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Medidas de tensões em etapas trasistorizadas (INS054)

A detecção de falhas em equipamentos transistorizados pela medidas de tensão é uma técnica eficiente utilizada pela maioria dos profissionais da eletrônica. Com o uso de um multímetro comum, e o conhecimento do princípio de funcionamento dos circuitos o profissional pode facilmente encontrar falhas de componentes nos circuitos transistorizados de todos os tipos. Neste artigo, baseado no livro "Curso de Instrumentação Eletrônica - Multímetro - Volume II" o leitor terá informações sobre a medida de tensões em circuitos transistorizados.

Os transistores bipolares podem ser utilizados em três configurações básicas que são mostradas na figura 1.

 

Nas três configurações, entretanto, são mantidas as mesmas relações entre as tensões nos diversos elementos do transistor conforme se segue:

 

I) Para transistores NPN

* Tensão de coletor maior que a de base.

* Tensão de base de 0,2 ou 0,6 V maior que a tensão de emissor.

* Tensão de emissor menor que as outras, em alguns casos nula.

 

II)  Para transistores PNP

* Tensão de emissor maior que a de base.

* Tensão de base 0,2 ou 0,6 V menor que a de emissor.

* Tensão de coletor menor de todas.

 

Os valores em questão são tomados em relação ao negativo da fonte, que é dado como 0 V, onde ligamos a ponta de prova preta do multímetro em todas as medidas.

Para medição destas tensões nas etapas o procedimento é o seguinte:

 

Procedimento 1 - Transistores NPN - Configuração de Emissor Comum

 

a) Coloque o multímetro numa escala apropriada de tensão DC que permita ler as tensões do circuito - normalmente utilize a fonte como valor de referência;

 

b) Ligue o aparelho;

 

c) Conecte a ponta de prova preta do multímetro ao pólo negativo da fonte ou referência - 0 V;

 

d) Faça as medidas de tensão nos três elementos do transistor.

A figura 2 mostra como é feita esta prova.

 

 

Interpretação

* Tensão de coletor - menor que a da fonte porém alta - normal.

* Tensão de base menor que a do coletor - normal.

* Tensão de emissor 0,6 V abaixo da tensão de base para transistores de silício e 0,2 V para transistores de germânio - etapa normal.

* Tensão de coletor igual a de base - transistor em curto.

* Tensão de base igual à de emissor  - transistor em curto.

* Tensão de coletor igual a da fonte - ou seja,  igual à tensão antes da carga ( resistor) de coletor  - transistor aberto.

* Tensão de base acima da tensão de emissor mais 0,6 V (ou 0,2 V para os tipos de germânio) - transistor aberto.

 

Observação

No caso da tensão de base anormalmente alta, é preciso verificar os componentes de polarização, pois se estiverem abertos podem ocorrer uma alteração destas condições, o mesmo ocorrendo para o caso de tensão nula. No caso de tensão mais alta, ela também ocorre quando existe um problema de polarização de emissor.

O resistor de emissor, que tem valor normalmente baixo, faz com que a tensão neste elemento seja tipicamente de 1 a 10 V, dependendo do circuito.

Uma abertura deste resistor eleva a tensão de emissor e também de coletor para valores próximos ao da fonte de alimentação.

 

Procedimento 2 - Transistores PNP - Configuração de Emissor Comum

a) Coloque o multímetro numa escala apropriada de tensão DC que permita ler as tensões do circuito. A escolha da escala é feita em função da tensão da fonte;

b) Ligue o aparelho;

c) Conecte a ponta de prova vermelha do multímetro ao pólo mais positivo da fonte ou massa ( 0 V);

d) Faça as medidas de tensão nos três elementos do transistor.

A figura 3 mostra o procedimento correta para esta prova.

 

Interpretação

* Tensão de coletor - Intermediária entre 5 V e a tensão da fonte - nomal.

* Tensão de base - menor que a do coletor porém maior que a de emissor.

* Tensão de emissor - menor que a de coletor porém 0,6 ou 0,2 V abaixo da tensão de base (*).

* Tensão de coletor igual a de emissor - transistor em curto.

* Tensão de base igual a de emissor - transistor em curto.

* Tensão de coletor muito alta, próxima da tensão da fonte - transistor aberto.

* Tensão de base anormal - transistor aberto.

 

(*)  Veja que invertendo as pontes de prova as leituras são equivalentes à configuração NPN. se usarmos as pontas do mesmo modo, isto é, preto no negativo, basta ler "menor" onde está maior e "maior onde está menor.

 

Observação

A tensão de coletor do transistor em repouso é fixada pela sua polarização  (a qual depende da classe), ou seja,  do ponto da reta de carga em que ela é feita.

