A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Transistor Bipolar de Junção TBJ Jadsonlee da Silva.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Transistor Bipolar de Junção TBJ Jadsonlee da Silva."— Transcrição da apresentação:

1 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Transistor Bipolar de Junção TBJ Jadsonlee da Silva Sá

2 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Introdução - TBJ Transistor TBJ Formado por duas junções PN. Possui três regiões semicondutoras: emissor, base e coletor. Existem dois tipos de TBJ: NPN e PNP. Tipo NPN Tipo PNP

3 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Introdução - TBJ Dependendo da polarização de cada junção (direta ou reversa) obtém-se diferentes modos de operação. ModoJEBJCBAplicação AtivoDiretaReversaAmplificador CorteReversa Chaveamento SaturaçãoDireta Chaveamento Ativo reversoReversaDireta---

4 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Relações i-v para o TBJ – Modo Ativo

5 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ NPN – Modo Ativo Em resumo. A tensão de polarização direta v BE faz com que uma corrente i C (exponencial) flua pelo terminal do coletor. No modo ativo, o TBJ se comporta como uma fonte de corrente ideal, onde i C é determinada por v BE. i B é muito menor que i C, então, i E i C.

6 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Características do TBJ Característica i C -v BE TBJ NPN. As características i E -v BE e i B -v BE são idênticas, mas com fatores de escalas diferentes, I S /α (i E ) e I S /β (i B ). Idêntica a do diodo, exceto que temos n = 1.

7 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Características do TBJ A tensão na junção EB diminui cerca de 2 mV para cada 1 °C de aumento na temperatura, considerando que a corrente é constante.

8 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Características Base Comum Forma de descrever a operação de um TBJ é traçar a curva i C -v CB para vários valores de corrente. Podemos utilizar essa curva para verificar o modo saturação (JEB e JCB - direta). Retas não são horizontais – i C depende um pouco de v C.

9 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Efeito Early Vimos que na região ativa, i C depende levemente de v C. Outra forma de perceber tal comportamento. Configuração emissor comum Característica emissor comum. Para v CE baixos, v C -v B < - 0,4, JCB fica diretam. polariz. v CE = -V A (entre 50 e 100V) – Tensão de Early. Para v BE, se v CE cresce, I S aumenta e i C aumenta proporcionalmente – Efeito Early.

10 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Dependência de Dependência de β Dependência de β com o nível de corrente de operação e com a temperatura.

11 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ - Amplificador e Chave Principais áreas de aplicação do TBJ: Amplificador de sinais; Chave em circuitos digitais. Amplificador. No modo ativo, o TBJ funciona como uma fonte de corrente controlada por tensão. O aumento de v BE resulta no aumento de i C. Como amplificar tensão?

12 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ - Amplificador e Chave Como obter amplificação linear, visto que a relação entre i C e v BE é não linear? Polarizar o TBJ em uma tensão V BE e uma corrente I C. Superpor o sinal a ser amplificado sobre V BE. Se tal sinal for suficientemente pequeno, o TBJ operará em um segmento estreito e linear da curva i C -v BE. A variação de i C resultará em uma variação linear do sinal a ser amplificado.

13 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ - Amplificador Amplificador - Emissor Comum. - Determinar V C. - Converter corrente em tensão. - Polarizar o TBJ. - Fornecer a potência do amplificador.

14 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ - Amplificador Amplificador - Emissor Comum. 0,1 a 0,2 V R CEsat é baixa – Chave fechada TBJ em corte – Chave aberta.

15 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ - Amplificador Amplificador - Emissor Comum. O ganho de tensão do amplificador A v é dado por, O amplificador é do tipo inversor – o sinal de saída está defasado em 180 graus com relação a entrada.

16 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ - Amplificador Amplificador - Emissor Comum. Como maximizar o ganho de tensão? Aumentar o máximo possível a queda de tensão em R C Significa diminuir ao máximo V CE. Problema O ponto Q ficaria próximo do fim da região ativa – transistor poderá entrar na região de saturação e o pico negativo do sinal poderá ser ceifado. Ganho teórico máximo.

17 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Modos de Operação do TBJ Modo ativo Amplificador. NPN v BE > 0,5 V... v BE = 0,7 V; v BC 0,4 V; v CE 0,3 V. PNP v EB > 0,5 V... v EB = 0,7 V; v CB 0,4 V; v EC 0,3 V. Modo Saturação Chave fechada. NPN v BE = 0,7-0,8 V; v BC = 0,5-0,6 V; v CE = 0,1-0,2 V. PNP v EB = 0,7-0,8 V; v CB = 0,5-0,6 V; v EC = 0,1-0,2 V.

