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Entendendo a configuração de base comum em BJTs

Nesta seção vamos analisar a configuração da base comum do BJT e aprender sobre suas características de ponto de acionamento, corrente de saturação reversa, tensão de base para emissor e avaliar os parâmetros através de um exemplo prático resolvido. Nas partes posteriores também analisaremos como configurar um circuito amplificador de base comum

Introdução

Os símbolos e anotações utilizados para representar a configuração de base comum do transistor na maioria dos
os livros e guias impressos hoje em dia podem ser vistos na Figura 3.6 mostrada abaixo. Isso pode ser verdade para os transistores pnp e npn.

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Figura 3.6

3.4 O que é configuração de base comum

O termo “base comum” surge do fato de que aqui a base é comum aos estágios de entrada e saída do arranjo.

Além disso, a base normalmente se torna o terminal mais próximo ou no potencial de terra.

Ao longo de nossa conversa aqui, todas as direções de corrente (Ampere) serão tomadas em relação à direção de fluxo convencional (buraco) e não à direção de fluxo de elétrons.

Essa seleção foi decidida principalmente com a preocupação de que a grande quantidade de documentos oferecidos em organizações acadêmicas e comerciais implemente fluxo convencional, e as setas em todas as representações eletrônicas possuam um caminho identificado com essa convenção específica.

Para qualquer transistor bipolar:

A seta no símbolo gráfico descreve a direção do fluxo da corrente do emissor (fluxo convencional) através do transistor.

Cada uma das direções de corrente (Amp) mostradas na Fig. 3.6 são as direções genuínas, caracterizadas pela seleção do fluxo convencional. Observe em cada caso que IE = IC + IB.

Observe também que a polarização (fontes de tensão) implementadas são especificamente para determinar a corrente na direção especificada para cada um dos canais. Ou seja, compare a direção do IE com a polaridade ou VEE para cada configuração, e também compare a direção do IC com a polaridade do VCC.

Para ilustrar de forma abrangente as ações de uma unidade de três terminais, por exemplo, o amplificadores de base comum na Fig. 3.6, exige 2 conjuntos de propriedades – um para o ponto de condução ou fatores de entrada e o outro para o saída seção.

O conjunto de entrada para o amplificador de base comum, conforme exibido na Fig. 3.7, aplica uma corrente de entrada (IE) a uma entrada
tensão (VBE) para uma variedade de faixas de tensão de saída (VCB).

CARACTERÍSTICAS DO PONTO DE ACIONAMENTO PARA UMA CONFIGURAÇÃO BJT DE BASE COMUM

O conjunto de saída aplica uma corrente de saída (IC) para uma tensão de saída (VCB) para uma variedade de faixas de corrente de entrada (IE), conforme demonstrado na Fig. 3.8. A saída, ou o conjunto de características do coletor, possui 3 elementos fundamentais de interesse, conforme apontado na Fig. 3.8: as regiões ativa, de corte e de saturação. A região ativa será a região tipicamente útil para amplificadores lineares (não distorcidos). Especificamente:

Dentro da região ativa, a junção coletor-base será polarizada reversa, enquanto a junção base-emissor será polarizada diretamente.

A região ativa é caracterizada pelas configurações de polarização conforme indicado na Fig. 3.6. Na extremidade inferior da região ativa a corrente de emissor (IE) será zero, a corrente de coletor está nesta situação simplesmente como resultado da corrente de saturação reversa ICO, conforme ilustrado na Fig. 3.8.

CARACTERÍSTICAS DO COLETOR DE CONFIGURAÇÃO DE BASE COMUM

A ICO atual é tão desprezível (microamperes) em dimensão em comparação com a escala vertical de IC (miliamperes) que se apresenta praticamente na mesma linha horizontal que IC = 0.

As considerações de circuito que estão presentes quando IE = 0 para a configuração de base comum podem ser vistas na Fig. 3.9. A anotação mais frequentemente aplicada para ICO em folhas de dados e folhas de especificações é indicada na Fig. 3.9, ICBO. Devido aos métodos de projeto superiores, o grau de ICBO para transistores de uso geral (particularmente silício) dentro das faixas de baixa e média potência é normalmente tão mínimo que sua influência pode ser negligenciada.

