Sumrio
21. RESUMO
22. INTRODUO TERICA
43. OBJETIVOS
44. MATERIAS E MTODOS UTILIZADOS
44.1. Materiais Utilizados
54.2. Mtodos Utilizados
54.2.1 Parte I - Circuito de polarizao fixa do TBJ
54.2.2 Parte II Circuito de polarizao fixa do TBJ com RE
64.2.3 Parte III Influncia da temperatura e da variao do
75. RESULTADOS E DISCURSSES
75.1. Parte I - Circuito de polarizao fixa do TBJ
105.2. Parte II Circuito de polarizao fixa do TBJ com RE
145.3. Parte III Influncia da temperatura e da variao do
156. CONCLUSO
157. BIBLIOGRAFIA
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 TERICAO
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:FuncionamentoOperaoJebJcb
Chave FechadaSaturaoPolarizao diretaPolarizao direta
Chave AbertaCortePolarizao reversaPolarizao reversa
AmplificadorAtivaPolarizao diretaPolarizao reversa
XInversoPolarizao reversaPolarizao direta
Tabela 01 Operao no TBJJ 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 + IBIC = IBPara a Figura 1:
Malha I:VCC IB.RB VBE = 0Malha 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 = 0A 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. OBJETIVOSProjetar 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 UtilizadosO 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 IConsiderando =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 REA 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 IIConsiderando =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 DISCURSSES5.1. Parte I - Circuito de polarizao
fixa do TBJPara o circuito de polarizao fixa, utilizado neste
procedimento, temos os seguintes requisitos:
IB = 100A
IC = 30mAVCE = 5VVBE = 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 = 166Rb = 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 = .IBIC = 298 . 94,65IC = 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)
Terico94,6528,210,75,46
Prtico93290,6775,5
Erro0,0170,0270,0330,007
Tabela 02 Valores medidos e calculados correspondente Parte
I5.2. Parte II Circuito de polarizao fixa do TBJ com REPara o
circuito de polarizao fixa com RE, utilizado neste procedimento,
temos os seguintes requisitos:
IB = 100A
IC = 30mAVCE = 5VVBE = 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: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)
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 = 0IB = 72,57AIC =
.IBIC = 298 . 72,57
IC = 21,62mA
IE = Ic/ = 21,62/0,99 = 21,69mAMalha 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)IB
(A)IC (mA)VBE (V)VCE (V)
Terico72,5721,620,76,42
Prtico100,830,10,6754,96
Erro
Tabela 03 Valores medidos e calculados correspondente a Parte
II5.3. 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. Amb98,630,50,725,2
T. Elev81,436,20,644,2
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.
IB (A)IC (mA)VBE (V)VCE (V)
T. Amb104,527,20,765,2
T. Elev99,4320,684,5
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.
BIBLIOGRAFIA7. 1. Livros
DISPOSITIVOS ELETRNICOS E TEORIA DE CIRCUITOS, ed. 3 - ROBERT L.
BOYLESTAD e LOUIS NASHELSKY - Pearson, 2009.