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Quando o transistor é empregado como comparador a tensão de referência é aplicada ao emissor e a amostra a base.
A corrente drenada pelo coletor do transistor comparador depende da diferença entre amostra e emissor (que estabele- cem o VBE do transistor).
Controle
O elemento de controle interpreta o sinal proveniente do comparador e efetua a correção de forma a manter a tensão de saída constante.
A figura abaixo mostra os componentes do bloco de con- trole.
O transistor de controle sofre variações na tensão coletor- emissor (V (^) CE) de forma que a tensão de saída seja sempre constante.
Princípio de funcionamento
O princípio de funcionamento pode ser analisado sob dois aspectos distintos:
- Funcionamento com a variação na tensão de entrada;
- Funcionamento com variação na corrente de carga.
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a ) Variação na tensão de entrada
Sendo tomadas como condição inicial de valores apre- sentados na figura.
Quando ocorre um aumento na tensão de entrada e ten- são na base de T 1 (tensão entre coletor de T 2 e terra) tende a se elevar momentaneamente, fazendo com que a tensão de saída também aumente.
Entretanto, a elevação na tensão de saída faz com que a tensão fornecida da base D (^) e T2 pelo circuito de amostragem se eleve, resultando numa elevação de tensão VBE do transis- tor comparador.
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b) Variação da corrente de carga
Serão tomados como condição inicial o circuito e os va- lores apresentados na figura a seguir.
O aspecto mais importante a considerar na análise do comportamento frente às variações de corrente é que enquanto a tensão de entrada for constante, a queda de tensão em R 1 , também será constante.
A partir disto pode-se dizer:
VE CONSTANTE à VR1 CONSTANTE à IR1 CONSTANTE
Supondo que a resistência da carga caia para 20Ω.
Inicialmente os 500 mA entregues pela fonte circulando sobre 20Ω de carga provocam uma tensão de saída de 10V.
V (^) S = IRL. R (^) L V (^) S = 0,5A. 20Ω = 10V
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Existe, portanto uma “tendência” da tensão de saída em cair de 12 V para 10 V.
Entretanto, assim que a tensão cai abaixo de 12V verifi- ca-se que:
Como a corrente que entra em R 1 é constante verifica-se:
A maior corrente de base é ampliada por T 1 , aumentan- do a corrente de carga e elevando a tensão de saída ao seu valor nominal.
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O funcionamento da configuração darlington pode ser compreendido a partir da análise de um circuito simples.
O resistor RB fornece uma corrente de base I (^) B1 ao tran- sistor T 1.
Esta corrente é amplificada por T 1 , gerando uma corren- te de coletor T (^) E1 com valor de I (^) C1 = (β 1. I (^) B1).
Admitindo-se que I (^) E1 = I (^) C1 conclui-se que β 1. I (^) B
A corrente IE1 é aplicada a base de T 2 , portanto IB2 = β 1. IB
O transistor T 2 amplifica esta corrente de base, gerando uma corrente na carga que corresponde a IC2 = I (^) B2. β 2 ou seja I (^) C2 = (I (^) B1. β 1 ). β 2 o
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Como a corrente de carga é a corrente de coletor pode- se dizer:
ICARGA = I (^) B1. β 1. β 2
Operando a equação para obter I (^) B1 tem-se:
Isto significa que uma carga de grande corrente pode ser controlada através de uma corrente centenas de milhares de vezes menor.
A seguir estão apresentados dois exemplos de acionamento de uma carga de 2A através:
a) De um transistor com β = 50
b) De dois transistores de β = 50 em configuração darlington.
Pelo resultados se verifica que a configuração darlington a corrente de controle é muito menor.
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O circuito do estágio regulador com limitação de corren- te de carga está apresentado na figura a seguir:
Observando o circuito verifica-se que a corrente de car- ga circula através de R 2 (figura abaixo).
A queda de tensão neste resistor, portanto, é proporcio- nal a corrente de carga: VR2 = I (^) RL. R 2
A tensão sobre R 2 está aplicada a junção BE de T 3.
A medida que a corrente de carga aumenta a tensão sobre o resistor R 2 se aproxima da tensão de condução de junção BE, surge uma corrente de base em T 3.
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A corrente de base T 3 é amplificada por β (IC3 = I (^) B3. β). esta corrente I (^) C3 circula através de junção BE de T 2.
A corrente de base em T 2 provoca a circulação de IC. Uma vez que a corrente que entra através de R 1 é constante, toda a corrente que circula em T 2 (IC2) deixa de circular no transistor de potência.
Quanto maior for a corrente de carga, mais corrente será desviada do transistor de potência através de T 2.
Em um determinado momento não será mais possível au- mentar a corrente de carga devida a corrente desviada por T 2.
Uma vez que a corrente máxima de carga é limitada, também fica limitada a corrente se houver um curto circuito na saída de fonte.
O valor do limite de corrente é estabelecido através de R 2 e os transistores do circuito de proteção normalmente são de germânio.
Este circuito pode ser utilizado tanto em fontes regula- das simples como em fontes com comparador.
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Introdução
Hoje vivemos a era dos aparelhos digitais. Cada dia mais populares, os relógios digitais, aparelhos de som “laser” e ou- tros já fazem parte de nossas vidas.
Os relógios e outros aparelhos digitais são baseados em circuitos eletrônicos digitais empregando centenas ou até mes- mo milhares de transistores que funcionam apenas nas regi- ões de saturação e corte.
