Introdução. GRECO-CIN-UFPE Prof. Manoel Eusebio de Lima

Transcrição

1 Introdução GRECO-CIN-UFPE Prof. Manoel Eusebio de Lima

2 Programa do curso Introdução (conceitos) Fonte de tensão Fonte de Corrente Teorema de Thevenin Teorema de Norton Resistores/capacitores (revisão) Semicondutores Revisão semicondutores Diodos Tipos de diodos e aplicações Transistores Transistores bipolares, polarização e aplicações Cont. Amplificadores de tensão e de potência Seguidor de emissor Transistor de efeito de campo Circuitos com FET Amplificadores Operacionais e aplicações Osciladores Filtros Instrumentação/ferramentas Osciloscópio Digital Fontes de alimentação Gerador de funções Multímetro Digital Ferramenta de CAD (?)

3 Programa do curso Aplicações Fontes de alimentação Conversores A/D e D/A Comunicação: interfaces RS232, RS485 Projetos da disciplina Exercícios escolares Referências 1. Eletrônica, Malvino, Vol I e Vol II, 4 a Edição, Pearson Education Makron Books, Dispositivos Eletrônicos e Teoria de circuitos, Robert L. Boylestad, Loius Nashelsky, 8 a edição, Pearson Education Prentice Hall, Microeletrônica, Kenneth C Smith, Adel S. Sedra, 4ª edição.

4 Projetos da disciplina Fonte de alimentação Reguladores de tensão Filtros Amplificadores de baixa potência (som) Conversor A/D e D/A Osciladores Comunicação Robô

5 Sensor de proximidade Amplificador Microfone Mux-Analógico(chave MOS) A/D Projeto - Robô Auto-falante D/A Amplificador Microfone Motor DC Driver Robô A/D Motor DC Driver D/A Auto-falante Motor de passo Driver

6 Fontes de alimentação Fonte de alimentação Para que qualquer circuito funcione adequadamente é necessário uma fonte de energia: Fonte de tensão Fornece uma tensão constante ao circuito conectado a ela. Fonte de corrente Fornece uma corrente constante ao circuito conectado a ela.

7 Fonte de tensão Fonte de alimentação que fornece uma tensão constante ao circuito conectado a ela, independente de sua carga elétrica. Dizemos que uma fonte de tensão é ideal quando ela apresenta uma resistência interna igual a zero. Ou seja, apenas a corrente muda no circuito em função da carga R L Uma fonte de tensão Real, no entanto, não pode fornecer uma corrente infinita quando sua carga vai para zero, uma vez que a mesma sempre possui uma pequena resistência interna. Não existe fonte de tensão capaz de fornecer uma corrente de valor infinito desde que toda fonte de tensão possui uma resistência interna I = V/R L? +V R S R L V L < V 0 Ω

8 Fonte de tensão Real Características Deve possuir sempre uma resistência interna bem menor que a resistência de carga. Para fins de cálculo podemos desprezar está resistência interna da fonte quando a mesma é da ordem de 100 vezes menor que a resistência equivalente da carga do circuito. Exemplo: I = V/R L R L >> R S R S = 0,06 Ω V=12V + R L 6 Ω V L < V V L = 12 - IR S

9 +V Fonte de corrente Fonte de alimentação que fornece uma corrente constante ao circuito conectado a ela, independente de sua carga elétrica. Dizemos que uma fonte de corrente é ideal quando ela apresenta uma resistência interna muito alta. Ou seja, apenas a tensão muda no circuito em função da carga R L Uma fonte de corrente Real fornece uma corrente quase constante quando o valor da resistência de sua carga é bem inferior a sua resistência interna. Como R L é bem menor que a resistência interna da fonte, a corrente quase não se altera no circuito (I constante) I = V/(R S +R L ) Constante R S R L << R S

10 Fonte de corrente Características Deve possuir sempre uma resistência interna bem maior (ideal seria R S -> ) que a resistência de carga. Para fins de cálculo podemos desprezar o valor da resistência de carga do circuito quando esta é da ordem de 100 vezes menor que a resistência interna da fonte. V=12V Exemplo: R S = 10 MΩ + I = 12 (10x10 6 +R L ) R L = 10KΩ Fonte de corrente Real (simbologia) R S

