Circuitos Eletrônicos e Esquemas Eletricos
Muitos dos circuitos de polarização que você estudou para válvulas e transistores bipolares são também usados para transistores com efeito de campo. Exceções importantes são: a polarização por fuga de grade e polarização por contato. Nenhum destes dois circuitos de polarização é usado para polarizar transistores FET.
A Figura 1 mostra alguns exemplos de circuitos de polarização com transistores FET de canal N. O circuito ilustrado na Figura 1a pode ser usado somente com certos transistores com efeito de campo. Aqui, o transistor FET não tem polarização e este sistema pode ser usado somente em circuitos onde o sinal de entrada é muito pequeno. Aqui, mais uma vez, você não deve confundir-se com o arranjo do circuito. Este circuito é muito parecido com um circuito de polarização por contato para válvulas a vácuo.
Porém, lembre-se de que a polarização por contato depende de um pequeno fluxo de corrente de grade, e nos transistores JFET e MOSFET não se presume nenhum fluxo de corrente no circuito da porta. Lembre-se de que todos os transistores JFET possuem uma região de redução em volta da base. Esta região de redução, ilustrada na Figura 2, é presente. quer haja ou não um sinal de entrada.
A pequena quantidade de sinal de entrada no circuito da Figura 1a atinge a porta do transistor JFET através do capacitor de acoplamento C e é desenvolvida sobre o resistor de porta RB. Esta tensão de sinal aumenta e diminui o tamanho da região de redução em volta da porta, controlando assim o fluxo da corrente de dreno.
E preciso repetir que o sinal de entrada deve ser muito pequeno para o tipo de polarização indicado na Figura 1a. Se o sinal de entrada for grande demais, os picos de sinal irão causar polarização reversa na junção da porta e o transistor pode ser destruído.
Se algumas válvulas a vácuo forem operadas sem tensão de polarização, elas podem ser danificadas por causa do fluxo excessivo de corrente de placa. Se um transistor bipolar for operado sem polarização, o transistor é desligado porque é necessário haver um fluxo de corrente de base para obter um fluxo de corrente de coletor. Somente um transistor FET pode ser operado sem polarização, como na Figura 1a. Este circuito funciona tanto com transístores JFET de canal N e P como com transistores MOSFET tipo redução.
A Figura 1b mostra um transistor FET ligado a um tipo externo de polarização. A tensão de polarização negativa pode vir de uma bateria separada, de uma fonte de alimentação separada ou da tensão de controle automático de volume num receptor.
A Figura 1c mostra um circuito autopolarizado para um transistor FET. Este circuito é também chamado polarização automática ou polarizaçào de fonte. A corrente que flui através do resistor de fonte, indicada por uma seta, torna a fonte do transistor FET positiva com relação à terra. A porta está no potencial contínuo da terra, através do resistor RB. Portanto, a fonte é positiva com relação à porta. (Isto é uma outra maneira de dizer que a porta é negativa com relação á fonte.) Esta é a polarização necessária para um transistor JFET de canal N.
Para transístores MOSFET tipo aumento, a tensão da porta deve ter a mesma polaridade que a tensão de dreno. Desta forma, é semelhante a transístores bipolares pelo fato de a base e do coletor terem as mesmas polaridades de tensão. A Figura 1d mostra como um transistor MOSFET tipo aumento pode ser polarizado. Um componente de canal N está indicado e tanto a porta como o dreno devem ter urna tensão positiva para operação adequada. O dreno recebe sua tensão positiva através do resislor de carga R. A porta recebe sua tensão positiva de polarização através do resistor deporta R1.
Ao invés de um único resistor, conforme indicado na Figura 1d, é possível usar um divisor de tensão Para um divisor de tensão R1 e R são usados.
Na Tabela são indicados os diversos tipos de polarização usados para dispositivos amplificadores.
A polarização por controle automático de volume pode ser usada com transistores, assim como com válulas a vácuo. Porém, existe uma diferença importante entre os circuitos de válvulas e os circuitos de transistores no caso da polarização com controle automático de solume. Para entender esta diferença, é preciso referir-se á Figura 1.
A Figura 1a é um gráfico da tensão de grade de uma válvula a vácuo verso o ganho desta válvula. Quando a tensão de polarização d grade for ajustada a 1 volt, o ganho do amplificador está no ponto b. O ponto importante sobre o gráfico na Figura 1a é que, conforme a tensão de polarização da grade for tornada mais negativa, o ganho diminui.
