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Eletrônica Básica
Aula012:   Circuitos de Polarização III e Fonte de Corrente
Bibliografia: Microeletrônica - Vol.1 Sedra e Smith e Eletrônica Vol 1 - Malvino         

 Polarização por Divisor de Tensão na Base

  Os circuitos vistos anteriormente tem como principal limitação o fato do ponto de operação ser altamente sensível à variação de temperatura e variação do beta (troca de transistor). O circuito da  figura 1 é preferível por ser praticamente insensível à variação do b, sendo chamado de circuito de polarização por divisor de tensão na base.

No circuito da Figura 1a aplicando o Teorema de Thevenin na base  obtemos:

e

Considerando o circuito equivalente da figura 1b temos as equações:

Onde V_TH e RTH  são o equivalente Thevenin na base do transistor, sendo calculados por :

resultará que o ponto   Q   “não depende do transistor “, sendo calculado  aproximadamente por:   

Como projetar um circuito de polarização por divisor de tensão.

Orientações para o Projeto

As orientações que serão fornecidas a seguir são de caráter  essencialmente prático, podemos até afirmar que é uma "receita".

Em  geral são especificados a tensão de alimentação (V_CC), a corrente  quiescente de coletor, e o transistor , portanto são conhecidos o   b_min   e o bmáx.. Para que toda a receita dada a seguir  tenha validade, a corrente de base deve ser muito menor do que a corrente  " descendo " pelo divisor de tensão,  tudo se passa como se a base estivesse "aberta ".

1. Adotamos os seguintes percentuais da tensão de alimentação: V_CE = 0,5.V_CC   V_RE = 0,1.V_CC   e V_RC= 0,4.V_CC.

3. Como I_C = I_E e  V_RC =4.V_RE  então  Þ R_C =4.R_E

4.   R₂ £ 0,1.b_min.R_E  (em geral escolhemos  um  valor   igual a 0,1.b_min.R_E.  Mais adiante  veremos que escolher um valor muito baixo levará a uma diminuição na impedância de entrada).    
Obs: A dedução desta expressão não será feita, mas  ela é intuitiva, isto é, R₂ não pode ser  de grande valor, pois       neste caso a  condição de corrente de base  desprezível   não seria verdadeira.

  5. Conhecido o valor de R₂ para calcular R₁ , devemos lembrar que os dois resistores "estão em série", portanto

Exercício Resolvido

Projete

Experiência15 – Polarização por Divisor de Tensão na Base

1. Abra o arquivo (open the file)   EXPE15.CIR      e localize o  circuito da figura2.  Dê  duplo clique no transistor e a partir do beta obtido no modelo  (BF) calcule as correntes de base, coletor e as tensões VCE, VB e VE. anote esses valores na tabela 1.

2. Execute uma analise Dynamic DC e meça as as corrente de base (I_B) de coletor (I_C) e a tensão coletor emissor (V_CE).Calcule a relação I_C/I_B, anote o resultado na tabela 2 como b_Calc.

Figura 2: Polarização por divisor de tensão na base - Transistor 1  

  Tabela I:  Polarização por divisor de tensão - Valores Calculados - Beta 200

  Tabela II: Polarização por divisor de tensão - Valores Medidos - Beta 200

2. Repita todos os itens anteriores para o circuito  da figura3 o qual  que está no mesmo arquivo ExpEG15. Use as tabelas II e IV.

Figura 3: Polarização por divisor de tensão na base - Transistor 2

Tabela III: Polarização por divisor de tensão - Valores Calculados - beta 400

Tabela IV: Polarização por divisor de tensão - Valores medidos - beta 400

3. Escreva as suas conclusões:

Fonte de Corrente

Fontes de corrente são circuitos que impõe uma corrente constante em uma carga mesmo que a carga varie. Existem varias formas de se construir uma fonte de corrente,  a mais simples é associar em serie com uma bateria uma resistência de alto valor.  Obs: Esse alto valor é em relação a carga. A Figura 4 mostra a forma mais simples de se construir uma fonte de corrente.

Figura 4: Fonte de corrente

A fonte de corrente  da Figura 4 pode ser melhorada se a resistência interna , R for aumentada, mas para manter o mesmo valor de corrente a tensão deve ser aumentada na mesma proporção, tornando a fonte inviável em alguns casos.

Uma fonte de corrente construída com transistor pode ter uma resistência interna elevadíssima sem a necessidade de tensão elevada. A Figura 5 mostra uma   fonte de corrente com transistor com carga flutuante (nenhum terminal é aterrado).

Para o circuito valem as relações:  A tensão na base, V_B vale:

Se R₂<< β(beta).R_E   

 
Figura 5: Fonte de corrente  com transistor

Com os valores usados na Figura 5 o valor da corrente da fonte de corrente será aproximadamente igual a:

I_E=(5V-0,7)/0,82k= 5,24mA = I_E

Uma alternativa para o circuito da Figura 5 é o da Figura 6. Neste caso a tensão de referencia para obter a corrente é obtida de um zener.

Figura 6: Fonte de corrente  com transistor e Zener

O circuito a seguir é para carga aterrada.

Figura 7: Fonte de corrente com transistor PNP
 

Experiência15b - Fontes de Corrente Constante

1. Abra o arquivo  EXP015_1 e identifique o circuito da figura  a seguir. Execute uma analise Dynamic DC e determine a intensidade da corrente para os valores de resistência da tabela V.

Tabela V: Fonte de corrente constante

2. Com os dados da tabela V levante o gráfico de ULxIL

3. Escreva as suas conclusões baseado nos resultados.

4. Abra o arquivo  EXP015_2 e identifique o circuito da figura  a seguir. Execute uma analise Dynamic DC e determine a intensidade da corrente para os valores de resistência da tabela VI.

Tabela VI: Fonte de corrente constante com transistor

5. Com os dados da tabela VI levante o gráfico de ULxIL

6. Escreva as suas conclusões baseado nos resultados.

7. Abra o arquivo  EXP015_3 e identifique o circuito da figura  a seguir. Execute uma analise Dynamic DC e determine a intensidade da corrente para os valores de resistência da tabela VII.

Tabela VII: Fonte de corrente constante com transistor

8.Com os dados da tabela VI levante o gráfico de ULxIL

9. Escreva as suas conclusões baseado nos resultados.

10. Abra o arquivo  EXP015_4 e identifique o circuito da figura  a seguir. Execute uma analise Dynamic DC e determine a intensidade da corrente para os valores de resistência da tabela VIII.

Tabela VIII: Fonte de corrente constante com transistor PNP

11.Com os dados da tabela VI levante o gráfico de ULxIL

12.  Escreva as suas conclusões baseado nos resultados.

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