Germano Maioli Penello

Apresentação em tema: "Germano Maioli Penello"— Transcrição da apresentação:

1 Germano Maioli Penello
Eletrônica II Germano Maioli Penello Aula 12 1

2 Transistor de junção bipolar
Da mesma forma que vimos o MOSFET, apresentaremos agora o BJT Estrutura física Como a tensão entre dois terminais controla a corrente e qual a equação que descreve esta relação IxV Como analisar e projetar circuitos com BJT Como construir um amplificador linear Configurações de amplificadores Circuitos com componentes discretos.

3 BJT – estrutura física Polarização das junções Duas junções pn:
Junção emissor-base (EBJ) Junção coletor-base (CBJ) Ver modelo de Ebers-Moll A região ativa é utilizada para construit um amplificador As regiões de saturação (não confundir com o MOSFET!) e corte são utilizadas para chaveamento

4 (extremamente dependente da temperatura, dobrando a cada 5C)
BJT – região ativa IS ~ a A (extremamente dependente da temperatura, dobrando a cada 5C) VT ~25 mV IS é inversamente proporcional ao tamanho da base (W) e diretamente proporcional à área da EBJ.

5 BJT Acompanhe a animação a partir de Diodo/rectifier

6 BJT – símbolo e resumo da região ativa

7 Efeito Early Ativa B ~0,4V ~0,3V Sat E
Valores de tensão baixos (VCB < -0.4V), CBJ está polarizado diretamente e estamos na região de saturação. VCB > -0.4V, CBJ está polarizado reversamente e estamos na região ativa. Na região ativa, a corrente depende ligeiramente de vCE

8 Exercício

9 BJT como amplificador BJT tem que estar na região ativa (fonte de corrente controlada por tensão) Corrente ic em função de vBE Claramente não linear (relação exponencial) Desejamos um amplificador de tensão. Como fazer para que uma fonte de corrente seja transformada em uma fonte de tensão? Já fizemos algo similar com o MOSFET!

10 BJT como amplificador vCE

11 BJT como amplificador vCE Na região ativa: Relação não linear!

12 BJT como amplificador linear
Polarizando o BJT Ponto de operação DC (quiescente)

13 BJT como amplificador linear
Superpondo AC e DC: O amplificador só será linear se o sinal de entrada tiver uma pequena amplitude.

14 BJT como amplificador linear
Ganho de sinal pequeno Inclinação da reta no ponto Q

15 BJT como amplificador linear
Ganho de sinal pequeno

16 BJT como amplificador linear
Ganho de sinal pequeno

17 BJT como amplificador linear
Ganho de sinal pequeno Ganho negativo! 17

18 BJT como amplificador linear
Ganho de sinal pequeno Ganho negativo! Ganho é dado pela razão entre a queda de tensão em Rc e a tensão térmica. Ainda não estamos nomeando as configurações dos amplificadores, mas baseado no que aprendemos no MOSFET, qual é o nome desta configuração?

19 BJT como amplificador linear
Ganho de sinal pequeno Ganho negativo! Ganho é dado pela razão entre a queda de tensão em Rc e a tensão térmica. Alto VRc causa baixo vCE limitando a varredura de sinal negativos na saída. 19

20 Aproximação de sinal pequeno
Análise DC:

21 Aproximação de sinal pequeno
Análise DC: Incluindo fonte de tensão AC:

22 Aproximação de sinal pequeno
Análise DC: Incluindo fonte de tensão AC:

23 Aproximação de sinal pequeno
Análise DC: Incluindo fonte de tensão AC:

24 Aproximação de sinal pequeno
Análise DC: Incluindo fonte de tensão AC:

25 Aproximação de sinal pequeno
Análise DC: Incluindo fonte de tensão AC: Aproximação de sinal pequeno: Se vbe << Vt, podemos simplificar a exponencial por uma série de potência

26 Aproximação de sinal pequeno
Análise DC: Incluindo fonte de tensão AC: Aproximação de sinal pequeno: Se vbe << Vt, podemos simplificar a exponencial por uma série de potência (série de taylor)

27 Aproximação de sinal pequeno
Análise DC: Incluindo fonte de tensão AC: Aproximação de sinal pequeno: Se vbe << Vt, podemos simplificar a exponencial por uma série de potência (série de taylor)

28 Aproximação de sinal pequeno
A aproximação só é válida quando vbe << Vt. Para fins práticos, à temperatura ambiente (Vt ~ 25mV)  vbe < 10mV. Dentro desta aproximação:

29 Aproximação de sinal pequeno
A aproximação só é válida quando vbe << Vt. Para fins práticos, à temperatura ambiente (Vt ~ 25mV)  vbe < 10mV. Dentro desta aproximação: A corrente é composta de uma componente DC e uma componente AC

30 Aproximação de sinal pequeno
A aproximação só é válida quando vbe << Vt. Para fins práticos, à temperatura ambiente (Vt ~ 25mV)  vbe < 10mV. Dentro desta aproximação: A corrente é composta de uma componente DC e uma componente AC Analisando a componente AC:  Onde: Chamamos gm de transcondutância

31 Transcondutância A transcondutância do BJT é proporcional à corrente IC Para que a transcondutância seja previsível, precisamos de IC estável (ponto quiescente estável)! E também temperatura estável. Segmento linear na curva exponencial IC ~ 1mA  gm ~ 40 mA/V (transcondutância maior que do MOSFET)

32 iB e resistência de entrada na base
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Note que a definição da resistência rp é apenas para o sinal AC! Já estamos começando a construir um modelo de sinais pequenos...

33 iB e resistência de entrada na base
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente ib, determinamos a resistência de entrada na base

34 iB e resistência de entrada na base
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente ib, determinamos a resistência de entrada na base

35 iB e resistência de entrada na base
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente ib, determinamos a resistência de entrada na base Só estamos interessados na corrente de sinal alternado

36 iB e resistência de entrada na base
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente ib, determinamos a resistência de entrada na base Só estamos interessados na corrente de sinal alternado portanto

37 iB e resistência de entrada na base
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente rp é proporcional a b e inversamente proporcional à corrente de base IB (consequentemente à corrente de polarização IC)

38 iE e resistência de entrada no emissor
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente

39 iE e resistência de entrada no emissor
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente ie, determinamos a resistência de entrada no emissor

40 iE e resistência de entrada no emissor
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente ie, determinamos a resistência de entrada no emissor Novamente, estamos interessados apenas na corrente de sinal

41 iE e resistência de entrada no emissor
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente ie, determinamos a resistência de entrada no emissor Novamente, estamos interessados apenas na corrente de sinal Portanto,

42 iE e resistência de entrada no emissor
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente

43 iE e resistência de entrada no emissor
Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Relação entre re e rp 

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45 A partir de IC, calcular VBE
(a) Calcular IC. A partir de IC, calcular VBE 45

46 Como esperado, muito próximo de 0,7V

47 (b) Relacione vCE com vBE e utilize a equação
Daria para utilizar a transcondutância? 47

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49 (c) Limite da saturação. Corrente neste limite. Novo vBE
(c) Limite da saturação? Corrente neste limite? Novo vBE? Diferença entre o novo vBE e o antigo? vCE 49

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51 Se DvBE > 9 mV, saímos da ativa!

52 (d) Para vCE = 0. 99VCC, qual a nova corrente. Qual o novo vBE
(d) Para vCE = 0.99VCC, qual a nova corrente? Qual o novo vBE? Qual é a variaçã em vBE? 52

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