O documento descreve os principais aspectos dos transistores de efeito de campo do tipo JFET. Explica a construção e funcionamento do JFET, incluindo a influência da tensão de porta no fluxo de corrente entre fonte e dreno. Também apresenta as curvas características de dreno e transferência, relacionando a saída com a entrada do dispositivo.
Transformadores são máquinas elétricas estáticas, destinadas à transmissão de tensão por meio de indução eletromagnética. Realizam o controle do valor da tensão transmitida, aumentando, reduzindo ou mantendo-a constante, sem alterar a potência e frequência original. São constituídos de três elementos básicos: duas bobinas, que são interligadas por um material ferromagnético condutor, o qual possui núcleo com permeabilidade magnética elevada.
Utilizando os princípios da indução magnética, é possível realizar a indução de tensão entre bobinas, sem que haja contato direto entre as mesmas, por intermédio do núcleo, alterando, assim, os valores da tensão. Formalmente, essas máquinas elétricas são constituídas de um enrolamento primário (bobina primária), um enrolamento secundário (bobina secundária) e o núcleo ferromagnético. E podem ser classificadas de acordo com: a aplicação a qual se destinam; o tipo de núcleo; ou em relação ao número de fases.
A fim de verificar se o transformador apresenta um correto funcionamento são realizados ensaios em curto-circuito e a vazio. Esses testes irão determinar os parâmetros do transformador, como por exemplo, a resistência, a impedância e a reatância equivalentes, entre outros, além de uma série de características relacionadas ao funcionamento do mesmo.
Os resultados dos ensaios são comparados com os valores de grandezas para qual o transformador foi projetado. O profissional responsável, então, irá manter ou alterar o equipamento a fim de atingir as características para qual ele foi planejado, conferindo maior confiabilidade ao mesmo.
Este trabalho tem por objetivo apresentar os ensaios em curto-circuito e vazio, descrevendo suas peculiaridades, aplicação e parâmetros estabelecidos por eles.
PROMINP: Apresentação sobre Medidas Elétricascarlos ars
Apresentação sobre Medidas Elétricas abordando: Instrumentos de medição, Processo de medição, Classificação dos instrumentos de medição, Características elétricas dos instrumentos de medição, Categorias de Medição, Noções de Padrão, Aferição e Calibração e etc.
Em muitas aplicações envolvendo circuitos elétricos, o objetivo é armazenar energia em um campo eletrostático. Um dispositivo associado ao armazenamento é o capacitor, e a propriedade que determina quanta carga ou energia pode ser armazenada é sua capacitância.
Transformadores são máquinas elétricas estáticas, destinadas à transmissão de tensão por meio de indução eletromagnética. Realizam o controle do valor da tensão transmitida, aumentando, reduzindo ou mantendo-a constante, sem alterar a potência e frequência original. São constituídos de três elementos básicos: duas bobinas, que são interligadas por um material ferromagnético condutor, o qual possui núcleo com permeabilidade magnética elevada.
Utilizando os princípios da indução magnética, é possível realizar a indução de tensão entre bobinas, sem que haja contato direto entre as mesmas, por intermédio do núcleo, alterando, assim, os valores da tensão. Formalmente, essas máquinas elétricas são constituídas de um enrolamento primário (bobina primária), um enrolamento secundário (bobina secundária) e o núcleo ferromagnético. E podem ser classificadas de acordo com: a aplicação a qual se destinam; o tipo de núcleo; ou em relação ao número de fases.
A fim de verificar se o transformador apresenta um correto funcionamento são realizados ensaios em curto-circuito e a vazio. Esses testes irão determinar os parâmetros do transformador, como por exemplo, a resistência, a impedância e a reatância equivalentes, entre outros, além de uma série de características relacionadas ao funcionamento do mesmo.
Os resultados dos ensaios são comparados com os valores de grandezas para qual o transformador foi projetado. O profissional responsável, então, irá manter ou alterar o equipamento a fim de atingir as características para qual ele foi planejado, conferindo maior confiabilidade ao mesmo.
Este trabalho tem por objetivo apresentar os ensaios em curto-circuito e vazio, descrevendo suas peculiaridades, aplicação e parâmetros estabelecidos por eles.
