Teoremas de Thévenin e Norton

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
FACULDADE DE ENGENHARIA DE JOINVILLE - FEJ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA I
PROF.: CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO
Roteiro-Relatório da Experiência No 6
“O TRANSISTOR BIPOLAR COMO CHAVE”
1. COMPONENTES DA EQUIPE:
ALUNOS
NOTA
1 ___________________________________________
2 ___________________________________________
3 ___________________________________________
4 ___________________________________________
Prof.: Celso José Faria de Araújo
5 ___________________________________________
Data: ____/____/____ ___:___ hs
2. OBJETIVOS:
2.1. Levantar a curva de resposta vO x
vI do transistor como chave inversora.
2.2. Verificar, experimentalmente, o funcionamento de um transistor como chave.
3. INTRODUÇÃO TEÓRICA:
3.1. Análise
A mais usual caracterização de um circuito inversor é em termos de sua característica
de transferência de tensão vO versus vI. Um esboço da característica de transferência de
tensão do circuito inversor da Figura 1 é apresentada na Figura 2. A característica de
transferência é aproximada por três segmentos de retas correspondendo à operação do
transistor bipolar no corte, ativo e saturado, como indicado. O esboço trata-se de assíntotas.
Uma vez que a efetiva característica é uma curva que se aproxima das assíntotas das três
retas.
RC = 1 k
RB = 10 k
VCC=5V
 = 50
VCEsat = 0.2 V
Figura 1 – Básico Inversor Lógico Digital.
Pode-se calcular as coordenadas dos pontos de encontro das três retas como segue:
a) Em vI =VIH  vO = VOL = VCEsat= 0.2V;
b) Em vI =VIL  vO = VOH = VCC = 5V
c) Em vI = VIL , o transistor bipolar começa a conduzir, portanto VIL  0.7 V
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d) Para VIL < vI < VIH , o transistor bipolar está na região ativa.
v
RC
R
Av  o   
 Av    C  5V/V Em vI = VIH , o transistor entra na
vi
RB  r
RB
região de saturação.
(V  VCEsat )
I B  I B ( EOS )  CC
 96 A
 RC
VIH  I B ( EOS ) RB  VBE  1.66V
Ativo
Corte
Saturado
Figura 2 – Característica de transferência vO versus vI do circuito da Figura 1.
3.2. Projeto
Figura 3 – Projeto
Para que o transistor da Figura 3 opere na região de corte, ou seja, como chave aberta
é necessário que a tensão vI seja menor que VBE (VBE 0,7V). Nesta situação, não circulará
corrente de coletor, fazendo vO igual a VCC.
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Para que o transistor da Figura 3 opere na região de saturação, ou seja, como chave
fechada é necessário que a tensão vI seja maior que VBE (VBE 0,7V), dependendo do
dimensionamento de RB. Nesta situação, a corrente do coletor será máxima possível,
conforme o valor de RC, fazendo a tensão vO igual a VCEsat (VCEsat 0,3V). Na saturação o
transistor estará dissipando a máxima potência, portanto deve-se observar esta limitação do
transistor em sua folha de especificação (0,3xICsatPmáx).
Dimensionando RC e RB para a saturação do transistor, temos:
1- Cálculo de RC:
RC 
VCC  VCEsat
I Cmáx
2- Cálculo de IBsat:
I Bsat 
I Cmáx
,
βF
onde β F 
βmín
OF
; use OF  10
OF é um fator de segurança usado para garantir que o transistor permaneça em
saturação sob quaisquer circunstâncias.
3- Cálculo de RB:
RB 
v I máx  VBE
I Bsat
4. PRÉ-RELATÓRIO
Dimensionar RB e RC para que o circuito da Figura 4, estando a chave S na posição 1
sature o transistor, acendendo o LED (diodo emissor de luz) e na posição 2 corte o transistor,
deixando o LED apagado.
Figura 4 – Chaveamento de uma carga (LED).
Dados do Transistor BC548
Dados do LED
Dados do Projeto
VD = 1,7V
VCC = 12V
mín = 100
ID = 20mA
VBE = 0,7V
VCesat = 0,3V
Pmáx = 500mW
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1- Cálculo de RC:
RC = _____________ 
RC (adotado) = _____________ 
2- Cálculo de IBsat:
OF = 10
IBsat = ____________
3- Cálculo de RB:
RB = _____________  RB (adotado) = _____________ 
5. MATERIAL UTILIZADO
5.1. Fonte de tensão variável
5.2. Resistores: 1K ; 22K e os Resistores RC e RB adotados no pré-relatório, todos
de 1/4W
5.3. Osciloscópio (duplo traço)
5.4. Multímetros: 1 Amperímetro; 1 Voltímetro; 1 Ohmímetro
5.5. Transistores: BC548C e BC558B ou equivalentes
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6. PARTE EXPERIMENTAL:
6.1. Característica vOxvI da chave inversora
Monte o circuito da Figura 5.
Figura 5 – Circuito Inversor.
Baseado na análise teórica e verificação da figura de Lissajous esboce, no espaço
reservado da Figura 6, as curvas obtidas (Análise e Lissajous) de vOxvI. Use  de 150
para análise.
Figura 6 – Gráfico de Saída versus Entrada do Inversor.
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6.2. Projeto do Inversor controlador do LED
Monte o circuito da Figura 7 utilizando os resistores projetados no item 4.
Figura 7 – Circuito de Chaveamento de Carga LED.
Com a chave na posição 1, meça e anote os valores indicados na Tabela 1.
VCE
VBE
IB
IC
Chave S
Posição 1
Posição 2
Tabela 1- Valores Medidos do Circuito Inversor
7. QUESTIONÁRIO
7.1. No circuito da Figura 7, modifique a posição do LED para que este acenda quando
a chave S for comutada para a posição 2 e apagar na posição 1
7.2. No circuito da Figura 8, sabendo-se que todos os resistores de base estão
dimensionados para a saturação dos transistores, preencha a Tabela 2, indicando a
situação do LED em função da posição das chaves S1 e S2.
Figura 8 – Lógica para acender o LED
S1
S2
LED
1
1
1
2
2
1
2
2
Tabela 2 – Polarização com Corrente de Emissor Constante.
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7.3. O experimento se mostrou válido? Explique por que?
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7.4. Comente os resultados, erros encontrados e possíveis fontes de erros.
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