Eletrônica I PSI3321. Aula Matéria Cap./página 1ª 16/02

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1 iodo deal Aula 5 P/EPUP Aula Matéria Cap./página 1ª 16/02 2ª 19/02 3ª 23/02 4ª 26/02 5ª 01/03 6ª 04/03 7ª 08/03 8ª 11/03 9ª 15/03 10ª 18/03 P/EPUP Eletrônica P3321 Programação para a Primeira Prova ntrodução, Revisão de circuitos com Amp. Op. O 1º Amp Op Comercial. Encapsulamento do Amp Op, O Amp Op ideal, Análise de circuitos com Amp Ops ideais. Exemplo 2.2 omador, Configuração não inversora, seguidor, amplificador de diferenças. Exercício 2.15 Amplificador de instrumentação, Funcionamento dos Amp Ops Não-deais. Exemplo 2.3 e 2.4 Operação dos Amp Ops em grande excursão de sinal, imperfeições cc, circuitos integrador e diferenciador. Exemplo 2.6. iodo ideal, características do diodo real, equação de corrente do diodo, exercícios. Listas de Circ. Elét. Cap. 2 - p Apêndice B, p edra, Cap. 2 p edra, Cap. 2 p edra, Cap. 2 p edra, Cap. 3 p Análise gráfica (reta de carga), modelos simplificados de diodos, exercícios edra, Cap. 3 p Modelo para pequenos sinais, modelos de circuitos equivalentes para pequenas edra, Cap. 3 variações (próximas do ponto quiescente), exercícios (exemplos 3.6 e 3.7) p Operação na região de ruptura reversa, diodo zener, Projeto de um regulador edra, Cap. 3 Zener, exercícios (exemplo 3.8) p iagrama de blocos de uma fonte de alimentação c.c., circuito retificador de edra, Cap. 3 meia onda, circuito retificador de onda completa com enrolamento secundário p com tomada central, exercícios: Aula de Exercícios emana anta (21/03 a 25/03/2016) 1 a. emana de provas (28/03 a 01/04/2016) ata: xx/xx/2016 (xxxx feira) Horário: xx:xxh 1

2 2 P/EPUP 5ª Aula: Apresentar o iodo na sua forma deal Ao final desta aula você deve estar apto a: - Reconhecer um diodo e seus terminais e explicar como ele funciona (idealmente) - Explicar as diferenças entre um diodo real e um diodo ideal - eterminar o estado de funcionamento de um diodo e calcular valores estimados de tensões e correntes em circuitos com diodos empregando modelos idealizados - Explicar como funcionam portas lógicas com diodos - dentificar as três regões de operação de um diodo real - Usar a lei do diodo para prever seu comportamento na região de operação direta - eterminar tensões e correntes em circuitos com diodo empregando a lei do diodo - Explicar o comportamento do diodo real em função da temperatura - Realizar análises gráficas de comportamento de circuitos com diodos quando submetidos a variações de parâmetros Um diodo e um AO (O superdiodo) P/EPUP 110

3 3 O iodo P/EPUP 111 Um Modelo para o iodo O OO EAL P/EPUP 112

4 Aplicando o Modelo EAL em circuitos com iodos 4 Qual a tensão sobre o diodo e a corrente que flui por ele? P/EPUP 113 Aplicando o Modelo EAL em circuitos com iodos Qual a tensão sobre o diodo e a corrente que flui por ele? P/EPUP 114

5 Aplicando o Modelo EAL para o iodo 5 Figura 3.3 (a) Circuito retificador. (b) Forma de onda de entrada. (c) Circuito equivalente para v > 0. (d) Circuito equivalente para v < 0. (e) Forma de onda de saída. P/EPUP 115 Aplicando o Modelo EAL para o iodo Exercício 3.1 Para o circuito da Figura acima abaixo a característica de transferência de vo versus v. P/EPUP 116

6 Aplicando o Modelo EAL para o iodo 6 Exercício 3.2 Para o circuito na Figura abaixo esboce a forma de onda de v P/EPUP 117 Aplicando o Modelo EAL para o iodo EXEMPLO 3.1 A Figura 3.4(a) mostra um circuito de carga de bateria de 12 V. e a amplitude de v, senoidal, for de 24 V de pico, determine a fração de tempo de cada ciclo durante o qual o diodo conduz. etermine também o valor de pico da corrente no diodo e a tensão de polarização reversa máxima que aparece sobre o diodo. Figura 3.4 P/EPUP 118

7 7 OLUÇÃO Exemplo 3.1 O diodo conduz quando v excede o valor de 12 V, conforme mostra a Figura 3.4(b). O ângulo de condução é de 2θ, onde θ é dado por 24 cos θ 12 Portanto, θ 60 e o ângulo de conducão é de 120 ou um terço de um ciclo. O valor de pico da corrente no diodo é dado por d ,12A A tensão reversa máxima sobre o diodo ocorre quando v está no seu pico negativo e é igual a V. P/EPUP 119 Portas Lógicas com iodos Quais as funções lógicas executadas em a) e em b)? P/EPUP 120

