Configurações básicas TJB - revisão

1. Configurações básicas TJB - revisão • Emissor comum (EC): • Elevados ganhos de tensão e corrente; • Resistências de entrada de valor moderado; • Resistências de saída de valor elevado. • Resposta em freqüência relativamente pobre. • EC com resistência no emissor: • A resistência de entrada Ri aumenta de (1 + gm Re). • Para a mesma distorção não-linear, podemos aplicar um sinal (1 + gm Re) vezes maior. • O ganho de tensão é reduzido. • O ganho de tensão é menos dependente do valor de b (particularmente quando Ri é pequeno). • A resposta em altas freqüências é melhorada significativamente (Capítulo 7).

2. Configurações básicas TJB – revisão (2) • Base comum (BC): • Resistência de entrada muito baixa. • Ganho de corrente próximo de um (buffer ou isolador de corrente – aceita um sinal de entrada de corrente em uma resistência de entrada baixa (re) e fornece uma corrente praticamente igual a uma alta impedância no coletor (a impedância de saída desconsiderando-se RC é infinita). • Resistência de saída determinada por RC. • Ganho de tensão que depende consideravelmente da resistência de fonte RS. • Boa resposta em altas freqüências.

3. Configurações básicas TJB – revisão (3) • Coletor comum (ou seguidor de emissor) • Elevada resistência de entrada. • Baixa resistência de saída. • Ganho de tensão que é menor e muito próximo da unidade. • Ganho de corrente relativamente elevado. • A configuração CC é adequada, portanto, para aplicações nas quais uma elevada resistência de fonte deve ser conectada a uma carga de baixo valor  o seguidor de emissor atua como um isolador (buffer). • Sua baixa resistência de saída torna-o útil como último estágio de um amplificador de múltiplos estágios, em que o objetivo deste último estágio não é aumentar o ganho de tensão, mas fornecer uma baixa resistência de saída. • Leiam com atenção o final do item que trata a respeito do seguidor de emissor, em particular a questão da máxima excursão permissível para o sinal de saída.

4. TJB como chave – corte e saturação • A região de corte • vI < 0,5 V (aproximadamente)  JEB conduzirá uma corrente desprezível. • JCB está reversamente polarizada (VCC é positivo).  O TJB estará no modo de corte.  iB = 0; iE = 0; iC = 0; vC = VCC

5. TJB como chave – corte e saturação (2) • A região ativa • vI > 0,5 V (aproximadamente). Para ter uma corrente apreciável circulando vBE 0,7 V  vI > 0,7: • Supondo que o dispositivo esteja no modo ativo: vC = VCC – RC iC  Verificar se vCB  0  Verificar se vC  0,7 (vC < 0,7  região de saturação). •  vI = 0   iB   iC   vC Se vCB < 0 (vC < vB)  região de saturação.  aplica-se somente se o dispositivo estiver no modo ativo

6. TJB como chave – corte e saturação (3) • A região de saturação • Saturação: quando se tenta forçar uma corrente no coletor maior do que o circuito do coletor é capaz de fornecer enquanto se mantém a operação no modo ativo. • A corrente máxima que o coletor “pode exigir” sem que o transistor saia do modo ativo  vCB = 0. • Se iBforaumentado acima de , iC aumentará e vC cairá para um valor abaixo da base. • Este comportamento continua até a JCB se torne diretamente polarizada, com a tensão de polarização direta com cerca de 0,4 a 0,6 V  A JCB conduzirá  vC = ?

