Um medidor de hFE simples, preciso e de baixo custo para o entusiasta.

Eletrônica Hobby

Do It Yourself

Aviso Importante:

Esta página é destinada especificamente a indivíduos com conhecimento e experiência em eletrônica. A prática da eletrônica como hobby é segura apenas quando realizada por pessoas qualificadas. A interação com componentes eletrônicos e as tensões envolvidas pode apresentar riscos significativos para indivíduos não qualificados ou crianças.
O circuito descrito nesta página opera em conexão com a rede elétrica residencial, seja 127 ou 220 V. Essas tensões podem representar um risco potencial de choque elétrico, que em alguns casos pode ser grave ou até mesmo fatal.
Se você está interessado em eletrônica mas não tem certeza sobre sua competência para lidar com eletricidade e componentes eletrônicos, é fortemente recomendado que você busque formação ou assistência profissional. A segurança deve ser sempre a sua prioridade máxima.

Este espaço é dedicado à publicação de projetos, de baixo custo e de fácil execução, com ênfase na instrumentação de bancada. Estes são para as pessoas honestas, inteligentes, que respeitam a autoria do trabalho alheio e, que demonstram respeito ao próximo, abstendo-se de causar poluição sonora.

by FM Timi

Construir os próprios instrumentos é uma atividade comum ao ‘hobby’ da eletrônica. E, um medidor de ganho ou hFE é sempre útil na bancada do experimentador, ou profissional.

O presente instrumento foi projetado para medir o ganho de corrente de transistores bipolares (BJT) de baixa e média potência, comumente encontrados nos encapsulamentos TO-92, TO-18, TO-126 e outros.

O circuito é simples e fácil de montar e utilizar. Auxiliando no emparelhamento (casamento) de transistores em hFE ou na escolha da unidade mais adequada para um projeto específico.

Pré-amplificadores e amplificadores de alta-fidelidade, conversores digitais-analógicos discretos, instrumentação e fontes reguladas são exemplos de aplicações onde quase sempre se requer transistores casados em hFE. Sejam em estágios diferenciais, amplificadores de transcondutância, espelhos de corrente, ou outros circuitos.

Sabemos que transistores convencionais (não Darlington) apresentam raramente ganhos superiores a 800. Portanto, um instrumento que meça até 2000 já é adequado. O circuito aqui apresentado vai um pouco além, fornecendo leituras de ganhos de até aproximadamente 6800.

No presente medidor o hFE é diretamente proporcional à tensão medida e corresponde a 1 mV por unidade de ganho. Ou seja, para um ganho igual a 10, teremos 10 mV; para ganho 100, teremos 100 mV, e assim por diante.

Para simplificar a montagem e reduzir custos, as leituras são feitas diretamente em um voltímetro digital externo, conectado aos bornes +DVM e -DVM. Ou, se o leitor preferir, poderá montar um voltímetro com base no ICL7107 ou 7106, por exemplo, e incorporá-lo ao medidor de hFE. A resistência de entrada do voltímetro deve ser, preferencialmente, maior que 10 MΩ.

A opção mais simples, no entanto, seria utilizar o multímetro digital que o leitor já possui, configurando-o para a função de medição de tensão contínua (DCV).

A maioria dos multímetros digitais tem uma resistência de entrada de aproximadamente 10 MΩ em todas as faixas. E, alguns modelos podem apresentar uma resistência de 100 MΩ ou superior nas primeiras escalas de tensão contínua. Sendo que todos são apropriados para a presente finalidade.

Há, todavia, “multímetros” digitais questionáveis que podem apresentar resistências menores que 10 MΩ, embora seus fabricantes ocultem essa informação ou forneçam dados inverídicos.

Por exemplo, um popular “multímetro” de um fabricante chinês, comercializado com diferentes marcas, além da classificação de segurança, CAT, ser falsa — pondo em risco a integridade física do operador —, apresenta uma resistência de entrada de apenas 5 MΩ em baixas tensões, ainda que o valor de 10 MΩ seja informado na ficha técnica.