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A corrente elétrica é definida como o movimento ordenado de elétrons através de um condutor, tal como um fio de cobre. O fluxo de corrente é medido em amperes, e quando 6,28x1018 elétrons passam por um certo ponto do condutor em um segundo, seu valor é de um ampère.
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2. Introdução
Os transistores bipolares são dispositivos controlados por corrente,
isto é, a corrente de coletor é controlada pela corrente de base.
No caso do FET (Field-Effect Transistor ou Transistor de Efeito de
Campo) a corrente é controlada pela tensão ou pelo campo
elétrico.
Vantagens do FET em relação ao transistor bipolar: altíssima
impedância de entrada além de ser um dispositivo de baixo ruído.
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3. Aspectos Construtivos do JFET
O JFET é um dispositivo unipolar (o que significa apenas um tipo
de portador, elétron ou lacuna, é responsável pela corrente
controlada).
Fisicamente, podem ser encontrados dois tipos de JFET: JFET-
Canal N e JFET Canal-P.
Simbologia:
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4. Terminais:
Fonte (source)
Dreno (drain)
Porta (gate): faz o controle
da passagem dos elétrons.
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5. Construção do JFET
A figura acima mostra um JFET de canal N.
O aspecto construtivo mostrado na figura é utilizado apenas para
fins didáticos.
Na prática, é extremamente complicado o processo de dopagem
nos dois lados do substrato.
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6. Funcionamento do JFET
O objetivo é controlar a corrente iD que
circula entre a fonte e o dreno. Isto pode
ser feito aplicando-se uma tensão na porta.
Com o potencial de porta igual a zero (VG=0
ou VGS=0), aplicando-se uma tensão entre o
dreno e a fonte (VD ou VDS), surge uma
corrente iD, como indica a figura.
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7. Funcionamento
A dopagem da região da porta é muito maior do
que a do canal, desta forma a região de depleção
(região de carga espacial) será muito maior do lado
do canal.
Parâmetros encontrados:
IDSS - corrente máxima que o JFET pode produzir, na
qual ocorre o estrangulamento do canal quando V GS=0.
VPO – tensão máxima de saturação ou de
estrangulamento (pinch-off).
VP – tensão na qual ocorre o corte do dispositivo.
BVDSS – tensão de ruptura do dispositivo para VGS = 0.
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8. Funcionamento Consideremos inicialmente VDS=0 e
apliquemos uma tensão VGS com a
polaridade indicada na figura e que
polariza reversamente a junção PN.
Inicialmente o canal estará todo aberto e
entre e dreno e fonte existirá um canal
com uma determinada resistência.
Como a tensão aplicada na resistência é
zero a corrente resultante será zero (ID=0).
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9. Funcionamento
Se a tensão de porta for aumentada,
aumenta a polarização reversa o que faz
a região de carga espacial avançar mais
no canal até fechá-lo totalmente.
A tensão de porta que provoca o
fechamento total do canal é chamada de
tensão de pinçamento (pinch-off em
inglês), VPO, sendo uma quantidade
negativa no caso de canal N e positiva
para o canal P.
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10. Funcionamento Agora consideremos VGS=0 e apliquemos uma
tensão entre dreno e fonte com a polaridade
indicada na figura .
O que acontece com a corrente quando VDS
varia?
Inicialmente com o VDS pequeno o canal
praticamente não se altera e dentro de certos
limites o dispositivo se comporta como uma
resistência.
À medida que VDS aumenta, a corrente de
dreno aumenta provocando uma queda de
tensão ao longo do canal que faz com que o
estreitamento não seja uniforme.
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11. Na figura a corrente de dreno provoca entre o
ponto A e a fonte uma tensão VA e entre o
ponto B e a fonte uma tensão VB estando claro
que VA>VB.
Estas tensões são aplicadas na junção de
forma reversa e no ponto onde a tensão
reversa é maior a região de carga espacial
avança mais no canal,isto é, o estreitamento é
maior próximo do dreno.
IDSS = corrente de curto circuito entre dreno e fonte
ou drain-source shorted current e corresponde à
corrente máxima de dreno que o JFET pode
produzir.
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12. O estreitamento é máximo quando a tensão de
dreno for igual à tensão de pinçamento em modulo.
Se a tensão de dreno aumentar mais ainda, as
regiões de carga espacial não se tocam, ao invés
disso o estreitamento aumenta ao longo do canal
conforme figura e a corrente de dreno se mantém
aproximadamente constante em IDSS, isto é, o
dispositivo passa a se comportar como uma fonte de
corrente constante.