A Figura 1b mostra um exemplo de gráfico da corrente de polarização da base de um transistor bipolar verso seu ganho. Conforme a corrente de polarizaçào da base aumenta de O a 2 miliampéres, o ganho do transistor aumenta. Quando a polarização for aumentada além de 2 miliampêres, o ganho do transistor começa a diminuir. Isto significa que o ganho do transistor irá aumentar, conforme você aumenta a corrente de polarizacão da base até um certo ponto. Depois deste ponto, o ganho diminui conforme você continua aumentando a corrente de polarização da base.
Se um transistor num rádio for polarizado por controle automático de volume, dc tal forma que a diminuição na corrente de polarização da base cause uma diminuição no ganho, a condição é conhecida como controle auto,nático de volume reverso. Isto está indicado na área sombreada da cura da Figura 1h. Se um aumento da corrente de polarização causar uma redução do ganho, isto é chamado controle automático de volume direto.
Uma comparação entre a polarização em válvulas e a polarização de transistores bipolares pode ser feita agora. Existem seis métodos para polarizar válvulas: polarização por bateria, polarização por fonte de alimentação, polarização por contato, polarização de catodo (também chamada de autopolarização ou polarização automática), polarização por fuga de grade e polarização por controle automático de volume ou controle automático de ganho).
Os transistores podem ser polarizados com polarização por bateria, polarização por fonte (te alimentação, polarização simples, polarização por divisor (Je ten são e polarização por controle automático (te volume (ou controle automático de ganho).
Os transistores bipolares não são polarizados pelos seguintes métodos: polarização por contato, auto polarização ou polarização por fuga de grade.
Nos circuitos indicados nas Figuras 1 e 2, uma única fonte de alimentaçào é usada para obter tanto a polarização da base como a tensão do coletor. E também possísel usar duas fontes separadas para esta finalidade.
A Figura 3 mostra como um transistor NPN pode ser energizado usando uma bateria para o circuito da base e uma para o circuito do coletor. O sinal de entrada é fornecido através do capacitor C e desenvolvido sobre o resistor R1. A bateria E1 coloca uma tensão positiva sobre a base, com relação ao emissor. Portanto, há um fluxo de corrente base-emissor. O resistor R2 é o resistor de estabilização do emissor, mencionado anteriormente.
A corrente do coletor é obtida com uma tensão positiva sobre o coletor do transistor. Esta corrente flui através do resistor de carga R3. Num amplificador a tensão do sinal de saída será também desenvolvida sobre este resistor.
A desvantagem do circuito da Figura 3 é que duas baterias diferentes são necessárias, de modo que não é um circuito usado freqUentemente. Porém, você poderá ver este arranjo em alguns circuitos básicos para amadores.
Duas fontes de alimentação separadas podem ser usadas em vez das duas baterias indicadas na Figura 3. Como no caso das baterias, esta conexão estaria cara e portanto, é raramente usada.
A maioria dos transistores bipolares que você encontra em circuitos amplificadores é polarizada pelo metodo indicado na Figura 1. Isto é chamado polarização por divisor de tensão. Ambos os circuitos na Figura 1 são eletricamente idênticos. A única diferença entre os dois está na maneira em que os circuitos estão desenhados. (Indicamos apenas um transistor NPN.)
Em ambos os circuitos, os resistores R1 e R2 são ligados diretamente sobre a bateria E. Haverá uma queda de tensão sobre cada resistor de modo que a tensão na base do transistor tem atualmente algum valor positivo acima do potencial da terra para um transistor NPN. O valor da tensão positiva na base depende dos valores de R1 e R2. A seta ao lado de R2 mostra a direção do fluxo de elétrons no circuito. Isto explica a tensão positiva sobre a base que, por sua vez, causa a corrente de polarização direta base-emissor necessária.
O resistor R3 é um resistor de carga do coletor. A tensão de sinal será desenvolvida sobre este resistor num circuito amplificador, O resistor R4 é o resistor de proteçãosemelhante a R3 na Figura 7-12.
Conforme dissemos, o sinal de entrada fornecido através do capacitor C aumenta e diminui a tensão da base. Isto altera a corrente da base, variando assim a corrente do coletor, através de R, de maneira amplificada.
O último tipo de polarização de grade a ser discutido está indicado na Figura 1. Para explicar este tipo de polarização, é necessário usar o diagrama de blocos de um simples receptor de rádio.