Multímetros de alta qualidade de marcas renomadas, como Fluke, Gossen Metrawatt, Hioki, Keysight, Sanwa e Yokogawa, entre outras, não apresentam esses problemas. São instrumentos dignos de confiança, embora possam ter um custo mais elevado. Além disso, são esses os instrumentos que se recomenda para uso em bancada ou campo, independente do leitor ser hobista ou profissional.

Algumas informações a respeito de multímetros digitais podem ser encontradas na quarta parte de uma série de textos publicados entre 2020 e 2022. Essas informações estão disponíveis para consulta no seguinte endereço:

	https://www.timiaudio.com.br/fmt/conselhos_entusiasta_part4.htm
	Obs.: Todo o site, incluindo este link, só pode ser visualizado corretamente em computadores.

Devido às variáveis envolvidas no mundo real, a exatidão não é prioritária em um medidor despretensioso de hFE, como o aqui apresentado. No entanto, é importante que ele seja preciso, permitindo-nos selecionar transistores com ganhos próximos e dentro da faixa desejada.

Caso haja interesse por parte do leitor, mais informações acerca de exatidão e precisão podem ser encontradas no mesmo artigo mencionado anteriormente.

Teoria

A corrente do coletor (Ic) de um transistor é, resumidamente, a corrente da base (Ib) multiplicada por seu hFE. Se a corrente da base for conhecida, o hFE pode ser calculado ao medir a corrente do coletor e dividir o valor obtido por Ib. Figura 1.

A corrente de emissor (Ie) será a soma das correntes de base (Ib) e coletor (Ic).

Figura 1.

O exemplo mais simples de um medidor de hFE é provavelmente o apresentado na Figura 2. Sua excessiva simplicidade, no entanto, resulta em limitações. Como podemos observar, a corrente da base (Ib) é fornecida por um resistor de valor fixo (R1), conectado a uma fonte de tensão constante. Portanto, Ib depende não apenas do valor da resistência de R1 e da tensão de alimentação, mas também diretamente de VBE e da temperatura da junção. Convém notar que, nos transistores, a VBE diminui à medida que a temperatura aumenta, resultando, neste caso, em uma elevação em Ib. Tal aspecto altera o valor do hFE mensurado por esse e outros medidores com essa característica, dificultando o pareamento dos transistores.

Figura 2.

Um aperfeiçoamento desse circuito pode ser visto no esquema simplificado da Figura 3. Nele, o desempenho foi melhorado com o acréscimo de uma fonte de corrente constante para a base do transistor. Ao estabilizar a corrente da base, ela deixa de depender de VBE e de sua respectiva relação com a temperatura da junção. No entanto, para o funcionamento adequado do medidor, é necessário que existam duas fontes de corrente. Estas fontes devem ser simétricas e complementares, para a medição de transistores NPN e PNP, respectivamente. A obtenção dessas duas correntes simétricas e complementares não é uma tarefa trivial. Isso exige o uso de circuitos de precisão, compensados em temperatura. A compensação é relevante para garantir que o desempenho do medidor não seja afetado por variações na temperatura ambiente. Por conseguinte, um instrumento completo não será tão simples como a topologia ilustrada na Figura 3. Na verdade, o medidor terá um maior número de componentes e, geralmente dois ou mais ajustes de correntes para que o aparelho seja calibrado. Quando bem projetado, esse circuito pode ser insensível às variações na tensão de alimentação.

Figura 3.

Princípio de funcionamento

A Figura 4 traz o diagrama esquemático completo do medidor de hFE.

Figura 4. Clique sobre o esquema para ampliá-lo - Click on the diagram to enlarge it.

A topologia básica do circuito é vista na Figura 5 e lembra aquela da Figura 2, onde a corrente da base é fornecida por R1. No entanto, agora a junção base-emissor do transistor sob teste (DUT) faz parte da malha de realimentação negativa de um amplificador operacional. Este amplificador ajustará a tensão do emissor para igualar o potencial da entrada inversora, assim como o da base, ao da referência presente em sua entrada não inversora. Fixando dessa forma a tensão na base do transistor. Por consequência, a corrente através de R1 permanecerá constante. Dado que a junção base-emissor está em série com esse circuito, podemos concluir que a corrente da base não será afetada pela queda de tensão na junção nem pelas variações de temperatura.

