Lista de Exercícios - Eletrônica Analógica I

Universidade Positivo Escola Politécnica Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação Disciplina de Eletrônica Analógica I Prof Solivan Valente 2ª Lista de Exercícios Análise por reta de carga 1 P1 a Utilizando a curva característica da Figura 1 determine 𝐼𝐷 𝑉𝐷 e 𝑉𝑅 para o circuito abaixo b Repita o item a utilizando o modelo aproximado do diodo e compare os resultados c Repita o item a utilizando o modelo ideal do diodo e compare os resultados Figura 1 2 P2 a Utilizando a curva característica da Figura 1 determine 𝐼𝐷 e 𝑉𝐷 para o circuito abaixo b Repita o item a com 𝑅 047 𝑘Ω c Repita o item a com 𝑅 068 𝑘Ω d O valor de 𝑉𝐷 é relativamente próximo a 07 𝑉 em cada caso Compare os valores resultantes de 𝐼𝐷 e comenteos Os exercícios estão identificados com os problemas propostos ao final do Capítulo 2 do livro Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos 11ª edição de Boylestad e Nashelsky 3 P3 Determine o valor de 𝑅 no circuito do Exercício 2 que resulta em uma corrente de 10 𝑚𝐴 no diodo com 𝐸 7 𝑉 Utilize a curva característica da Figura 1 para o diodo Diodos em configurações série paralelo e sérieparalelo 4 P5 Determine a corrente 𝐼 para cada uma das configuração a seguir utilizando os modelos simplificados dos diodos 5 P6 Determine 𝑉𝑜 e 𝐼𝐷 para os circuitos abaixo 6 P9 Determine 𝑉𝑜1 e 𝑉𝑜2 para os circuitos a seguir 7 P10 Determine 𝑉𝑜 e 𝐼𝐷 para os circuitos a seguir 8 P12 Determine 𝑉𝑜1 𝑉𝑜2 e 𝐼 para o circuito abaixo 9 P13 Determine 𝑉𝑜 e 𝐼𝐷 para o circuito abaixo RESOLUÇÃO 1 P1 A reta de carga tem os extremos nos eixos em 𝐼𝐷 𝐸 𝑅 12 075𝑘 16 𝑚𝐴 e 𝑉𝐷 𝐸 12 𝑉 a Ponto Q 𝑉𝐷𝑄 08 𝑉 𝐼𝐷𝑄 15 𝑚𝐴 𝑉𝑅 𝐸 𝑉𝐷𝑄 12 08 112 𝑉 b Ponto Q 𝑉𝐷𝑄 07 𝑉 𝑉𝑅 𝐸 𝑉𝐷𝑄 12 07 113 𝑉 𝐼𝐷𝑄 𝐼𝑅 𝑉𝑅 𝑅 113 075𝑘 151 𝑚𝐴 c Ponto Q 𝑉𝐷𝑄 0 𝑉 𝑉𝑅 𝐸 𝑉𝐷𝑄 12 𝑉 𝐼𝐷𝑄 𝐼𝑅 𝑉𝑅 𝑅 12 075𝑘 16 𝑚𝐴 Para os itens a e b os níveis de 𝑉𝐷𝑄 e 𝐼𝐷𝑄 são próximos mas para o item c há erros maiores 𝟏𝟔 𝒎𝑨 Ponto Q 2 P2 a A reta de carga tem os extremos nos eixos em 𝑅 02 𝑘Ω 𝐼𝐷 𝐸 𝑅 6 02𝑘 30 𝑚𝐴 e 𝑉𝐷 𝐸 6 𝑉 Ponto Qa 𝑉𝐷𝑄 095 𝑉 𝐼𝐷𝑄 26 𝑚𝐴 b A reta de carga tem os extremos nos eixos em 𝑅 047 𝑘Ω 𝐼𝐷 𝐸 𝑅 6 047𝑘 1277 𝑚𝐴 e 𝑉𝐷 𝐸 6 𝑉 Ponto Qb 𝑉𝐷𝑄 08 𝑉 𝐼𝐷𝑄 11 𝑚𝐴 c A reta de carga tem os extremos nos eixos em 𝑅 068 𝑘Ω 𝐼𝐷 𝐸 𝑅 6 068𝑘 882 𝑚𝐴 e 𝑉𝐷 𝐸 6 𝑉 Ponto Qc 𝑉𝐷𝑄 08 𝑉 𝐼𝐷𝑄 75 𝑚𝐴 d O valores das tensões 𝑉𝐷 são muito próximos enquanto as correntes 𝐼𝐷 variam de 75 𝑚𝐴 a 26 𝑚𝐴 aproximadamente 35 