Assim podemos ter desde tensões  relativamente baixas em repouso (classe A), tensões intermediárias  (classe AB) e tensões altas (classes B e C).

 

Procedimento 3  - Transistores NPN em Coletor Comum

a) Coloque o multímetro numa escala apropriada de tensão DC que permita ler as tensões do circuito. A escolha é feita em função da tensão da fonte;

b) Ligue o aparelho;

c) Conecte a ponta de prova preta do multímetro à fonte - pólo negativo;

d) Faça as medidas de tensão nos três elementos do transistor.

Na figura 4 mostramos como esta prova é realizada.

 

Interpretação

* Tensão de coletor igual ou próxima da fonte - normal.

* Tensão de base menor que a de coletor porém relativamente alta - normal.

* Tensão de emissor 0,2 ou 0,6 V menor que a de base - transistor bom - condição normal.

* Tensão de emissor igual à de base - curto.

* Tensão de emissor igual à de coletor - curto.

* Tensão de coletor igual à da fonte e de emissor praticamente nula - transistor aberto.

* Tensão de base acima da do emissor - transistor aberto.

 

Observação

Um caso em que uma tensão de emissor pode ser considerada normal quando nula ou muito baixa, é quando temos uma carga de baixa impedância num circuito de potência, conforme mostra a figura 5.

 

Neste caso, em repouso temos uma corrente relativamente alta entre o coletor e o emissor, e a tensão no emissor é próxima de zero ou mesmo zero, na condição normal.

 

Procedimento 4 -   Transistores PNP em Coletor Comum.

a) Coloque o multímetro numa escala apropriada de tensão DC que permita ler as tensões do circuito - a escolha da a escala é feita em função da tensão da fonte;

b) Ligue o aparelho;

c) Conecte a ponta vermelha do multímetro no pólo positivo da fonte;

d) Faça as medidas de tensão nos três elementos do transistor .

A figura 6 mostra como esta prova deve ser feita.

 

Interpretação

A mesma do procedimento n. 3.

 

Observação

Ë válida a observação de que poderemos  ter tensões de emissor baixas em condições de normalidade com cargas de baixa impedância (alto-falantes e relés por exemplo).

Lembramos que os valores de tensão obtidos no multímetro são absolutos e que a rigor estamos medindo tensões negativas. Já que a referência 0,2 ou 0,6 V menor que a do emissor, em termos negativos, já que a tensão de emissor é positiva em relação à base.

 

Procedimento 5 -  Transistores NPN em Base Comum

a) Coloque o multímetro numa escala de tensão DC que permita ler os valores do circuito. A escolha é feita tendo por referência a tensão da fonte;

b) Ligue o aparelho;

c) Conecte a ponta de prova preta ao negativo da fonte;

d) Faça as leituras de tensões nos três elementos do transistor.

Na figura 7 mostramos como fazer esta prova.

 

Interpretação

* Tensão de coletor inferior à da fonte porém superior à da base e à do emissor, tensão de base inferior à de coletor e de 0,2 ou 0,6 V acima da tensão  de emissor; tensão de emissor entre 0 e 2 volts tipicamente - circuito normal.

* Tensão de coletor igual à da base - transistor em curto.

* Tensão de base igual à do emissor ou coletor- transistor em curto.

* Tensão de coletor igual à do emissor - transistor em curto.

* Tensão de coletor anormalmente alta, próxima da fonte (*) - transistor em curto (*).

(*) Todas estas medidas supõem que componentes de polarização e acoplamento estejam em perfeitas condições. Veremos mais adiante como proceder para analisar os componentes com problemas, estando os transistores em condições normais.

 

Procedimento 6 - Transistores PNP em Base Comum

a) Coloque o multímetro numa escala de tensão DC que permita ler os valores do circuito. A escolha é feita tendo por referência a tensão da fonte;

b) Ligue o aparelho;

c) Conecte a ponta de prova vermelha ao pólo positivo da fonte (referência);

d) Meça as tensões nos três elementos do transistor.

Na figura 8 temos o procedimento para esta prova.

 

Interpretação

* A mesma do caso anterior.

 

Observação

Novamente observamos que lemos os valores absolutos das tensões, já que em relação à referência elas são negativas.

 

CONCLUSÃO

Os procedimentos indicados são válidos para multímetros analógicos como digitais. Para os analógicos são recomendados os tipos com uma sensibilidade maior do que 5 k ohms por volt.

Com as tensões dos diagramas ou mesmo a análise do circuito é possível encontrar componentes com problemas quando as tensões são diferentes das citadas

 

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