Na pratica existe um pequeno aumento em ID
quando VDS aumenta além de VP.
Se a tensão de dreno aumentar mais ainda, eventualmente será atingida uma
tensão que provocará a ruptura da junção, destruindo o dispositivo. Esta tensão é
designada por BVDSS
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13. Aumento da Camada de Depleção e Estreitamento do Canal
A partir de um certo valor de VDS ocorre o estrangulamento do canal
(estreitamento máximo), fazendo com que a corrente iD permaneça
praticamente constante.
Essa tensão é chamada de tensão de estrangulamento ou pinch off (VPO) e
corresponde à tensão máxima de saturação do JFET.
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14. A corrente de dreno para VGS=0, no seu ponto máximo, é denominada
corrente de curto circuito entre dreno e fonte ou drain-source shorted
current (IDSS) e corresponde à corrente máxima de dreno que o JFET pode
produzir.
Mostramos abaixo a curva característica de dreno.
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15. Curvas de Dreno
Com uma pequena tensão entre dreno e fonte VDS, a região N
funciona como uma resistência e a corrente iD aumenta
linearmente conforme VDS aumenta.
Conforme VDS aumenta, aparece uma tensão entre a fonte e a
região de porta (VGS), polarizando reversamente essa junção.
Isso faz com que a camada de depleção aumente, estreitando o
canal, o que aumenta a resistência na região N, fazendo com que
diminua a taxa de crescimento de iD.
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16. Aplicando-se entre porta e fonte uma tensão de polarização reversa
(VGS1<0), haverá um aumento na camada de depleção, fazendo com que
o estrangulamento do canal ocorra para valores menores de V DS e ID. O
mesmo ocorre para outros valores negativos de VGS.
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17. Para cada valor de VGS, obtém-se uma curva característica de dreno, até
que ele atinja a tensão de corte = VP, na qual iD é praticamente zero.
Para qualquer FET a tensão de corte VP é igual, em módulo, à tensão de
estrangulamento do canal (VPO).
VP = VPO
A corrente através da porta (iG) é muito pequena e desprezível, garantindo
uma altíssima impedância de entrada (ZE).
Essa resistência pode ser calculada através da tensão máxima V GS que
causa o corte do JFET (com VDS=0) e da corrente de porta de corte IGSS
(gate-source shorted current).
ZE = VGS(VDS=0)
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18. Exemplo:
No JFET BF245, para –VGS = 20V, com VDS = 0, tem-se IGSS = 5nA.
Calcule ZE.
Relembrando: ZE = VGS(VDS=0)
IGSS
ZE = 20 / 5x10-9 = 4GΩ
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19. Há uma grande semelhança entre as curvas do JFET e a curva
característica de saída do transistor bipolar, tendo, inclusive, as mesmas
regiões: corte, saturação, ativa e de ruptura.
Parâmetros encontrados:
IDSS - corrente máxima que o JFET pode
produzir, na qual ocorre o estrangulamento
do canal quando VGS=0.
VPO – tensão máxima de saturação ou de
estrangulamento (pinch-off).
VP – tensão na qual ocorre o corte do
dispositivo.
BVDSS – tensão de ruptura do dispositivo
para VGS = 0.
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20. Exemplo de Curvas de Dreno
Se a tensão de porta foi fixada em
VGS=0V, e a tensão de dreno for variada,
o gráfico da corrente de dreno em
função da tensão de dreno é obtido,
IDxVDS, tendo VGS como parâmetro.
A figura mostra o circuito para obter as
curvas características de dreno.
O gráfico no próximo slide mostra a
curva de dreno do JFET quando VGS=0 e
a tensão de dreno varia, para um JFET
(2N4393) canal N com VP= - 2,81V.
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21. Se a tensão de
dreno aumentar
mais ainda,
eventualmente
será atingida
uma tensão,
BVDSS para a
qual a junção PN
sofrerá ruptura.
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22. Exemplo de Curvas de Dreno
Inicialmente com VDS=0 a corrente de dreno ID também é zero.
Com VDS aumentando e inicialmente bem menor do que VP o comportamento é de
uma resistência, isto é, se a tensão de dreno dobrar de valor a corrente de dreno
também dobra de valor.