Uma qualidade adicional desse estágio é fornecer correntes equivalentes para transistores NPN e PNP, mediante poucas alterações.

Figura 5.

D1 não é um simples diodo Zener, como mostrado no desenho, mas sim uma referência de precisão. Essa referência pode ser constituída por um circuito integrado e alguns componentes externos, ou exclusivamente por componentes discretos, dependendo das opções disponíveis e das características técnicas almejadas. Isso garantirá que a corrente da base permaneça independente das flutuações na tensão de alimentação.

Em razão da exigência de uma referência precisa, estabilizada em temperatura, na prática, o circuito será mais complexo que o ilustrado ou exigirá componentes difíceis de adquirir no mercado brasileiro.

Por esse motivo, e com o objetivo de manter o projeto acessível a todos, optou-se por uma solução baseada em um divisor de tensão resistivo. A escolha foi possibilitada em razão de que a fonte de alimentação regulada fornece a estabilidade de tensão necessária para manter a corrente de base dentro dos parâmetros requeridos para o projeto. Portanto, é essencial que a fonte esteja corretamente ajustada e que o regulador LM317 seja de alta qualidade.

O circuito final é simples, de baixo custo, apresentando boa estabilidade térmica e simetria da corrente.

Apesar do desempenho do circuito depender, em parte, do amplificador operacional utilizado, espera-se que a assimetria da corrente entre transistores dos tipos NPN e PNP seja menor que 1%.

A acurácia do medidor mostrou-se adequada ao propósito do projeto, mesmo considerando a tolerância dos resistores e demais variáveis.

A chave SW1 é responsável por determinar a polaridade adequada para transistores NPN ou PNP.

O IC2A e componentes associados mantêm constante a corrente de base (Ib) do transistor sob teste. Como já explanado, isso ocorre independentemente da temperatura da junção e da tensão base-emissor (VBE). Contribuindo para leituras um pouco mais estáveis, especialmente quando comparadas àquelas fornecidas por medidores cuja Ib depende diretamente de VBE e da temperatura.

A corrente de base do transistor sob teste será de 1 µA ou 10 µA, dependendo da seleção feita por meio da chave SW2.

Por razões de segurança, estabeleceu-se um limite para a corrente máxima do coletor, ou IC (considerando os bornes de coletor e emissor em curto-circuito). O limite é de 10 mA para uma corrente de base de 1 µA, e será de 33 mA quando a corrente de base for definida para 10 µA.

Quando não há corrente elétrica passando pela base de um transistor, não deve haver corrente significativa de coletor. Isso significa que o transistor está em corte e não apresentará ganho. Um transistor defeituoso que apresente fuga excessiva de corrente pode causar leituras incorretas do hFE e comprometer a medição.

Para verificar se, na ausência da corrente de base, a leitura do ganho será igual a zero, foi adicionada a chave SW3.

Momentaneamente, colocamos essa chave na posição “Zero” e verificamos se a tensão exibida no multímetro é inferior a 1 mV. O ideal é que seja zero, especialmente para transistores de silício. Após essa verificação, podemos alterar a posição da chave para “Norm” e realizar a leitura do hFE.

No caso de um transistor defeituoso ou ligado com terminais invertidos, o LED D5 poderá acender.

Se o leitor notar uma corrente de fuga maior do que a esperada para um transistor original, que deveria estar em perfeitas condições, isso pode indicar a presença de umidade ou a contaminação por algum outro agente entre os terminais. Lavar o transistor com álcool isopropílico, idealmente anidro, e secá-lo bem, poderá ser de ajuda.

Atenção:

O álcool isopropílico (propan-2-ol) anidro é altamente inflamável!
Ao manipular álcool isopropílico, lembre-se de fazê-lo sempre distante de chamas e
faíscas elétricas, em um ambiente bem arejado, e de usar luvas impermeáveis e óculos de
proteção.
Muitos produtos químicos, aparentemente inofensivos, podem prejudicar a saúde se usados regularmente e de forma inadequada. O álcool isopropílico é exemplo disso.
Por favor, use-o com cuidado.

Transistores de germânio apresentam maior corrente de fuga e, não devem ser confundidos com dispositivos defeituosos.