Um dos circuitos mais utilizados nos aparelhos digitais é o multivibrador biestável.
Este fascículo visa primeiramente revisar os conceitos de saturação e corte, para então apresentar o funcionamento dos multivibradores biestáveis. Estudando o multivibrador biestável você estará começando a trilhar o caminho da “ele- trônica digital”.
Saturação e corte
A saturação e o corte são as regiões de operação do transistor situadas respectivamente, na parte superior e inferi- or da reta de carga.
O corte corresponde mais exatamente à situação em que a corrente de base é zero. Como conseqüência tem-se uma corrente de coletor apenas de fuga (I (^) CEO ) que é muito pe- quena, situando-se na faixa dos microamperes em tempera- turas normais.
MULTIVIBRADOR BIESTÁVEL
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Com IB igual a zero e I (^) C igual a ICEO a queda de tensão no resistor é praticamente nula, de forma que o V (^) CE do transistor é a igual a de tensão de alimentação do circuito.
Quando o transistor está em corte o seu comportamen- to é similar ao de um interruptor que está desligado, cortando a corrente no circuito.
Um transistor em corte se comporta como um interruptor desligado.
A saturação, por outro lado, corresponde a situação em que a tensão V (^) CE é menor que a tensão V (^) BE. Para transistores de silício a saturação é alcançada quando VCE cai a valores inferiores a 0,6V.
A figura abaixo mostra um circuito com um transistor de silício que está na região de saturação.
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Um transistor completamente saturado se comporta com um interruptor fechado.
Existem circuitos , chamados de circuitos digitais, que só utilizam transistores em corte ou saturação. Pela analogia com o comportamento das chaves, estes circuitos são tam- bém denominados de circuitos de chaveamento.
Circuitos digitais ou de chaveamento são aqueles que só empregam transistores (ou outros componentes) nos estados de corte ou saturação.
Assim, os circuitos eletrônicos podem ser divididos em dois grandes grupos:
- circuitos analógicos = aqueles em que os componen- tes ativos podem estar em qualquer condição de fun- cionamento. São exemplos de circuitos analógicos os amplificadores, as fontes reguladas, etc.
- circuitos digitais = são aqueles em que os componen- tes ativos trabalhame em chaveamento.
Um transistor pode ser conectado a um circuito de for- ma que esteja cortado, ora saturado.
O comando do estado do transistor depende fundamen- talmente da corrente de base. A figura a seguir mostra o cir- cuito em que o transistor pode estar cortado ou saturado (e em nenhuma outra situação intermediária).
100 1 k
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Enquanto a chave estiver na posição A tem-se:
V (^) BE = 0 I (^) B = 0 I (^) C = I (^) CEO (praticamente “0”) V (^) CE = V (^) CC
CORTE
Se a chave passar para a posição B tem-se: I (^) B = V (^) CC - VBE R (^) B I (^) B = 203μA
I (^) C = 203μA. 100 I (^) C = 20μA
Mas com IC está limitado ao valor máximo de ICMÁX = Vcc = 12μA; tem-se: RC
I (^) B = 203 μμμμμ A I (^) C = I (^) CMÁX = 12 μμμμμ A V (^) CE ≅≅≅≅≅ OV SATURAÇÃO
É importante observar a importância do valor de R (^) B para que a saturação seja atingida. Se RB fosse de 150kΩ os resul- tados não seriam desejados.
I (^) B = V (^) CC - VBE R (^) B I (^) B = 12 - 0,6 /150K I (^) B = 76μA I (^) C = 76μA. 100 I (^) C = 7600μA V (^) RC = 76μA. 1 kΩ V (^) RC = 7,6V
V (^) CE = 4,4V ß REGIÃO ATIVA
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Isto permite estudar o que ocorre a partir do momento em que se aplica tensão ao circuito e depois deste estado inicial.
Condição assumida na ligação
A figura abaixo mostra o circuito do multivibrador biestável.
Observação:
Existe também um circuito de multivibrador biestável que utiliza duas tensões de alimentação, uma positiva e outra ne- gativa. Porém, atualmente, se dá preferência aos circuitos com uma só alimentação.
Antes de passar à análise do funcionamento do multivibrador é necessário observar alguns aspectos impor- tantes, relativos ao seu circuito.
- As bases dos dois transistores estão polarizadas por corrente de base constante.
R (^) C2 + RB1 à resistência de base de T (^1)
R (^) C1 + R (^) B2 à resistência de base de T 2
- A tensão para cada um dos resistores de base de cada transistor provém do coletor do outro transistor.
- a tensão do coletor de T 1 alimenta a base de T 2 atra- vés de RB
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- a tensão do coletor de T 2 alimenta a base de T 1 atra- vés de RB
As figuras abaixo ilustram estas condições.
Este tipo de ligação tem uma particularidade. Quando um transistor satura, obriga o outro a cortar.
Por exemplo, se T 1 está saturado comporta-se pratica- mente como uma chave fechada colocando a zero (ou ≅ 0,3V ) a tensão entre base e emissor de T 2.
A tensão de 0,3V aplicada a R (^) B2 é insuficiente para ali- mentar a base T 2 , de forma que quando T 1 satura obriga T 2 a cortar.
Por sua vez, T 2 cortado se comporta como uma chave aberta, ficando com a tensão de coletor próximo ao valor da tensão de alimentação.