A antena apanha o sinal e fornece-o para um amplificador de sinal. O sinal amplificado por este estágio passa para um outro amplificador de sinal e, em seguida, para mais um amplificador de sinal. Todos os três amplificadores de sinal servem para a mesma finalidade: aumentar a tensão do sinal. Isto é necessário por causa do sinal recebido pela antena ser muito fraco. Um valor típico de amplitude de sinal seria 50 microvolis (; V) —isto é, 50 milionésimos de um volt. Um sinal tão fraco não pode ser usado para operar um alto-falante.
Um outro problema desagradável com a recepção de rádio é que estações diferentes podem ser recebidas com intensidades de sinal radicalmente diferentes. Isto tornaria necessário reajustar freqüentemente o controle de volume. Além disso, como no caso do rádio de automóvel, o volume de qualquer estação pode variar em diversas localizações. Também pode ocorrer uma condição de “fading” (diminuição repentina do volume do som), causando mudanças periódicas no volume do som.
Para ajudar a eliminar o problema de graus variás eis de volume, um circuito de controle automático de volume é usado nos aparelhos de rádio e de televisão). Refira-se mais uma vez à Figura 1. Parte do sinal de saída do último amplificador de sinal é retificada e filtrada da mesma forma como você retifica e filtra a tensão alternada da linha de distribuição de energia para obter uma tensão contínua. A tensão contínua neste caso é chamada tensão de controle automático de volume e é negativa. A tensão de controle automático de volume é fornecida para a grade do primeiro amplificador de sinal e é usada para controlar o ganho deste amplificador. Quanto mais negativa for a tensão da grade, menor será o ganho. Inversamente, quanto menos negativa for a tensão da grade, maior será o ganho.
A tensão de controle automático de volume é sempre tal que, quando o sinal é fraco, a tensão negativa de controle automático de volume é baixa, de modo que o ganho do primeiro amplificador de sinal é elevado, e, quando o sinal é forte, a tensão negativa de controle automático de volume é alta, de modo que o ganho do primeiro amplificador é baixo. O ganho do primeiro amplificador de sinal controla o volume do som no alto-falante.
Quase todos os receptores possuem um circuito semelhante àquele indicado na Figura 1. Em receptores de televisão não é chamado controle automático de volume. Ao invés, é chamado controle automático de ganho, uma vez que a ação controla a intensidade da imagem, assim como a intensidade do som.
O tipo de polarização indicado na Figura 1 é chamado polarização por fuga de grade.
E obtida de parte do sinal de entrada e, portanto, é também chamada polarização por sinal. Iremos discutir esta polarização com relação às duas alternâncias do sinal de entrada.
Na Figura 1a o sinal de entrada está na alternância positiva. isto coloca uma tensão positiva no lado esquerdo do capacitor de acoplamento C. Uma vez que caras opostas se atraem, os elétrons negativos na válvula irão fluir do catodo para a grade (corrente de grade) para o capacitor, conforme indicado pela seta. Estes elétrons acumulam-se no lado direito do capacitor de acoplamento C, carregando o lado negativo, conforme indicado.
Na Figura 1b o sinal de entrada está se tornando negativo. Neste instante, nenhuma corrente pode fluir do catodo para a grade ou da grade para qualquer outro elemento. Portanto, o fluxo de elétrons através do resistor de grade está na direção descendente, conforme indicado pela seta. A tensão sobre o resistor RG é negativa no lado da grade. Isto torna a grade negativa, com relação ao catodo, conforme necessário, para a operação adequada da válvula.
Vamos voltar um instante para a Figura 1a. Você deve entender que a corrente de grade (catodo para a grade) não flui durante toda a alternância positiva do sinal de entrada. Uma vez carregado o capacitor C, é necessário que a corrente de grade flua durante um curto espaço de tempo em cada alternância positiva para carregar C.
A Figura 2 mostra uma séria desvantagem da polarização por fuga de grade. Lembre-se de que a tensão de polarização depende do sinal de entrada. Se o sinal de entrada for perdido por alguma razão (devido a algum problema no estágio anterior), não haverá nenhuma polarização na válvula. Se você operar muitos tipos de recebido pela antena ser muito fraco. Um valor típico de amplitude de sinal seria 50 microvolts (V) isto é, 50 milionésimos de um volt. Um sinal tão fraco não pode ser usado para operar um alto-falante.
Figura 2
Um outro problema desagradável com a recepção de rádio é que estações diferentes podem ser recebidas com intensidades de sinal radicalmente diferentes. Isto tornaria necessário reajustar freqüentemente o controle de volume. Além disso, como no caso do rádio de automóvel, o volume de qualquer estação pode variar em diversas localizações. Também pode ocorrer uma condição de “fading” (diminuição repentina do volume do som), causando mudanças periódicas no volume do som.