A chave SW4 possibilita a alternância entre o modo de operação hFE e a medição da tensão entre base e emissor (VBE). Certas aplicações requerem transistores pareados em ambas as características.

Para parear transistores em VBE, é crucial que todas as unidades em teste estejam na mesma temperatura.

O indicador de ‘overflow’, D5, acenderá quando o “limite de escala” for alcançado. Isso ocorre quando a tensão coletor-emissor se aproxima de 3,7 V. Este valor é aproximadamente o limite mínimo de tensão aceitável para o uso de um transistor em aplicações lineares de áudio, em alta-fidelidade.

Na prática a maioria das medições de hFE será feita com tensões maiores, distantes desse limite. Para transistores com ganho entre 10 e 800, a tensão coletor-emissor estará na faixa dos 8,0 V aos 10,5 V.

Esta faixa é consideravelmente mais realista quando comparada às tensões disponíveis na maioria dos testadores de semicondutores que utilizam microcontroladores. Geralmente, nestes dispositivos, a tensão máxima sob o transistor é inferior a cinco ou até mesmo a três volts.

Para um valor de corrente de base (Ib) de 1 µA, a indicação de ‘overflow’ ocorrerá quando a contagem atingir aproximadamente 6800 (escala com resolução de 1 mV). Para Ib de 10 µA, a contagem será de cerca de 2150. Esses valores correspondem às correntes do coletor de 6,8 mA e 21,5 mA, respectivamente.

É importante ressaltar que essa indicação de limite de escala não é crítica e pode variar para mais ou para menos, dependendo das características dos LEDs utilizados nas posições D6 a D9. Vale mencionar que esses LEDs não funcionam como indicadores. Invariavelmente, dois LEDs estarão suavemente iluminados e dois permanecerão apagados, a depender da posição de SW1.

A escolha da corrente de base, seja 1 µA ou 10 µA, dependerá da aplicação específica do transistor. É importante considerar a faixa estimada de corrente no circuito onde o transistor em teste será empregado. Essa consideração é fundamental para qualquer medição de hFE, independentemente do tipo de medidor utilizado.

O LED D10, quando aceso, informará que o aparelho está ligado e, assim como D5, ele pode ser instalado no painel do instrumento.

A fonte de alimentação, a qual é bastante tradicional, deve ser ajustada para 15 V através do Trimpot^® VR1. Dois ‘jumpers’ foram adicionados à placa de circuito impresso para auxiliar nesta medição. Figura 6.

Figura 6.

Prática

O circuito pode ser acondicionado em uma caixa plástica ou metálica. Esta última é preferível por servir de blindagem. Neste caso, deve-se conectá-la ao terminal 3 ou 4 de SW1 (GND do circuito). É aconselhável também conectá-la ao “terra” da instalação elétrica, quando este estiver disponível.

O transformador de força pode ser de 15 V x 100 mA ou 7,5 V + 7,5 V x 200 mA. Para este último, o terminal central do secundário é ignorado.

É perfeitamente aceitável utilizar um transformador com uma corrente superior.

A discrepância na corrente mencionada é atribuída à prática, comum entre muitos fabricantes, de somar as correntes dos secundários dos transformadores com derivação central ou de três fios.

Portanto, um transformador comercializado como 7,5 V + 7,5 V x 200 mA pode, em muitos casos, fornecer apenas 100 mA por secundário.

É importante prestar atenção à relação tensão/corrente ou VA (volt-ampere), pois ela pode esclarecer a “potência” do transformador. Essa relação é obtida ao multiplicar a tensão pela corrente de cada secundário e deve sempre ser informada pelo fabricante. Se, por exemplo, encontrarmos uma especificação de 1,5 VA para um transformador anunciado como 7,5 V + 7,5 V x 200 mA (em vez dos 3 VA esperados), isso significa que ele oferece 100 mA por secundário.

Uma das razões pelas quais os fabricantes adotam essa prática é a suposição de que o consumidor construirá uma fonte simples com retificação em onda completa usando dois diodos (um para cada secundário), o que resultará na soma das correntes.

