EXPERIÊNCIA 2: CIRCUITOS DE POLARIZAÇÃO DE JFET`s

EXPERIÊNCIA 2: CIRCUITOS DE POLARIZAÇÃO DE JFET’s.
PROCEDIMENTO:
Polarização da porta:
1. Com o módulo e a fonte variável desligadas, instalar a placa CEB-05 no Slot E ou F do Módulo
Universal 2000.
+ V (Var)
OFF
ON
1
A1
2
3
4
mA
5
6
7
A2
8
@
R2
470 Ω
D (PT2)
- V (Var)
R1
G
1 ΚΩ
(PT1)
Q1
BF245
S (PT3)
AGND
Figura 2.1 – Circuito de polarização da porta
2. Colocar as chaves Ch1 e Ch5 na posição fechada (ON) e as demais chaves na posição aberta
(OFF). Conectar o miliamperímetro entre os pontos A1 e A2, selecionando a escala para medir na
faixa de 50 mA DC.
3. Conectar o voltímetro na saída da fonte variável. Ligar o módulo e ajustar a tensão da fonte em
+15 V e –1,5 V, respectivamente. Verificar a conexão e a escala do mA e ligar a fonte para
alimentar o circuito. Nestas condições, tem-se o circuito equivalente da figura 2.1.
4. Variar a tensão negativa da porta, ajustando a corrente de dreno em torno da metade de IDSS..
De acordo com o circuito da figura 2.1, medir e anotar:
ID = __________ [mA]
VGS = __________ [V]
VD = __________ [V]
Nota: Com a polarização da porta, aplica-se uma tensão negativa fixa no terminal do gate,
produzindo uma corrente de dreno menor do que IDSS. Desta maneira, está fixado o ponto Q de
operação, qualquer sinal aplicado na porta provocaria variação da corrente de dreno. Em
conseqüência, neste terminal o sinal seria reproduzido de forma amplificada. O principal problema
está na produção em série: quando vários circuitos iguais são montados, a corrente de dreno varia de
um circuito para outro e não é possível definir com precisão o valor deste parâmetro, pois a corrente
de dreno, usualmente, apresenta uma significativa diferença de um JFET para outro.
Autopolarização:
5. Modificar as posições das chaves de modo que Ch4 fique na posição fechada (ON) e as demais
chaves fiquem na posição aberta (OFF). Nestas condições, o circuito equivalente é o mostrado na
figura 2.2:
OFF
+ V (Var)
ON
1
A1
2
3
4
mA
5
6
7
A2
8
@
R2
470 Ω
D (PT2)
G
(PT1)
Q1
BF245
S (PT3)
R3
1 ΚΩ
R4
680 Ω
AGND (PTO)
Figura 2.2 – Circuito de autopolarização.
6. Medir e anotar:
ID = ___________[mA]
VD = ____________ [V]
VS = ____________ [V]
VG = ____________ [V]
Nota: Como a corrente de porta é teoricamente nula, a tensão na porta deve ser zero, pois a
resistência de 1k está aterrada. A corrente pela resistência de fonte eleva o potencial do terminal de
fonte e fixa um ponto Q de operação. No caso em que vários circuitos iguais são montados, a
variação de corrente de dreno de um JFET para outro é menos susceptível neste tipo de polarização
do que na polarização da fonte.
Polarização por divisor de tensão:
7. Abrir todas as chaves, com exceção da chave Ch6 que deve ficar na posição fechada (ON).
Nesta situação tem-se o circuito equivalente da figura 2.3:
+ V (Var)
OFF
ON
1
2
3
4
R6
470 Ω
R5
100KΩ
D (PT5)
G
(PT4)
Q2
BF245
5
6
7
8
@
S (PT6)
R7
1 kΩ
R8
2.2 kΩ
AGND(PT0)
Figura 2.3 – Circuito de polarização por divisor de tensão
8. Medir e anotar os seguintes parâmetros:
VD = ____________ [V]
VS = ____________ [V]
VG = ____________ [V]
9. Calcular a corrente de dreno:
ID = (15 V – VD) / 470 Ω = _____________ [mA]
Nota: A tensão na porta (VG) fornecida pelo divisor de tensão é menor do que a tensão de fonte (VS),
desta forma é fixado um ponto Q de operação. A tensão VGS depende quase que exclusivamente da
relação entre as resistências.
