Descreva, com suas próprias palavras, a base para a dedução e para a utilização da reta de operação.
Passo 1
O enunciado quer que a gente explique, com nossas próprias palavras, de onde sai a reta de operação (ou reta de carga) num circuito com dispositivo ativo (por exemplo, um transistor) e por que ela é útil. O conteúdo envolve a característica estática
versus
(no caso de um transistor BJT) e o uso das leis de Kirchhoff (KVL/KCL) junto com a Lei de Ohm para montar essa reta.
Passo 2
Para deduzir a reta de operação, escolhemos o circuito de polarização DC do coletor (ou dreno, no caso de MOSFET). Aplicamos a Lei de Kirchhoff de tensão no laço de alimentação do coletor:
Rearranjando, obtemos uma relação linear entre
e
,
que é justamente a equação de uma reta no plano
.
Passo 3
Interpretamos geometricamente essa equação traçando no gráfico de características do transistor dois pontos-chave:
– Para , temos
.
– Para , temos
.
Unindo esses dois pontos, obtemos a reta de operação DC (reta de carga).
– Para
– Para
Unindo esses dois pontos, obtemos a reta de operação DC (reta de carga).
Passo 4
A reta de operação mostra todas as combinações possíveis de
impostas pelo circuito externo, independentemente do transistor. Para encontrar o ponto de repouso (
-point), basta sobrepor à reta de carga as curvas características
versus
do transistor, que dependem da corrente de base
(ou tensão de gate). A interseção define
e
.
Passo 5
Na prática, a reta de operação serve para:
- Escolher o ponto
de polarização estável, garantindo boa linearidade. - Avaliar as margens de excursão de
e quando houver sinal AC, evitando saturação ou corte. - Dimensionar componentes (resistores de polarização) de modo a maximizar a amplitude de sinal sem distorção.
Resposta
A reta de operação é deduzida aplicando KVL ao ramo de coletor/drain e usando a Lei de Ohm para ligar
e
, resultando em
Graficamente, traçamos essa reta no plano
entre os pontos
e
. Sua interseção com as curvas características do dispositivo define o ponto de repouso
, e a reta é usada para analisar polarização, linearidade e margens de excitação do circuito.