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Reta de Carga
de Horwitz & Hill, p. 1059
Qual é a corrente através do diodo?
Uma forma tradicional de encontrar o ponto de operação de um circuito não-linear é através de retas de
carga. O objetivo é dividir o circuito em um conjunto de fontes e uma carga e, em seguida,
simultaneamente encontrar soluções para ambos.
É claro que esse mesmo objetivo pode ser atingido conhecendo-se a equação para operação do elemento
não-linear.
Embora as retas de carga não sejam tão úteis no projeto de circuitos, elas são vistas com freqüência e são
úteis no desenvolvimento de uma intuição física de como os circuitos operam.
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Retas de Carga
Uma abordagem interativa.
1. imagine um valor para a corrente.
2. calcule a queda de tensão através
do resistor.
3. A soma disso é 1V, com a queda de
tensão correspondente através do
diodo?
4. Não, repita.
A abordagem interativa tenta encontrar o ponto da curva IV de diodo onde todo o circuito operaria (o
ponto de operação). Isso, obviamente, é muito ineficaz, e nunca é realizado.
Contudo, às vezes é essencial encontrar o ponto de operação.
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Retas de Carga
A abordagem da reta de carga.
1. considere o resistor de 1k como a carga do diodo.
2. faça um gráfico da corrente através do resistor como uma função da tensão
do diodo. Observe que isso é simples, já que o resistor agora está “preso” entre
duas fontes de tensão.
Depois que a curva de diodo for desenhada (talvez a partir de uma folha de dados), podemos explorar o
circuito para encontrar um ponto de operação. Já que o resistor é linear, sabemos que a curva IV será uma
reta e, conseqüentemente, precisaremos apenas locar dois pontos.
É mais fácil encontrar os pontos em que dispositivos não-lineares são fortemente ligados e desligados.
Observe que esses pontos não precisam ser atingíveis por um circuito.
Com o diodo desligado, a queda de tensão completa é através do diodo (o diodo possui resistência
infinita), e a corrente é zero.
Com o diodo conduzindo perfeitamente, não há queda de tensão através dele, e a corrente é limitada
apenas pelo resistor.
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Retas de Carga
O ponto de operação é simplesmente a sobreposição dessas duas curvas.
O ponto de operação é a sobreposição das duas curvas. Agora é possível ver facilmente o que acontece ao
ponto de operação à medida que:
1. a tensão aumenta → a reta de carga se move para cima.
2. a resistência aumenta → muda a inclinação da reta de carga.
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Retas de carga para 3 dispositivos terminais
Desenvolvem-se retas de carga para 3 dispositivos terminais. O JFET nesse exemplo é um tipo de
transistor. As curvas são retiradas da folha de dados.
As duas extremidades da reta de carga são encontradas considerando-se o JFET um circuito aberto e
como um curto-circuito.
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Amplificador BJT
Gráfico produzido com MathematicaTM
Mesmo para circuitos um pouco complicados, a reta de carga ainda é fácil de encontrar para um único
elemento não-linear. Aqui, vemos um amplificador inversor baseado em BJT.
Sem nenhuma corrente através do transistor a tensão sofre uma queda através do BJT e, na ocasião do
curto-circuito, a tensão é compartilhada pelos resistores do coletor e do emissor.
Lembre-se de que essas curvas são dependentes do dispositivo, contudo, de forma que você não pode
contar com seu transistor em particular para se comportar conforme descrito na folha de dados. É por isso
que as retas de carga são realmente mais bem usadas para o desenvolvimento da compreensão física. Ao
final do dia, você irá projetar seus circuitos para não serem criticamente dependentes do ponto de
operação.
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Resistência de emissor
O que acontece se deixarmos o
resistor do emissor para fora?
resistência do emissor
intrínseca
resistência do emissor
intrínseca
O amplificador de emissor comum tem um ganho que depende da razão do coletor para a resistência do
emissor. Já que podemos deixar o resistor do emissor de fora, o ganho pode aparecer como infinito.
Problema: explicar por que não podemos deixar o resistor do coletor de fora.
Vimos que havia uma tensão através de um diodo, e uma curva IV bastante íngreme. A base para o diodo
emissor, dessa forma, oferece uma resistência eficaz no emissor, mesmo quando ele está ligado à massa.
Essa resistência eficaz está em série com o emissor.