Multímetros digitais (DMMs) modernos usam amplamente FETs (JFETs, MOSFETs) ou CIs CMOS em seus circuitos front-end de entrada em vez de BJTs. A razão é uma especificação dominante: impedância de entrada.
O Imperativo da Impedância de Entrada
- Gate de FET/MOSFET: Isolado (óxido) ou junção polarizada reversamente → corrente de entrada = vazamento de gate (pA–nA). Impedância de entrada = 10¹⁰–10¹⁵ Ω.
- Base de BJT: Junção polarizada diretamente → corrente de entrada = corrente de base (µA–mA). Impedância de entrada = β×re ≈ 10⁴–10⁶ Ω.
Um DMM com resistência de entrada de 10 MΩ (padrão) não deve carregar o circuito sob teste. Um estágio de entrada BJT consumiria corrente mensurável, alterando a tensão medida — especialmente em nós de alta impedância (saídas de sensores, divisores, tensões de capacitores, lógica CMOS).
Vantagens Adicionais dos FETs em DMMs
| Vantagem | Explicação |
|---|
| Baixo consumo | Gate consome ~zero corrente CC → vida da bateria (crítico para portáteis) |
| Estabilidade térmica | Sem tempco de VBE (-2 mV/°C) para deriva de offset; VGS(th) do FET mais estável |
| Integração | CIs CMOS integram ADC, referência, mux, driver — todos baseados em FET |
| Ruído | Menor ruído 1/f em CMOS moderno vs BJT em baixa corrente |
| Faixa de tensão | FETs lidam melhor com alta tensão de modo comum (proteção de entrada) |
Onde BJTs Ainda Aparecem em DMMs
- Shunts de corrente / amplificadores: BJTs se destacam em ganho de corrente, transcondutância para detecção de corrente de precisão.
- Referências de bandgap: VBE + ΔVBE do BJT = referência de tensão de precisão (núcleo de todo DMM).
- Drivers de saída: Buzzer, backlight, acionamento de relé.
- Circuitos de proteção: Snap-back, estruturas SCR para sobrecarga de entrada.
Contexto Histórico
- VOMs analógicos (bobina móvel): Sem estágio ativo de entrada — resistores multiplicadores passivos. Sensibilidade 20kΩ/V.
- DMMs iniciais (anos 1970): Alguns usavam op-amps com entrada BJT (ex: LM308) — impedância de entrada 1–10 MΩ, carregamento perceptível.
- Op-amps com entrada JFET (LF356, TL071): Avanço dos anos 1970 — impedância de entrada 10¹² Ω.
- ASICs de DMM modernos: Cadeia de sinal CMOS completa — FETs de entrada, ADC de capacitor comutado, núcleo digital.
Prova na Folha de Especificações
Verifique qualquer DMM moderno (Fluke 87V, Keysight 34460A, Keithley 6500, Brymen 869s):
- Impedância de entrada tensão CC: 10 MΩ (tipicamente) || <100 pF
- Corrente de polarização de entrada: <50 pA (frequentemente <1 pA)
- Alcançado via buffer de entrada CMOS/JFET antes do ADC.
BJTs são excelentes para muitas coisas. Medição de tensão de alta impedância não é uma delas. É por isso que seu DMM usa FETs.