Um transformador de 9 V + 9 V pode ser utilizado como alternativa. O dissipador de calor de IC3 foi dimensionado considerando essa opção. Em uso normal, IC3 operará quase sem aquecimento.

A maioria dos pequenos transformadores disponíveis no mercado possui três fios no enrolamento primário, e o diagrama elétrico foi elaborado levando isso em consideração. Para transformadores que apresentam quatro fios no enrolamento primário (ou seja, dois enrolamentos primários independentes), o leitor pode se orientar pela ilustração da Figura 7.

Figura 7. Clique sobre o esquema para ampliá-lo - Click on the diagram to enlarge it.

Quando a chave SW6 estiver na posição de 220 V, a tensão ideal de entrada será sempre o dobro daquela especificada para cada primário. Contudo, é provável que o aparelho seja conectado a redes de 127 ou 220 V. Por isso, esses são os valores mencionados na Figura 7.

Para um funcionamento correto, é importante manter tanto o transformador quanto a fiação de entrada de AC a uma distância segura do restante do circuito. Essa distância deve ser, se possível, maior que 10 cm.

Para o único capacitor eletrolítico, do circuito, utilizei uma unidade Nichicon, adquirida na época da Farnell no Brasil. Isso porque há tempos está difícil encontrar capacitores eletrolíticos de boa qualidade no mercado brasileiro. A maioria é de origem chinesa, desconhecida ou falsificada e, apresenta qualidade tão baixa que compromete o funcionamento de qualquer circuito eletrônico. Além disso, há um real perigo em usá-los. A título de exemplo, já encontrei capacitores cuja indicação de polaridade, marcada no encapsulamento, estava invertida! E só não ocorreu um acidente porque observei que a marcação, impressa do polo negativo apontava para o terminal mais longo, quando deveria corresponder ao mais curto. Um simples teste com o multímetro confirmou o erro, e ao observar com mais atenção, constatei tratar-se de falsificação de um capacitor japonês, da conceituada marca Rubycon.

Um problema semelhante já foi identificado em LEDs de origem desconhecida, nos quais o chanfro indicador do cátodo estava erroneamente posicionado no lado oposto.

Se houver dificuldade na aquisição do resistor R12 de 100 Ω por ½ W, este pode ser substituído por dois resistores de 200 Ω por ¼ W, ligados em paralelo. Há um espaço previsto na PCI para um segundo resistor (R12A).

VR1 é um “trimpot” multivoltas, modelo 3296W. É essencial que seja de uma marca confiável, como Bourns, Sfernice (Vishay), Spectrol (Vishay), entre outras, para assegurar a estabilidade da tensão da fonte. Caso não seja possível adquirir o trimpot, ele pode ser substituído por um resistor fixo de 120 ohms, 1%, ¼ W, de filme metálico. Com essa substituição, é provável que não obtenhamos exatamente 15 V na fonte de alimentação, o que pode resultar em um erro de exatidão na medição de hFE. No entanto, as medições ainda manterão a precisão.

SW1 a SW4 são mini chaves de alavanca do tipo ON-ON, todas com 2 polos x 2 posições.

SW5 pode ser do mesmo modelo que as anteriores ou ser de apenas 1 polo x 2 posições. Opcionalmente, SW3 pode ser uma unidade monoestável que sempre retornará à posição ‘Norm’ (normal).

É preciso, mais uma vez, ter atenção quanto à qualidade dos componentes. Muitas chaves encontradas no comércio são de baixa qualidade, derretendo no momento da soldagem e/ou apresentando mau contato. Não por coincidência são de marcas chinesas ou de origem desconhecida. Alguns vendedores tentam esconder isso dizendo apenas que o produto é “importado”.

Caso o leitor tenha dessas chaves em seu estoque, poderá tentar aproveitá-las aplicando pequena quantidade de resina epóxi, para alta temperatura, entre os terminais e o corpo da chave. Antes de aplicar a resina é aconselhável limpar a chave com álcool isopropílico, tomando o devido cuidado para o produto não escorrer para o interior da chave. A fotografia ao lado demonstra onde a resina deve ser aplicada.

