polarização fixa do tbj
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Relatório sobre a Polarização fixa do TBJ.TRANSCRIPT
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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
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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.
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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:
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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)
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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
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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:
VCC IB . RB VBE IE . RE = 0
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)
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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:
VCC IB . RB VBE IE . RE = 0
10 - IB . (95k + 3,26k) 0,7 (IB + IB ) . 100 = 0
IB = 72,57A
IC = .IB
IC = 298 . 72,57
IC = 21,62mA
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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)
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Figura 12 Circuito II, valores comerciais multmetro (MULTISIM)
IB (A) IC (mA) VBE (V) VCE (V)
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.
IB (A) IC (mA) VBE (V) VCE (V)
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).
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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.
IB (A) IC (mA) VBE (V) VCE (V)
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.