SATURAÇÃO REVERSA DE REDE DE BASE COMUM

Dito isto, para dispositivos de maior potência, o ICBO pode continuar aparecendo na faixa de microampères. Além disso, lembre-se que ICBO, assim como É no caso de diodos (ambos são correntes de fuga reversas) podem ser vulneráveis ​​a mudanças de temperatura.

Em temperaturas elevadas, o impacto do ICBO pode ser um aspecto crucial, pois pode aumentar significativamente rapidamente em resposta a elevações de temperatura.

Esteja ciente na Fig. 3.8 à medida que a corrente do emissor sobe acima de zero, a corrente do coletor sobe para um nível basicamente equivalente ao da corrente do emissor conforme estabelecido pelas relações fundamentais do transistor-corrente.

Observe também que há uma influência bastante ineficaz do VCB na corrente do coletor para a região ativa. As formas curvas evidentemente revelam que uma estimativa inicial da relação entre IE e IC na região ativa pode ser apresentada como:

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Conforme deduzido do próprio título, entende-se por região de corte aquele local onde a corrente de coletor é 0 A, conforme divulgado na Fig. 3.8. Além disso:

Na região de corte, as junções coletor-base e base-emissor de um transistor tendem a estar no modo de polarização reversa.

A região de saturação é identificada como aquela seção das características no lado esquerdo de VCB = 0 V. A escala horizontal nesta área foi ampliada para revelar distintamente as melhorias notáveis ​​feitas nos atributos nesta região. Observe o aumento exponencial na corrente do coletor em resposta ao aumento da tensão VCB em direção a 0 V.

As junções coletor-base e base-emissor podem ser vistas como polarização direta na região de saturação.

As características de entrada da Fig. 3.7 mostram que para quaisquer magnitudes predeterminadas de tensão de coletor (VCB), a corrente do emissor aumenta de tal forma que pode se assemelhar fortemente àquela das características do diodo.

Na verdade, o efeito de um VCB crescente tende a ser tão mínimo sobre as características que para qualquer avaliação preliminar a diferença causada por variações no VCB poderia ser desconsiderada e as características poderiam ser representadas como demonstrado na Fig. 3.10a abaixo.

Se, portanto, utilizarmos a técnica linear por partes, isso produzirá as características reveladas na Fig. 3.10b.

Subindo este nível, e desconsiderando a inclinação da curva e, consequentemente, a resistência gerada devido a uma junção com polarização direta, levará às características mostradas na Fig. 3.10c.

Para todas as futuras investigações que serão discutidas neste site, o projeto equivalente da Fig. 3.10c será exercido para todas as avaliações CC de circuitos de transistores. Ou seja, sempre que um BJT estiver no estado “condutor”, a tensão base-emissor será considerada conforme expresso na seguinte equação: VBE = 0,7 V (3,4).

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Dito de outra forma, a influência das mudanças no valor do VCB junto com a inclinação das características de entrada tenderá a ser negligenciada à medida que nos esforçamos para avaliar as configurações do BJT de tal forma que possa nos ajudar a adquirir uma aproximação ótima para o resposta real, sem nos envolvermos muito com parâmetros que podem ser de menor significância.

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Figura 3.10

Todos nós deveríamos realmente apreciar completamente a afirmação expressa nas características acima da Fig. 3.10c. Eles definem que com o transistor na condição “ligado” ou ativo, a tensão se movendo da base para o emissor será de 0,7 V para qualquer quantidade de corrente do emissor conforme regulada pela rede de circuitos externos associada.

Para ser mais preciso, para qualquer experimentação inicial com um circuito BJT na configuração dc, o usuário pode agora definir rapidamente que a tensão da base para o emissor é de 0,7 V enquanto o dispositivo estiver na região ativa – isso pode ser considerado como uma tensão extremamente linha de fundo crucial para todas as nossas análises dc que seriam discutidas em nossos próximos artigos.

Resolvendo um Exemplo Prático (3.1)

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Nas seções acima aprendemos o que é configuração de base comum sobre a relação entre a corrente de base IC e corrente de emissor IE de um BJT na seção 3.4. Com referência a este artigo, podemos agora projetar uma configuração que permitiria ao BJT amplificar a corrente, conforme representado na Figura 3.12 abaixo do circuito amplificador de base comum.

