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Medidor de Ganho de Transistores (INS534)

Se bem que muitos multímetros comuns tenham a função para medir o ganho de transistores, se o leitor não tem um instrumento desse tipo pode montar o seu próprio medidor. O circuito é simples e bastante útil, principalmente na comparação de ganhos para se obter um par casado.

Uma característica importante de um transistor é o seu ganho estático de corrente, também chamado de beta ou hFE.

Esta grandeza nos diz qual é o fato de amplificação de sinal de um transistor, ou quantas vezes a corrente de coletor é maior que a corrente de base.

Mas, por que precisamos conhecer o ganho de um transistor?

Mesmo sendo fabricados num processo único, os transistores de um mesmo tipo e de um mesmo lote não são exatamente iguais apresentando pequenas diferenças de características, dentre elas o ganho.

Assim, pegando diversos BC548, por exemplo, verificaremos que seus ganhos podem variar entre 125 e 800 vezes, o que é uma faixa muito grande de valores, mas prevista pelo fabricante.

Normalmente, quando fazemos um projeto, utilizamos em nossos cálculos os valores menores, de modo que, com qualquer valor acima dele o circuito funcionará.

No entanto, podem ocorrer situações em que será interessante escolher num lote de transistores aquele que tenha maior ganho, pois a diferença de ganhos influirá no desempenho do circuito, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – Diferenças de ganho influem no funcionamento
Figura 1 – Diferenças de ganho influem no funcionamento

 

Para esta finalidade é interessante ter um instrumento que seja capaz de medir o ganho do transistor, como o que propomos neste artigo.

 

Ganho e Fuga

Um transistor é um amplificador de corrente.

Na sua configuração básica, mostrada na figura 2, quando ocorre uma variação da corrente de base (Ib) temos uma variação correspondente maior da corrente de coletor (Ic).

 

   Figura 2 – O ganho de um transistor
Figura 2 – O ganho de um transistor

 

O ganho de corrente é indicado por hFE e corresponde a quantas vezes a corrente varia para uma determinada corrente de base ou:

hFE = Ic/Ib

Transistores comuns apresentam ganhos de corrente que podem variar entre 5 e 900 enquanto que os transistores Darlington podem ter ganhos de 500 a 20 000, conforme mostra a figura 3.

 

   Figura 3 – As faixas de ganho dos transistores
Figura 3 – As faixas de ganho dos transistores

 

No entanto, sem corrente alguma de base não deve também circular corrente alguma entre o coletor e o emissor.

Por diversos motivos, entretanto, uma pequena corrente pode fluir nestas condições e se o transistor apresentar algum problema essa corrente pode ser maior.

Dizemos nestas condições que o transistor apresenta uma corrente de fuga, normalmente abreviada por ICEO.

Essa corrente deve ser no máximo da ordem de alguns microampères, pois se for maior o funcionamento do transistor estará comprometido.

O aparelho que descrevemos neste artigo também detecta fugas de transistores.

 

Como Funciona

A base de nosso projeto é um medidor de corrente sensível, um microamperímetro de 200 µA, no entanto, na sua falta pode ser usada a escala de corrente mais baixa de um multímetro comum.

Se o instrumento possuir uma escala linear de 0 a 20 será mais fácil de fazer sua calibração e seu uso.

É claro que podemos fazer uma escala, conforme mostra a figura 4.

 

   Figura 4 – Sugestão de escala para o instrumento
Figura 4 – Sugestão de escala para o instrumento

 

Para verificar se o transistor tem fugas, basta aplicar uma tensão entre o coletor e o emissor e conectar o instrumento indicador em série que ele se encarregará de medir a corrente.

Na figura 5 temos a configuração básica para medida de fugas.

 

   Figura 5 – Medindo fugas
Figura 5 – Medindo fugas

 

Para verificar o ganho, o que fazemos é ligar o instrumento em série com o coletor e aplicar à base uma corrente de intensidade conhecida, através de um resistor.

Medimos então a corrente de coletor e como conhecemos a corrente de base, podemos calibrar a escala do instrumento diretamente em termos de ganho.

Na figura 6 temos a configuração para a medida de ganho.

 

   Figura 6 – Medindo o ganho
Figura 6 – Medindo o ganho

 

No nosso caso temos uma chave que permite usar duas correntes de base conforme o transistor testado tenha um ganho maior ou menor.

Temos ainda uma chave que inverte o sentido de circulação de corrente, de modo a podermos testar tanto transistores NPN como PNP.

 

Montagem

O diagrama completo do medidor de ganho é mostrado na figura 7.

 

   Figura 7 – Medidor de ganho
Figura 7 – Medidor de ganho

 

A montagem pode ser feita numa pequena placa de circuito impresso com o desenho mostrado na figura 8.

 

Figura 8 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 8 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

O instrumento pode ser um VU-meter de aparelho de som antigo ou outro, devendo ser observada sua polaridade na conexão.

Para fundos de escala diferentes, basta fazer uma calibração apropriada.

Os demais componentes são comuns e a caixa pode ser a sugerida na figura 9.

 

   Figura 9 – Caixa para montagem
Figura 9 – Caixa para montagem

 

Os trimpots de calibração são comuns.

O interruptor de pressão NF faz o teste de fugas, sendo do tipo usado em portas de geladeira que desliga quando pressionamos.

 

Prova e Uso

Para calibrar, basta ter um transistor cujo ganho exato seja conhecido e ajustar os trimpots conforme o valor para a indicação correta.

Para usar, é preciso saber se o transistor é NPN ou PNP e fazer a conexão correspondente, colocando também a chave seletora na posição certa.

Depois é preciso conectar o transistor às garras, conhecendo a sua disposição de terminais.

Com S1 fechada temos o teste de transistores comuns de menor ganho e com S1 aberta temos o teste de transistores de alto-ganho.

Pressionando-se S3 verificamos as fugas do transistor em teste.

 

B1 – 3 V – duas pilhas pequenas

M1 – 0-200 µA – microamperímetrro

P1 – 47 k Ω – trimpot

R1 – 10 k Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, laranja

R2 – 2,2 M Ω x 1,8W – resistor – vermelho, vermelho, verde

R3 – 10 M Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, azul

S1 – Interruptor simples

S2 – Chave 2 x 2

S3 – Interruptor de pressão NF

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, suporte de pilhas, caixa para montagem, garras, fios, etc.

 

 

 

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Opinião

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