D5 é um LED amarelo de alto brilho, com 3 ou 5 mm de diâmetro. Certamente, o leitor pode optar por LEDs de outras cores ou tipos. A única exigência é que seja de alto brilho.

Por outro lado, D6 a D9 devem ser LEDs verdes comuns de 5 mm com tensão direta próxima dos 2,1 V, uma vez que os LEDs de alto brilho, os quais podem ter uma tensão direta mais alta, não são adequados para essas posições. Há LEDs de outras cores com tensão direta de 2,1 V, mas o LED verde é o mais comum.

Estes LEDs (D6 a D9) são soldados diretamente na PCI, porém distanciados desta em 5 mm ou mais.

É importante ressaltar que LEDs de 3 mm não são recomendados para essas posições.

Lembro-me agora que, no ano de 2009, recomendei a um fabricante europeu de equipamentos High-End que soldasse os LEDs distanciados da PCI. Infelizmente, esse fabricante parece ter ignorado minha recomendação. Sendo que sua prática de soldar os LEDs rentes à placa resultou em diversos amplificadores defeituosos espalhados pelo mundo.

O LED D10, de 3 ou 5 mm e na cor verde, sinaliza que o aparelho está ligado. O leitor tem a liberdade de escolher o modelo e a cor que preferir. Este é um LED comum, não de alto brilho.

Embora existam circuitos integrados (ICs) mais apropriados para as posições IC1 e IC2, optou-se por modelos de baixo custo e de fácil acesso no mercado brasileiro, visando facilitar a montagem para todos.

Um dos desafios da eletrônica é fazermos o possível com, talvez, o pouco que tenhamos.

Os ICs podem ser soldados diretamente na PCI, entretanto, a utilização de soquetes com pinos torneados é conveniente.

Ajuste

Após a montagem ser concluída e revisada, é necessário ajustar a tensão da fonte de alimentação. Para isso, o aparelho deve permanecer ligado por aproximadamente trinta minutos. Em seguida, ajustaremos VR1 até obtermos exatamente 15,0 V entre os ‘jumpers’ existentes na PCI.

Utilização

1 - Com o multímetro configurado para a função DCV, conecte a ponta de prova vermelha ao borne +DVM e a ponta de prova preta ao borne -DVM. Em seguida, selecione a escala apropriada. Por exemplo, em um multímetro de 3 ½ dígitos ou 2000 contagens, a escala de 2 V (2000 mV) pode ser utilizada, pois oferece a resolução ideal de 1 mV e permite leituras de até 2000.

Como sabemos, variações pequenas de hFE podem ser arredondadas. Portanto, para escalas com resolução melhor que 1 mV, uma leitura de 245,7 mV pode ser arredondada para um hFE de 246.

2 - Antes de conectar o transistor ao medidor, é necessário selecionar a chave SW1 para a posição que corresponda à polaridade do transistor sob teste, seja NPN ou PNP.

3 - Transistores de baixa potência, tais como TO-92 e TO-18 podem ter seus terminais encaixados em um soquete, observando a correta disposição de coletor, base e emissor.

Existem soquetes específicos para transistores. No entanto, esses podem ser difíceis de encontrar no Brasil. Por essa razão, uma alternativa possível seria utilizar uma barra de pinos fêmea com espaçamento de 2,54 mm. Outra opção a ser considerada é a segmentação de um soquete para circuitos integrados, que possua pinos torneados. Caso se opte por um componente de maior durabilidade, a utilização de um soquete do tipo ZIF (Zero Insertion Force) é uma opção viável. Sinta-se livre para exercer a sua criatividade.

Por outro lado, os transistores de média potência podem ser conectados com auxílio de cabos com garras jacarés ou pinças. Estes cabos não devem exceder o comprimento de 20 cm. Para não comprometer a precisão, durante a leitura é essencial evitar tocar com as mãos no cabo conectado à base.

Utilizar bornes e pinos bananas, por exemplo, de 2 mm facilitará o uso de diferentes tipos de cabos.

É oportuno lembrar que alguns transistores de média potência podem ter correntes máximas de coletor tão baixas quanto 50 mA. Sendo que mesmo para tais o presente medidor poderá ser utilizado com segurança, tendo em vista que a corrente está limitada aos 33 mA e, a dissipação será sempre menor que 85 mW.