Dizemos que a região de operação é chamada de região ôhmica ou saturação (o
JFET se comporta como uma resistência controlada por VGS).
À medida que a tensão de dreno se aproxima da tensão de pinçamento (VPO) e o
canal se aproxima do estreitamento máximo, a curva começa a se inclinar
(resistência do dreno aumenta).
A corrente de dreno para VDS=VPO é denominada de IDSS, corrente na saturação.
Se a tensão de dreno aumentar além desse valor a variação da corrente de dreno
fica constante em IDSS.
Por exemplo para o transistor 2N4393 IDSS=30mA.
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24. Se agora for aplicada uma tensão, de porta de digamos VGS = -1V, e o
procedimento é repetido, isto é, a tensão de dreno é variada a partir de
zero, será obtida uma curva semelhante à anterior porém com um valor
de corrente na saturação menor que IDSS.
O valor de VDS que provocará o pinçamento será menor, neste caso
aproximadamente 1,8V.
De uma forma geral o valor de VDS que provoca o pinçamento é dado
por:
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25. O conjunto de curvas para os diferentes valores de VGS é chamado de curvas
características de dreno.
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26. Curva de Transferência
A curva de transferência ou de transcondutância mostra como i D varia em
função da tensão VGS aplicada à porta, conforme mostra a curva.
Esta curva é obtida para o maior valor de VDS indicado na curva de dreno.
Esta curva é um trecho de parábola que tem como equação:
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27. Alguns fabricantes não fornecem a curva de transferência. Com
a equação anterior é possível obtê-la, esta equação é válida
para qualquer JFET.
O JFET possui tolerâncias muito elevadas.
Por isso os manuais fornecem as curvas típicas ou médias de
dreno e transferência, ou os valores máximos e mínimos para o
par IDSS e VP.
Isso resultaria em duas parábolas, sendo uma para valores
máximos e outra para valores mínimos.
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29. Com os dados mínimos e máximos de IDSS e VP e através da equação da
curva de transferência, as duas parábolas podem ser traçadas, como
mostradas a seguir:
Pontos da parábola mínima:
Para VGS = -0,3V ID = 0,32mA
Para VGS = -0,1V ID = 1,28mA
Pontos da parábola máxima:
Para VGS = -6V ID = 0,41mA 1,28
Para VGS = -3V ID = 2,54mA
Para VGS= -1V ID = 5mA
29
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30. As curvas
Curva característica de Dreno
características de
transferência relacionam a
saída, corrente de dreno
(ID), com a entrada, tensão
de porta (VGS).
Essas curvas são
obtidas para um valor de
VDS, por exemplo VDS=5V.
O gráfico de IDxVGS é
chamado de curva
característica de
transferência, pois
transfere os valores de
entrada para a saída.
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31. Curva Característica De Transferência
O gráfico
de IDxVGS é
chamado de
curva
característica
de
transferência
, pois
transfere os
valores de
entrada para
a saída.
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32. A equação que relaciona corrente de dreno com tensão de
porta é dada aproximadamente por:
onde IDSS é a corrente de dreno na saturação
para VGS=0 e VP a tensão de pinçamento.
Exemplo: Se VGS= -1V qual a corrente de dreno considerando o
transistor 2N4393?
Como Vp= -2,81V e IDSS=36mA então:
Valor que pode ser obtido diretamente das curvas características.
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33. Polarização do JFET
Polarizar um JFET é determinar o seu ponto quiescente ou de operação
(IDQ, VGSQ e VDSQ).
A potência dissipada pelo JFET polarizado é dada por:
PD = VDSQ . IDQ
Atenção na hora de polarizar um JFET:
A tensão V deve ser menor que B ;
DD DVSS
A potência dissipada pelo JFET deve ser menor que PDmáx, dada pelo
fabricante;
A configuração fonte (source) comum é a mais utilizada para o JFET.
Assim os tipos de polarização estarão baseados nela.
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34. Polarização com VGS Constante
Impõe-se uma tensão VGSQ constante na porta através de VGG para obter
a corrente IDQ desejada.
Dessa forma a junção está polarizada reversamente, por isso, VGSQ
= -VGG.
Assim o resistor RG é utilizado apenas para definir a impedância de
entrada do circuito, não influenciando na polarização do JFET.
Para polarizar o transistor basta calcular RD.
