Lista X de Eletrônica Analógica I Revisão Geral

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1 Lista X de Eletrônica Analógica I Revisão Geral Prof. Gabriel Vinicios Silva Maganha ( Lista de Exercícios 10 de Eletrônica Analógica Dia 2 (Day Two) Cronograma de Estudos: Dia 1 Revisão sobre os Fundamentos da Eletrônica Analógica Semicondutores e Diodos Dia 2 Retificadores e Filtros Capacitivos Dia 3 Reguladores de Tensão com Diodo Zener e Regulador Monolítico 78XX Bons estudos! Dia 3 - Day Three 1. Os reguladores ou estabilizadores de tensão servem para: ( A ) Aumentar a tensão de saída de uma fonte; ( B ) Eliminar o Ripple e ajustar a tensão de saída em um valor determinado; ( C ) Ajustar a tensão de saída em um valor determinado; ( D ) Regular a corrente que vai ser consumida pela carga; 2. Um diodo Zener polarizado diretamente funciona: ( A ) Como um diodo comum; ( B ) Como um diodo queimado (aberto); ( C ) Como um diodo queimado (em curto); ( D ) Não conduz corrente 3. Sobre o diodo Zener polarizado reversamente: ( A ) Não conduz corrente nunca; ( B ) Não conduz corrente até que a tensão sobre ele seja igual a Vz. Então conduz; ( C ) Sempre conduz corrente; ( D ) Só conduz corrente quando sua tensão é menor que VZ;

2 4. [SIMULAÇÃO] Monte no Proteus o regulador Zener abaixo, utilizando os seguintes componentes: a. uma Bateria de 18V (Battery) b. Um Diodo Zener modelo 1n5237B (Vz = 8V2 e Pz = 500mW) c. Uma carga resistiva de 900 Ω (RES) d. Um voltímetro DC para medir a tensão na carga (DC Voltmeter) Calcule o valor ideal do Resistor de Segurança RS e teste no Proteus para ver se a tensão na carga de fato vai dar 8,2V. 5. Qual será a Tensão na Carga da fonte linear abaixo? RS C1 D1 Vz = 5V1 D2 Vz = 3v3 RL ( A ) 8,4V ( B ) 1,8V ( C ) 5,8V ( D ) 4V

3 6. Qual será a tensão na carga da fonte linear abaixo? RS C1 D1 Vz = 5V1 D2 Vz = 3v3 RL ( A ) 8,4V ( B ) 1,8V ( C ) 5,8V ( D ) 4V 7. [SIMULAÇÃO] Monte a fonte linear regulada abaixo no Proteus. Os materiais utilizados serão: a. ALTERNATOR (ajustar para 220Vrms / 60Hz) b. TRAN 2P-3S (ajustar para 10:1) c. 4 DIODOS 1N4001 (Diodos de Silício para Retificador em ponte) d. 1 CAPACITOR (a ser calculado) e. 2 RESISTORES, RS (a ser calculado) E Carga RL = 5kΩ f. 1 DIODO ZENER MODELO 1N5247B (17Vz / 500mW) O Ripple desejado é de no máx. 10% da tensão máxima no Capacitor. Calcule: a) Tensão de Pico no Capacitor (VCp) b) Tensão de Ripple (Vond) c) Tensão média filtrada (VCmed) d) IzM, Izm e IRL

