Polarização Universal

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ELETRÔNICA GERAL
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Polarização universal
Polarizar um circuito significa fixar o ponto de operação em corrente continua (ponto quiescente) na
região onde desejamos que o amplificador opere. A fixação do ponto quiescente na curva característica
de coletor fixa-o também na curva característica de base.
Os transistores possuem três regiões de operação que são:
Região de corte ⇒ opera como uma chave aberta
Região de saturação ⇒ opera como uma chave fechada
Região linear ⇒ opera como amplificador
Ilustrando:
Para que o transistor opere na região linear ( como amplificador ) devemos fixar um ponto de operação
entre a região de corte e saturação. A esse ponto damos o nome de ponto quiescente que significa quieto.
Então podemos dizer que polarizar bem um transistor (para que ele opere na região linear) é o mesmo que
aplicar tensões e correntes de maneira que, o ponto quiescente esteja o mais centralizado possível.
Polarizando o circuito
Uma das formas mais eficientes de polarização de transistores é a polarização universal, também
conhecida como polarização com divisor de tensão base. Este tipo de polarização elimina problemas
causados pelas variações de β ( beta ) dos transistores.
Regras de projeto
Para polarizar o circuito de forma que o ponto quiescente esteja no centro da reta de carga, uma regra
bastante usada é :
Polarização Universal – Autor: Clodoaldo Silva - Versão : 24Set2005
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VRE = 0,1 x VCC
RC = 4 x RE
R2 =0,01.βdc.RE * ( estável ) ou
R2 =0,1.βdc.RE ** ( firme )
R1 = (VR1÷VR2). R2
* Usando a regra ( R2 =0,01.βdc.RE ) teremos um ponto quiescente estável, porém os resistores R1 e
R2 serão baixos o que influenciará negativamente na impedância de entrada do circuito e isso não é
interessante aos amplificadores.
** Usando a regra ( R2 =0,1.βdc.RE ) haverá possibilidade de instabilidade do ponto Q, porém
aumentaremos R1 e R2 e conseqüentemente a impedância de entrada o que é muito interessante aos
amplificadores.
Vale informar que dificilmente conseguiremos colocar o ponto quiescente no centro da reta, não por
falha de projeto mas por resistores comerciais que dificilmente atenderão as nossas necessidades.
Polarizando o transistor para trabalhar na região linear
Antes de começarmos a polarizar o transistor devemos conhecer alguns parâmetros, que são:
BC 548 Verificar suas especificações no datasheet
VCEO ⇒ é o máximo valor da tensão coletor-emissor com a base em aberto. Para o transistor BC548 esse
valor é de 30 V. ( O valor de VCE deve ser no máximo metade de VCEO )
βDC ou hFE ⇒ É o ganho de corrente. Os datasheets normalmente fornecem valores mínimos e máximos,
esses valores são acompanhados de uma corrente de teste que usaremos para trabalhar. Para o transistor
BC548 temos: βmínimo = 110, βmáximo 800 e IC (teste) = 2mA
( O valor de βDC deve ser o mínimo, garantindo as condições mínimas de polarização )
Tabela de resistores:
É útil ter noção dos valores disponíveis no mercado ao se projetar um circuito novo. Por exemplo, se
desejo obter uma resistência de 2 Ohms, devo saber que não existe um resistor comercial com esse valor.
Logo, deve optar-se por uma associação em série de dois resistores de 1 Ohm.
Os valores comerciais de resistores são potências de 10 multiplicadas pelos valores abaixo.
Alguns valores comerciais.
1.0 Ω
1.5Ω
2.2 Ω
3.3 Ω
4.7 Ω
6.8 Ω
1.1 Ω
1.6 Ω
2.4 Ω
3.6 Ω
5.1 Ω
7.5 Ω
1.2 Ω
1.8 Ω
2.7 Ω
3.9 Ω
5.6 Ω
8.2 Ω
1.3 Ω
2.0 Ω
3.0 Ω
4.3 Ω
6.2 Ω
9.1 Ω
Para obter os demais valores multiplicar por: 10, 102, 103, 104, 105, 106
Em casos muito especiais, é possível encomendar a um determinado fabricante um lote de componentes
com um valor não usual. Contudo, para a maioria das aplicações esse requisito é facilmente contornado
reprojetando os valores ou encontrando uma associação equivalente. A potência dos resistores comerciais
pode ser de 1/8W, 1/4/W, 1/2W, 1W, 2W, 10W, etc.
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Dimensionando os resistores de polarização para uma fonte de 12V
Dimensionando RE:
VRE = 0,1 . VCC
VRE = 0,1 . 12 V
VRE = 1,2 V
A corrente que desejamos é a corrente de teste 2mA, assim temos :
VRE = RE . IE
1,2 V = RE . 2mA
RE = 600 Ω ( comercial = 620 Ω )
Dimensionando RC:
RC = 4.RE
RC = 4.620
RC = 2480 Ω ( comercial = 2400 Ω )
Dimensionando R2: ( polarização firme )
R2 = 0,1.βDC.RE
R2 = 0,1.110.620Ω
R2 = 6820Ω ( comercial = 6800 Ω )
Dimensionando R1:
R1 = ( 10,1V ÷ 1,9 V ) . 6800Ω
R1 = 36147,37Ω ( comercial = 36kΩ )
Traçando a reta de carga DC:
Agora que temos todos os valores vamos coloca-los em nosso circuito e calcular as tensões e correntes
necessárias.
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Encontrando ICq e VCEq
Encontrando VB :
VB = R2 / (R1 + R2).VCC
VB = 6,8kΩ / ( 36kΩ + 6,8kΩ ).12V
VB = 1,9 V
Encontrando IE = IC quiescente:
IE = ( VB – VBE ) / RE
IE = (1,9 V – 0,7 V )/620Ω
IE = 1,95 mA
Encontrando VCE quiescente:
VCC = VRC + VCEq + VRE
VCC = ICRC + VCEq + IERE ( sabemos que Ic ≈ IE )
VCC = ICRC + VCEq + ICRE ( colocando IC em evidência )
VCC = IC .( RC + RE ) + VCEq
VCEq = VCC – IC.( RC + RE )
VCEq = 12 V - 1,95mA( 2400Ω + 620Ω )
VCEq = 6,12 V
Encontrando IC saturação e VCE de corte
Encontrando IC de saturação:
Para obter a corrente de saturação IC(sat) devemos fazer VCE = 0
VCC = ICRC + VCE + ICRE ( colocando IC em evidência )
VCC = IC .( RC + RE ) + VCE ( fazendo VCE = 0 )
IC sat = VCC / ( RC + RE )
IC sat = 12 V / ( 2400Ω +620Ω )
IC sat = 3,97 mA
Encontrando VCE de corte:
Para encontrar VCE corte devemos fazer IC = 0
VCC = ICRC + VCE + ICRE ( fazendo IC = 0 )
VCE corte = VCC
VCE corte = 12 V
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Traçando a reta de carga DC:
Adicionando os valores
O homem é feito para a luta, não para o repouso.
(Ralph Emerson)
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Referências bibliográficas
Malvino, A.P. Eletrônica - volume I. São Paulo: McGraw Hill , 1987.
Boylestad, R. e Nashelsky, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria dos Circuitos. Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 1994.
Marcus, O. Circuitos com diodos e Transistores. São Paulo: Érica, 2000
Lalond, D.E. e Ross, J.A. Princípios de dispositivos e circuitos eletrônicos. São Paulo: Makron Books, 1999.
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