Outro modo de polarização que proporciona alta estabilidade é a Polarização da Fonte, mostrado na
figura 2.4, onde procura-se que a variação de VGS não influencie na corrente de dreno e, assim,
obtenha-se um ponto Q mais estável.
+ VDD
RD
D
G
RG
S
RS
Figura 2.4 – Circuito de polarização da fonte
Polarização por fonte de corrente:
a) Com fonte bipolar:
10. Desligar a chave liga/desliga da fonte variável e ajustar a tensão em +12 V e –12 V,
respectivamente.
11. Com um fio externo, ligar o pino G-8 com o pino G-11 (-Var), situado no bloco Eletrônica Básica
do módulo universal (Slot E ou F).
12. Colocar as chaves Ch 6 e Ch 7 na posição fechada e ligar a fonte. Nesta situação, tem-se o
circuito equivalente de polarização mostrado na figura 2.5:
13. Medir e anotar os seguintes parâmetros:
VD = ____________ [V]
VS = ____________ [V]
VG = ____________ [V]
+12 V (Var.)
OFF
ON
1
R10
8.2 k Ω
2
3
4
5
D (PT8)
G
(PT7)
R12
100 k Ω
6
7
Q3
BF245
8
@
S (PT9)
Q4
BC548
AGND
-12 V
-Var
I
H
G
+Var
+12V
+3 V
R13
10 k Ω
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
100 K
1K
AGND (PT0)
- 12 V (G-8)
Figura 2.5 – Circuito de polarização por fonte de corrente para
Alimentação Bipolar (fonte simétrica)
b) Com fonte monopolar:
14. Desligar a chave da fonte variável e trocar a conexão feita com o fio externo, de modo a ligar o
pino G-8 agora com o pino G-13 (AGND).
15. Abrir a chave Ch7 e fechar a chave Ch8. Somente Ch6 e Ch8 devem ficar na posição fechada
(ON). Ligar a chave da fonte variável do módulo. Nesta situação tem-se o circuito equivalente da
figura 2.6:
+12 V
OFF
ON
1
R10
8.2 k Ω
2
3
D (PT8)
4
5
G
R9
20 k Ω
(PT7)
R12
100 k Ω
Q3
BF245
6
7
8
S (PT9)
@
Q4
BC548
I
H
G
AGND
-12 V
-Var
R13
10 k Ω
+Var
+12V
+3 V
R11
10 k Ω
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
100 K
1K
AGND (PT0)
16. Medir e anotar:
Figura 2.6 – Circuito de polarização por fonte de corrente para
alimentação monopolar
VG = ____________ [V]
VD = ____________ [V]
VS = ____________ [V]
DISCUSSÃO:
Nos circuitos de polarização do JFET existem muita analogia com os circuitos de polarização de
transistores bipolares. Por exemplo, a polarização da porta é similar à polarização de base do BJT.
Este método de polarização é o pior quando se busca fixar um ponto Q, para amplificadores lineares.
A razão é que existe uma variação muito grande entre os valores mínimos e máximos dos parâmetros
dos JFET’s e, como a polarização da porta proporciona uma tensão fixa no terminal de gate, a
localização do ponto Q depende fortemente do JFET utilizado. Já a autopolarização possui uma certa
função de retroalimentação, similar ao da realimentação do emissor do transistor bipolar, que
proporciona uma melhoria na estabilidade do ponto Q.
De maneira similar aos transistores bipolares, as melhores opções para polarizar o JFET, é utilizandose o método de polarização por divisor de tensão ou através da polarização da fonte (análoga à
polarização do emissor do BJT). Estes métodos de polarização buscam produzir uma corrente de
dreno que independa de VGS. Com essa mesma filosofia, surge a polarização por fonte de corrente,
onde o efeito de VGS é realmente desprezível.