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18/05/2017
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
ELETRÔNICA 1 - ET74C
Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes
Aula 18 – TJB Amplificador - Chave
Curitiba, 19 maio de 2017.
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 2
CONTEÚDO DA AULA
1. REVISÃO
2. POLARIZAÇÃO PARA OPERAÇÃO DISCRETA
3. CÁLCULO PELA ABORDAGEM APROXIMADA
4. CÁLCULO PELA DETERMINAÇÃO DO PONTO “Q”
5. INVERSOR
6. PAR DARLINGTON
7. EXERCÍCIO CHAVES
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1-Revisão-modos de operação
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*CHAVE ELETRÔNICA CONTROLE
E C
BOn Off
saturação
corte
Ponto Quiescente:
Curva característica
x
Reta de carga do
circuito
E C
B
amplificação
*AMPLIFICADOR
1-Revisão: analogia de Operação: on-off
19 Abr 17 AT11- TJB - Introdução 4
CI
EI
BI
ABERTA
ESFERA
Esse comportamento
assemelha-se ao transistor
como CHAVE:
• ABERTA
• FECHADA
BCE III
CI
EI
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2-Polarização para operação como chave
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C
B
ICmáxima
VCE ≈0V
SATURAÇÃO CORTE
E
C
B
IC =0
VCE ≈VCC
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Região de Saturação: Junções BE e BC diretamente polarizadas. O TJB conduz a
maior corrente permissível. Isto ocorre quando há um acréscimo muito elevado de
corrente na base.
Características: - chave fechada
- Ic = Ic máxima ou de saturação
- Vce 0V a 0,3V
Região de Corte: Junções BE e BC inversamente polarizadas, quando a
corrente de base sofre um decréscimo, chegando a um valor quase nulo, o TJB
passa para a região de corte.Nesta região ele não conduz.
Características: - chave aberta
- Ic 0 A
- Vce Vcc
E
C
B
ICmáxima
VCE ≈0V
E
C
B
IC =0
VCE ≈VCC
2-Características elétricas de operaçãodiscreta = como chave
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2-Polarização para operação como chave
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1)Cálculo por aproximação ou prático:
esta técnica adota-se o =10 ou 20.
O cálculo do circuito para o transistor operar como chave pode usar as abordagens:
1kVcc
IC
10k
TJB
IB
=10 ou 20
Vcc
IC
TJB
IB
=10 ou 20
Vbb
1k
10k
2)Esta formulação ajusta o valor de para
operar em um ponto de operação “Q”
conforme as características construtivas do
circuito ou do transistor.
Esta abordagem é feita no capítulo 4.9. do
Boylestad.
TJB
Vcc
R2
RcR1
ICQ
≠10 ou 20.
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Região de Saturação: Junções BE e BC diretamente polarizadas. O TJB conduz a
maior corrente permissível. Isto ocorre quando há um acréscimo muito elevado de
corrente na base.
Características: - chave fechada
- Ic = Ic máxima ou de saturação
- Vce 0V a 0,3V
Região de Corte: Junções BE e BC inversamente polarizadas, quando a
corrente de base sofre um decréscimo, chegando a um valor quase nulo, o TJB
passa para a região de corte.Nesta região ele não conduz.
Características: - chave aberta
- Ic 0 A
- Vce Vcc
E
C
B
ICmáxima
VCE ≈0V
E
C
B
IC =0
VCE ≈VCC
1-Revisão: características de operaçãodiscreta = como chave
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3-Abordagem aproximada: =10 ou 20
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 9Livro: Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores. Marques, Angelo Eduardo B.; Choueri Jr.,
Salomão; Cruz, Eduardo César Alves. Ed. Érica
Um circuito digital TTL (transistor-transistor-logic) foi projetado para acionar um motor
de 110V/60Hz sob determinadas condições. Para tanto, é necessário que um
transistor como chave atue sobre um relé, já que nem o circuito digital, nem um
transistor possuem potencial energético para acioná-lo e mantê-lo ligado. Assim
utilizou-se o circuito a seguir como interface de acionamento.
Relé NA
DIFERENÇA? Circuito polarização FIXA
03 Mai 17 AT14- Polarização DC TJB 10
IC
TJBIB
RB
RC
VBB
VCC
Vc
(a) (b)
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3-Abordagem aproximada: =10 ou 20
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 11Livro: Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores. Marques, Angelo Eduardo B.; Choueri Jr.,
Salomão; Cruz, Eduardo César Alves. Ed. Érica
O que deve ser
calculado:
• RC
• RB
Relé NA
O que deve sabe:
• é uma aplicação que está usando duas fontes de alimentação: VCC e Vsinal
• TJB usado 2N2222
VCC=5V
Vsinal=5V
O que deve ser
considerado no projeto:
• Corrente máxima no
2N2222
• Tensão VCEon
• Tensão VCE máx
• Limitações do relé
3-Limitações do TJB e do relé
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Dado do exercício.Datasheet
R B
V
IB
IC
CE
Vcc
RC
+
-
C
B
EVBE
+
VsinalRc deve limitar a
corrente máxima
do(a) ______________relé
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3-Cálculo do RC
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I relé= 50mA
I tjb= 500mA
Vrelé
VR
C
VCEsat
prático = 10 ou 20
3-Cálculo do RB
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VBEsat
http://www.fairchildsemi.com/ds/PN/PN2222A.