7. TJB como chave – corte e saturação (4) • A região de saturação (continuação) • JCB: diretamente polarizada, com a tensão de polarização direta com cerca de 0,4 a 0,6 V  A JCB conduzirá  vCserá grampeada em cerca de meio volt abaixo da tensão de base. (A queda de tensão direta da junção coletor-base é pequena porque a JCB tem uma área relativamente grande).  Saturação  qualquer aumento em iB resultará em um aumento muito pequeno de iC, correspondendo a um aumento muito pequeno na tensão de coletor vC .  Na saturação, o b incremental (isto é, DiC / DiB) é muito pequeno, desprezível. Qualqur corrente “extra” que se tentar forçar no terminal de base em sua maior parte circulará através do terminal de emissor.  A relação entre a iC e iB de um transistor saturado não é igual a b e pode ser ajustada para qualquer valor desejado – menor do que b – simplesmente forçando mais corrente pela base.

8. TJB como chave – corte e saturação (5) • A região de saturação (continuação) • Suponha que o transistor esteja saturado.  O valor de VBE de um transistor saturado é usualmente um pouco maior do que o do dispositivo operando no modo ativo. No entanto, por simplicidade, assuma que VBE permaneça próximo de 0,7 V mesmo estando saturado.  Saturação  vB > vC em cerca de 0,4 a 0,6 V vC > vE em cerca de 0,3 a 0,1 V  VCEsat  0,2 V.

9.  EOS: edge of saturation: início de saturação. TJB como chave – corte e saturação (6) • A região de saturação (continuação) • Saturação  vB > vC em cerca de 0,4 a 0,6 V vC > vE em cerca de 0,3 a 0,1 V  VCEsat  0,2 V. (Observação: se for forçada mais corrente pela base, o transistor será levado a uma saturação “intensa” e a polarização direta da JCB aumentará e, portanto, VCEsat diminuirá).  Saturação  iC constante = ICsat ICsat= (VCC – VCEsat ) / RC . • A fim de garantir que o transistor seja levado à saturação, deve-se forçar a corrente de base de pelo menos: • Costuma-se projetar o circuito de modo que IB seja maior do que IB(EOS) por um fator de 2 a 10  fator de saturação forçada (overdrive factor):bforçado = ICsat /IB .

10. VBE 0,7 V VBE 0,7 V VCEsat 0,2 V (b) pnp (a) npn O modelo para o TJB saturado • Cálculos rápidos e aproximados: VBE e VCEsat = 0 (os três terminais em curto-circuito).

11. (10 - 5,5) / 4,7 = 0,96 mA 4 + 6 V +5,3 + 0,2 = 5,5 V + 6 V 3 1,6 – 0,96 = 0,64 mA 6 – 0,7 = +5,3 V 5,3/3,3 = 1,6 mA Exemplo 4.13 • Analise o circuito da figura 4.51 (o mesmo do exemplo 4.3) para determinar as tensões em todos os nós e as correntes em todos os ramos. Suponha que o b do transistor seja especificado como sendo pelo menos igual a 50. • Supondo que o transistor esteja saturado: VE • IE; VC = VE + VCEsat ; IC; IB= IE– IC  O transistor está operando com: bforçado = 0,96 / 0,64 = 15 <bmínimo especificado O transistor está realmente saturado.

12. 1 kW RB Exemplo 4.14 • O transistor da 4.52 tem como especificação um b na faixa de 50 a 150. Encontre o valor de RB que resulta em uma saturação com um fator de saturação forçada de pelo menos 10. • Transistor saturado: VC = VCEsat = 0,2 V. • IC sat= (+10 – 0,2) / 1k = 9,8 mA • IB(EOS)= IC sat/ bmin = 9,8 / 50 = 0,196 mA ( IB mínimo para saturar o transistor com o menor valor de b) • Para um fator de saturação forçada de 10, IBdeve ser: IB = 10  0,196 = 1,96 mA • Portanto, é necessário um valor de RB tal que: RB = 4,3 / 1,94 = 2,2 kW

13. Exemplo 4.15 • Analise o circuito da figura 4.53 para determinar as tensões em todos os nós e as correntes em todos os ramos. O valor mínimo especificado para b é de 30.

14. Exemplo 4.16 • Determine todas as tensões nodais e todas as correntes nos ramos do circuito da figura 4.54. Suponha b = 100.