A ligação do coletor com a base não deve ser invertida, pois se isto acidentalmente ocorrer a corrente que fluirá pela junção base-emissor estará próxima dos 12 mA, quando SW2 estiver na posição 1 µA. E, 37 mA com SW2 na posição de 10 µA. Geralmente isso não danificará o transistor, mas há dispositivos cuja corrente máxima de base é muito pequena, podendo causar alterações importantes em sua estrutura.

4 - Selecione a chave SW2 para a corrente adequada de base.

5 - Coloque a chave SW4 na posição ‘hFE’ para medir o ganho.

6 - Momentaneamente, coloque a chave SW3 na posição ‘Zero’.

No multímetro do exemplo, a leitura esperada será ‘± .000’ ou ‘± .001’, sendo que cada contagem corresponde a uma unidade de ganho. A variação de uma contagem é uma característica natural dos instrumentos digitais.

Ao retornar a chave SW3 à posição ‘Norm’, o valor do hFE será exibido no visor do multímetro.

7 - Será possível medir a tensão base-emissor para a corrente selecionada, ao alternar a chave SW4 para a posição VBE.

No caso de transistores PNP, todos os valores medidos serão negativos.

Consideremos o seguinte exemplo:

1 - Medição do ganho do 2N2222:

Para medir o ganho de um transistor 2N2222, selecione a chave SW1 para a configuração NPN e a chave SW2 para 1 ou 10 μA.

2 - Medição do hFE:

Coloque a chave SW4 na posição hFE.

3 - Verificação inicial:

Posicione a chave SW3 em ‘Zero’ para confirmar se a leitura no multímetro é zero ou ± 1.

4 - Leitura do hFE:

Volte a chave SW3 para a posição ‘Norm’. O valor exibido no multímetro será o hFE do transistor.

5 - Tensão base-emissor (VBE):

Para obter o valor da tensão base-emissor, selecione a chave SW4 para VBE.

Desenvolvido na Motorola Semiconductors, o 2N2222 é reconhecido
como um dos mais importantes transistores de todos os tempos.

PCI

Na Figura 8, apresenta-se uma sugestão para a placa de circuito impresso (PCI).

A placa tem dimensões de 110 mm de comprimento por 86 mm de largura.

Figura 8. Clique sobre a imagem para ampliá-la. - Click on the image to enlarge it.

Lado cobreado da placa ilustrada na Figura 8. - (110 mm x 86 mm)

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Se o leitor optar por confeccionar a placa de circuito impresso por meio de um processo fotográfico direto ou serigrafia, pode ser útil imprimir a legenda dos componentes, o que sempre facilita a montagem. Figura 9.

Figura 9. Clique sobre a imagem para ampliá-la. - Click on the image to enlarge it.

Uma versão simplificada da placa pode ser apreciada na Figura 10. Esta versão é destinada àqueles que preferem desenhar suas placas manualmente. Seja por ser um método mais acessível ou porque é uma prática que ultrapassa a técnica e pode entrar no domínio da arte.

Figura 10. Clique sobre a imagem para ampliá-la. - Click on the image to enlarge it.

Lado cobreado da placa ilustrada na Figura 10. - (110 mm x 86 mm)

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Para as conexões das chaves, o leitor pode se guiar pelo diagrama chapeado apresentado na Figura 11. O fio identificado como ‘C’, junto com aqueles numerados de 1 a 14, deve ser conectado aos pontos correspondentes na placa de circuito impresso.

Figura 11. Clique sobre a imagem para ampliá-la. - Click on the image to enlarge it.

Devido à natureza do projeto, que lida com altos valores de resistência, é essencial que a placa de circuito impresso seja feita de fibra de vidro (FR4). Quanto à montagem, não são necessários cuidados além dos habituais. Recomenda-se a limpeza adequada da PCI e dos componentes, evitando o contato direto das mãos com as faces da placa. Além disso, é sempre uma boa prática testar os componentes antes da montagem, garantindo assim a eficiência e a segurança do projeto.

Lista de Materiais (PCI)

Semicondutores

IC1 – Circuito integrado amplificador operacional, DIP8: TL071 ou TL081.