Ou do dispositivo de menor capacidade de
condução, que nessa situação é a do relé.
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4-Determinação do ponto “Q” na região saturação
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 15CORTE
SATURAÇÃO
ICsat
IB IBmax
O valor de IB na região ativa, um pouco antes
da saturação pode ser aproximado por:
DC
C
Bsat
II
max
O nível de saturação deve ser
assegurado a seguinte condição:
DC
C
Bsat
II
VCE
IC
IC = f(VCE) @ IB
Boylestad seção 4.9
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4-Análise do “Q” na transição da região ativa para saturação
VCE
IC
I’B
IC
VCE
I’B
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4-Análise do “Q” na transição da região ativa para saturação
VCE
IC
DC
CB
satI
I
'
ICsatI’B
IC
VCE
I’BI’’B
DC
CB
satI
I
''
-
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 18
Resumo das abordagens
a) CÁLCULO APROXIMADO
OU PRÁTICO
Regra prática: para o transistor
operar como chave , adota-se :
= 20 ou 10
IB
IC sat
b) DETERMINAÇÃO
PONTO “Q”
DC
CB
satI
I
''
Onde:
I’’B é a corrente do circuito de controle.
Por exemplo:
-circuito de chaveamento com sensor
-saída digital de um clp ou pic
Icsat é a corrente máxima do dispositivo a ser
acionado que está no coletor do TJB.
- DC é o beta adotado para a operação do TJB
com valor acima de 100.
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5-Inversor
VCC
I C
TJB Vout
E
B
C
RBVsinal
Quando há sinal:Há ddp sobre BE supondo que Vbe >0,7V há corrente IB
- Ic = Ic máxima ou de saturação
- Vce 0V a 0,3V- Chave eletrônica fechada Vout 0V
Quando não há sinal:NÃO há ddp sobre BE Vbe < 0,7V NÃO há corrente IB
- Vce Vcc- Ic 0 A Icarga = IC
TJB OPERA COMO INVERSOR
6- Par Darlington (Boylestad seção 12.4, p. 382)
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 20
Também denominada com como par ou configuração Darlington.
Consiste em uma ligação cascata de transistores na configuração emissor comum.
Nessa situação a corrente de base do segundo transistor vem do emissor do
primeiro transistor.
O ganho de corrente entre a primeira base e o segundo emissor é:
21 D
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6-Polarização DC do Par Darlington
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Como D é muito grande e o valor de VBE é elevado (VBE1
+VBE2) tem-se os seguintes valores para IE, VE e VB:
EDB
BECCB
RR
VVI
BDBDE III 1
A análise das malhas segue os mesmos procedimentos que foram usados
para a análise dos circuitos de polarização do TJB normal.
BEEB
EEE
VVV
RIV
Nessa estrutura, o valor de VBE do par Darlington é dada pela soma dos VBE’s
parciais de cada TJB. Esses valores são obtidos na folha de especificação do
componente quando assim forem encapsulados, podendo variar entre 1,4 a 1,8V.
VBE1VBE2
6.1-Exemplo de cálculo
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Calcule as tensões e correntes de polarização do circuito a seguir:
uAM
IB 56,2)390(80003,3
6,118
a)Corrente de base
b)Corrente de emissor
mAuII CE 48,20)56,2)(8000(
c)Tensão de emissor
VmVE 8)390)(48,20(
d)Tensão na base
VVB 6,96,18
e)Tensão no coletor
VVC 18
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6-Exercício Par Darlington
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1)Determine a corrente de emissor de Q1. Sugestão: a)Obtenha o
circuito equivalente de Th. b)Determine IE2 c) IE1 = IB2 sendo IE1=
IC1+IB1. (R:IB1=122nA, IB2=12,36uA)1=2=100
VBE=1,6V
2) Exercício 15 Boylestad p. 407.
Para o circuito da figura 12.68 , calcule a
tensão de polarização VE2 e a corrente
de emissor IE2.
(R: 8,06V e 15,8mA)
7-Exercício Chaves
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 24
IB
VCE
IC
VCE1=0V
VCE2=Vcc
S1 e S2 = fechadas =“1” Análise de S1
Em quais posições o LED acende?
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7-Exercício Chaves
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 25
S1 e S2 = fechadas =“1” Análise de S2
IB
IC
VCE2=0V
VCE4=Vcc
VCE
acende
7-Exercício Chaves
17 Mai 17 AT17 - TJB amplificador - conclusão 26
S1 = fechada =“1”
IB
IC
VCE2=VCC
VCE4=0V
VCE
S2 = aberta=“2”
acendeapaga