Mas antes de investigar isso, seria importante aprendermos o que é alfa(α).

Alfa(α)

Em uma configuração BJT de base comum no modo dc, devido ao efeito das portadoras majoritárias, a corrente IC e euE formam uma relação expressa pela quantidade alfa, e apresentada como:

α CC = euC / EUE ——————– (3.5)

onde euC e euE são os níveis atuais no ponto de operação. Embora a característica acima identifique que α = 1, em dispositivos e experimentos reais essa quantidade pode estar em qualquer lugar em torno de 0,9 a 0,99, e na maioria dos casos isso estaria se aproximando do valor máximo da faixa.

Devido ao fato de que aqui alfa é definido especificamente para os portadores majoritários, a Eq 3.2 que aprendemos nos capítulos anteriores agora pode ser escrita como:

ALFA NO AMPLIFICADOR DE BASE COMUM

Referindo-se à característica no gráfico Fig 3.8, quando euE = 0 mA, euC valor consequentemente se torna = ICBO.

No entanto, de nossas discussões anteriores, sabemos que o nível de ICBO é muitas vezes mínimo e, portanto, torna-se quase não identificável no gráfico de 3.8.

Ou seja, sempre que euE = 0 mA no gráfico acima mencionado, IC também se transforma em 0 mA para o VCB faixa de valores.

Quando consideramos um sinal ac, em que o ponto de operação percorre a curva característica, um alfa ac pode ser escrito como:

CONSTANTE ALFA AC

Existem alguns nomes formais dados ao alfa ac que são: base comum, fator de amplificação, curto-circuito. As razões para esses nomes ficarão mais aparentes nos próximos capítulos ao avaliar circuitos equivalentes de BJTs.

Neste ponto, podemos descobrir que a Eq 3.7 acima confirma que uma variação relativamente modesta na corrente de coletor é dividida pela mudança resultante em IEenquanto o coletor-base está em uma magnitude constante.

Em condições de maioria, a quantidade de α ac e α CC são quase iguais permitindo uma troca de grandezas entre si.

Amplificador de base comum

AÇÃO BÁSICA DE AMPLIFICAÇÃO DE TENSÃO DA CONFIGURAÇÃO DE BASE COMUM.

A polarização dc não é mostrada na figura acima, pois nossa intenção real é analisar apenas a resposta ac.

Como aprendemos em nossas postagens anteriores sobre a configuração de base comum, a resistência CA de entrada, conforme indicado na Figura 3.7, parece bastante mínima e variando normalmente dentro de uma faixa de 10 e 100 ohm. Enquanto no mesmo capítulo também vimos na Figura 3.8 a resistência de saída em uma rede de base comum parece significativamente alta, o que pode variar tipicamente na faixa de 50 k a 1 M Ohm.

Essas diferenças nos valores de resistência são basicamente por conta da junção polarizada direta que aparece no lado de entrada (entre a base e o emissor), e a junção polarizada reversa aparecendo no lado da saída entre a base e o coletor.

Aplicando um valor típico de digamos 20 Ohms (como dado na figura acima) para a resistência de entrada e 200mV para a tensão de entrada, podemos avaliar a nível de amplificação ou intervalo no lado de saída através do seguinte exemplo resolvido:

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Assim, a amplificação de tensão na saída pode ser encontrada resolvendo a seguinte equação:

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Este é um valor típico de amplificação de tensão para qualquer circuito BJT de base comum que pode variar entre 50 e 300. Para tal rede, a amplificação de corrente IC / IE é sempre menor que 1, pois IC = alphaIE, e alfa é sempre menor que 1.

Em experimentos preliminares, a ação amplificadora fundamental foi introduzida através de um transferir de corrente eu através de um baixo para um alto-resistência o circuito.

A relação entre as duas frases em itálico na frase acima realmente resultou no termo transistor:

transpara + reirmã = transistor.

No próximo tutorial, discutiremos o amplificador de emissor comum

Referência: https://en.wikipedia.org/wiki/Common_base

Hashtags: #Entendendo #configuração #base #comum #BJTs
 

FONTE


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