Colectânea de problemas

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1 Colectânea de problemas Capítulo 1 Díodos P-1 Considere o circuito da figura P1 em que V 1 =10V, V 2 =5V, V 3 =5V e V 4 =15V; aplicando os métodos e teoremas já estudados responda às seguintes questões: 6 0,5kΩ 3 5 5kΩ V4 2 4 V3 10kΩ Fig. P1 a) Calcule I, I 2, I 3, I 4, I 5, I 6, V 3 e V 5 usando o método das malhas (represente o sentido das correntes). b) Calcule, I 4 usando o teorema de Thévenin, e compare-o com o resultado obtido na alínea a). c) Calcule V 5 usando o teorema da sobreposição, e compare-o com os resultado obtido na alínea a). P-2 Considere o circuito da figura P2 com o díodo caracterizado por: Vγ=1V, f =0Ω e r =. Calcule o valor de V para as seguintes condições: a) V 1 = 11V e 1 = 1KΩ b) V 2 = -11V e 1 = 1KΩ Fig. P2 Electrónica II Cursos de Engª Electrotécnica e de Electrónica e Computadores Pág. 1

2 P- 3 Considere o circuito da figura P3, com os díodos caracterizados por V γ =0,7V, f =0Ω e r =, e calcule as correntes I, I 2 e I 3, indicando o seu sentido, para: D3 3 a) V 1 =10V e V 2 =10V. b) V 1 =5V e V 2 =10V c) V 1 = 5V e V 2 = 2V d) Considerando os resultados obtidos na alínea a) determine V 2. D2 2 Fig. P3 P- 4 Considere o circuito da figura P4 e responda às questões seguintes, tendo o cuidado de indicar o sentido que arbitrou para cada circulação, assim como os sentidos das correntes e polaridades das tensões obtidas. Os díodos são caracterizados por: Vγ=0,7V, f =0Ω e r =. a) Calcule I, I 2, I 3, I 4, I 5, V 2 D4 e V 4, para: V 1 = 15V, = 10V 2 4 e V 3 =15V. b) Calcule I, I 2, I 3, I 4, I 5, V 2 D2 D3 e V 3, para: V 1 = 10V, = 10V e V 3 =15V. 3 5 V3 P- 5 Fig. P4 Dado o circuito da figura P5, com V 1 =12V, p =50Ω/250mW, L =200Ω/500mW e o díodo zener caracterizado por V z =7,5V/500mW, I zmin =15mA, determine: a) A corrente I p b) A corrente I 2 c) A corrente I z d) A potência dissipada na resistência p e) A potência dissipada na resistência L f) A potência dissipada no díodo de zener g) Entre que valores pode variar p de modo a que o díodo zener esteja a funcionar como regulador e não exceda os seus parâmetros máximos? p Fig. P5 L Electrónica II Cursos de Engª Electrotécnica e de Electrónica e Computadores Pág. 2

3 P- 6 h) Entre que valores pode variar L de modo a que o díodo zener esteja a funcionar como regulador e não exceda os seus parâmetros máximos? i) Descreva uma aplicação para o circuito. j) A potência nominal das resistências está correcta? Para o circuito da figura P6, V i é uma fonte de tensão alternada sinusoidal com V max =15V e com período de 1ms. O díodo D é caracterizado por V γ =0,7V, f =0Ω e r = e =100Ω. esponda às seguintes questões: P -7 a) Identifique o tipo de circuito; D b) Determine a corrente máxima em ; c) Determine a corrente mínima em ; d) Determine a corrente eficaz em ; e) Determine a corrente média em ; f) Esboce as formas de onda da tensão e corrente na resistência e relacione-as com as formas de onda da tensão na entrada. Fig. P6 g) Esboce as formas de onda de tensão e corrente no díodo e relacione-as com as formas de onda da tensão na entrada Para o circuito da figura P7, considere :V i =20.sin(wt) [V] e frequência de 100Hz. Com =1KΩ, V Zo = 7,5V, V γ =0,7V, f =0Ω, Z =0Ω e r = responda às seguintes questões: a) Esboce as formas de onda de tensão e corrente na resistência, relacionando-as com as formas de onda de entrada. b) Esboce as formas de onda de tensão e corrente no díodo de zener, relacionando-as com as formas de onda de entrada. P 8 Fig. P7 Pretende-se projectar um rectificador de onda completa, usando um transformador com ponto médio, com as tensões no secundário 16+16V ef, usando díodos rectificadores com V γ = 0,7V, f =0Ω e r =. a) Desenhe o esquema adequado à montagem; b) Esboce a forma de onda na saída desenhando em simultâneo a onda de entrada; Electrónica II Cursos de Engª Electrotécnica e de Electrónica e Computadores Pág. 3