Para ajudar a eliminar o problema de graus variàseis de ‘volume, um circuito de controle automático de solume é usado nos aparelhos de rádio (e de televisão). Refira-se mais urna vez à Figura 3. Parte do sinal de saída do último amplificador de sinal é retificada e filtrada da mesma forma corno você retifica e filtra a tensão alternada da linha de distribuiçào de energia para obter uma tensão contínua. A tensão contínua neste caso é chamada tensão de controle automático de volume e é negati a. A tensão de controle automático de volume é fornecida para a grade do primeiro amplificador de sinal e é usada para controlar o ganho deste amplificador. Quanto mais negativa for a tensão da grade, menor será o ganho. Inversamente, quanto menos negativa for a tensão da grade, maior será o ganho.
A tensào de controle automático de solume é sempre tal que, quando o sinal é fraco, a tensão negatisa de controle automático de volume é baixa, de modo que o ganho do primeiro amplificador de sinal é elevado, e, quando o sinal é forte, a tensão negativa de controle automático de volume é alta, de modo que o ganho do primeiro amplificador é baixo. O ganho do primeiro amplificador de sinal controla o volume do som no alto-falante.
Quase todos os receptores possuem um circuito semelhante àquele indicado na Figura 3. Em receptores de teleisão nào é chamado controle automático de volume. Ao invés, é chamado controle automático de ganho, uma vez que a ação controla a intensidade da imagem, assim como a intensidade do som.
Um dos métodos mais populares de polarização de uma válvula está indicado na Figura 1. E chamado de polarização do catodo ou polarização automática. A corrente de placa de uma ‘válvula deve fluir através do catodo. A seta em RÂ mostra que a corrente está fluindo em direção ao catodo, tornando o lado positivo da queda de tensão sobre R1 no catodo. A grade está atualmente no potencial contínuo da terra. (O resistor de grade R0 é de 75 kilohms, o que é relativamente pequeno, de modo que a presença de polarização de contato pode ser completamente ignorada.)
Com a grade no potencial da terra e o catodo num potencial positivo, você pode dizer que o catodo é positivo com relação á grade.
Uma outra maneira de dizer isto é que a grade é negativa com relação ao catodo. Isto significa que foi obtida a polarização adequada da grade da válvula.
Se você estiver trabalhando num circuito deste tipo e quer saber se a válvula está trabalhando adequadamente, o melhor método seria medir a tensão sobre o resistor do catodo. Se esta tensão estwer no ‘valor correto, você sabe que a válvula tem a tensão de polarização correta.
Você sabe também que a corrente da placa deve estar fluindo no circuito.
A Figura 1 mostra um dos métodos mais simples para obter a polarização necessária para operar uma válvula a vácuo. Para entender sua operação, você deve lembrar-se de que a grade de controle da válvula é, de fato, de finos arames entre o catodo e a placa. A maioria dos elétrons que vão do catodo para a placa passa através dos furos das malhas da grade. Porém, poucos elétrons irão, de fato, bater na grade. Deve existir alguma maneira de estes elétrons caminharem da grade para o catodo.
Conforme indicado na Figura 1, o resistor R proporciona um caminho para os elétrons passarem da grade para a terra e, eventualmente, de volta para o catodo. Neste caso, a resistência é de 4,7 megohms. O número de elétrons que fluem através deste resistor é extremamente pequeno. De fato, a corrente pode ser menos de 0,5 microampêre.
Vamos assegurar por um momento que a corrente atual de grade no circuito da Figura 7-7 é 0,25 microampère. Você pode calcular a tensão de polarização da grade com uma simples equação de acordo com a lei de Ohm.
Em primeiro lugar, você deve converter a corrente em microampères num valor da corrente em ampères. Para isto, é preciso deslocar a vírgula de seis casas para a esquerda.
¼ microampére = 0,25 microampére = 0,00000025 ampère.
Em seguida, converter o valor da resistência em megohms para um valor de resistência em ohms. Para isto, deslocar a vírgula seis casas para a direita. 4,7 megohnms 4.00.000 ohnis.
Então, pela lei de Ohm,
Tensão em solts = corrente, em ampères x lesistênciaem ohms
= 0,00000025 X 4.700.000
= l,l75volt.