11 Fonte de corrente I R L (KΩ) 0 I(µA) 1,200 R S (10M Ω) R L ,199 1, ,188 I = 12 µa (10x10 6 +R L ) I(µA) ,090 Ponto de 99% Região quase ideal 100 R L (KΩ)

12 Teorema de Thevenin O teorema de Thevenin visa simplificar a análise de um circuito em observação, com qualquer combinação de resistores (malha resistiva) e fontes, considerando um único circuito equivalente que comporta apenas uma única fonte e um resistor em série. Circuito equivalente Thevenin A tensão de thevenin é a tensão na carga com o circuito aberto. A resistência de Thevenin é a resistência equivalente vista entre os pontos A e B com as resistências de todas as fontes de tensão substutuídas por um curto circuito (R S =0Ω) e todas as resistências de fonte de corrente substituídas por um circuito aberto (R S = ).

13 Teorema de Thevenin Exemplo A tensão de Thevenin é aquela que aparece nos terminais de carga quando desconectamos o resistor de carga. Circuito original Equivalente Thevenin (2KΩ) (1KΩ) 12V 6V (2KΩ) (R L ) (2KΩ) Resistor de carga (R L )

14 Teorema de Norton Qualquer coleção de fontes e resistores (malha resistiva) com dois terminais é eletricamente equivalente a uma fonte de corrente ideal em paralelo com resistor. O valor do resistor é o mesmo que aquele no circuito equivalente Thevenin. A corrente da fonte de corrente pode ser encontrada dividindo-se a tensão do circuito aberto (Thevenin) pelo valor do resistor. i = V AB /r Tensão de Thevenin =

15 Teorema de Norton Exemplo (2KΩ) (1KΩ) Tensão de Thevenin i = V AB /r= 6/2000 (A) = 0,003 A 12V (2KΩ) = 2KΩ

16 Thevenin - Norton Dado o circuito abaixo, calcular O circuito equivalente Thevenin A potência dissipada em R6 O circuito equivalente Norton Potência? Valor dos resistores em Ω

17 a) Remova R2 do circuito b) Calcule o resistor resultante de R3 R4 c) Calcule valor da V AB a qual é igual a tensão em RA V1= 20 V R2 e RA dividem a tensão (são divisores de tensão no circuito) V R2 = V RA =10 V Que será a tensão de Thevenin

18 d) Remova V1 e insira sua resistência equivalente (considere RVT = 0 Ω) e) Calcule a resistência equivalente vista a partir A e B f) Circuito equivalente Thevenin h) Circuito equivalente Norton Potência em R6 I = P= V.I = R. I.I = R.I 2 I = VT/RT+R6 => I = 10/(14.5+R6) A = 0,606 A 14.5 Ω P = (2).(0,606) 2 = 0,73 W

19 Thevenin Calcular a corrente fluindo em R6 e a potência dissipada. Utilize circuito equivalente Thevenin

20 a) Remova R6 do circuito. b) Calcular resistências equivalentes: R4 e R5 estão em paralelo com R3 c) Circuito com resistor equivalente RA = 4 RA= R3 (R4 em série com R5)

21 d) A tensão VAB é igual a tensão em R2. VR2 pode ser calculada multiplicando-se a corrente que flui em R2 por sua resistência I = (V1-V2)/(R1+R2) => I = 18/12 = 1,5 A Logo: VR2= VAB = I.R2 = 12V I VR2 = 12V e) Cálculo da resistência equivalente Substitua as fontes por suas resistências equivalentes e calcule a Resistência equivalente do circuito vista a partir de AB R = R1 R2 = 2,66

22 f) Circuito equivalente Thevenin. Repondo R6 nós temos que: 1. Corrente em R6 I = 12/(ZT+R6) = 0.94 A 2. Potência dissipada em R6 P = R6. I 2 = 5,3 W g) Circuito equivalente Norton I = Ω

23 Exercícios Exercícios de revisão Pgs (Malvino Vol I)