletor Comum
Ganho de tensão menor que 1
Ganho de corrente elevado
Ganho de potência intermediário
Impedância de entrada alta
Impedância de saída baixa
Emissor Comum
Ganho de tensão elevado
Ganho de corrente elevado
Ganho de potência elevado
Impedância de entrada baixa
Impedância de saída alta
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Curva Característica – EC
• Configuração mais utilizada
• Para cada valor constante de VCE, varia-se a tensão de entrada VBE, obtendo-se uma
corrente de entrada IB.
• Observa-se que é possível controlar a corrente de base, variando-se a tensão entre a base
e o emissor.
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
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• Curva Característica – EC
• Para cada constante de corrente de entrada IB, variando-se a tensão de saída VCE, obtém-se uma
corrente de saída IC
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
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• Circuito de Polarização em Emissor Comum
• Nesta configuração, a junção BE é polarizada diretamente e a junção BC reversamente. Para isso,
utilizam-se duas baterias e dois resistores para limitar as correntes e fixar o ponto de operação.
E
B
C
IB
IC
VCC
VBB
RB
RC
IE
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
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• Circuito de Polarização em Emissor Comum
• Malha de entrada: RB.IB + VBE = VBB então,
• Malha de saída: RC.IC+VCE=VCC então,
E
B
C
IB
IC
VCC
VBB
RB
RC
IE
R
V V
IB
BB BE
B


R
V V
IC
CC CE
C


• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
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• Circuito de polarização EC com corrente de base constante
• Para eliminar a fonte de alimentação da base VBB, pode-se utilizar somente a fonte VCC.
• Para garantir as tensões corretas para o funcionamento do transistor RB deve ser maior que RC.
E
B
C
IB
IC
VCC
RB
RC
IE
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
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• Circuito de polarização EC com corrente de base constante
E
B
C
IB
IC
VCC
RB
RC
IE
R
V V
IB
CC BE
B


R
V V
IC
CC CE
C


• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
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• Circuito de Polarização EC com corrente de emissor constante.
• Neste circuito de polarização é inserido um resistor RE entre o emissor e a fonte de alimentação.
• A ideia é compensar possíveis variações de ganho devido a mudanças de temperatura.
E
B
C
IB
IC
VCC
RB
RC
IE
RE
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
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• Circuito de Polarização EC com corrente de emissor constante
• Adota-se VRE = VCC / 10
E
B
C
IB
IC
VCC
RB
RC
IE
RE
R
V V R I
IB
CC BE E E
B

