Polarização Fixa Do TBJ

Sumrio 1. RESUMO .............................................................................................................................. 2

2. INTRODUO TERICA ................................................................................................... 2

3. OBJETIVOS ........................................................................................................................... 4

4. MATERIAS E MTODOS UTILIZADOS ............................................................................ 4

4.1. Materiais Utilizados ......................................................................................................... 4

4.2. Mtodos Utilizados .......................................................................................................... 5

4.2.1 Parte I - Circuito de polarizao fixa do TBJ ................................................................ 5

4.2.2 Parte II Circuito de polarizao fixa do TBJ com RE ................................................. 5

4.2.3 Parte III Influncia da temperatura e da variao do ............................................... 6

5. RESULTADOS E DISCURSSES ........................................................................................ 7

5.1. Parte I - Circuito de polarizao fixa do TBJ .................................................................. 7

5.2. Parte II Circuito de polarizao fixa do TBJ com RE .................................................. 10

5.3. Parte III Influncia da temperatura e da variao do ................................................ 14

6. CONCLUSO ...................................................................................................................... 15

7. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 15

1. RESUMO

Este relatrio apresenta um estudo experimental sobre o circuito de polarizao fixa do

TBJ com e sem Re (resistor emissor). O experimento foi realizado na Unifei Campus Itabira na aula prtica de Eletrnica Analgica I.

O objetivo deste relatrio foi descrever terica e analiticamente o circuito de polarizao

fixa. Demostrando conceitos fsicos do transistor, na introduo, pudemos entender as

diversas aplicaes desse componente. No caso estudado, o TBJ funcionando como um

amplificador.

Como a finalidade da primeira parte da aula prtica era encontrar valores convenientes

para ocorrer o bom funcionamento dos circuitos apresentados no roteiro, foi preciso calcular

valores de Rc, Rb e Re, aproxim-los para valores comerciais e depois descrever as

concluses que estas aproximaes trouxeram para os parmetros dos circuitos (valores de

corrente e tenso).

Na segunda parte da prtica foi preciso variar a temperatura nos transistores dos circuitos

a fim de variar os valores de (ganho de corrente CC) e, em seguida, apresentar as consideraes dessas mudanas nos parmetros dos circuitos (valores de corrente e tenso).

Ao final deste relatrio encontra-se uma concluso do grupo em relao aos resultados do

experimento realizado.

2. INTRODUO TERICA

O transistor bipolar de juno (TBJ) um dispositivo semicondutor formado por trs

regies semicondutoras (podendo ser do tipo P ou do tipo N) conectadas em trs terminais: o

emissor(E), a base(B) e o coletor(B).

O TBJ pode atuar como um circuito de chaveamento ou como um amplificador conforme

a polarizao das junes (Jeb juno emissor base e Jcb - juno coletor base). Observe a tabela abaixo que apresenta as operaes de funcionamento do TBJ:

Funcionamento Operao Jeb Jcb

Chave Fechada Saturao Polarizao direta Polarizao direta

Chave Aberta Corte Polarizao reversa Polarizao reversa

Amplificador Ativa Polarizao direta Polarizao reversa

X Inverso Polarizao reversa Polarizao direta

Tabela 01 Operao no TBJ

J que o relatrio apresenta um estudo de um TBJ funcionando como um amplificador

com polarizao fixa/polarizao de base iremos analisar dois esquemas de polarizao fixa, a

com e a sem o resistor emissor.

Figura 01 Operao Polarizao Fixa sem Re

Figura 02 Operao Polarizao Fixa com Re

Na Figura 1 observamos um circuito de polarizao fixa sem Re, podemos ver que

esta configurao possui 2 resistores (Rc resistncia do coletor e Rb resistncia da base), 1 fonte Vcc e 2 capacitores sendo um na entrada e o outro na sada do sinal.

J na Figura 2 vemos o circuito de polarizao fixa com Re possui a mesma configurao

de um circuito de polarizao fixa sem Re acrescentando a resistncia do emissor antes do

GROUND.

No circuito de polarizao fixa a resistncia Rb polariza diretamente a juno emissor

base, e a resistncia Rc polariza inversamente a juno coletor base.

O capacitor de entrada impede que a tenso de alimentao de entrada Vi, afete a

polarizao do circuito.

Para analisarmos as malhas dos circuitos de polarizao fixa utilizarmos Lei de Kirchoff

das tenses e Lei de Kirchoff das correntes e lembrando que = IC / IB. Assim temos:

IE = IC + IB

IC = IB

Para a Figura 1:

Malha I:

VCC IB.RB VBE = 0

Malha II:

VCC IC.RC VCE = 0

E para a Figura 2:

Malha I:

VCC IB . RB VBE IE . RE = 0

Malha II:

VCC IC . RC VCE IE . RE = 0

A polarizao fixa muito utilizada em circuitos digitais, nos quais a distoro do sinal

de sada (Vo) no influenciam as respostas e o TBJ pode funcionar na regio de corte ou na

regio de saturao, j que este tipo de configurao de polarizao est bastante suscetvel a

influncias externas como a temperatura. Provas sero expostas no decorrer do relatrio.

