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Polarização do BJT

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Polarização do BJT. Prof. Marcelo de Oliveira Rosa. Polarização do BJT. Basicamente precisaremos lembrar que: v BE = 0.7 V (fornecido) i E = ( β + 1) i B ≈ i C i C = β i B Iniciamos as análises determinado i B e posteriormente usamos as relações acima + leis de Kirchoff

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polariza o do bjt

Polarização do BJT

Prof. Marcelo de Oliveira Rosa

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Polarização do BJT
  • Basicamente precisaremos lembrar que:
    • vBE = 0.7 V (fornecido)
    • iE = (β + 1) iB≈iC
    • iC = βiB
      • Iniciamos as análises determinado iB e posteriormente usamos as relações acima + leis de Kirchoff
    • Conceito de ponto quiescente ou de operação.
      • Região na qual o transistor funcionará.
        • Preferencialmente região ativa do transistor.
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Polarização do BJT
  • Ponto de operação
      • Região de saturação e de corte.
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Polarização do BJT
  • Ponto de operação
      • Limites de corrente, tensão e potência.
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Polarização do BJT
  • Ponto de operação
      • Região ativa e pontos possíveis de operação.
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Polarização do BJT
  • Ponto de operação
      • Transistor desligado
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Polarização do BJT
  • Ponto de operação
      • Transistor ligado, mas tende a saturação.
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Polarização do BJT
  • Ponto de operação
      • Transistor ligado mas tende a limite de potência
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Polarização do BJT
  • Ponto de operação
      • Transistor ligado para “pequenos sinais”
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Polarização do BJT
  • Ponto de operação
    • Buscamos uma região linear
      • iC é linearmente proporcional a vCE.
      • Variação de iB provoca variação linear em vCE.
        • Para amplificação (veremos depois) linear.
    • Buscamos circuito estável.
      • Variação de temperatura não altera ponto de operação.
      • Variação de hfe (βAC) não altera ponto de operação.
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Polarização do BJT

Circuito de polarização fixa

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Polarização do BJT
  • Circuito de polarização fixa
    • Usamos capacitores para isolar níveis DC.
      • Perturbação do ponto de operação.
    • Tensão de alimentação e resistores devem tornar o circuito ativo, na região de operação.
      • Corrente de saturação ICsat.
        • Corrente limítrofe quando o circuito está em saturação.
        • Idéia de corrente máxima suportada pelo coletor.
        • Obtida com base no VCEsat (VCE < VCEsat).
        • Para facilitar o cálculos, assumimos VCEsat = 0 e determinamos iC (que será iCsat).
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Polarização do BJT
  • Circuito de polarização fixa
    • Método da reta de carga.
      • Temos duas curvas básicas
        • iBvBE
        • iCvCE
      • Assumimos vBE = 0.7
        • Lembre-se que estamos polarizando o transistor, ou seja, a partir dessa tensão a corrente iC é influenciada apenas por vCE.
      • Determinamos a influência do circuito resistivo sobre iC e vCE
        • (reta de carga)
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Polarização do BJT
  • Circuito de polarização fixa
    • Influências de vBE, rC e vCC sobre operação:
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Polarização do BJT
  • Circuito de polarização estável via emissor
    • Incluímos um resistor no emissor (rE)
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Polarização do BJT
  • Circuito de polarização estável via emissor
    • “Reflexão” de resistência na entrada do transistor
      • (β+1) rE
    • Redução da influência de β na polarização do transistor.
      • Com polarização fixa
        • β iB constante   iC  vCE
      • Com polarização estável
        • β iB (levemente) iC  vCE
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Polarização do BJT

Circuito de polarização por divisor de tensão

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Polarização do BJT
  • Circuito de polarização por divisor de tensão
    • “Reflexão” de rE na entrada (por fator β+1)
      • Lembrar da polarização via emissor
    • Permite cálculo aproximado “rápido”
      • Divisor de tensão
        • Controle da corrente de base.
      • Condição prática: (β+1) rE > 10 r2
    • Estabilidade de ponto de operação em relação a β
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Polarização do BJT

Circuito de polarização com realimentação

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Polarização do BJT
  • Circuito de polarização com realimentação
    • Simplificação para facilitar análise
      • iC’ = iC + iB ≈ iC
    • Estabilidade por quase-independência de β
    • “Reflexão” de resistores rC e rE na entrada
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Polarização do BJT
  • “Reflexão de resistores”
    • Genericamente:
      • iB = v’ / (rB + β r’)
    • Mas
      • iC = βiB = b v’ / (rB + β r’)
    • Simplificando, pois β r’ >>rB
      • iC = β v’ / β r’ = v’ / r’
    • Ou seja, iC é “independente” de β
      • Lembre-se que existem condições para isso.
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Polarização do BJT
  • Projeto
    • Considerações usuais:
      • iC ≈ iE
      • vE = vCC/4 ou vCC/10
        • Garantir que vCE esteja dentro da região ativa
    • Lembre-se que:
      • iC = βiB ou iE = (β + 1) iB
    • Para o divisor de tensão, lembre-se que:
      • r2 ≤ βrE / 10
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Polarização do BJT
  • Estabilidade do ponto de operação
    • iC é função de iCBO, vBE e β.
    • Também chamada estabilidade térmica.
      • Como fatores externos alteram o ponto de operação.
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Polarização do BJT
  • Estabilidade do ponto de operação
    • iC é função de iCBO, vBE e β.
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Polarização do BJT
  • Estabilidade do ponto de operação
    • Ou seja (para circuito geral de polarização):
      • rB e vB podem ser rTH e vTH do divisor de tensão.
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Polarização do BJT
  • Estabilidade do ponto de operação
    • ΔiC = (∂iC/∂iCBO)ΔiCBO + (∂iC/∂vBE)ΔiBE + (∂iC/∂β)Δβ
      • Variação total em relação às variações parciais.
    • Convencionou-se:
      • S = ∂iC/∂iCBO = [(rB + rE)(β+1)]/[rB + rE(β+1)]
      • S’ = ∂iC/∂vBE = – [β]/[rB + rE(β+1)]
      • S” = ∂iC/∂β = muito complicado!
        • S” = ΔiC/Δβ = [iC1/β1] [(1+ rB/rE)/(1 + β2 + rB/rE)]
          • iC1 e β1 são valores conhecidos
          • β2 em nova condição do circuito
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Polarização do BJT
  • Estabilidade do ponto de operação
    • S, S’ e S” são chamados fatores de estabilidade.
      • Podemos calcular efeito total ou parcial de variações externas sobre o ponto de operação.
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