LOM 3218 Eletrnica Amplificadores Darlington e FET Amplificador

LOM 3218 - Eletrônica Amplificadores Darlington e FET

Amplificador Darlington contêm dois transistores bipolares NPN ou PNP conectados de forma que o ganho de corrente total seja o produto do ganho de cada transistor individual:

Aplicação do amplificador Darlington A base do transistor Darlington é suficientemente sensível para responder a um pequeno sinal de corrente de uma chave ou diretamente de um sinal lógico TTL 5 V ou CMOS 3, 3 V. A corrente de coletor máxima Ic(max) para qualquer par Darlington é o mesmo para um transistor de chaveamento que pode operar relê, motor cc, solenoides e lâmpadas.

Transistor JFET O transistor JFET é um transistor unipolar disponível em configurações Canal N ou Canal P. No transistor bipolar observamos que a corrente de coletor é proporcional à corrente de base, tornando o circuito amplificador operado por CORRENTE. O FET entretanto usa a tensão aplicada ao terminal GATE para controlar a corrente que flui através dos terminais SOURCE e DRENO. Como a sua operação se baseia no campo elétrico gerado no terminal GATE torna o circuito amplificador FET um dispositivo operado por TENSÃO.

Transistor JFET Corrente de dreno na região ativa: A corrente de dreno está situada entre zero (pinch-off) e IDSS(corrente máxima). Conhecendo -se a corrente de dreno ID e a tensão Dreno. Fonte VDS a resistência do canal (RDS ) é dada por: gm é o ganho de transcondutância pois o JFET é um dispositivo controlado por tensão e que representa a taxa de variação da corrente de dreno em função da variação na tensão Gate. Fonte VDS.

Circuitos de polarização de JFET Fonte Comum (CS) Na configuração Fonte Comum (semelhante ao emissor comum no BJT), a tensão de entrada é aplicada ao Gate e a saída é medida no Dreno. Este é o modo de operação mais comum do JFET, devido à elevada impedância de entrada e a boa amplificação de tensão. O modo CS é geralmente empregado em amplificadores de audiofrequência e em estágios de pré-amplificação de alta impedância de entrada. Sendo um circuito amplificador, o sinal de saída está defasado 180 o “em relação à entrada.

Circuitos de polarização de JFET Gate Comum (CG) Na configuração Gate Comum (similar à Base Comum no BJT), a tensão de entrada é aplicada no terminal Fonte e a saída é retirada pelo terminal Dreno com o Gate conectado diretamente ao terra (Ground, 0 V). Esta configuração possui baixa impedância de entrada e alta impedância de saída. Esta configuração de FET pode ser usada em circuitos de alta frequência ou circuitos de casamento de impedância. A saída está em fase com a saída.

Circuitos de polarização de JFET Dreno Comum (CD) A configuração Dreno Comum ou Seguidor da Fonte possui alta impedância de entrada, baixa impedância de saída e ganho de tensão quase-unitário. Por isso é comumente utilizado em amplificadores buffer. O ganho de tensão da configuração Seguidor da Fonte é menor que 1 e o sinal de saída está em fase com o sinal de entrada.

Amplificador JFET De maneira análoga ao transistor bipolar, o JFET pode ser usado em circuitos amplificadores classe A com o circuito Fonte Comum (CS) sendo similar ao circuito BJT emissor comum. A principal vantagem de amplificadores JFET em relação à amplificadores BJT é sua alta impedância de entrada que é controlada pela rede resistiva de polarização do Gate formada por R 1 e R 2, mostrado na Figura ao lado.

Amplificador JFET O amplificador CS é polarizado de acordo com o modo classe “A” pela rede divisora de tensão formada pelos resistores R 1 e R 2. A tensão no resistor Fonte RS é ajustado em um quarto de VDD, (VDD /4) ou qualquer valor razoável. A tensão do Gate pode ser calculado do valor de RS. Como a corrente de Gate é zero, (IG = 0) se pode ajustar a tensão quiescente cc pela escolha adequada dos resistores R 1 e R 2. O controle da corrente do Dreno por um potencial negativo de Gate torna o JFET útil como chave e é essencial que a tensão do Gate nunca seja positive para um JFET Canal N pois a corrente no canal irá para o Gate e não para o Dreno resultando na destruição do transistor.

Transistor MOSFET O MOSFET é um transistor que funciona como um JFET (controlado por tensão), mas tem o terminal Gate eletricamente isolado do canal condutivo por uma camada fina de Si. O 2. Esta camada ultrafina isolante atua como o eletrodo de um capacitor, fazendo com que a resistência de entrada do MOSFET seja extremamente alta (da ordem de Mega-ohm). A principal diferença entre o JFET e o MOSFET é a disponibilidade de dois modos de polarização deste último: • Modo Depleção – o transistor opera com a tensão Gate-Fonte, VGS no modo desligado (“OFF”). • Modo Enriquecimento – o transistor requer a tensão Gate-Fonte, VGS no modo ligado (“ON”).