18 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Modos de Operação do TBJ Modo corte Chave aberta. NPN v BE < 0,5 V. PNP v EB < 0,5 V.

19 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ como Chave Utilizado nos modos de operação corte (chave aberta) e saturação (chave fechada). Considere o circuito abaixo, onde a entrada v I é variável. Para v I < 0,5 V, v BE < 0,5 V Corte. Então, i B = i C = i E = 0; v C = V CC. Para o TBJ conduzir, v BE = 0,7 V. Se v CB - 0,4 V ou v BC 0,4 V, o TBJ estará no modo ativo.

20 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ como Chave O que é necessário para o TBJ entrar na região de saturação? v CB - 0,4 V. Observe que, se v I aumenta, v BE e i C também aumentam. Mas, se i C aumenta, v C diminui e v CB também diminuirá. Quando v CB = -0,4 V, o TBJ estará no limiar para saturação (LPS).

21 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP TBJ como Chave Se aumentarmos v I acima de v I(LPS), o TBJ avança na região de saturação e v CE diminui. Vamos considerar sempre que v CEsat =0,2V na saturação. Nesse estado, o TBJ opera como chave fechada. Na saturação, podemos forçar o TBJ a operar em qualquer β desejado (β forçado ) abaixo do valor normal.

22 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Circuitos TBJ em CC Apenas tensões CC serão aplicadas. Modelos simplificados serão utilizados. Em condução |V BE | = 0,7 V. Na saturação |V CE | = 0,2 V. Efeito Early é desprezado. Como fazer a análise de circuitos com TBJs? Temos que descobrir o modo de operação do TBJ.

23 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Circuitos TBJ em CC Procedimento para analisar o circuito: 1. 1.Suponha que o TBJ está no modo ativo Determine as tensões e correntes Verifique a consistência dos resultados baseado na suposição modo ativo. TBJ NPN V CB > -0,4 V. TBJ PNP V CB < 0,4 V Se os resultados forem consistentes. O procedimento é finalizado. Caso contrário, suponha que o TBJ está no modo saturação.

24 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Circuitos TBJ em CC Procedimento para analisar o circuito: 5. 5.Determine as tensões e correntes Verifique a consistência dos resultados baseado na suposição modo saturação. Teste I C /I B = β forçado < β min Caso o teste seja verdadeiro, os dados são consistentes.

25 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Problemas a serem resolvidos. Estabelecer I C - Insensível às variações de temperatura e a grandes variações dos β encontrados em TBJs do mesmo tipo. Estabelecer o ponto de polarização no plano i C -v CE - Possibilitar a máxima excursão do sinal de saída. Algumas abordagens para resolver estes problemas.

26 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Relembrando... Estabilizar I E equivale a estabilizar I C, pois I C = αI E e α varia pouco. V BE diminui de 2mV/°C. β varia com a temperatura e I C.

27 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Arranjo para polarização mais utilizado. Para I E (I C ) ser insensível à temperatura e às variações de β, as seguintes condições devem ser satisfeitas.

28 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Garante que pequenas variações em V BE são desprezíveis se V BB for grande. Problema: existe um limite superior para V BB. Para V CC constante, se V BB cresce, V CB diminui (V CB > -0,4). É desejável que a queda de tensão em R C seja grande para obtermos um ganho alto e uma grande excursão do sinal (antes de entrar em corte).

29 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Além disso, V CB (ou V CE ) deve ser alto para proporcionar uma grande excursão do sinal (antes de entrar na saturação). Regra prática.

30 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Torna I E insensível às variações de β. Pode ser satisfeito se R B for pequeno, ou seja, para R 1 e R 2 pequenos. Isso implica em uma maior corrente drenada da fonte e na redução da resistência de entrada do amplificador. Regra prática: escolher R 1 e R 2 de forma que a soma de suas correntes esteja na faixa de I E a 0,1I E.

31 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Arranjo com duas fontes de tensão. Idêntica a equação do circuito anterior, exceto que V EE substitui V BB. As duas condições anteriores também se aplicam.

32 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Polarização utilizando um resistor de realimentação de coletor para base – Emissor comum. Neste circuito, V CC substitui V BB e R C substitui R E. As duas condições anteriores também se aplicam. R B determina a máxima excursão do sinal no coletor.

33 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Polarização de Circuitos Amplificadores Polarização usando uma fonte de corrente constante. Vantagem: I E não depende de β e de R B. Então, a resistência de entrada da base pode ser alta e não afetará a polarização. Se os β de Q 1 e Q 2 forem altos, I B1 e I B2 podem ser desprezados. Espelho de corrente.


Carregar ppt "Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Transistor Bipolar de Junção TBJ Jadsonlee da Silva."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google