3. OBJETIVOS

Projetar e entender o circuito de polarizao fixa do TBJ e verificar a influncia do no

circuito.

4. MATERIAS E MTODOS UTILIZADOS

4.1. Materiais Utilizados

Para a realizao desta prtica foram utilizados os seguintes materiais:

01 protoboard;

Resistores diversos;

01 ferro de solda;

01 transistor BC547;

02 multmetros digitais;

01 fonte de tenso C.C. ajustvel;

Pontas de Prova para os instrumentos;

Software Multisim.

4.2. Mtodos Utilizados

O procedimento experimental divido em trs partes.

4.2.1 Parte I - Circuito de polarizao fixa do TBJ

A Parte I do experimento consistiu em determinar o valor de RC e RB do circuito da

Figura 3 para o transistor trabalhar na regio ativa, sendo que a o circuito apresente as

seguintes caractersticas: IB=100A, IC=30mA e VCE=5V.

Figura 03 Circuito I

Considerando =300 e VBE=0,66V.

Com os valores dos resistores obtidos, sero usados valores comerciais correspondentes

ou prximos.

Aps as medies das dos resistores comerciais que sero utilizados e tambm a

medio do transistor na escala de testes de semicondutores e o seu hfe, montado o circuito

da Figura 3.

Com auxilio de multmetros medido o valor de IB (multmetro azul), IC (multmetro

vermelho), VBE e VCE.

Ao final desta parte, calcular os valores de IB, IC, VBE e VCE para os valores de

resistncia e medido, obtendo o erro entre o experimental e medido.

4.2.2 Parte II Circuito de polarizao fixa do TBJ com RE

A Parte II do experimento consistiu, assim como a Parte I, em determinar o valor de RC

e RB do circuito da Figura 4, s que agora determinar RE. Para o transistor trabalhar na regio

ativa, sendo que a o circuito apresente as seguintes caractersticas: IB=100A, IC=30mA e

VCE=5V.

Figura 04 Circuito II

Considerando =300 e VBE=0,66V.

Com os valores dos resistores obtidos, sero usados valores comerciais

correspondentes ou prximos.

Aps as medies das dos resistores comerciais que sero utilizados e tambm a

medio do transistor na escala de testes de semicondutores e o seu hfe, montado o circuito

da Figura 4.

Com auxilio de multmetros medido o valor de IB (multmetro azul), IC (multmetro

vermelho), VBE e VCE.

Ao final desta parte, calcular os valores de IB, IC, VBE e VCE para os valores de

resistncia e medido, obtendo o erro entre o experimental e medido.

4.2.3 Parte III Influncia da temperatura e da variao do

Circuito de polarizao fixa:

Selecionado um circuito de uma bancada e com o auxilio do professor, aproximasse

um ferro de solda ao transistor do Circuito I (Figura 3), aumentando a temperatura, e

anotado os valores de IB, IC, VBE e VCE para obter a variao percentual de cada valor com os

obtidos anteriormente em temperatura ambiente.

Circuito de polarizao fixa com RE:

repetido o mesmo procedimento anterior, mas utilizando o Circuito II (Figura 4).

5. RESULTADOS E DISCURSSES

5.1. Parte I - Circuito de polarizao fixa do TBJ

Para o circuito de polarizao fixa, utilizado neste procedimento, temos os seguintes

requisitos:

IB = 100A

IC = 30mA

VCE = 5V

VBE = 0,66V

= 300

Logo, restou estipular um valor calculado para os resistores RB e RC. Atravs de anlise

das malhas e Lei de Kirchoff, obtemos os seguintes valores:

Malha I:

VCC IB.RB VBE = 0

10 - 100.RB 0,66 = 0

RB = 93,4 k

Malha II:

VCC IC.RC VCE = 0

10 30mRC 5 = 0

RC = 166,67

Rc = 166 Rb = 93.4k

Figura 05 Circuito I, valores calculados (MULTISIM)

Figura 06 Circuito I, valores calculados multmetro (MULTISIM)

Para obter um resistor comercial prximo ao calculado utilizamos,

um resistor de 91k em srie com um de 3,3k para representar RB;

e um resistores de 160 para representar RC.

Para comprovar as medies realizadas, calculamos os valores de IB, IC e VCE, adotando o

valor terico de VBE = 0,7V e utilizando os valores medidos dos resistores comerciais

utilizados na montagem do circuito.