Malha de saída:
RD.IDQ + VDSQ – VDD = 0
RD = (VDD – VDSQ) / IDQ
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35. Exemplo:
A) Polarizar o JFET BF245A no seguinte ponto quiescente: IDQ = 1mA, VDSQ
= 15V e VGSQ = -1V.
RD = (VDD – VDSQ) / IDQ = (25 – 15) / 1x10-3
RD = 10 KΩ
B) Analisar as variações do ponto quiescente
em função das tolerâncias do transistor.
Traça-se a reta de VGS constante (VGSQ = -1V) sobre a curva de
transferência deste transistor e tem-se:
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36. Reta com VGS constante (VGSQ = -1V)
O ponto quiescente Q poderá se
localizar em qualquer posição
entre Q1 e Q2.
A variação de IDQ vai de 0 a 5mA.
Este tipo de polarização
apresenta dois inconvenientes:
1º) Necessita de duas fontes de
alimentação;
2º) Seu ponto quiescente pode ter
variações brutais com VGS
constante.
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37. DATASHEET DO BF 245
Localização dos Terminais
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42. Autopolarização
Utiliza apenas uma fonte de alimentação, eliminando-se VGG.
Isto é feito utilizando-se um resistor RS em série com a fonte JFET, para
gerar uma tensão reversa na junção porta-fonte.
O resistor RS produz uma realimentação negativa.
Se a corrente de dreno iD aumenta, a tensão sobre RS também aumenta.
Isto faz aumentar a tensão reversa porta-fonte (VGS) estreitando o canal,
reduzindo novamente a corrente iD.
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42
43. Autopolarização
Existem duas formas de determinar os valores dos resistores de polarização (RS
e RD): pela reta de carga traçada sobre as curvas de dreno e pela reta de
autopolarização traçada sobre a curva de transferência.
É mais interessante utilizar a curva de transferência para definir a polarização,
pois os manuais sempre fornecem pelo menos os parâmetros IDSS e VP que a
definem.
Determinação da Reta de Autopolarização
É traçada sobre a curva de transferência, podemos obtê-la da malha de
entrada.
-VGS = RS.ID – RG.IG
IG é praticamente nula devido à alta impedância de entrada, tem-se:
-VGS = RS.ID
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44. Reta de Autopolarização
Um ponto da reta de
autopolarização é a origem
o outro deve encontrar a
curva de transferência.
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45. Análise das Tolerâncias do JFET
O ponto quiescente pode estar
localizado em qualquer posição
entre Q1 e Q2.
A variação possível de IDQ na
autopolarização é menor que
com VGS constante e este circuito
é mais estável.
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46. Determinação dos Resistores de Polarização
Da equação da reta de autopolarização, obtém-se:
RS = - VGSQ/ IDQ
Da malha de saída, obtém-se:
VDD = RD.IDQ + VDSQ + RS.IDQ
RD = (VDD- VDSQ + VGSQ) / IDQ
O valor de VDSQ é fixado por RD .
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47. Exemplo:
Dada a curva de transferência do JFET BF245A (PDmáx = 300mW), determinar os valores de
RS e RD do circuito de autopolarização para IDQ = 1mA e VDSQ = 15V.
47
48. Determinação da Reta de Autopolarização
1º Ponto: Q 2º Ponto: Origem
Do ponto Q da reta de autopolarização, obtém-se: VGSQ = -1V
Cálculo de RS e RD:
RS = -VGSQ / IDQ = -(-1) / 1x10-3 RS = 1KΩ
RD = (VDD – VDSQ + VGSQ) / IDQ = (25 – 15 – 1) /1x10-3 = 9KΩ
Potência dissipada pelo JFET (deve ser menor que PDmax):
PD = VDSQ.IDQ = 15. 1x10-3 = 15mW.
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49. Polarizando o JFET Sem a Curva de Transferência
Para isso utiliza-se os valores mínimos de IDSS e VP, fornecidos pelos
manuais.
Os dois pontos (IDSS, -VP) e a origem definem a reta de autopolarização.
Com os parâmetros (IDSSmax, -VPmax) e (IDSSmín, -VPmín), calculam-se dois valores
para o resistor RS, sendo um para a parábola máxima e outro para a
mínima:
RSmax = -VPmax / IDSSmax RSmín = -VPmín / IDSSmín
Um valor intermediário entre RSmín e RSmax garante um ponto quiescente
próximo ao da parábola correspondente à dos parâmetros típicos do
JFET.