vezes 3 P3 Utilizando a figura da curva do diodo colocamos o limite direito da reta de carga em 𝑉𝐷 𝐸 7 𝑉 e traçamos uma reta passando pelo ponto na curva em que 𝐼𝐷 10 𝑚𝐴 O ponto sobre o eixo vertical indica uma corrente aproximada de 113 𝑚𝐴 Assim no eixo vertical 𝐼𝐷 𝐸 𝑅 𝑅 𝐸 𝐼𝐷 7 113 𝑚𝐴 𝑅 062 𝑘Ω 4 P5 a Diodo polarizado reversamente 𝐼 0 𝐴 b Em ambos os diodos de silício temos 𝑉𝐷 07 𝑉 com os polos negativos do lado da fonte Deste modo ambos os resistores terão uma tensão igual a 20 07 193 𝑉 Correntes ambas subindo 𝐼20Ω 193 20 0965 𝐴 e 𝐼10Ω 193 10 193 𝐴 A corrente total desejada é 𝐼 𝐼10Ω 𝐼20Ω 193 0965 𝐼 2895 𝐴 c O ramo central está aberto Logo 𝐼 10 10 1𝐴 5 P6 a O diodo está ligado Desenhando a fonte negativa à esquerda e usando a LTK 5 07 𝑉𝑜 0 𝑉𝑜 43 𝑉 A corrente no diodo é a mesma que sobe no resistor 𝐼𝐷 𝐼𝑅 𝑉𝑜 𝑅 43 22𝑘 𝐼𝐷 195 𝑚𝐴 b O diodo está ligado Desenhando as fontes vemos que a corrente 𝐼𝐷 flui em ambos os resistores Com a LTK à esquerda obtemos 8 12𝑘 𝐼𝐷 47𝑘 𝐼𝐷 07 6 0 𝐼𝐷 225 𝑚𝐴 𝟏𝟏 𝟑 𝒎𝑨 Ponto Q Com a LTK à direita obtemos 6 07 47𝑘 𝐼𝐷 𝑉𝑜 0 𝑉𝑜 53 𝑉 ou 𝑉𝑜 8 12𝑘 𝐼𝐷 𝑉𝑜 53 𝑉 6 P9 a Ambos os diodos estão ligados No diodo de GaAs temos 𝑉𝑜2 12 𝑉 No diodo de silício temos 𝑉𝑜1 12 07 113 𝑉 b O diodo de Ge está cortado e por isso o circuito não tem nenhuma corrente Logo 𝑉𝑜1 𝑉02 0 𝑉 7 P10 a Ambos os diodos estão polarizados diretamente O diodo de silício liga antes e trava a tensão em 07 𝑉 O diodo de GaAs permanece desligado Assim só há corrente no diodo de silício e temos 𝐼𝐷 𝐼𝑅 1207 47𝑘 𝐼𝐷 24 𝑚𝐴 𝑉𝑜 12 07 𝑉𝑜 113 𝑉 b Diodo de Ge cortado diodo de Si ligado Desenhando as fontes e observando que a corrente no resistor é 𝐼𝐷 a LTK resulta 20 07 22𝑘 𝐼𝐷 4 0 𝐼𝐷 695 𝑚𝐴 Assim 𝑉𝑜 20 07 𝑉𝑜 193 𝑉 8 P12 Ambos os diodos estão ligados Logo 𝑉𝑜1 07 𝑉 e 𝑉𝑜2 07 𝑉 A corrente fornecida pela fonte subindo é 𝐼𝐹 2007 1𝑘 193 𝑚𝐴 Como 𝑉𝑜1 𝑉𝑜2 não há corrente no resistor de 047 𝑘Ω Então 𝐼 𝐼𝐹 193 𝑚𝐴 9 P13 Ambos os diodos estão ligados Observe que nenhum deles trava a tensão porque estão em série com resistores de modo que podem atingir as tensões de condução e cada um permanece com sua tensão 𝑉𝐾 correspondente Seja uma corrente 𝐼𝑅 no resistor de saída descendo e uma corrente 𝐼2 para a direita no diodo de GaAs Desenhando as fontes temos LTK acima 10 07 2𝑘 𝐼𝐷 2𝑘 𝐼𝑅 0 LTK abaixo 10 12 2𝑘 𝐼2 2𝑘 𝐼𝑅 0 LCK no nó da saída 𝐼2 𝐼𝐷 𝐼𝑅 Resolvendo obtemos 𝐼𝐷 163 𝑚𝐴 𝐼2 138 𝑚𝐴 𝐼𝑅 302 𝑚𝐴 Então 𝑉𝑜 2𝑘 𝐼𝑅 𝑉𝑜 604 𝑉