A tensão de polarização da grade em nosso exemplo é de 1,175 volts polarização por contato não pode ser usada para todos os tipos de válvulas a vácuo. E necessário que a válvula tenha um ganho extremamente elevado. Isto é uma outra maneira de dizer que uma pequena alteração na tensão da grade irá produzir uma alteração importante na corrente de placa. Para uma válvula com grande ganho, é necessário que a grade esteja localizada muito perto do catodo. Neste caso, a grade irá interceptar um número maior de elétrons.
Nos primeiros dias da eletrônica, baterias foram usadas para operar as válvulas a vácuo. Uma bateria separada foi usada para operar os filamentos e era chamada de bateria A. Uma outra bateria foi usada para operar o circuito da placa e era chamada de bateria B. Vamos ainda chamar a tensão da fonte de alimentação principal de alimentação B, por causa disto.
Uma terceira bateria foi usada para obter a tensão de polarização da grade e esta foi chamada de bateria C. Mais tarde, quando a alimentação foi feita a partir de linhas comerciais de energia, o uso de baterias foi descontinuado. A tensão de polarização da grade foi obtida por outros meios. Porém, em equipamento portátil, as baterias ainda estão sendo usadas.
A Figura 1 mostra um circuito de polarização por bateria. O sinal de entrada para o estágio é fornecido através do capacitor de acoplamento Ce desenvolvido sobre o resistor de grade R. A bateria c, com seu lado negativo para o lado da grade, fornece a tensão de polarização da grade.
Uma vez que não existe normalmente fluxo de corrente no circuito de grade de uma válvula, a bateria C não precisa ter capacidade para fornecer corrente. Por esta razão, a bateria pode ser bastante pequena e simples. Na prática duraria um tempo muito longo.
Em alguns dispositivos eletrônicos, como os instrumentos, baterias C são usadas mesmo que a alimentação do filamento e da placa seja obtida de uma fonte de alimentação que opera a partir das linhas de distribuição de energia. A razão para isto é que a bateria C pode ser usada para fornecer uma tensão contínua de operação muito pura (sem oscilação) e isto é importante para certas aplicações. Outros tipos de polarização, como poderá ser visto a seguir, freqüentemente requerem filtragem. Mesmo com a filtragem, a tensão de polarização não é corrente contínua pura.
A operação dos transistores JFET e MOSFET tipo redução é muito semelhante à operação das válvulas a vácuo.
Quando usamos o termo transistor FET estamos nos referindo a ambos os transistores JFET e MOSFET. Iremos usar os termos transistor JFET e transistor MOSFET quando queremos referir-nos a um dispositivo específico. Tanto as válvulas a vácuo como os transistores FET usam uma tensão (sobre seus eletrodos de controle) para controlar a intensidade da corrente que flui através dos mesmos.
Porém, lembre-se de que todas as válvulas requerem uma tensão negativa sobre sua grade, mas alguns tipos de transistores FET requerem uma tensão positiva na porta. Em outras palavras, as polaridades da tensão de polarização podem não ser as mesmas para todos os tipos de dispositivos amplificadores. A Figura 1 mostra um exemplo de polarização sobre um transistor JFET de canal P. Vamos assegurar que a tensão de polarização na ausência de sinal nesta aplicação é + 3 volts. Isto é determinado por um resistor variável R sobre uma bateria. Neste caso, a tensão sobre R torna-se mais positiva, conforme você vai se afastando da terra.
Na Figura 1 a tensão de polarização na ausência de sinal é estabelecida em + 3 volts. Isto estabelece a corrente de dreno em 20 miliampères. Na Figura 1b, a tensão de polarização foi reduzida e isto aumenta a corrente de dreno. Lembre-se de que, num transistor JFET de canal P, quanto mais positiva for a tensão do bloqueio, menor é a corrente de dreno.
Na Figura 1c, a tensão de polarização foi aumentada para 4 volts. Isto reduz a corrente de dreno para 10 miliampères. Desta forma, a alteração na tensão de bloqueio causa alterações na corrente de dreno. Da mesma forma que na válvula uma pequena alteração na tensão de controle causa uma alteração relativamente importante na corrente que flui através do componente.
Em todos os dispositivos descritos, a corrente ou tensão de polarização estabelecem a intensidade da corrente que flui através do dispositivo. A corrente de saída foi sempre estabelecida, de modo que alterando a tensão de polarização irá aumentar ou diminuir a corrente de saída.
| S | T | Q | Q | S | S | D |
|---|---|---|---|---|---|---|
| « abr | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |
| 28 | 29 | 30 | 31 | |||
22 queries. 0.000 seconds