Malha I:

VCC IB.RB VBE = 0

10 IB . (95k + 3,26k) 0,7 = 0

IB = 94,65A

IC = .IB

IC = 298 . 94,65

IC = 28,21mA

Malha II:

VCC IC . RC VCE = 0

10 - 28,21m . 160,8 VCE = 0

VCE = 5,46 V

Figura 07 Circuito II, valores comerciais (MULTISIM)

Figura 08 Circuito II, valores comerciais multmetro (MULTISIM)

IB (A) IC (mA) VBE (V) VCE (V)

Terico 94,65 28,21 0,7 5,46

Prtico 93 29 0,677 5,5

Erro 0,017 0,027 0,033 0,007

Tabela 02 Valores medidos e calculados correspondente Parte I

5.2. Parte II Circuito de polarizao fixa do TBJ com RE

Para o circuito de polarizao fixa com RE, utilizado neste procedimento, temos os

seguintes requisitos:

IB = 100A

IC = 30mA

VCE = 5V

VBE = 0,66V

= 300

RE = 100

Logo, restou estipular um valor comercial para os resistores RB e RC. Atravs de

anlise das malhas e Lei de Kirchoff, obtemos os seguintes valores:

= / (+1) = 300/301 = 0,99

IE = Ic/ = 30/0,99 = 30,3 mA

Malha I:


10 - 100 . RB 0,66 30,3m . 100 = 0

RB = 63,1 k

Malha II:

VCC IC . RC VCE IE . RE = 0

10 30m . RC 5 30,3m . 100 = 0

RC = 65,67

Figura 09 CircuitoII, valores calculados (MULTISIM)

Figura 10 Circuito II, valores calculados multmetro (MULTISIM)

Para obter um resistor comercial prximo ao calculado utilizamos,

um resistor de 62k em srie com um de 1,2k para representar RB;

e dois resistores de 130 para representar RC.

Para comprovar as medies realizadas, calculamos os valores de IB, IC e VCE, adotando o

valor terico de VBE = 0,7V e utilizando os valores medidos dos resistores comerciais

utilizados na montagem do circuito.

= / (+1) = 298/299 = 0,99

Malha I:


10 - IB . (95k + 3,26k) 0,7 (IB + IB ) . 100 = 0

IB = 72,57A

IC = .IB

IC = 298 . 72,57

IC = 21,62mA

IE = Ic/ = 21,62/0,99 = 21,69mA

Malha II:

VCC IC.RC VCE IE.RE = 0

10 21,62m . (130//130) VCE 21,69m . 100 = 0

VCE = 6,42 V

Figura 11 Circuito II, valores comerciais (MULTISIM)

Figura 12 Circuito II, valores comerciais multmetro (MULTISIM)


Terico 72,57 21,62 0,7 6,42

Prtico 100,8 30,1 0,675 4,96

Erro

Tabela 03 Valores medidos e calculados correspondente a Parte II

5.3. Parte III Influncia da temperatura e da variao do

Aps a montagem do Circuito I (Figura XX), observado e anotado os valores de IB, IC,

VBE e VCE (temperatura ambiente) na Tabela 03. Em seguida, com o auxlio do professor foi

colocado o ferro de solda prximo ao transistor aquecendo-o, e aps um tempo os novos

valores foram anotados na Tabela 03.


T. Amb 98,6 30,5 0,72 5,2

T. Elev 81,4 36,2 0,64 4,2

Var % -17,44 +15,75 -11,11 -19,23

Tabela 04 - Valores medidos correspondente a Parte III (sem RE).

Aps a montagem do Circuito II (Figura XX), observado e anotado os valores de IB,

IC, VBE e VCE (temperatura ambiente) na Tabela 04. Em seguida, com o auxlio do professor

foi colocado o ferro de solda prximo ao transistor aquecendo-o, e aps um tempo os novos

valores foram anotados na Tabela 04.


T. Amb 104,5 27,2 0,76 5,2

T. Elev 99,4 32 0,68 4,5

Var % -4,88 +15 -10,52 -13,46

Tabela 05 - Valores medidos correspondente a Parte III (com RE).

Para ambos os circuitos a perda de corrente e tenso resultante do aquecimento

devido que em temperaturas elevadas o valor de ganho () altera-se.

6. CONCLUSO

Todo o procedimento experimental foi realizado por completo, portanto foram elaborados

dois circuitos de polarizao fixa do TBJ, sem e com resistor no emissor.

A polarizao fixa utiliza poucos componentes porm mas possui desvantagens. Sendo

que se a temperatura do TBJ aumenta, o tambm aumenta fazendo aumentar Ic. J se a temperatura do TBJ diminui, o diminui ocorrendo a diminuio de Ic. O que nos faz concluir que este tipo de circuito amplificador varia a polarizao de acordo com a

temperatura podendo levar o TBJ a saturao ou corte, distorcendo o sinal de sada esperado.

7. BIBLIOGRAFIA

7. 1. Livros

DISPOSITIVOS ELETRNICOS E TEORIA DE CIRCUITOS, ed. 3 - ROBERT L.

BOYLESTAD e LOUIS NASHELSKY - Pearson, 2009.

Documents

Polarização Fixa Do TBJ