4 e) IRSMáx. f) RS mínimo, Máximo e ideal g) Valor mínimo do Capacitor (C) h) Com o osciloscópio, veja a forma de onda no Filtro Capacitivo i) Com o osciloscópio e com o voltímetro DC, veja a Forma de Onda e meça a tensão na carga RL 8. No exercício anterior (7), você montou uma fonte linear regulada completa, com tensão de saída de 17V. O que acontece com a forma de onda na Carga se desconectarmos o capacitor de filtro? Faça o teste no simulador e explique porque a onda ficou daquele jeito. 9. As principais vantagens dos reguladores monolíticos 78XX são: ( A ) São mais baratos e mais fáceis de serem encontrados; ( B ) Possuem ampla variedade de valores de tensão; ( C ) São simples de se trabalhar, não precisando de resistores de segurança e nem de muitos cálculos; ( D ) Apesar de serem mais complicados de se trabalhar, eles não necessitam de muitos cálculos; 10. Os reguladores monolíticos possuem uma corrente máxima de saída de: ( A ) 10mA ( B ) 500mA ( C ) 1A ( D ) 5A 11. [SIMULAÇÃO] Vamos aproveitar a fonte linear que montamos no exercício 7 para este exercício. Só que agora vamos trocar de regulador: ao invés de usarmos um diodo Zener e seu resistor de segurança, vamos utilizar um regulador monolítico 7818, para obter 18V de tensão de saída na Carga. Com um osciloscópio e voltímetro DC, comprove a forma de onda limpa, pura, na Carga e também a tensão de 18V sobre a Carga. 12. [SIMULAÇÃO] Vamos acrescentar mais duas saídas à nossa fonte: uma de +5V e outra de +12V, usando os reguladores monolíticos 78XX. Não precisa colocar carga nessas duas novas saídas, vamos apenas inserir nelas o voltímetro para medir sua tensão.

5 13. Abaixo temos uma fonte linear regulada com reguladores monolíticos 78XX com 3 saídas diferentes: +5V, +12V e +24V. U2 LM7805KC LINE VOLTAGE VREG COMMON U1 LM7812KC RL3 500 Ω LINE VOLTAGE VREG COMMON RL2 127 Vrms 60 Hz 0 5:1 C1 U3 LM7824CT LINE VOLTAGE COMMON VREG 1kΩ RL1 1kΩ Considerando que a tensão de ripple deve ser de no máximo 3V, calcule: a) Tensão de Pico no Capacitor (VCp) b) Tensão média filtrada no Capacitor (VCmed) c) Corrente que saí do capacitor; d) Valor mínimo do Capacitor; FIM! Meus sinceros parabéns se você chegou até aqui! Estou muito orgulhoso de você! Ass.: Gabriel.

6 Respostas: 1 B 2 A 3 B 4 Resultados abaixo: IzM Izm IRL RSM RSm RsIdeal 0, , , , , ,098 E a comprovação de que realmente funcionou: 5 A 6 D 7 Resolução abaixo: a) VCp = 29,708V b) Vond = 2,97V c) VCmed = 28,22V d) IzM = 29,41mA, Izm = 2,94mA, IRL = 3,4mA e) IRSM = 29,41mA + 3,4mA = 32,81mA f) RSm = 342Ω, RSM = 1769,9Ω, RSideal = 1056Ω g) C >= 92µF

7 h) Imagem (note o ripple sobre o Capacitor de Filtro): i) Veja que na Carga não há mais ripple e a onda é DC pura, limpa.

8 8 Deve ficar parecido com a imagem abaixo: A onda ficou assim pois, ao retirarmos o filtro capacitivo, a forma de onda deixou de ser uma onda filtrada e passou a ser uma onda contínua pulsante (onda completa). Podemos comprovar isso medindo a tensão após o retificador: Como o filtro capacitivo foi retirado, é essa a forma de onda que irá para o regulador Zener. Por isso, a forma de onda na Carga ficará uma contínua

9 pulsante, entretanto, o Zener irá limitar o valor máximo da tensão na carga em 17V, e por isso, a onda ficará sem a parte de cima, eliminada pelo Zener: 9 C 10 C

10 11 Repare na tensão contínua pura e perfeita no osciloscópio, bem como nos 18V apontados pelo voltímetro você também consguirá medir os 18V no osciloscópio, basta olhar e fazer a conta.

11 a) V2p = 35,92V VCp = V2p 1,4 = 34,52V b) VCmed = 34,52 (3V/2) = 33,02V c) IRL1 = 24/1k = 24mA IRL2 = 12/1k = 12mA IRL3 = 5/500 = 10mA IC = 24mA + 12mA + 10mA = 46mA d) C >= 46mA / (120 x 3) = 127,78µF