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50. Exemplo:
Para o JFET BF245A, o manual do fabricante fornece os seguintes parâmetros:
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51. Polarização por Divisão de Tensão na Porta
Este tipo de polarização é uma mistura dos dois processos anteriores.
A tensão VGG em RG2 e a tensão em RS, impõem VGS na porta do JFET,
sendo que VGG deve ser menor que VRS para garantir polarização reversa
entre porta e fonte.
Como a corrente iG é praticamente zero, VGG pode ser calculada por:
VGG = RG2 .VDD
RG1 + RG2 (divisor de tensão)
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52. Determinação da Reta de Autopolarização
A tensão VGS fica definida pela diferença entre a tensão VRS e VGG:
-VGS = RS.ID – VGG
1º Ponto: para ID = 0 VGS = VGG
2º Ponto: para VGS = 0 ID = VGG / RS
Verifica-se que a reta é deslocada de zero para VGG na abscissa (eixo
horizontal), diminuindo sua inclinação.
Em relação aos processos de polarização anteriores, este processo tem
uma variação ainda menor de IDQ.
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53. Reta de Autopolarização e Variações do Ponto Q
Malha de entrada:
RS = (VGG – VGSQ) / IDQ
Malha de Saída
RD = VDD – VDSQ – RS
IDQ
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54. Exemplo:
Determinar os valores de RG1, RG2, RS e RD do circuito de autopolarização do JFET
BF245A (PDmax = 300mW), para o ponto quiescente: IDQ = 1mA, VGSQ = -1V e
VDSQ = 15V.
Como VGG deve ser menor que VGSQ, será utilizado: VGG = 0,5V.
Para encontrar RG1 e RG2 devemos arbitrar um
deles, neste caso RG2 = 10KΩ.
Relembrando:
IG
VGG = __RG2___. VDDRS.IDQ – VGG + VGS = 0
RG1 + RG2 RD.IDQ + VDSQ + RS.IDQ – VDD =0
Resp: RG1= 490KΩ, RS = 1,5KΩ, RD = 8,5KΩ.
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55. Chave Analógica
Iremos polarizar o JFET para funcionar nas
regiões de corte e saturação, como uma chave DC.
Quando VG < VP, o JFET encontra-se na região de corte, isto é ID =0 e VS
≡ 0. É como se ele funcionasse como uma chave aberta.
Quando VG = 0, para um valor adequado de R, a corrente ID pode levar o
JFET a operar na região de saturação. É como se ele funcionasse
como uma chave fechada, VS ≡ VDD.
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56. Na região de saturação, a curva de dreno tem uma
inclinação que define a resistência entre dreno e fonte
para sinais DC, denominada RDS(on), calculada por:
RDS(on) = VDS(sat) / IDSsat
R pode variar entre unidades a centenas de Ohm.
DS(on)
Ao
lado é mostrado o circuito equivalente para o
JFET funcionando como chave DC.
Quando a chave está fechada, a tensão VDD divide-se
entre RDS(on) e R.
Para minimizar o efeito de RDS(on) utiliza-se R>> RDS(on).
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57. Amplificador Fonte Comum
A configuração fonte comum é a mais utilizada para o JFET, atuando como
amplificador de pequenos sinais (baixa potência) e baixa frequência.
Os capacitores C1 e C2 têm a finalidade de acoplar o sinal AC, respectivamente,
do gerador de entrada à porta e do dreno à carga de saída.
O capacitor CS serve para desacoplar o sinal AC da fonte, desviando-o para o
terra.
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58. Modelo Simplificado do JFET
Este modelo é válido para valores de pico a pico de iD correspondentes a no
máximo 10% de IDQ e para frequências menores que a frequência de corte
superior natural do JFET.
O parâmetro gfs é denominado condutância de transferência ou,
simplesmente, transcondutância, e reflete o quanto a corrente de saída iD está
sendo controlada pela tensão de entrada VGS.
Portanto, gfs pode ser obtida por:
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59. Modelo Simplificado do JFET
Os manuais fornecem o valor máximo de gfs, simbolizado por gfso, isto é,
quando VGS=0, porém seu valor pode ser calculado por:
Mas, para a análise do amplificador, o que interessa é o gfs para o
ponto quiescente do JFET. Este valor pode ser calculado em função de
gfso e por uma das expressões abaixo:
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60. Modelo Simplificado do Amplificador
O amplificador, para sinais AC pode ser representado pelo modelo do JFET
acrescido dos resistores de polarização vistos pelo gerador de entrada,
mostrado abaixo.