8 8 EXEMPLO 3.2 upondo os diodos ideais, calcule os valores de e V nos circuitos da Figura 3.6. P/EPUP 121 EXEMPLO 3.2 upondo os diodos ideais, calcule os valores de e V nos circuitos da Figura 3.6. P/EPUP 122

9 9 Façam exercícios 3.4 e 3.5., V? P/EPUP 123 iodo deal iodo Real Figura 3.7 The i v characteristic of a silicon junction diode. P/EPUP 124

10 10 iodo Real i / T ( v e nv 1) P/EPUP 125 iodo Real Equação da Corrente no iodo (lei do diodo): i / T ( v e nv 1) P/EPUP Corrente no diodo V T Corrente de saturação Tensão no diodo n fator de idealidade ( 1 n 2) Tensão Térmica V T V T k T/q 25,8 mv (25 C) 25 mv -23 k Constante de Boltzmann 1,38x10 J/K T Temperatura em kelvin (273+T( C)) -19 q carga do elétron 1,6x10 C 126

11 11 iodo Real Apresentando a Lei do iodo de outra forma: V i v v / T ( v e nv 1) i nvt ln + 1 nv ln i T ( ) 2 V1 2,3 nvt log 2 1 P/EPUP 127 iodo Real Exemplo 3.3: Um diodo de silício, feito para operar com 1 ma, apresenta uma queda de tensão direta de 0,7 V para uma corrente de 1 ma. Avalie o valor da constante nos casos em que n seja 1 ou 2. Que constantes de escalamento (n1; n2) você aplicaria para um diodo de 1 A do mesmo fabricante que conduz uma corrente de 1 A para uma queda de 0,7 V? i v / T ( nv e 1) e V / nv T e V / nv T P/EPUP 128

12 12 iodo Real Exemplo 3.3: Para o diodo de 1 ma: e n 1: 10 3 e -700/25 6, A ou cerca de A e n 2: 10-3 e -700/50 8, A ou cerca de 10-9 A O diodo conduzindo 1 A para uma queda de 0,7 V corresponde a 1000 diodos de 1 ma em paralelo com uma seção de junção 1000 vezes maior. Portanto, também é 1000 vezes maior, tendo 1 pa e 1 ma, respectivamente para n 1 e n 2. este exemplo deve ficar evidente que o valor usado para n pode ser muito importante. P/EPUP 129 P/EPUP i / T ( v e nv iodo Real A dependência com a Temperatura 1) Os valores de e V T dependem da Temperatura Variação com V T : kt/q!!! Portanto para o mesmo V, diminui com o aumento da Temperatura ( + fuga ) dobra a cada 10 C de aumento da Temperatura Portanto para o mesmo V, aumenta com o aumento da Temperatura T2 Tref T-T 2 ref 10 Na soma dos efeitos, para o mesmo V, aumenta com a temperatura, ou, para o mesmo, 2 V diminui 2mV a cada 1 C de aumento da Temperatura 130

13 13 Exercício 3.9: O diodo no circuito da Figura E3.9 é de um dispositivo grande, capaz de conduzir altas correntes. ua corrente de fuga reversa é razoavelmente independente da tensão. e V 1 V a 20 C, calcule o valor de V a 40 C e a 0 C. Figura E3.9 P/EPUP 131 iodo Real A Análise pelo Modelo Exponencial 1 2 P/EPUP e v / nv T Pelo modelo iodo deal: V 0 V /R Aplicando a lei das malhas: V R. + V V V (1) R istema de equações (2) 132

14 iodo Real Exemplo 3.4: A Análise pelo Modelo Exponencial 14 Exemplo 3.4: etermine os valores da corrente e da tensão V para o circuito abaixo com V 5 V e R 1 kω. uponha que a corrente do diodo é de 1 ma para uma tensão de 0,7 V, e que a queda de tensão varia de 0,1 V para cada década de variação na corrente. e v / nv T V V R P/EPUP 133 Para 4,3mA, qual o novo V2? Lembre-se que: V 2 V 1 2,3nVT log 2 V2 0,7 + 0,1log 0,763 P/EPUP iodo Real Exemplo 3.4: A Análise pelo Modelo Exponencial Exemplo 3.4: A solução tem que ser iterativa!!! Para 1mA, V1 0,7V: V V1 2 R 5 0,7 4,3mA 1 e neste exercício 2,3nVT 0,1V!!! 5 0, ,237mA 1 4,237 V3 0, ,1log 4,3 0,762V Quando se emprega a lei do diodo chamamos a solução de solução exata 5V 1k 134

15 15 iodo Real Exemplo 3.4: A Análise Gráfica V e v / nv T V R istema de equações P/EPUP 135

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