Relatório Eletrônica Analógica

1 - INTRODUÇÃO TEÓRICA

O transistor é um componente eletrônico que começou a popularizar-se na década de 1950, tendo sido o principal responsável pela revolução da eletrônica na década de 1960. São utilizados principalmente como amplificadores e interruptores de sinais elétricos. O termo vem de transfer resistor (resistor/resistência de transferência), como era conhecido pelos seus inventores.

O processo de transferência de resistência, no caso de um circuito analógico, significa que a impedância característica do componente varia para cima ou para baixo da polarização pré-estabelecida, graças a esta função, a corrente elétrica que passa entre coletor e emissor do transistor varia dentro de determinados parâmetros pré-estabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico. Esta variação é feita através da variação de corrente num dos terminais chamados base , o que, consequentemente, ocasiona o processo de amplificação de sinal.

O termo polarização significa a aplicação de tensões dc em um circuito para estabelecer valores fixos de tensão e corrente. O circuito de polarização pode ser projetado para estabelecer a operação de um dispositivo em qualquer um dos seus pontos, ou outros, dentro da região ativa.

Polarizar um transistor consiste em ligá-los de forma a que uma corrente circule na direção da seta na junção Base Emissor e na direção da seta na junção Coletor Emissor. A análise de um circuito com transistor NPN ou PNP é exatamente a mesma, mas a polarização é diferente, um é o inverso do outro.

Um circuito com transistor envolve três correntes:

• Corrente de Base: Corrente que circula ente a base e o emissor.

• Corrente de coletor: Corrente no terminal do coletor.

• Corrente de emissor: Corrente no terminal do emissor.

A polarização do transistor serve para criar dois caminhos: Um caminho para a corrente de base circula entre a base e o emissor e um caminho para acorrente de coletor que circula entre o coletor e o emissor. O sentido exato destas correntes depende do tipo de transistor (PNP ou NPN).

1.1 – Polarização por divisor de tensão

O circuito mais usado na polarização do transistor é o chamado polarização por divisor de tensão (PDT). Este circuito é derivado do circuito de polarização do emissor. Algumas vezes, a tensão da fonte pode ser muito alta para ser aplicada diretamente na base. Para resolver esse problema, sem modificar a fonte, aplica-se o divisor de tensão como mostrado na figura abaixo. Escolhendo adequadamente os valores de R1 e R2, podemos diminuir a tensão para valores adequados ao nosso circuito.

Alguns circuitos eletrônicos têm apenas uma fonte simples, e não duas. Neste caso devemos re-projetar nosso circuito de maneira a utilizar somente esta única fonte. Mesmo o valor da tensão VCC sendo muito grande, podemos trabalhar com quaisquer valores de R1 e R2 de modo a garantir que a tensão na base seja baixa o suficiente para não danificar nosso transistor.

O processo de análise do circuito começa com o calculo da tensão aplicada na base. Como temos a tensão aplicada em R2 representada por V2, e temos esse resistor em paralelo com transistor, ou seja, R2 está em paralelo com o terminal da base, podemos afirmar que a tensão aplicada na base é exatamente igual a tensão aplicada no resistor do divisor de tensão, ( VBB = VR2 ).

Quando se utiliza-se a segunda aproximação, VBE equivale a 0,7 V, o próximo passo é encontrar a tensão no emissor. Observando novamente o circuito podemos concluir que (VE = VBB - VBE), onde VBE é a tensão entre a base e o emissor e é dada pelo valor da barreira de potencial que existe entre a base e o emissor.

Achada a tensão aplicada no emissor podemos encontrar, através da lei de Ohm, a corrente que passa pelo emissor, ou seja, ( IE = VE / RE ).

Agora podemos achar a tensão no coletor (VC) e entre o coletor e o emissor (VCE), para isso temos ( VC = VCC - IC.RC ), como a corrente no coletor é aproximadamente igual a corrente do emissor, podemos substituí-la pela corrente no emissor.

Com a tensão no coletor calculada, podemos calcular a tensão entre o coletor e o emissor, ou seja, (VCE = VC - VE).

Com esses cálculos podemos projetar qualquer circuito PDT.

1.2 - A reta de carga e o ponto Q do circuito PDT.

Podemos descobrir o ponto de operação através do calculo da corrente no coletor e da tensão entre o coletor e o emissor. Calculando a corrente de saturação (IC(Sat) = VCC / RC + RE ) e a tensão de corte (VCE(Corte) = VCC), com esses valores podemos plotar a reta de carga e sobre ela o ponto Q.

O ponto Q é virtualmente imune às variações no ganho de corrente. Uma maneira de mover o ponto Q sobre a reta é variando o resistor do emissor. Aumentando a resistência do emissor o ponto de operação desce sobre a reta de carga, aproximando do ponto de corte. Diminuindo a resistência do emissor, o ponto Q sobe sobre a reta de carga, aproximando-se do ponto de saturação. Muitos projetistas preferem ajustar o ponto de operação no centro da reta de carga para se ter uma maior estabilidade do circuito.

Para se calcular o ponto Q devemos encontrar o valor da corrente no coletor e o valor da tensão entre o coletor e o emissor.

2- OBJETIVO

Analisar o funcionamento do transistor quando polarizado através do divisor de tensão.

3- EXPERIMENTO

3.1. Materiais utilizados

• Fonte Variável de Tensão Contínua

• Multímetro

• Protoboard

• Resistor de 10KΩ

• Resistor de 1,2KΩ

• Resistor de 8,2KΩ

• Resistor de 1KΩ

• Transistor NPN

• Fios de conexão

3.2. Procedimentos

Montou-se o circuito 1 esquematizado abaixo usando um protoboard, um resistor de 10KΩ, um resistor de