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1. Polarização e Amplificação com TBJ
Guilherme Moreira Barboza Duccini
E-mail: guilhermeduccini@gmail.com
IFBA
01/02/2014
1 INTRODUÇÃO
Este relatório trata dos conceitos iniciais dos transistores
bipolares de junção (TBJ). Os TBJ são o núcleo dos
circuitos integrados, componentes presentes em diversos
dispositivos eletrônicos modernos. Estão presentes em
computadores, celulares, câmaras fotográficas, etc.
Este trabalho analisa duas configurações do TBJ, a com-
figuração com polarização fixa e por divisão de tensão.
Será abordada a análise DC e AC do amplificador.
2 REFERÊNCIAL TEÓRICO
A análise DC de cada configuração é realizada através do
equacionamento das malhas de base e do coletor. Geral-
mente, duas ou três variáveis são conhecidas e uma é re-
querida. A análise AC é realizada através de ferramentas
de simulação do Multisim
2.1 Polarização Fixa
A Fig. 1 apresenta o circuito do TBJ com polarização
fixa.
Figure 1: Polarização fixa do TBJ.
Equacionamento da malha da base:
VCC − IBRB − VBE = 0
IB =
VCC − VBE
RB
(1)
Existem dois métodos para resolução da Eq. 1, através
da análise da reta de carga ou substituindo R2 por um
potenciômetro e alterando seu valor até alcançar o ponto
quisciente desejado, neste caso IC = 5mA e VCE = 5V .
Pelo último métódo, RB = 680kΩ e IB = 17µA, resul-
tando num ganho de corrente β dado por:
IC = βIB
β =
IC
IB
= 341, 76
Equacionamento da malha do coletor:
VCE + ICRC − VCC = 0
IC ≈ IE
RC =
VCC − VCE
IC
(2)
O que resulta em RC = 1, 4KΩ.
2.2 Polarização por Divisor de Tensão
A Fig. 2 ilustra o TBJ na configuração polarização por
divisor de tensão. Na literatura, se a seguinte relação for
válida, pode-se utilizar o modelo aproximado do circuito
[1]:
βRE ≥ 10RE
Figure 2: Polarização por divisor de tensão.
Deseja o mesmo ponto quisciente do circuito com po-
larização fixa, isto é, IC = 5mA e VCE = 5V . Assim,
malha do coletor fica:
VCE − VCC + ICRC + ICRE = 0
1

2. IC ≈ IE
RE =
VCC − ICRC − VCE
Ic
(3)
Logo, RE = 400Ω. O resistos da base pode ser deter-
minado com um potênciometro de forma análoga ao do
polarização fixa, sendo RB = 2, 9kΩ.
2.3 Análise AC
A análise AC é realizada pela ferramenta análise AC do
Multisim. A varíavel de interesse é estabelecida como
saída, aplicando as seguintes relações:
modulo(Z) = mag
Vk
Ik
ph(Z) = ph(Vk) − ph(Ik)
onde k se refere a entrada ou a saída.
3 RESULTADOS
3.1 Circuito I
A Fig. 3 mostra a forma de onda da tensão de saída do
circuito. A determinação das frequências de corte é real-
izada pela ferramenta Análise AC do Multisim, além da
determinação das impedâncias.
Figure 3: Forma de onda de saída do circuito com polar-
ização fixa.
O ganho de tensão desse circuito é:
Av =
Vout
Vin
Av = 218, 89
A Fig.4 ilustra os resultados dessa ferramenta, onde
pode-se visualizar as frequências de corte f1 =
139, 69Hz e f2 = 69, 88MHz. A diferença de fase
entre o sinal de saída e o de entrada é φ = 130, 22 −
(−135, 68) = 265, 90o
Continuando a análise AC, as impedâncias de entrada
e de saída em 10kHz são determinadas pela mesma fer-
ramenta conforme ilustradas, respectivamente, nas Fig. 5
Figure 4: Polarização do amp-op Inversor, ganho=-15.
e 6. Os valores dos cursores indicam que a magnitude de
Zin = 2, 02kΩ com fase φ = 180o e Zout com magnitude
de 1, 29kΩ e fase φ = 180o.
Figure 5: Impedância de entrada do TBJ.
=7
O TBJ não opera linearmente em toda sua faixa de
operação. Espera-se que, a medida que Vin aumente,
a distorção se torne cada vez maior. Para realizar essa
simulação faz-se uso da ferramenta Análise de Fourier,
disponível no ecra Análises, que retorna a distorção
harmônica total (THD). Para THD de 1% , Vin =
0, 00157Vpk, conforme Fig. 7. A Forma de onda não
difere da apresentada na Fig.3
A THD de 10% é alcançada com Vin aproximadamente
10 vezes a tensão de entrada anterior. A Fig. 8. ilustra
essa THD. A Forma de onda já começa a modificar, sendo
2

3. Figure 6: Impedância de saída do TBJ.
Figure 7: THD de 1 %.
apresentada na Fig.9.
Figure 8: THD de 10 %.
Com THD de 50%, a forma de onda na parte inferior,
já difere bastante da excitação de entrada senoida, como
ilustrada na Fig. 11. A tensão que fornece essa distorção
é Vin = 0, 0783Vpk.
3.2 Circuito II: sem Capacitor
Após a polarização DC, a análise AC é identica ao circuito
com polarização fixa. As formas de onda são ilustradas
na Fig. 12. O ganho de tensão para este circuito é Av =
1, 58.
A tensão para o THD = 1 % é V=1,589 Vpk
Figure 9: Forma de onda de saída para THD de 10 %.
Figure 10: THD de 50 %.
Figure 11: Forma de onda de saída para THD de 50 %.
Figure 12: Impedância de entrada.
3

4. Figure 13: Impedância de entrada.
Figure 14: Impedância de saída
Figure 15: THD de 1 %.
Para THD de 10 %, V=2,158 Vpk
E para um THD de 50 % V=6,697 Vpk
3.3 Circuito II: com Capacitor
Para THD de 1 % V=0,099 Vpk. Para 10 %, V=0,389 Vpk
e para THD de 50 %, V=0,877 Vpk
Figure 16: Forma da onda de saída para THD de 1 %.
Figure 17: THD de 10 %.
Figure 18: Forma de onda de saída para THD de 10 %.
Figure 19: THD de 50 %.
4 CONCLUSÃO
O Multisim realiza o trabalho de analisar o TBJ tanto no
domínio DC como no domínio AC. Entretanto, sua visu-
4

5. Figure 20: Forma de onda de saída para THD de 50 %.
Figure 21: Impedância de entrada.
Figure 22: Impedância de saída.
alização em frequência é limitada em gráficos X x Y, além
de não ter ferramentas para automatizar nem otimizar as
análises.
5 REFERÊNCIAS
[1] Boylestad, R. L., Nashelsky, L. Dispositivos Eletrôni-
cos: e teoria de circuitos. 8aEdição. Person.
Figure 23: THD de 1 %
Figure 24: Forma de onda de saída para THD de 1 %.
Figure 25: THD de 10 %.
Figure 26: Forma de onda de saída para THD de 10 %.
5

6. Figure 27: THD de 50 %.
Figure 28: Forma de onda de saída para THD de 50 %.
6