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Polarização e Aplicações do Transistor Transistor Professor Wilian Soares Lacerda Polarização é a aplicação de tensões contínuas em um circuito para estabelecer valores fixos de corrente e tensão (ponto quiescente, Q). Ic [mA] Ib Ponto Q IcQ O ponto de operação do transistor (Q) pode mudar de acordo com o sinal de entrada em comando (Ib). Vce [V]VceQ Polarização fixa Equação de entrada: Vcc = Ib.Rb + Vbe Vce Vbe Rb Rc Ib Ic Vcc Equação de saída: Vcc = Ic.Rc + Vce • Se Vce > 0,3V ⇒ Ic = β.Ib • Se Vce < 0,3V ⇒ Ic ≠ β.Ib considera-se: Vce = 0,3V Vbe Circuito de entrada Circuito de saída Exemplo 1: Vce Rb Rc Ib Ic Vcc 2,2kΩ240kΩ 12V Vbe β=50 Entrada: 12V = Ib.240kΩ + 0,7V Ib = (12V - 0,7V)/240kΩ = 47µA Saída: 12V = Ic.2,2kΩ + Vce Ic = 50 . 47µA = 2,4mA Vce = 12V - 2,2mA . 2,2kΩ = 6,8V Resultado gráfico: Ic [mA] Ib= 47µA Ponto Q 2,4mA Vce [V]6,8V Exemplo 2: Entrada: Vce Vbe Rb Rc Ib Ic Vcc 2,2kΩ100kΩ β=50 12V Entrada: 12V = Ib.100kΩ + 0,7V Ib = (12V - 0,7V)/100kΩ = 113µA Saída: 12V = Ic.2,2kΩ + Vce Ic = 50 . 113µA = 5,6mA Vce = 12V - 5,6mA . 2,2kΩ = -0,3V Como Vce < 0,3V então considera-se: Vce = 0,3V Recalculando Ic: 12V = Ic.2,2kΩ + 0,3V Ic = (12V - 0,3V)/2,2kΩ = 5mA Vbe Resultado gráfico: Ic [mA] Ib= 113µA Ponto Q 5mA Vce [V]0,3V Reta de carga • Entrada: Vcc = Ib.Rb + Vbe Rb Rc Ib Ic Vcc 2,2kΩ240kΩ 12V Ib = (Vcc - Vbe)/Rb = 47µA • Saída: Vcc = Ic.Rc + Vce Se Ic = 0A ⇒ Vce = Vcc = 12V Se Vce = 0V ⇒ Ic = Vcc/Rc = 5,8mA Vce Vbe β=50 12V Resultado gráfico: Ic [mA] Vcc/Rc=5,8mA Reta de carga Vce [V] Ib= 47µA Ponto Q 6,8V 2,4mA Vcc=12V Portas lógicas com transistor Porta lógica inversora: Símbolo: Rc Vcc A S S Rb A A S 1 - Quando A = 0V (transistor aberto): Ib = 0A S Rc Ic 5V Ic = 0A S = 5V Rb Ib Ic A 2 - Quando A = 5V (transistor fechado): Malha de entrada: Ib = (5V-0,7V)/Rb Ib é suficiente para saturar o transistor. Rc Ic 5V S Malha de saída: 5V = Ic.Rc + Vce Vce = S = 0,3V Ic = (5V - 0,3V)/Rc Vce Rb Ib S A 5V Tabela porta inversora: A S 0V 5V A S 0 1 5V 0V 1 0 Porta lógica NOR: Símbolo: Tabela lógica: S Rb Rc Vcc A B B A S B B A S 0V 0V 5V 0V 5V 0V 5V 0V 0V 5V 5V 0V Funcionamento: 1 - Quando A = B = 0V Ib = 0A ⇒ Ic = 0A 5V = Ic . Rc + Vce Vce = S = 5V Rc 5V Ic Vce = S = 5V S Rb A B Ib Vce 2 - Quando A ou B = 5V S Rb Rc 5V Ic Vce 5V Diodo conduzindo Malha de entrada: Malha de saída: 5V = 0,7V + Ib.Rb + Vbe Vce = S = 0,3V Ib = (5V - 0,7V - 0,7V)/Rb 5V = Rc . Ic + 0,3V Ib é suficiente para saturar o transistor. Ic = (5V - 0,3V)/Rc Ib Diodo aberto 3 - Quando A = B = 5V Ib é suficiente para saturar o transistor. S Rc 5V Ic Diodo conduzindo transistor. Vce = S = 0,3V Rb Ib Vce 5V Diodo conduzindo Porta lógica NAND: Símbolo: Tabela lógica: S Rb Rc 5V A 5V B B A S 0V 0V 5V 0V 5V 5V 5V 0V 5V 5V 5V 0V Funcionamento: 1 - Quando A = B = 0V Malha de entrada: IRb = (5V - Vb)/Rb Vb = 0,7V ⇒ Ib = 0A Rb Rc 5V5V IRb Ic Vb = 0,7V ⇒ Ib = 0A Ic = 0A Malha de saída: 5V = Ic . Rc + Vce Vce = S = 5V S Rb Rc A B Ib Ic Vce Vb Diodos conduzindo Diodo cortado 2 - Quando A ou B = 0V Malha de entrada: IRb = (5V - Vb)/Rb Vb = 0,7V ⇒ Ib = 0A Ic = 0AS Rb Rc 5V5V IRb Ic Diodos cortados 5V Malha de saída: 5V = Ic . Rc + Vce Vce = S = 5V Ib Vce Vb Diodo conduzindo 3 - Quando A = B = 5V Malha de entrada: IRb = Ib 5V = Rb.Ib + 0,7V + Vbe Ib = (5V - 0,7V - 0,7V)/Rb Ib é suficiente para Rb Rc 5V5V IRb Ic 5V Ib é suficiente para saturar o transistor. Malha de saída: 5V = Ic . Rc + Vce Vce = S = 0,3V Ic = (5V - 0,3V)/Rc S Ib Vce Vb Diodos cortados Diodo conduzindo Circuito de chaveamento com transistor Esquema: Circuitos equivalentes: Se A = 0V ⇒ Ib = 0A ⇒ Ic = 0A S = 5V (chave aberta) Se A = 5V ⇒ Ib ≠ 0A ⇒ Ic ≈ 5V/Rc S ≈ 0,3V (chave fechada) Formas de onda de chaveamento do transistor: t [ns] A S 0V 5V 5V ts ton = tempo de ligamento (40ns) toff = tempo de desligamento (150ns) ts = tempo de armazenamento S 0,3V ton toff t [ns]