Determinação dos principais parâmetros do amplificador:
Impedância de Entrada Total – ZET
Como ZE é muitíssimo alta, tem-se:
ZET = RG1 / / RG2
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61. Modelo Simplificado do Amplificador
Impedância de Saída Total vista pela Carga – ZST
ZST = RD
Ganho de Tensão Total sem Carga – A´vT
Ignorando a presença da carga RL, a tensão na saída é VL = -gfs.VGS.RD.
Dividindo-se a tensão de saída pela tensão de entrada, tem-se:
Circuito equivalente final:
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62. Exemplo:
Para o amplificador a seguir, calcular
a tensão na carga e o ganho de tensão
total AvT (considerando a carga). Dados:
IDSS =8mA, VP= -2V, IDQ= 2mA, VGSQ= -1V.
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69. Exercícios JFET
Dados os principais
parâmetros do JFET
BF256C na tabela:
1)Calcule os valores para desenhar as parábolas máxima e mínima e desenhe a curva de
transferência do BF 256C com base nos valores máximos calculados.
2) Polarize o BF 256C com VGS constante para VDD = 25V, IDQ = 5mA e VDSQ = 10V.
3) Polarize o BF256C pelo processo de autopolarização para VDD = 25V, IDQ = 5mA, VDSQ =
10V e adote –VGSQ = 2,4V.
4)Polarize o BF256C pelo processo de divisor de tensão na porta para VDD = 25V, IDQ = 5mA,
VDSQ = 10V, –VGSQ = 2,4V, VGG = 2V e adote RG2 = 1MΩ .
5)Implemente uma chave analógica que funcione de forma inversa à da apresentação
apresentada, ou seja, VG = 0 → VS ≡ 0 e para VG < VP → VS ≡ VE.
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70. Exercícios JFET
1) Calcule os valores para desenhar as parábolas máxima
e mínima e desenhe a curva de transferência do BF 256C
com base nos valores máximos calculados.
Parábola mínima:
Com VGS= -0,4V ID = 0,44mA
Com VGS= -0,3V ID = 1,76mA
Com VGS= -0,2V ID = 3,96mA
Com VGS= -0,1V ID = 7,04mA
Parábola máxima:
Com VGS= -7V ID = 0,28mA
Com VGS= -5V ID = 2,53mA
Com VGS= -3V ID = 7,03mA
Com VGS= -1,5V ID = 11,88mA
Com VGS= -1V ID = 13,78mA
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71. Exercícios JFET
2) Polarize o BF 256C com VGS constante para VDD = 25V, IDQ = 5mA e VDSQ = 10V.
RD.IDQ + VDSQ – VDD = 0 RD = (VDD – VDSQ) / IDQ
RD = (25 -10) / 5m = 3KΩ
3) Polarize o BF256C pelo processo de autopolarização para VDD = 25V, IDQ= 5mA,
VDSQ = 10V e adote –VGSQ = 2,4V.
Como IG≡0 (ZE muito alta) -VGS = RS.ID RD = (VDD - VDSQ + VGSQ) / IDQ
RS = 2,4 / 5m = 480Ω
RD = (25 – 10 – 2,4) / 5m = 2,52KΩ
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72. Exercícios JFET
4) Polarize o BF256C pelo processo de divisor de tensão na porta para VDD = 25V,
IDQ = 5mA, VDSQ = 10V, –VGSQ = 2,4V, VGG = 2V e adote RG2 = 1MΩ.
VGG = __RG2___. VDD -VGS = RS.ID – VGG
RG1 + RG2 (divisor de tensão)
Da malha de saída temos: RD = VDD – VDSQ – RS
IDQ
RS = 4,4 / 5 = 880Ω RG1 = (25M – 2M) / 2 = 11,5MΩ
RD = [ (25 – 10) / 5m] - 880Ω = 2,12KΩ
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73. Exercícios JFET
5) Implemente uma chave analógica que funcione de forma inversa à da
apresentada, ou seja, VG = 0 →VS ≡ 0 e para VG < VP → VS ≡ VE.
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