Transistor MOSFET Os quatro simbolos MOSFET mostrados anteriormente apresentam um terminal adicional chamado Substrato que normalmente não é usado nem como terminal de entrada nem de saída, mas usado para aterrar o terminal Substrato. Ele conecta o canal condutivo por meio de uma junção diodo ao corpo metálico do MOSFET. Normalmente em MOSFET discreto, o terminal Substrato é conectado internamente ao terminal Fonte. Neste caso, como em MOSFET modo enriquecimento, o Substrato é omitido do símbolo elétrico. A linha que conecta o Dreno (D) e o Fonte (S) representa o canal condutivo do transistor. Se esta linha for contínua, ela representa o modo depleção ON pois a corrente de dreno pode fluir com potencial de Gate zero. Se a linha do canal for pontilhada ou tracejada, então ela representa o modo enriquecimento OFF, pois uma corrente de dreno nula flui sob potencial de Gate nulo. A direção da seta apontando ao canal indica se o canal condutivo é tipo N ou tipo P.

Transistor MOSFET: modo Depleção O MOSFET modo depleção, que é menos comum que o modo enriquecimento está normalmente ligado (ON), ou seja, conduzindo sem aplicação da tensão de polarização do Gate (VGS = 0) tornando-o um dispositivo normalmente fechado. O símbolo do transistor mostrado acima usa linha continua para representar um canal condutivo.

Transistor MOSFET: modo Enriquecimento MOSFET modo enriquecimento produzem excelentes chaves eletrônicas devido à sua baixa resistência “ON” e extremamente elevada resistência “OFF”, bem como praticamente infinita impedância de entrada. MOSFETs modo enriquecimento são usados em CI lógicos CMOS e circuitos de chaveamento de potência PMOS (Canal P) e NMOS (Canal N).

Amplificador MOSFET: modo Enriquecimento Tal como os JFET, os MOSFETs podem ser usados para criar amplificadores classe A com MOSFET Canal N Fonte Comum. Amplificadores MOSFET modo Depleção semelhantes aos amplificadores JFET, exceto pelo fato que o MOSFET possui uma impedância de entrada muito maior. Esta elevada impedância de entrada é controlada pela rede resistiva formada pelos resistores R 1 e R 2. O sinal de saída do amplificador MOSFET modo enriquecimento também é invertido porque quando a tensão VG é baixa, o transistor está desligado (“OFF”) e VD (Vout) é alto. Quando VG é alto, o transistor está ligado (“ON”) e VD (Vout) é baixo.

Acionamento de motor por CMOSFET Dois MOSFETs podem ser configurados para produzir uma chave bidirectional a partir de uma fonte de alimentação dupla com o motor conectado entre uma conexão Dreno Comum e o terra de referência. Quando a entrada é LOW o PMOSFET é ligado na medida em que a junção Gate-Fonte é polarizado reversamente, de modo que o motor gira em um sentido. Apenas a tensão positiva +VDD quando a fonte é usada para acionar o motor. Quando a entrada é HIGH, o dispositivo Canal P desliga e o dispositivo Canal N liga pois a tensão de polarização do Gate é positiva. O motor gira em sentido contrário porque a tensão no terminal é fornecida pela tensão negativa -VDD. O PMOSFET é usado para chavear a fonte positiva para girar o motor num sentido enquanto que o NMOSFET é usado para reverter o sentido de rotação do motor.

Amplificador MOSFET type VGS = +ve VGS = 0 VGS = -ve N-Channel Depletion ON ON OFF N-Channel Enhancement ON OFF P-Channel Depletion OFF ON ON P-Channel Enhancement OFF ON

Diferença de polarização de JFET e MOSFET JFET Tipo MOSFET Modo Depleção Modo Enriquecimento Polarização ON OFF Canal N 0 V -ve +ve 0 V Canal P 0 V +ve -ve 0 V

Diferenças entre BJT e FET Field Effect Transistor (FET) Bipolar Junction Transistor (BJT) 1 Baixo ganho de tensão Alto ganho de tensão 2 Alto ganho de corrente Baixo ganho de corrente 3 Altíssima impedância de entrada Baixa impedância de entrada 4 Elevada impedância de saída Baixa impedância de saída 5 Baixa geração de ruído Média geração de ruído 6 Tempo de chaveamento rápido Médio tempo de chaveamento 7 Facilmente danificado por eletricidade estática Robusto 8 Requer uma entrada para desligar Não requer sinal para desligar 9 Dispositivo controlado por tensão Dispositivo controlado por corrente 10 Exibe propriedades de resistor 11 Mais caro que bipolar Barato 12 Difícil polarização Fácil polarização