  .
R
V V R I
IC
CC CE E E
C

  .
• Introdução Teórica: Transistores Bipolares
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Circuitos Amplificadores com Transistores 
• São circuitos capazes de aumentar em amplitude uma determinada grandeza
• Tensão:
• Corrente:
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Circuitos Amplificadores com Transistores 
• Estudo: Teorema da Superposição
• analisar a parte da polarização (CC) e determinar o ponto quiescente (Q);
• analisar a parte de amplificação (CA) e determinar o circuito equivalente para
• a análise da parte alternada do sinal.
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Eletrônica Analógica
• Amplificador tipo Emissor Comum
• O emissor torna-se a referência na amplificação (CA). 
• Sinal de saída for tomado no coletor do transistor
• Polarização: Divisor de Tensão
• Corrente na base é muito menor que no divisor de tensão ( corrente de base com valor
desprezível).
𝑹𝟐
𝟐
𝟏 𝟐
𝑪𝑪
𝑬 𝑹𝟐 𝑩𝑬
𝑬
𝑬
𝑬
𝑪 𝑬
Unidade 3, 4, 5 e 6
𝑪 𝑪𝑪 𝑪 𝑪
𝑪𝑬 𝑪 𝑬
Eletrônica Analógica
• Amplificador tipo Emissor Comum
• Polarização: Divisor de Tensão
• Análise baseada nas Leis de Kierchhoff:
• Calcule a tensão na base (VR2 ou VBB) na saída do divisor de tensão
• Subtraia 0,7 V para obter a tensão no emissor
• Divida o resultado pela resistência do emissor para obter a corrente no emissor.
• Considere que a corrente no coletor é aproximadamente igual à corrente no emissor
(despreza-se a corrente de base).
• Calcule a tensão do coletor para o terra subtraindo a tensão no resistordo coletor de
tensão da fonte do coletor.
• Calcule a tensão coletor-emissor subtraindo a tensão no emissor da tensão no coletor.
Unidade 3, 4, 5 e 6
IE = IC + IB
Fonte: Malvino, Bates (2011)
Eletrônica Analógica
• Amplificador tipo Emissor Comum
• Determinação do ponto Quiescente (Q)
• localizado o mais centralizado possível na reta de carga para que haja o melhor aproveitamento 
do circuito amplificador
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Amplificador tipo Emissor Comum
• Para fazer a análise CA de um amplificador é necessário:
• Colocar a fonte CC a zero:
• fonte de tensão ® torna-se um curto-circuito;
• fonte de corrente ® torna-se um circuito aberto;
• Substituir os capacitores de acoplamento e derivação por curto-circuitos.
• O circuito equivalente para a análise CA do amplificador emissor comum torna-se:
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Amplificador tipo Emissor Comum
• Impedância de Entrada
• Consideram-se os valore de pico, pico a pico ou eficazes.
𝑖
𝑖
𝑖
Considerando o circuito equivalente EBERS-MOLL:
• O diodo base-emissor é substituído pela resistência CA do emissor (r’ e )
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Amplificador tipo Emissor Comum
• Impedância de Entrada:
Unidade 3, 4, 5 e 6
Na faixa de frequência normal de um
amplificador, onde os capacitores de
acoplamento e derivação comportam-se
como curtos em CA e todas as outras
reatâncias podem ser desprezados.
Eletrônica Analógica
• Amplificador tipo Emissor Comum
• Impedância de Saída:
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
• Amplificador básico com transistor na configuração emissor comum.
• Os resistores R1 e R2 formam um divisor de tensão para a fonte VCC.
• A função dessa estrutura é fornecer condições que assegurem que a junção
base-emissor fique diretamente polarizada e a junção base-coletor
reversamente polarizada, de maneira que o transistor opere na região ativa.
• A polarização do transistor NPN com um divisor de tensão permite usar esse
componente para amplificar um sinal CA aplicado em sua base.
• O capacitor Cp (capacitor de desacoplamento) impede que algum
componente CC presente na fonte de sinal CA altere o ponto de operação
previamente calculado para o transistor.
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Amplificador inversor na configuração emissor comum com polarização via divisor resistivo e 
resistor de degeneração de emissor 
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Determinação dos resistores RB1 RB2 RC e RE - Análise CC
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Cálculos:
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3, 4, 5 e 6
Eletrônica Analógica
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3 e 4
Eletrônica Analógica
Procedimentos:
• Monte o circuito amplificador da próxima figura;
• Com os probes de medição obtenha as tensões CC pedidas na Tabela 1( sem o sinal de entrada);
• Ajuste um sinal senoidal com amplitude de 100 mVpp e frequência de 10 kHz. Realize as medidas
de tensão CA pedidas na Tabela 2, com a saída do circuito em aberto (sem carga);
• Determinar as tensões de entrada e de saída do amplificador EC para os valores de carga
especificados na Tabela 3, através das simulações;
• Com base na Tabela 3, preencha, na Tabela 4, os ganhos de tensão Av = Vo/Vi e os ganhos globais
de tensão Gv = Vo/Vs, obtidos para os valores de carga especificados.
• Considerar valores pico a pico.
• Observando os resultados das simulações verifique se há uma inversão do sinal de saída em
relação ao sinal de entrada.
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3 e 4
Eletrônica Analógica
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3 e 4
• Circuito Amplificador tipo Emissor Comum
Eletrônica Analógica
• Tabela 1 – Valores CC para o amplificador Emissor Comum
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3 e 4
• Tabela 2 – Valores CA (pico a pico) para o amplificador Emissor Comum
Eletrônica Analógica
• Tabela 3 – Valores de Entrada e Saída para diferentes cargas
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3 e 4
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• Tabela 4: Valores dos ganhos de tensão e ganhos globais de tensão (valores de pico)
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3 e 4
Eletrônica Analógica
Relatório e Conclusões
1) Os resultados obtidos durante a elaboração do trabalho inclusive as curvas obtidas na simulação;
2) Uma analise critica dos valores obtidos para os ganhos de tensão e ganhos globais de tensão, para 
os diferentes valores de carga.
3) Conclusões.
• Projeto 1: Amplificador tipo Emissor Comum
Unidade 3 e 4