IC2 – Circuito integrado amplificador operacional duplo, DIP8: TL072 ou TL082.

IC3 – Circuito integrado regulador de tensão, TO-220: LM317 ou LM217.

D1, D2, D3, D4 – Diodo 1N4148, 1N4150, 1N4151, 1N4448, 1N914, 1N916 ou BAW62.

D5 – LED de alto brilho, amarelo ou vermelho (3 mm ou 5 mm) – Ver texto.

D6, D7, D8, D9 – LEDs verdes de 5 mm de diâmetro (T-1 ¾), tensão direta de 2,1 V – Ver texto

D10 – LED verde (3 mm ou 5 mm) – Ver texto.

RB1 – Ponte retificadora DF04M, DF06M, DF08M, DF10M ou equivalente.

TR1 – Transistor BD135-16, BD137-16, BD139-16, BD135-10, BD137-10 ou BD139-10.

TR2 – Transistor BD136-16, BD138-16, BD140-16, BD136-10, BD138-10 ou BD140-10.

Resistores fixos

R1 – 33 kΩ, 1% ou 5%, ¼ W, filme metálico ou de carbono.

R2, R3, R4 – 22 kΩ , 1%, ¼ W, filme metálico.

R5 – 100 Ω, 1%, ¼ W, filme metálico.

R6, R7, R9 – 6k8, 1%, ¼ W, filme metálico.

R8, R10 – 1 MΩ , 1%, ¼ W, filme metálico.

R11 – 10 MΩ , 1%, ¼ W, filme metálico.

R12 – 100 Ω, 1%, ½ W (0,5 W), filme metálico – Ver texto.

R13, R15, R16 – 1 kΩ , 1%, ¼ W, filme metálico.

R14 – 220 Ω, 5%, 1 W, filme metálico ou de carbono.

R17 – 1k2, 1%, ¼ W, filme metálico.

R18 – 120 Ω, 1%, ¼ W, filme metálico.

R19 – 2k2, 1% ou 5%, ¼ W, filme metálico ou de carbono.

Resistor variável

VR1 – 220 Ω ou 200 Ω, ‘Trimpot’ tipo 3296W ou similar. Ver texto.

Capacitores

C1, C2, C4, C5, C6, C8, C9 – 100 nF, 63 V ou mais, poliéster metalizado, 5 mm de espaçamento
entre os condutores.

C3 – 470 nF, 63 V, poliéster metalizado, 5 mm de espaçamento entre os condutores.

C7 – 2200 µF, 35 V ou mais, eletrolítico, diâmetro entre 16 e 18 mm, 7,5 mm de espaçamento
entre os condutores, corrente de ondulação maior que 1 A, 2000 horas ou mais, 85 °C ou mais.
Marcas recomendadas: BC Components (Vishay), Chemi-Con, Cornell Dubilier, Elna,
EPCOS (TDK), Nichicon, Panasonic, Rubycon. - Ver texto.

Diversos

Dissipador de calor para TO-220, 15 mm, VT801 ou similar.

Duas unidades de soquete para circuito integrado, 8 pinos torneados. Item opcional.

O meu objetivo é trazer aos leitores circuitos que não apenas valorizem a verdadeira eletrônica, mas que também sejam simples e funcionais. Circuitos que possam ser montados tanto por entusiastas quanto por profissionais, utilizando componentes comuns e disponíveis no escasso mercado brasileiro de componentes eletrônicos. Isso contrasta com o meu trabalho profissional, que envolve, por vezes, circuitos complexos, os quais podem empregar componentes indisponíveis no mercado brasileiro.

A simbologia que utilizei neste artigo não segue fielmente as normas internacionais, sendo, entretanto, largamente utilizada na literatura técnica de eletrônica.

Acredito que este medidor de hFE será de utilidade para aqueles que têm a eletrônica como ‘hobby’ ou profissão.

Até a próxima oportunidade.

Fabio Mauricio Timi (FM Timi), projetista de equipamentos de áudio de alta qualidade,
também é incentivador da eletrônica como um hobby.

Fábio Maurício Timi - 2023.10.12 - 0

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