4 P- 9 c) Se utilizarmos uma resistência de carga de 100Ω, qual será o valor eficaz da corrente que a atravessa? Pretende-se projectar uma fonte de alimentação, com rectificação em ponte, filtrada e regulada com díodo zener, para alimentar uma carga que necessita de 12V com consumo de 100mA e um ripple máximo de 1V. Temos no nosso armazém o seguinte material: - Transformador 220V/20V, 20VA, η= 50%; - Díodos zener 1W para diversas tensões; - esistências de 2W com diversos valores; - Condensadores de 50V com diversas capacidades; - Ponte rectificadora 50W. a) Desenhe o esquema adequado do circuito; b) Calcule o valor de todos os componentes e verifique se podem ser utilizados os que existem em armazém; c) Qual o ripple da fonte na saída? d) Aumentando o consumo para 200 ma o que é acontece? e) epresente as formas de onda nos pontos sensíveis do circuito. P- 10 Para o circuito da figura P8, considere: V i =5.sin(wt)[V], V f = 2,5V, 1 = 1KΩ, D 1 =D2 => Vγ=0,7V, f =0Ω e r = Ω. D2 Vf a) Desenhe as formas de onda na entrada, V i, e na saída, V o, considerando V f =2,5V; Fig. P10 b) Desenhe as formas de onda na entrada, V i, e na saída, V o, considerando V f = -2,5V; c) Desenhe as formas de onda na entrada, V i, e na saída, V o, substituindo a fonte V f por um díodo zener com V ZO =3V, com o cátodo ligado ao ânodo do díodo D 2. P-11 Considere o circuito da figura P11 em que V i =10.sin(wt) [V]: a) Identifique o circuito b) Considere o díodo ideal e o condensador adequado à frequência de onda de entrada. epresente graficamente as formas de onda V i e V o. C1 Fig. P11 Electrónica II Cursos de Engª Electrotécnica e de Electrónica e Computadores Pág. 4

5 c) Idem para o díodo real com V γ =1V. d) Sugira uma aplicação para o circuito. P-12 Considere o circuito da figura P12, em que V i =20.sin(wt) [V], D z1 => V ZO =4,7V, V γ =0,7, f =0, z =0 e r = e responda às seguintes questões: a) Esboce as formas de onda na entrada, V i, e na saída, V o, para V 2 =0V; b) Idem para V 2 =5V; c) Idem para V 2 =-5V. Fig. P12 P-13 Considere o circuito da figura P13-a) em que o sinal na entrada, V i, tem a forma representada na figura P13-b) e V 2 =3V; o díodo é ideal. a) Esboce as formas de onda V D e V o justificando todos os passos que conduziram o seu raciocínio; b) Determine os valores máximos e mínimos de V D e V o. C1 2V t -12V Fig. P13-a) Fig. P13-b) P-14 Considere o circuito da figura P14, em que é uma fonte de tensão alternada sinusoidal com V max =25 V e o díodo é ideal. a) Identifique o circuito. b) Esboce um esquema completo de uma aplicação deste circuito. c) Esboce a forma de onda na saída,. d) Qual o efeito do aumento da capacidade do condensador C1 na forma de onda na saída? C1 Fig. P14 Electrónica II Cursos de Engª Electrotécnica e de Electrónica e Computadores Pág. 5

6 P-15 Considere o circuito da figura P15 em que os díodos zener, D Z1 e D Z2, são caracterizados por: V γ =0,7V, V Z0 =10V, f = Z =0Ω e r =. Considerando V i =20sin(wt) [V]: 1 a) Esboce as formas de onda na entrada e na saída, e. b) Calcule, analiticamente, os valores da tensão de entrada,, para a qual os díodos zener mudam de estado. 2 Fig. P15 P-16 No circuito da figura P16 os díodos zener são caracterizados por V γ =0V, V zo =5V, f = z =0Ω, r = e =20.sin(wt) [V]. a) Calcule os valores da tensão para os quais os díodos mudam de estado. b) Esboce as formas de onda na entrada e saída, V i e V o. c) epita a alínea b) considerando z =10Ω. 1 2 Fig. P16 P 17 O díodo emissor de luz, vulgarmente designado por LED, tem um papel importante na monitorização de circuitos electrónicos. Considerando que o LED usado no circuito da figura P17, tem V γ =1,8V, f =0Ω, r =, I dmin =5mA, I dmax = 50mA e =20.sin(wt) [V]: a) Esboce a forma de onda da corrente no LED. b) Em que condições o LED se encontra iluminado? Fig. P17 Electrónica II Cursos de Engª Electrotécnica e de Electrónica e Computadores Pág. 6

7 P-18 Considere o rectificador de meia onda, representado na figura P18. é uma tensão alternada sinusoidal, com 10V de valor máximo, e =1KΩ. Considere o díodo caracterizado por: Vγ=0,7V, f =0Ω e D r =. a) Esboce a característica de transferência do circuito /. b) Esboce as formas de onda da corrente I e das tensões na entrada e saída, e. c) Determine o valor de pico da corrente no díodo. Fig. P18 P-19 esponda às seguintes questões tendo em conta o circuito da figura P19. Considere V Z0 =5V, I Zmin =10mA, P max =1W, V 1 =15V e L =500Ω. a) Determine I Z, I p, I L e V L, para p =65Ω. b) Determine o valor mínimo que p pode assumir para que o circuito se comporte como regulador de tensão. c) Determine o valor máximo que p pode assumir para que o circuito se comporte como regulador de tensão. p Irp Fig. P20 Iz IrL L VL P-20 esponda às seguintes questões tendo em conta o circuito da figura 2. Considere V Z0 =5V, I Zmin =15mA, P max =1W, V 1 =15V, p =45Ω. a) Determine I Z, I p, I L e V L, para L =100Ω. b) Determine o valor mínimo que L pode assumir para que o circuito se comporte como regulador de tensão. c) Determine o valor máximo que L pode assumir para que o circuito se comporte como regulador de tensão. d) Considere L =80Ω. Determine o valor mínimo que V 1 pode assumir para que o circuito se comporte como regulador de tensão. p Irp Fig. P19 Iz IrL L VL Electrónica II Cursos de Engª Electrotécnica e de Electrónica e Computadores Pág. 7